ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ


RU (11) 2307950 (13) C1

(51) МПК
F03D 3/00 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 13.11.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2006126846/06 
(22) Дата подачи заявки: 2006.07.24 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.07.24 
(45) Опубликовано: 2007.10.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2114317 C1, 27.06.1998. RU 2164623 C1, 27.03.2001. RU 2170365 C2, 10.07.2001. SU 27356 A1, 31.07.1932. SU 1656 A, 30.09.1926. GB 2119025 A, 09.11.1983. 
(72) Автор(ы): Кунеевский Владимир Васильевич (RU); Грунин Юрий Александрович (RU); Оснос Владимир Борисович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Кунеевский Владимир Васильевич (RU) 
Адрес для переписки: 423230, Республика Татарстан, г. Бугульма, ул. Октябрьская, 23, кв.39, В.В. Кунеевскому 

(54) ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветродвигателей с вертикальной осью вращения. Ветродвигатель содержит преобразователь вращения, вращаемый парусными ветродвижителями, смонтированными на вертикальном валу и состоящими из горизонтальных мачт с соединенными с возможностью поворота верхней частью парусами. Мачты сгруппированы в ряды по высоте вертикального вала с количеством мачт в каждом ряду не менее трех. Высота каждого паруса не превышает его ширины. Величина закрывания парусов отрегулирована через поводки тяговым устройством автоматически в зависимости от скорости ветра. Также через дополнительные поводки дополнительным тяговым устройством автоматически в зависимости от скорости ветра отрегулирована величина открывания парусов, расположенных на одном или нескольких рядах мачт. Тяговые устройства могут быть выполнены в виде вращающихся с вертикальным валом втулок с центробежными грузами, соединенными с соответствующими поводками и регулирующими ими соответственно величину закрывания и открывания паруса в зависимости от скорости вращения вертикального вала. Конструкция ветродвигателя проста и позволяет эффективно работать независимо от скорости и порывов ветра, региона и места использования, в том числе и на подвижных объектах. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветродвигателей с вертикальной осью вращения.

Известен «Ветродвигатель» (RU №2059877, F03D 1/00, 10.05.1996), содержащий установленное на вертикальном валу ветроколесо с махами, на периферии которых размещены раскладные прямоугольные лопасти, снабженные ограничителями, генератор, кинематически связанный с ветроколесом, при этом ветродвигатель снабжен установленными на периферии махов Т-образными стойками, а ограничители выполнены в виде гибких связей, одни концы которых связаны со стойками, а другие - с соответствующими вершинами лопастей.

Недостатками данной конструкции являются:

- узкий диапазон режимов работы, так как отсутствует возможность регулирования величины открывания и закрывания в зависимости от скорости ветра;

- низкая надежность, так как нет защиты от сильных порывов ветра.

Известен также «Ветряной двигатель» (RU №2231683, F03D 3/06, 27.06.2002), содержащий корпус, шарнирно прикрепленные к корпусу экраны, при этом корпус выполнен в виде рамки с возможностью вращения на мачте, а прикрепленные с возможностью вращения к рамке экраны выполнены в виде горизонтально расположенных планок, также прикрепленных шарнирно к вертикальной штанге, и один из концов которой, изготовленный в виде ползуна, находится в направляющей в виде дискового кулака, посаженного на ось с возможностью вращения относительно нее, а к дисковому кулаку прикреплено поворотное крыло.

Недостатками данной конструкции являются:

- узкий диапазон режимов работы, так как отсутствует возможность регулирования величины открывания и закрывания в зависимости от скорости ветра, особенно от резких перепадов, в процессе работы;

