Мне нравится
0
Сегодня читали статью (1)
Способ управления частотой вращения ротора ветродвигателя с вертикальной осьюИЗОБРЕТЕНИЕ
|
![]() |
![]() |
На фиг.1 и 2 изображен ветродвигатель в положении максимальной скорости ветра.
![]() |
![]() |
На фиг.3 и 4 изображен ветродвигатель в положении минимальной скорости ветра.
На фиг.5 изображена в разрезе центральная часть ротора и ротор в положении, когда скорость ветра выше максимальной.
На фиг.6 изображен ветродвигатель в стартовом положении.
![]() |
![]() |
На фиг.7 и 8 изображены детали ветродвигателя в положениях, при котором задается угол атаки крыла на стороне, обращенной к ветру, и на тыльной стороне при наименьшей скорости ветра.
|
|
На фиг.9 и 10 детали ветродвигателя в положениях, при котором задается угол атаки крыла на стороне, обращенной к ветру, и на тыльной стороне, при наибольшей скорости ветра.
На фиг.11 вид на крыло по стрелке «А» (см. фиг.1).
На фиг.12 и 13 изображены схемы, поясняющие способ установки угла атаки крыла.
Крыло устанавливают на роторе в стартовое положение, угол установки которого соответствует углу атаки в движении при скорости ветра 1,5 метра в секунду, ротор получает вращение, при увеличении скорости ветра крыло перемещают от центра ротора, и на стороне, обращенной к ветру, и на тыльной стороне при увеличении линейной скорости движения крыла обеспечивают рабочий угол атаки крыла и поддерживают заданную частоту вращения ротора, поворачивая крыло, при уменьшении скорости ветра крыло перемещают к центру ротора и при уменьшении линейной скорости движения крыла обеспечивают рабочий угол атаки крыла и поддерживают заданную частоту вращения ротора, поворачивая крыло, на участках траектории, где крыло движется против ветра или по ветру устанавливают крыло во флюгерное положение, при превышении скорости ветра выше критической (буревой) устанавливают крыло во флюгерное положение и максимально перемещают его к центру ротора.
Ветродвигатель (фиг.1-6) содержит неподвижную вертикальную опору 1, на которой с возможностью вращения установлена ступица 2, имеющая кинематическую связь с электрогенератором 3, установленным на опоре 1. На ступице 2 смонтирован ротор, состоящий, например, из четырех траверс 4, каждая выполнена как пантограф и состоит, как минимум, из двух штанг 5 и 6. Каждая штанга 5 представляет собой двуплечий рычаг, ось вращения которой расположена на ступице 2, периферийный конец штанги 5 шарнирно соединен с консолью 7, на противоположном конце штанги 5 жестко закреплен зубчатый сектор 8. Каждая штанга 6 периферийным концом шарнирно соединена с консолью 7, противоположный конец штанги 6 шарнирно соединен со ступицей 2. Длина каждой штанги 5 и 6 от шарнирного соединения с консолью 7 до шарнирного соединения со ступицей 2 одинакова. Таким образом, при неподвижной ступице 2, при воздействии на консоль 7 она перемещается плоскопараллельно по дуге, радиус которой равен длине штанги 5, или 6. На каждой консоли 7 с возможностью свободного вращения на оси 9 смонтированы крылья 10, каждое из которых состоит, например, из двух частей. Центр тяжести крыла 10 находится на оси вращения 9, а ось вращения 9 смещена к передней кромке крыла 10 от центра динамического давления, фокуса крыла. На каждом крыле 10 жестко установлен копир 11, выполненный в виде расположенной соосно оси 9 шайбы, имеющей плоскую часть с V-образным профильным вырезом 12. Соосно ступице 2 с возможностью перемещения вверх - вниз в пределах, ограниченном упорами 13, расположен противовес 14, на котором жестко смонтированы четыре зубчатые рейки 15, каждая из которых входит в зацепление с одним зубчатым сектором 8. Таким образом, при неподвижной ступице 2, при воздействии на любую консоль 7, она перемещается плоскопараллельно в вертикальной плоскости по дуге, радиус которой равен длине штанги 5 или 6, при этом другие консоли 7 также перемещаются плоскопараллельно в вертикальной плоскости по дуге, радиус которой равен длине штанги 5 или 6. На периферийном конце каждой штанги 6 шарнирно смонтирован подпружиненный сервопружиной 16 рычаг 17 свободный конец которого взаимодействует с копиром 11, причем, если рычаг 17 взаимодействует с плоской частью копира 11, угол поворота крыла 10 не ограничивается, если рычаг 17 взаимодействует