RU83104U1 - Ветроводяное колесо - Google Patents

Abstract

1. Ветроводяное колесо, содержащее статор в виде каркаса из двух рам, размещенный внутри них вертикально по центру опорный обод, ротор с горизонтальной осью вращения в виде ступицы с осевыми наконечниками, с четным числом рычагов и размещенными на них лопастями, отличающееся тем, что опорный обод, охватывающий ротор с рычагами и лопастями, имеет одну ось симметрии, расположенную вертикально в его плоскости, по которой смещена ось вращения ротора, а конфигурация опорного обода в его плоскости выбрана такой, чтобы расстояние между двумя точками пересечения внутренней образующей опорного обода с прямой, проходящей через центр оси вращения ротора, при любом угле наклона этой прямой было постоянно и равно расстоянию между точками соприкосновения внутренней поверхности опорного обода с противолежащими упорными роликами, установленными по центру на поперечных консольных планках, соединяющих консоли парных рычажных реек. ! 2. Ветроводяное колесо по п.1, отличающееся тем, что ротор содержит четное число комбинированных рычагов в виде жесткозакрепленных по окружности ступицы на ее краях четного числа пар реек и паралленьных им парных рычажных реек, имеющих возможность перемещаться в отверстиях в ступице при вращении ротора, а жесткозакрепленные на ступице рейки размещены спереди парных рычажных реек относительно направления вращения ротора. ! 3. Ветроводяное колесо по п.2, отличающееся тем, что длина каждой жестко закрепленной на ступице рейки меньше минимального расстояния между опорным ободом и ступицей, а длина имеющих возможность перемещаться в отверстиях в ступице парных рычажных реек более чем в три раза бол

Description

Полезная модель относится к преобразователям энергии воды и ветра для стационарных и мобильных ветроэнергетических и речных установок.

Известно устройство, работающее на основе использования энергии ветра или воды, содержащее, как и предлагаемое устройство, ротор с осью вращения, рычаги с лопастями, размещенными на поворотных осях, создающими вращающий момент для электрического генератора, кинематически связанного с осью вращения ротора преобразователя. В известном устройстве рычаги жестко закреплены на оси вращения ротора (см. патент RU №2168652), прототип.

Недостатком прототипа является низкая эффективность преобразования энергии течений во вращающий момент на оси ротора, обусловленный использованием в работе только половины колеса, а повышение вращающего момента связано с необходимостью увеличения габаритов, веса, стоимости преобразователя.

Технический результат заключается в повышении вращающего момента на оси ротора ветроводяного колеса, увеличении его чувствительности к скорости ветра за счет использования смещенной оси вращения колеса, изменяющейся длине рычагов и увеличению площади лопастей, создающих положительный вращающий момент, уменьшении веса ветроколеса, уменьшении тормозящего момента вращения.

Технический результат достигается тем, что ветроводяное колесо содержит статор в виде каркаса из одной или нескольких рам, размещенный внутри них вертикально по центру опорный обод, ротор с горизонтальной осью вращения в виде ступицы с осевыми наконечниками, четное число рычагов и размещенными на них лопастями. Особенностью является то, что опорный обод, охватывающий ротор с рычагами и лопастями, имеет одну ось симметрии, расположенную вертикально в его плоскости, по которой