- сложность конструкции, так как большое количество сопрягаемых деталей влияет на работоспособность конструкции.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является «Ветряная электростанция парусная - 2» (RU №2114317, F03D 3/06, 27.06.1998), содержащая тихоходный электрогенератор, вращаемый четырехпарусными ветродвижителями, смонтированными на одном гибком валу, состоящем из четырех тросов, связанных с подшипником, закрепленном на горизонтальном тросе, натянутом между двумя мачтами, причем каждый ветродвижитель состоит из крестовины, изготовленной из двух стальных стержней и четырех парусов, причем эти стержни пропущены между тросами вала, образующими крестовину, посередине каждого стержня приварены два отрезка железной проволоки так, что они перпендикулярны друг другу и самому стержню, гибкий вал сжимается зажимами - один над стержнем, а другой под ним, паруса закрепляются на крестовине, каждый парус удерживается на ветру в вертикальном положении с помощь регулируемых по длине поводков, концы поводков привязывают к кольцу, все четыре кольца размещаются посередине между двумя соседними шайбами на растяжках, для остановки вращения предусмотрен шнур, привязанный к нижней кромке паруса, шнур через кольцо пропускается через одно из четырех колец на верхней малой крестовине, при натяжении всех шнуров все паруса займут горизонтальное положение и вал остановится.

Недостатками данной конструкции являются:

- узкий диапазон режимов эффективной работы, так как отсутствует возможность регулирования величины открывания и закрывания парусов в зависимости от скорости ветра в процессе работы;

- низкая надежность, так как нет защиты от сильных порывов ветра;

- количество парусов и их рядность не всегда оптимальны для различных регионов с отличающимися характеристиками розы ветров;

- сложность применения в ограниченном пространстве, так как требует пространства для натяжения тросов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание оптимальной и простой конструкции с защитой от сильных порывов ветра, сохраняющей свою работоспособность и эффективность вне зависимости от скорости ветра, региона и места использования, в том числе и на подвижных объектах.

Техническая задача решается ветродвигателем, включающим преобразователь вращения, вращаемый парусными ветродвижителями, смонтированными на одном вертикальном валу и состоящими из горизонтальных мачт с соединенными с возможностью поворота верхней частью парусами, величина закрывания которых отрегулирована через поводки тяговым устройством.

Новым является то, что мачты сгруппированы в ряды по высоте вертикального вала с количеством мачт в каждом ряду не менее трех, а высота каждого паруса не превышает его ширины, при этом величина закрывания парусов отрегулирована через поводки тяговым устройством автоматически в зависимости от скорости ветра, причем также отрегулирована через дополнительные поводки дополнительным тяговым устройством автоматически в зависимости от скорости ветра величина открывания парусов, расположенных на одном или нескольких рядах мачт, для создания на мачтах с открытыми парусами подъемной силы.

Новым является также то, что тяговое устройство и дополнительное тяговое устройство выполнены в виде вращающихся с вертикальным валом втулок с центробежными грузами, соединенными с соответствующими поводками и регулирующими ими соответственно величину закрывания и открывания паруса в зависимости от скорости вращения вертикального вала.

На Фиг.1 изображена схема ветродвигателя в аксонометрии.

На Фиг.2 изображен разрез А-А мачты с открытом парусом.

На Фиг.3 изображен разрез Б-Б мачты с закрытом парусом.

Ветродвигатель включает преобразователь вращения 1 (см. Фиг.1), вращаемый парусными ветродвижителями 2, смонтированными на одном вертикальном валу 3 и состоящими из горизонтальных мачт 4 с соединенными с возможностью поворота верхней частью парусами 5, величина закрывания которых отрегулирована ограничителем 6 через поводки 7 тяговым устройством 8. Мачты 4 сгруппированы в ряды 9 по высоте вертикального вала 3 с количеством мачт 4 в каждом ряду 9 на менее трех, а высота Н каждого паруса 5 не превышает его ширины L. Величина закрывания парусов 5 отрегулирована через поводки 7 тяговым устройством 8 автоматически в зависимости от скорости ветра. Также отрегулирована упорами 10 через дополнительные поводки 11 дополнительным тяговым устройством 12 автоматически в зависимости от скорости ветра величина открывания парусов 5, расположенных в одном ряду 9 или в нескольких рядах 9 мачт 4, для создания на мачтах 4 с открытыми парусами 5 подъемной силы. Тяговое устройство 8 и дополнительное тяговое устройство 12 выполнены в виде вращающихся с вертикальным валом втулок 13 и 14 с центробежными грузами 15 и 16, соединенными с соответствующими поводками 7, 11 и регулирующими ими соответственно величину закрывания и открывания паруса 5 в зависимости от скорости вращения вертикального вала 3.

