ВЕТРОКОЛЕСО

ВЕТРОКОЛЕСО


RU (11) 2164623 (13) C1

(51) 7 F03D3/00 

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

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

(21) Заявка: 99121422/06 
(22) Дата подачи заявки: 1999.10.12 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.10.12 
(43) Дата публикации заявки: 2001.03.27 
(45) Опубликовано: 2001.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: РАБУНСКИЙ Д. ВЕРТИКАЛЬ. - ИЗОБРЕТАТЕЛЬ И РАЦИОНАЛИЗАТОР, 1999, № 1, с.17. SU 1377448 A1, 29.02.1988. SU 1204779 A, 15.01.1986. RU 2095621 C1, 10.11.1997. CA 2018199 A, 27.07.1993. DE 3713024 A1, 27.10.1988. 
(71) Заявитель(и): Кузьмин Александр Сергеевич; Исмагилов Тагир Айдарович 
(72) Автор(ы): Кузьмин А.С.; Исмагилов Т.А. 
(73) Патентообладатель(и): Кузьмин Александр Сергеевич; Исмагилов Тагир Айдарович 
Адрес для переписки: 694460, Сахалинская обл., г. Оха, ул. Блюхера 23/1, кв.13, Кузьмину А.С. 

(54) ВЕТРОКОЛЕСО 

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Технический результат, заключающийся в уменьшении дисбаланса лопасти ветроколеса относительно оси ротора и уменьшении угла поворота лопастей в процессе работы ветроколеса, увеличении коэффициента полезного действия и ресурса безотказной работы, обеспечивается за счет того, что в ветроколесе, содержащем вертикальный вал ротора, подвижные лопасти, установленные на кронштейнах, а также упоры для лопастей, согласно изобретению лопасти установлены в один или несколько рядов по вертикали с возможностью вращения относительно горизонтальной оси кронштейнов и оснащены противовесами, причем центр тяжести каждой лопасти с противовесом при ее положении, близком к вертикальному, расположен на уровне горизонтальной оси соответствующего кронштейна или несколько ниже, а при повороте лопастей под воздействием ветра вокруг оси вертикального вала ротора и относительно горизонтальной оси кронштейнов задней кромкой навстречу ветру вертикальная проекция равнодействующей от силы веса каждой лопасти с противовесом и от действующих на них аэродинамических сил направлена вниз, поворачивая лопасти до касания с упорами в положении, близком к вертикальному. 1 з.п.ф-лы, 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства в качестве рабочего органа ветродвигателя для преобразования кинетической энергии воздушного потока, например, в энергию вращения вала насоса водокачки, вала генератора постоянного тока при отсутствии строгих требований к его параметрам, а также в энергию вращения вала гребного винта судов и так далее.

Известно ветроколесо с вертикальным валом ротора, несущего лопасти в виде выгнутых пластин наподобие чашечек (у выпуклой поверхности меньше сопротивление воздушному потоку), как в ветродвигателе Савониуса (а. с. 1377448).

Недостатком данного ветроколеса является его незначительный коэффициент полезного действия.

Известен ветродвигатель с вертикальным валом ротора ветроколеса с кронштейнами, на концах которых установлены на вертикальных осях эксцентричные лопасти, имеющие возможность вращения вокруг этих осей. Вокруг вала ротора установлены плоские панели и вертикальные ограничительные стержни. В нижней части вал через систему передач соединен с обычной электротурбиной в здании. Под воздействием ветра лопасти прижимаются с одной стороны вала ротора к панелям, принимая ветровое давление, а с другой стороны становятся параллельно направлению воздушного потока, не оказывая ему сопротивления, и не тормозят ротор.

Недостатком ветроколеса данного ветродвигателя является значительное колебание расстояния от оси ротора до центра тяжести лопастей в процессе их вращения, что ограничивает допустимые размеры и вес лопастей, а также допустимую угловую скорость вращения ветроколеса ввиду больших переменных нагрузок на вал ротора и его подшипники, кроме того велик угол поворота лопастей, которые в процессе работы должны поворачиваться на угол, приблизительно равный 180o, что снижает коэффициент полезного действия ветроколеса.

Задачей изобретения является уменьшение дисбаланса лопастей ветроколеса относительно оси ротора и уменьшение угла поворота лопастей в процессе работы ветроколеса с соответствующим увеличением коэффициента полезного действия и ресурса безотказной работы последнего.

Поставленная задача решается тем, что лопасти установлены в один или несколько рядов по вертикали с возможностью вращения относительно горизонтальной оси кронштейнов и оснащены противовесами, причем центр тяжести каждой лопасти с противовесом при ее положении, близком к вертикальному, расположен на уровне горизонтальной оси соответствующего кронштейна или несколько ниже, а при повороте лопастей под воздействием ветра вокруг оси вертикального вала ротора и относительно горизонтальной оси кронштейнов задней кромкой навстречу ветру вертикальная проекция равнодействующей от силы веса каждой лопасти с противовесом и от действующих на них аэродинамических сил направлена вниз, поворачивая лопасти до касания с упором в положении, близком к вертикальному, кроме того один из вариантов ветроколеса предусматривает для решения поставленной задачи выполнение лопастей в поперечном сечении в виде несимметричного аэродинамического профиля.