с профильным вырезом 12, поворот крыла 10 ограничен шириной выреза 12. Рычаг 17 также взаимодействует с рабочим органом установленного на консоли 7 исполнительного механизма 18 с электроприводом. Исполнительный механизм 18 имеет два фиксированных положения, переключение из одного положения в другое происходит при кратковременной подаче напряжения. В первом положении его рабочий орган не противодействует движению рычага 17, во втором положении его рабочий орган воздействует на рычаг 17 и выводит его из взаимодействия с копиром 11, при этом преодолевается усилие сервопружины 16. Переключение исполнительного механизма 18 производится оператором, либо автоматически, в первое положение при автоматическом самозапуске при скорости ветра от 1,5 м/с, во второе положение при буревой скорости ветра. На каждой консоли 7 жестко установлено аэродинамическое крыло 19, на котором при вращении ротора возникает вертикальная подъемная сила, и тормозная колодка 20. На ступице 2 установлен пневматический демпфер 21, подвижная часть, поршень 22, которого жестко связана с противовесом 14. Ротор со всеми элементами, смонтированными на нем, и противовес 14 с рейками 15 и поршнем 22 сбалансированы так, что ротор перевешивает. На опоре 1 установлен тормозной механизм 23, выполненный в виде подвижной вверх - вниз шайбы, взаимодействующей с тормозными колодками 20, который приводится в действие дистанционно электрическим приводом.
Заявляемый ветродвигатель работает следующим образом. Ротор может занимать два фиксированных положения.
Первое фиксированное положение (см. фиг.6) - противовес 14 взаимодействует с верхним упором 13, исполнительный механизм 18 находится в первом положении, тормозные колодки 20 не удерживаются тормозным механизмом 23, крылья 10 находятся на минимальном расстоянии от центра вращения ротора. Это положение является стартовым.
Второе фиксированное положение - противовес 14 взаимодействует с верхним упором 13, исполнительный механизм 18 находится во втором положении, тормозные колодки 20 удерживаются тормозным механизмом 23, крылья 10 находятся на минимальном расстоянии от центра вращения ротора. В этом положении ротор ветродвигателя должен находиться при скорости ветра выше максимально допустимой (буревое положение), при этом крылья 10 самоустанавливаются во флюгерное положение, а ротор заторможен.
Угол атаки крыла 10 при движении задается положением свободного конца рычага 17 относительно профильного выреза 12 копира 11 (см. фиг.7-10, 12, 13). Положение свободного конца рычага 17 зависит от радиуса вращения крыла 10. В заявляемом ветродвигателе предполагается, что самозапуск ротора должен начинаться при скорости ветра от 1,5 метров в секунду, при этом крыло 10 первоначально находится в состоянии покоя и на наименьшем радиусе от центра вращения. Для создания условий самозапуска необходимо поставить крыло 10 на такой угол установки, который обеспечил бы рабочий угол атаки при начале движения, максимально приближенный к такому углу атаки, при котором происходит безотрывное обтекание. Кроме этого, для создания условий самозапуска, а также для создания условий эффективного вращения ротора 10 от стартовых оборотов до максимально возможных необходимо обеспечить наилучший угол атаки как на стороне траектории крыла 10, обращенной к ветру, так и на тыльной стороне траектории крыла 10. На участках траектории, где крыло 10 движется против ветра и по ветру сложно установить крыло 10 на угол атаки по причине скоротечности этого процесса и невыгодного положения самого крыла 10 относительно воздушного потока. На этих участках предпочтительнее создавать крылу 10 условия для самоустановки во флюгерное положение, при котором крыло 10 в движении создает наименьшее сопротивление. Условия самозапуска при скорости ветра от 1,5 метров в секунду обеспечиваются тем, что каждое крыло 10 имеет возможность самоустановиться на угол атаки при повороте за счет действия динамических сил, центр действия которых смещен относительно оси 9. При указанной скорости ветра и собственной скорости, равной, например, скорости ветра как на стороне, обращенной к ветру, так и на тыльной стороне траектории крыла 10 при взаимодействии рычага 17 и профильного выреза 12 копира 11 крыло 10 получает рабочий угол атаки.
Для начала работы ротор устанавливают в стартовое положение. Поскольку ось 9 вращения каждого крыла 10 смещена относительно фокуса, крылья 10 самопроизвольно поворачиваются пока профильный вырез 12 копира 11 хотя бы одного крыла 10 не войдет во взаимодействие со свободным концом подпружиненного рычага 17, при этом одно крыло 10 получает ограничение по углу поворота, получает стартовый угол атаки и ротор выходит из состояния покоя. За один оборот ротора каждое крыло 10 самопроизвольно поворачивается и каждый рычаг 17 займет положение, когда его свободный конец войдет в зацепление с профильным вырезом 12 копира 11, после этого каждое крыло 10 получит стартовый угол атаки (см. фиг12). Ротор начинает вращение. За счет центробежной силы и подъемной силы на аэродинамическом крыле 19 штанги 5 и 6 поворачиваются в вертикальной плоскости, при этом крылья 10 изменяют свое положение относительно центра вращения ротора в сторону увеличения радиуса вращения. При повороте штанги 6 поворачивается рычаг 17, его свободный конец перемещается относительно профильного выреза 12 по направлению к центру оси 9. Если скорость ветра не превышает максимально допустимого значения, крыло 10 движется со скоростью превышающей скорость ветра, наступает равновесие сил динамического воздействия ветра и сил сопротивления, при этом угол атаки каждого крыла 10 зависит от радиуса вращения и задается положением свободного конца рычага 17 относительно профильного выреза 12 (см. фиг.13). При превышении скорости ветра выше критической увеличивается скорость вращения ротора, увеличивается центробежная сила и подъемная сила на аэродинамическом крыле 19. Штанги 5 и 6 поворачиваются в вертикальной плоскости на максимально возможный угол, при этом линия действия сервопружины 16 переходит ось вращения рычага 17, который скачком поворачивается, и выходит из зацепления с профильным вырезом 12. Крылья 10 занимают флюгерное положение, штанги 5 и 6 с крыльями 10 опускаются в вертикальной плоскости, ротор останавливается и занимает второе фиксированное положение.
Это позволяет крылу ветродвигателя самоустанавливаться на угол атаки, что способствует самозапуску ротора при скорости ветра от 1,5 метров в секунду и сохранению заданных оборотов в автоматическом режиме при изменении скорости ветра без потери энергии. Позволяет устанавливать ротор и крылья в буревое положение.
1. Способ управления частотой вращения ротора ветродвигателя с вертикальной осью, заключающийся в том, что смонтированное на роторе крыло ветродвигателя в исходной позиции устанавливают в стартовое положение с углом атаки, достаточным для начала движения, отличающийся тем, что угол атаки - достаточный для вращения ротора при скорости ветра от 1,5 м/с, при увеличении скорости ветра крыло перемещают от центра ротора, и на стороне, обращенной к ветру, и на тыльной стороне при увеличении линейной скорости движения крыла обеспечивают рабочий угол атаки крыла и поддерживают заданную частоту вращения ротора, поворачивая крыло, при уменьшении скорости ветра крыло перемещают к центру ротора и при уменьшении линейной скорости движения крыла обеспечивают рабочий угол атаки крыла и поддерживают заданную частоту вращения ротора, поворачивая крыло, на участках траектории, где крыло движется против ветра или по ветру устанавливают крыло во флюгерное положение, при превышении скорости ветра выше критической (буревой) устанавливают крыло во флюгерное положение и максимально перемещают его к центру ротора.