Ветродвигатель работает следующим образом.

Под действием ветра паруса 5 (см. Фиг.3), выполненные в виде негнущегося листа (например, натянутое на рамку полотнище или армированное полотнище), на одних мачтах 4 поворачиваются вниз (закрытое состояние) благодаря ограничителю 6 до определенной величины, увеличивают обдуваемую ветром их площадь (парусность) и заставляют мачты 4 с вертикальным валом 3 (см. Фиг.1) поворачиваться. После поворота ветер обдувает эти паруса 5 с противоположной стороны (см. Фиг.2), и паруса 5 поворачиваются вверх (открытое состояние) до упора 10, уменьшая площадь обдува ветром, а на противоположных от вертикальной оси мачтах паруса 5 переходят в закрытое состояние (см. Фиг.3), обеспечивая разность площадей парусов 5, обдуваемых ветром (парусность) с разных сторон вертикального вала 3 (см. Фиг.1) и, как следствие, его вращение. Причем вращение вертикального вала 3, предающего свою энергию преобразователю вращения 1 (например: генератор, редуктор), обеспечивается независимо от направления ветра, так как ветродвижители 2 переходят из закрытого в открытое состояние и, наоборот, под действием ветра независимо от направления синхронно в противофазе. Очень важно особенно для использования в районах, где преобладают слабые потоки ветра, чтобы высота Н каждого паруса 5 не превышала его ширины L, снижая инерционность паруса 5, так как центр тяжести (на Фиг. не показан) паруса 5 ближе располагается к мачте 4, являющейся осью вращения паруса 5, и, как следствие, требуя меньшую силу ветра, необходимую для поворота паруса 5 из закрытого состояния в открытое и наоборот. Наиболее оптимальным отношением высоты Н каждого паруса 5 к его ширине L из практики является:



Для того чтобы увеличить эффективность работы ветродвигателя без значительного увеличения длин мачт 4, то есть увеличить суммарную площадь парусов 5, мачты 4 сгруппированы в ряды 9 по высоте вертикального вала 3 с количеством горизонтальных мачт 4 в каждом ряду 9 не менее трех. Количество мачт 4 не менее трех в каждом в ряду 9 обеспечивает работоспособность ветродвигателя независимо от направления ветра, причем с увеличением количества мачт 4 в ряду обеспечивается большая стабильность и равномерность вращения вертикального вала 3. На практике оптимальным количеством мачт 4 в ряду 9 является 4÷8 или три в ряду 9, но со смещением по окружности на определенный угол (на Фиг. не показан) одного ряда относительно другого. Наиболее оптимальным является угол смещения одного ряда относительно другого с тремя мачтами 4 в ряду 9, рассчитанный по формуле:



где 120° - угол между двумя ближайшими мачтами для ряда 9 с тремя мачтами 4;

- угол смещения одного ряда относительно другого с тремя мачтами 4 в ряду 9, °;

N - количество рядов 9, расположенных на вертикальном валу 3.

При этом угол между двумя ближайшими мачтами 4, которые для равномерности работы должны располагаться равномерно в ряду 9, если в ряду 9 более трех мачт 4, определяется по формуле:



где - угол между двумя ближайшими мачтами, для ряда 9 с n мачтами 4, °;

360° - угол полной окружности;

n - количество мачт 4, расположенных в одном ряду 9.

Тогда формула для оптимального угла смещения по окружности одного ряда относительно другого будет выглядеть так:



Величина открывания парусов 5 определяется углом (см. Фиг.2) отклонения его от горизонтальной плоскости и регулируется автоматически дополнительным тяговым устройством 12 (см. Фиг.1), соединенным дополнительными поводками 11 с упорами 10, в зависимости от скорости ветра. На практике угол (см. Фиг.2) регулировался в пределах 1°-5°, при этом, чем выше скорость ветра, тем больше угол . В качестве автоматического дополнительного тягового устройства 12 (см. Фиг.1) использовалась втулка 14, закрепленная снизу на вертикальном валу 3, с центробежными грузами 16, которые при увеличении скорости вращения вертикального вала 3 расходятся в стороны и приподнимаются вверх вместе дополнительными поводками 11, соединенными с плечом 10 (см. Фиг.2) упора 10, опуская второе плечо упора 10 и увеличивая угол . Наличие угла позволяет создать подъемную силу на парусе 5, уменьшая осевую и опрокидывающую силу на вертикальный вал 3 (см. Фиг.1), а также при повороте вертикального вала 3 увеличить скорость закрывания паруса 5, который будет переходить в закрытое состояние не только под собственным весом, но и при помощи ветра.