смещена ось вращения ротора, а конфигурация опорного обода в его плоскости выбрана такой, чтобы расстояние между двумя точками пересечения внутренней образующей опорного обода с прямой, проходящей через центр оси вращения ротора, при любом угле наклона этой прямой, было постоянно и равно расстоянию между точками соприкосновения внутренней поверхности опорного обода с противолежащими упорными роликами установленными по центру на поперечных консольных планках, соединяющих консоли парных рычажных реек. Ротор содержит четное число комбинированных рычагов, в виде жестко закрепленных по окружности ступицы на ее краях четного числа пар реек и, параллельных им, парных рычажных реек, имеющих возможность перемещаться в отверстиях в ступице при вращении ротора, а жестко закрепленные на ступице рейки размещены за парными рычажными рейками относительно направления вращения ротора. Длина каждой, жестко закрепленной на ступице, рейки меньше минимального расстояния между опорным ободом и ступицей, а длина, имеющих возможность перемещаться в отверстиях в ступице, парных рычажных реек более чем в три раза больше длины жестко закрепленных на ступице реек. Каждая из лопастей представляет собой комбинацию из трех, близких по длине, способных сдвигаться и раздвигаться секций, одни из которых- внутренние, выполненные в виде горизонтально расположенных полых полуцилиндров, закреплены выпуклостью по направлению вращения ротора на концах каждой пары, жестко закрепленных на ступице, реек, другие - внешние, одинаковые по длине с внутренними секциями, закреплены на обеих концах парных рычажных реек с внешней стороны и с просветами между ними, третьи секции - промежуточные, размещены между жестко закрепленными на ступице рейками и парными рычажными рейками, способны смещаться вдоль них в пределах длины внутренней и внешней секций. Попарно связанные поперечными консольными планками парные рычажные рейки с соответствующими секциями лопастей через

упорные ролики, установленные на внешних сторонах по центру поперечных консольных планках, опираются на внутреннюю поверхность опорного обода, способного смещать парные рычажные рейки по отверстиям в ступице, изменяя соотношение длин противолежащих рычагов, их лопостей и моментов вращения в зависимости от фазы движения ротора.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: фиг.1 - ветроводяное колесо со смещенной осью вращения, комбинированными рычагами и трехсекционными лопастями; фиг.2 - вид трехсекционных лопастей с торцевой стороны.

Ветроводяное колесо (фиг.1) содержит статор в виде каркаса из одной или нескольких рам (1, 2), размещенный внутри них вертикально по центру опорный обод 3, ротор с горизонтальной осью вращения в виде ступицы 4 с осевыми наконечниками 5, четное число рычагов и размещенные на них лопасти. Опорный обод 3 имеет ось симметрии, расположенную вертикально в его плоскости, по которой смещена ось вращения ротора, а конфигурация опорного обода 3 в его плоскости выбрана такой, чтобы расстояние L между двумя точками К, К пересечения опорного обода 3 с прямой КК, проходящей через центр оси вращения ротора, при любом угле наклона а этой прямой, было постоянно и равно расстоянию между точками соприкосновения внутренней поверхности опорного обода 3 с противолежащими упорными роликами 6, установленными по центру на поперечных консольных планках 7, соединяющих консоли парных рычажных реек 8. Ротор содержит четное число комбинированных рычагов, в виде жестко закрепленных по окружности ступицы 4 на ее краях четного числа пар реек 9 и, параллельных им, парных рычажных реек 8, имеющих возможность перемещаться в отверстиях 10 в ступице 4 при вращении ротора. Жестко закрепленные на ступице рейки 9 размещены спереди парных рычажных реек 8 относительно направления вращения ротора. Длина L₁ каждой жестко закрепленной на ступице 4 рейки 9 меньше минимального расстояния между опорным ободом

3 и ступицей 4, а длина, имеющих возможность перемещаться в отверстиях 10 в ступице 4, парных рычажных реек 8 более чем в четыре раза больше длины L₁ жестко закрепленных на ступице 4 реек 9. Каждая из лопастей представляет собой комбинацию из трех, близких по длине, способных сдвигаться и раздвигаться секций 11, 12, 13. Секции 11 - внутренние, выполнены в виде горизонтально расположенных полых полуцилиндров из легкого металла или компазиционного материала, закреплены выпуклостью по направлению вращения ротора на концах каждой пары, жестко закрепленных на ступице 4, реек 9. Секции 12 - внешние, одинаковые по длине с внутренними секциями 11, закреплены на обеих концах парных рычажных реек 8 с внешней стороны и с просветами 5/2 между ними. Просветы δ/2 между секциями 12 и парными рычажными рейками 8 обеспечивают перемещение хомутов 14 (см. фиг.2), вдоль парных рычажных реек 8 и реек 9 при вращении ротора. Секции 13- промежуточные, размещены между жестко закрепленными на ступице 4 рейками 9 и парными рычажными рейками 8, способные смещаться вдоль них в пределах длины внутренней 11 и внешней 12 секций. Попарно связанные поперечными консольными планками 7 парные рычажные рейки 8 с соответствующими секциями 12 лопастей через упорные ролики 6, установленные на внешних сторонах по центру поперечных консольных планок 7, опираются на внутреннюю поверхность опорного обода 3, способного изменять соотношение длин противолежащих рычагов, их лопастей и моментов вращения в зависимости от фазы движения при вращении ротора. Опорный обод 3 крепится на рамах 1, 2 с помощью уголков 15, а упорные ролики 6 установлены между ушками 16, закрепленных по центру поперечных консольных планок 7. Осевые наконечники 5 ступицы 4 установлены в подшипниках 17. Между проекциями парных рычажных реек 8 и реек 9 на вертикальной плоскости имеется зазор δ, который обеспечивает беспрепятственное перемещение секций 13 лопастей между этими рейками