Сопоставительный анализ показал наличие следующих новых отличительных признаков, характеризующих уровень изобретения:

- лопасти установлены с возможностью вращения относительно горизонтальной оси кронштейнов, что намного уменьшает дисбаланс ветроколеса относительно вертикальной оси вала ротора, уменьшает потребную массу конструкции ветроколеса и повышает ресурс его безотказной работы;

- центр тяжести каждой лопасти с противовесом при ее положении, близком к вертикальному, расположен на уровне горизонтальной оси соответствующего кронштейна или несколько ниже, а при повороте лопастей под воздействием ветра вокруг оси вертикального вала ротора и относительно горизонтальной оси кронштейнов задней кромкой навстречу ветра вертикальная проекция равнодействующей от силы веса каждой лопасти с противовесом и от действующих на них аэродинамических сил направлена вниз, поворачивая лопасти до касания с упором в положении, близком к вертикальному, что позволяет обеспечить быстрый поворот лопастей из положения, близкого к горизонтальному, в положение, близкое вертикальному, и обратно, уменьшив угол и время поворота лопастей, и повысить коэффициент полезного действия ветроколеса;

- вариант конструкции предусматривает выполнение лопастей в поперечном сечении в виде несимметричного аэродинамического профиля, что позволяет при угле атаки лопастей, близком к нулю, приобретать последним в ветровом потоке аэродинамическую подъемную силу, компенсирующую действие вращающего момента от веса лопастей с противовесами и значительно уменьшить аэродинамическое сопротивление лопастей с одновременным повышением коэффициента полезного действия ветроколеса.

Указанные новые отличительные признаки и достигаемый при этом технический результат позволяют считать предложенное ветроколесо соответствующим изобретательскому уровню.

На фиг. 1 изображено ветроколесо, имеющее один ряд лопастей; на фиг. 2 показан вид сверху на это ветроколесо; на фиг. 3 изображено ветроколесо, имеющее два ряда лопастей по вертикали; на фиг. 4 показан вид сбоку на лопасть, выполненную в поперечном сечении в виде несимметричного аэродинамического профиля и оснащенную противовесом.

Ветроколесо содержит вертикальный вал 1 ротора с кронштейнами 2, на которых установлены подвижные лопасти 3 с противовесами 4, имеющие возможность касаться упоров 5 в положении, близком к вертикальному.

Ветроколесо работает следующим образом. Под воздействием ветра лопасти 3 прижимаются с одной стороны вертикального вала 1 ротора к упорам 5 в положении, близком к вертикальному, принимая ветровое давление, а с другой стороны поворачиваются относительно горизонтальной оси кронштейнов 2 на угол, при котором аэродинамическая подъемная сила, действующая на лопасти 3, уравновесит действие вращающего момента от их веса и противовесов 4, при этом резко уменьшится аэродинамическое сопротивление этих лопастей и они практически будут мало тормозить вал 1 ротора, в случае выполнения поперечного сечения лопастей 3 в виде несимметричного аэродинамического профиля последние под воздействием ветра будут так же прижиматься с одной стороны вертикального вала 1 ротора к упорам 5 в положении, близком к вертикальному, воспринимая ветровое давление, а с другой стороны будут поворачиваться относительно горизонтальной оси кронштейнов 2 до положения, близкого к горизонтальному, при этом аэродинамическая подъемная сила, действующая на лопасти 3, будет уравновешивать вращающий момент отвеса последних и противовесов 4, причем аэродинамическое сопротивление лопастей 3 уменьшится до минимума и они практически не будут тормозить вал 1 ротора. При повороте лопастей 3 под воздействием ветра вокруг оси вертикального вала 1 ротора и относительно горизонтальной оси кронштейнов 2 задней кромкой навстречу ветру лопасти 3 под воздействием последнего, а также вращающего момента от собственного веса и веса противовесов 4 поворачиваются в исходное положение, близкое к вертикальному, касаясь упоров 5, останавливающих лопасти 3 в этом положении. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Ветроколесо, содержащее вертикальный вал ротора, подвижные лопасти, установленные на кронштейнах, а также упоры для лопастей, отличающееся тем, что лопасти установлены в один или несколько рядов по вертикали с возможностью вращения относительно горизонтальной оси кронштейнов и оснащены противовесами, причем центр тяжести каждой лопасти с противовесом при ее положении, близком к вертикальному, расположен на уровне горизонтальной оси соответствующего кронштейна или несколько ниже, а при повороте лопастей под воздействием ветра вокруг оси вертикального вала ротора и относительно горизонтальной оси кронштейнов задней кромкой навстречу ветру вертикальная проекция равнодействующей от силы веса каждой лопасти с противовесом и от действующих на них аэродинамических сил направлена вниз, поворачивая лопасти до касания с упорами в положении, близком к вертикальному.

2. Ветроколесо по п.1, отличающееся тем, что лопасти в поперечном сечении выполнены в виде несимметричного аэродинамического профиля.




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