2. Ветродвигатель, содержащий неподвижную вертикальную опору, на которой с возможностью вращения установлена ступица, имеющая кинематическую связь с электрогенератором, установленным на опоре, на ступице смонтирован ротор, состоящий из траверс, содержащий крылья с самоустановкой угла атаки, каждое имеет возможность ограниченного поворота вокруг вертикальных осей и содержит жестко установленный копир, выполненный в виде расположенной соосно оси крыла шайбе с V-образным профильным вырезом, отличающийся тем, что центр тяжести каждого крыла находится на оси вращения крыла, а ось вращения смещена относительно фокуса к передней кромке, каждая траверса выполнена в виде пантографа, состоящего, как минимум, из двух параллельных штанг, одними концами шарнирно смонтированных на ступице с возможностью поворота в вертикальной плоскости, на других концах штанг шарнирно установлены консоли, на которых смонтированы крылья, на каждой консоли жестко установлено аэродинамическое крыло, на котором при вращении ротора возникает вертикальная подъемная сила, одна из штанг каждой траверсы содержит шарнирно установленный на стороне консоли подпружиненный рычаг, свободный конец которого взаимодействует с копиром, одна из штанг каждой траверсы содержит зубчатый сектор, жестко смонтированный на конце штанги, шарнирно смонтированном на ступице, а соосно ступице с возможностью перемещения вверх - вниз расположен противовес, на котором жестко смонтированы зубчатые рейки, каждая из которых входит в зацепление с одним зубчатым сектором, изменение угла атаки происходит при повороте траверсы в вертикальной плоскости, при этом рычаг, установленный на ней, перемещается относительно V-образного профильного выреза, и тем самым изменяется сектор свободного поворота крыла, траверсы, вместе взятые с крыльями, перевешивают противовес.
3. Ветродвигатель по п.2, отличающийся тем, что на каждой консоли жестко установлена тормозная колодка, а на опоре смонтирован тормозной механизм в виде подвижной шайбы, взаимодействующей с тормозной колодкой.
4. Ветродвигатель по п.2, отличающийся тем, что соосно ступице размещен пневматический демпфер, подвижная часть которого жестко связана с противовесом.
5. Ветродвигатель по п.2, отличающийся тем, что на каждой консоли установлен исполнительный механизм, взаимодействующий с рычагом.
6. Ветродвигатель по п.2, отличающийся тем, что исполнительный механизм получает сигнал от датчика скорости ветра для запуска ветродвигателя при скорости ветра от 1,5 м/с, для буревой защиты при скорости ветра выше критической.
Имя изобретателя: Бокарев Сергей Федорович (RU), Коновалов Владимир Алексеевич (RU)
Имя патентообладателя: Бокарев Сергей Федорович
Почтовый адрес для переписки: 140103, Московская обл., г. Раменское, ул. Донинское шоссе, 8, кв.116, С.Ф. Бокареву
Дата начала отсчета действия патента: 14.03.2008
Разместил статью: admin
Дата публикации: 20-08-2009, 14:06
html-cсылка на публикацию |
⇩ Разместил статью ⇩
![]() Фомин Дмитрий Владимирович |
|
BB-cсылка на публикацию | ||
Прямая ссылка на публикацию |
![]() | pi31453_53 Публикаций: 9 Комментариев: 0 |
![]() | agrohimwqn Публикаций: 0 Комментариев: 0 |
![]() | agrohimxjp Публикаций: 0 Комментариев: 0 |
![]() | Patriotzqe Публикаций: 0 Комментариев: 0 |
![]() | kapriolvyd Публикаций: 0 Комментариев: 0 |
![]() | agrohimcbl Публикаций: 0 Комментариев: 0 |
![]() | Patriotjpa Публикаций: 0 Комментариев: 0 |
![]() | kapriolree Публикаций: 0 Комментариев: 0 |
![]() | gustavoytd Публикаций: 0 Комментариев: 0 |
![]() | Mihaelsjp Публикаций: 0 Комментариев: 0 |