при вращении ротора. За счет выбранной формы секций 11 комбинированных лопастей, расположенных выше оси вращения ротора, уменьшается тормозящий момент вращения этих лопастей при встречном ветре и т.о. повышается результирующий момент вращения ветроводяного колеса.

Claims (5)

1. Ветроводяное колесо, содержащее статор в виде каркаса из двух рам, размещенный внутри них вертикально по центру опорный обод, ротор с горизонтальной осью вращения в виде ступицы с осевыми наконечниками, с четным числом рычагов и размещенными на них лопастями, отличающееся тем, что опорный обод, охватывающий ротор с рычагами и лопастями, имеет одну ось симметрии, расположенную вертикально в его плоскости, по которой смещена ось вращения ротора, а конфигурация опорного обода в его плоскости выбрана такой, чтобы расстояние между двумя точками пересечения внутренней образующей опорного обода с прямой, проходящей через центр оси вращения ротора, при любом угле наклона этой прямой было постоянно и равно расстоянию между точками соприкосновения внутренней поверхности опорного обода с противолежащими упорными роликами, установленными по центру на поперечных консольных планках, соединяющих консоли парных рычажных реек.

2. Ветроводяное колесо по п.1, отличающееся тем, что ротор содержит четное число комбинированных рычагов в виде жесткозакрепленных по окружности ступицы на ее краях четного числа пар реек и паралленьных им парных рычажных реек, имеющих возможность перемещаться в отверстиях в ступице при вращении ротора, а жесткозакрепленные на ступице рейки размещены спереди парных рычажных реек относительно направления вращения ротора.

3. Ветроводяное колесо по п.2, отличающееся тем, что длина каждой жестко закрепленной на ступице рейки меньше минимального расстояния между опорным ободом и ступицей, а длина имеющих возможность перемещаться в отверстиях в ступице парных рычажных реек более чем в три раза больше длины жесткозакрепленных на ступице реек.

4. Ветроводяное колесо по п.1, отличающееся тем, что каждая из лопастей представляет собой комбинацию из трех близких по длине, способных сдвигаться и раздвигаться секций, одни из которых - внутренние, выполненные в виде горизонтально расположенных полых полуцилиндров, закреплены выпуклостью по направлению вращения ротора на концах каждой пары жесткозакрепленных на ступице реек, другие - внешние, одинаковые по длине с внутренними секциями, закреплены на обоих концах парных рычажных реек с внешней стороны и с просветами между ними, третьи секции - промежуточные размещены жестко закрепленными на ступице рейками и парными рычажными рейками, способные смещаться вдоль них в пределах длины внутренней и внешней секций.

5. Ветроволяное колесо по каждому из пп.1, 2 и 4, отличающееся тем, что попарно связанные поперечными консольными планками парные рычажные рейки с соответствующими секциями лопастей через упорные ролики, установленные на внешних сторонах по центру поперечных консольных планках, опираются на внутреннюю поверхность опорного обода, способного смещать парные рычажные рейки по отверстиям в ступице, изменяя соотношение длин противолежащих рычагов, их лопостей и моментов вращения в зависимости от фазы движения ротора.