Величина закрывания парусов 5 определяется углом (см. Фиг.3) отклонения его от вертикальной плоскости и регулируется автоматически тяговым устройством 8 (см. Фиг.1), соединенным поводками 7 с ограничителями 6, в зависимости от скорости ветра. На практике угол (см. Фиг.3) регулировался в пределах 1°-85°, при этом, чем выше скорость ветра, тем больше угол . В качестве автоматического тягового устройства 8 (см. Фиг.1) использовалась втулка 13, закрепленная выше втулки 14 на вертикальном валу 3, с центробежными грузами 15, которые при увеличении скорости вращения вертикального вала 3 расходятся в стороны и приподнимаются вверх вместе поводками 7, соединенными с ограничителем 6 (см. Фиг.3), приподнимая его и увеличивая угол .

С увеличением скорости ветра скорость вращения вертикального вала 3 (см. Фиг.1) и под действием тяговых устройств 12 и 8 соответственно углы (см. Фиг.2) и (см. Фиг.3) будут увеличиваться, уменьшая разницу в парусности мачт 4 (см. Фиг.1) с открытым (см. Фиг.2) и закрытым (см. Фиг.3) состояниями парусов 5 и, как следствие, уменьшая скорость вращения вертикального вала 3 (см. Фиг.1), предотвращая разрушение всей конструкции ветродвигателя и позволяя ей работать в оптимальном режиме. При сильном ветре парусность мачт с открытым (см. Фиг.2) и закрытым (см. Фиг.3) состояниями парусов 5 выравнивается и вращение вертикального вала 3 (см. Фиг.1) прекращается.

Для исключения рывков вращения вертикального вала 3 тяговые устройства 8 и 12 выполнены с возможностью:

во-первых, автоматической фиксации в положении максимальных (см. Фиг.2) и (см. Фиг.3) с возможностью контролируемого их уменьшения (например, в ручном режиме при помощи регулируемых фиксаторов положения), при использовании ветродвигателя в регионах с сильными ветрами и на подвижных объектах;

во-вторых, инерционного возвращения в исходное состояние, то есть с определенной задержкой времени (определяется практически, например: при помощи пневматических амортизаторов), при использовании ветродвигателя в регионах с сильными короткими порывами ветра.

Конструкция предлагаемого ветродвигателя проста и позволяет эффективно работать независимо от скорости и порывов ветра, региона и места использования, в том числе и на подвижных объектах.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Ветродвигатель, включающий преобразователь вращения, вращаемый парусными ветродвижителями, смонтированными на одном вертикальном валу и состоящими из горизонтальных мачт с соединенными с возможностью поворота верхней частью парусами, величина закрывания которых отрегулирована через поводки тяговым устройством, отличающийся тем, что мачты сгруппированы в ряды по высоте вертикального вала, с количеством мачт в каждом ряду не менее трех, а высота каждого паруса не превышает его ширины, при этом величина закрывания парусов отрегулирована через поводки тяговым устройством автоматически в зависимости от скорости ветра, причем также отрегулирована через дополнительные поводки дополнительным тяговым устройством автоматически в зависимости от скорости ветра величина открывания парусов, расположенных на одном или нескольких рядах мачт, для создания на мачтах с открытыми парусами подъемной силы.

2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что тяговое устройство и дополнительное тяговое устройство выполнены в виде вращающихся с вертикальным валом втулок с центробежными грузами, соединенными с соответствующими поводками и регулирующими ими, соответственно, величину закрывания и открывания паруса в зависимости от скорости вращения вертикального вала.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru