ВЕРТИКАЛЬНО-ОСЕВОЕ ВЕТРОКОЛЕСО

ВЕРТИКАЛЬНО-ОСЕВОЕ ВЕТРОКОЛЕСО


RU (11) 2188335 (13) C1

(51) 7 F03D7/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

(21) Заявка: 2001117051/06 
(22) Дата подачи заявки: 2001.06.18 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.06.18 
(45) Опубликовано: 2002.08.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2034169 C1, 30.04.1995. SU 1281740 A1, 07.01.1987. SU 1134772 A, 15.01.1985. SU 1645602 A1, 30.04.1991. RU 2044921 C1, 27.09.1995. RU 2045682 C1, 10.10.1995. US 3918839 A, 11.11.1975. DE 3434050 A1, 27.03.1986. 
(71) Заявитель(и): Горелов Дмитрий Николаевич; Кан Евгений Васильевич; Ковалев Гарий Александрович 
(72) Автор(ы): Горелов Д.Н.; Кан Е.В.; Ковалев Г.А. 
(73) Патентообладатель(и): Горелов Дмитрий Николаевич; Кан Евгений Васильевич; Ковалев Гарий Александрович 
Адрес для переписки: 644043, г.Омск-43, ул. Волочаевская, 15а, кв.63, Д.Н. Горелову 

(54) ВЕРТИКАЛЬНО-ОСЕВОЕ ВЕТРОКОЛЕСО 

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для ограничения числа оборотов вертикально-осевого ветроколеса. Технический результат, заключающийся в обеспечении ограничения числа оборотов вертикально-осевого ветроколеса в широком диапазоне скоростей набегающего потока, достигается за счет того, что в вертикально-осевом ветроколесе, содержащем вертикальный вал с траверсами, на концах траверс установлены вертикальные профилированные лопасти, на внешней поверхности которых расположены щитки, шарнирно закрепленные на лопасти, и механизм управления щитками, согласно изобретению щитки расположены в хвостовой части лопасти, задняя кромка прижатого щитка совпадает с задней кромкой лопасти, а механизм управления щитком состоит из рычага, жестко связанного с щитком, пружины, которая соединена с рычагом и заключена в обойму, расположенную внутри лопасти, и регулировочного винта для предварительного сжатия пружины. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для ограничения числа оборотов ветроколеса.

Необходимым условием эксплуатации ветроэнергетических установок является ограничение числа оборотов ветроколеса. Наиболее эффективно это ограничение достигается аэродинамическим торможением вращения ветроколеса путем поворота лопастей, отклонения щитков и других дополнительных элементов на лопасти, взаимодействующих с ветровым потоком. При этом допускается возможность работы ветроколеса с переменной скоростью вращения до предельного числа оборотов, что позволяет более полно использовать энергию ветрового потока.

Известны конструкции вертикально-осевого ветроколеса, в которых ограничение числа оборотов ветроколеса производится путем поворота лопасти вокруг ее оси, что меняет угол атаки лопасти, приводит к изменению аэродинамических сил, действующих на лопасть, с соответствующим изменением крутящего момента на валу ветроколеса и частоты его вращения [1, 2].

Однако устройства, обеспечивающие поворот лопасти и регулирование ее угла атаки, сложны, требуют создания дополнительных устройств для демпфирования колебаний лопасти и работают в условиях высокого уровня центробежных сил, действующих на лопасть при вращении ветроколеса.

Известны также конструкции вертикально-осевого ветроколеса, в которых ограничение числа оборотов ветроколеса производится путем отклонения тормозных щитков, закрылков и других дополнительных элементов на лопасти, обеспечивающих торможение ветроколеса за счет сил лобового сопротивления потока [3, 4].

Однако эти конструкции имеют сложную многозвенную систему управления, что снижает надежность и эффективность их работы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является вертикально-осевое ветроколесо, содержащее вертикальный вал с траверсами, на концах траверс установлены вертикальные профилированные лопасти, на внешней поверхности которых расположены щитки, шарнирно закрепленные на лопасти, и механизм управления щитками [5].

Однако в этом устройстве щиток шарнирно закреплен на передней кромке лопасти, а механизм управления щитками предназначен для запуска ветроколеса и не может обеспечить ограничение числа его оборотов.

Задачей изобретения является обеспечение ограничения числа оборотов вертикально-осевого ветроколеса в широком диапазоне скоростей набегающего потока.

Сущность изобретения заключается в том, что в вертикально-осевом ветроколесе, содержащем вертикальный вал с траверсами, на концах траверс установлены вертикальные профилированные лопасти, на внешней поверхности которых расположены щитки, шарнирно закрепленные на лопасти, и механизм управления щитками, щитки расположены в хвостовой части лопасти, задняя кромка прижатого щитка совпадает с задней кромкой лопасти, а механизм управления щитком состоит из рычага, жестко связанного с щитком, пружины, которая соединена с рычагом и заключена в обойму, расположенную внутри лопасти, и регулировочного винта для предварительного сжатия пружины и регулирования величины предельных оборотов ветроколеса за счет изменения зазора между задними кромками лопасти и щитка.

Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг. 1 приведена принципиальная схема механизма управления щитком в поперечном сечении лопасти с прижатым к ней щитком, а на фиг. 2 - та же схема при отклоненном щитке.

В хвостовой части лопасти 1 расположен щиток 2, установленный на оси 3, жестко связанной с лопастью. Задняя кромка прижатого щитка совпадает с задней кромкой лопасти, а рычаг 4 связан с пружиной 5, заключенной в обойму 6, смонтированную внутри лопасти. В обойме установлен регулировочный винт 7.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При вращении ветроколеса на щиток 2 действует момент центробежных сил относительно оси 3, стремящийся отклонить прижатый щиток от поверхности лопасти. Кроме того, на щиток 2 через рычаг 4 действует момент упругих сил относительно той же оси 3, возникающий при сжатии пружины 5 и стремящийся вернуть щиток 2 в исходное положение. Предварительное сжатие пружины с помощью регулировочного винта 7 приводит к тому, что до некоторой предельной частоты вращения ветроколеса момент упругих сил оказывается больше момента центробежных сил и щиток 2 остается в прижатом положении на поверхности лопасти. При частоте вращения ветроколеса выше предельной момент центробежных сил превышает момент упругих сил и щиток 2 начинает отклоняться от своего исходного положения, создавая тем самым две задних кромки лопасти, отстоящих на малом расстоянии друг от друга, что приводит к перестройке потока вокруг профиля лопасти и снижению крутящего аэродинамического момента относительно вала ветроколеса и, как следствие, уменьшению числа его оборотов.

Эффективность предлагаемого устройства была проверена экспериментально на модели трехлопастного ротора с вертикальной осью вращения, которая перемешалась в гидроканале с некоторой заданной скоростью. В хвостовой части каждой лопасти размещались два щитка, ширина которых составляла 20% хорды профиля лопасти, а общая длина - 50% длины лопасти. Эксперимент показал, что по мере отклонения щитка и увеличения зазора между задними кромками щитка и лопасти величина крутящего момента и частота вращения ротора уменьшаются, а при величине зазора около 10% длины хорды профиля лопасти крутящий момент становится настолько малым, что ротор прекращает свое вращение.

Таким образом, с помощью малого отклонения щитка, расположенного в хвостовой части лопасти и имеющего относительно малые размеры, можно ограничить число оборотов ветроколеса. При этом предварительное сжатие пружины с помощью регулировочного винта позволяет регулировать величину предельных оборотов ветроколеса, оставляя щиток в прижатом к лопасти положении до тех пор, пока ветроколесо не достигло предельного числа оборотов. Тем самым расширяется диапазон скоростей ветра, при которых ветроколесо может работать с максимальным использованием энергии ветра и увеличивается ресурс работы всего устройства.

Источники информации

1. Историк Б.Л., Шполянский Ю.Б. Исследование характеристик вертикальной ветроэнергетической установки с аэродинамическим регулированием // Энергетическое строительство.-1991.- 3.-С. 37-39.

2. Панкратов В.М. Регулирующее устройство для вертикальных ветродвигателей с поворотными лопастями. Авт. свид. СССР, 1938. Опубл. 31.10.40.

3. Перли С. Б. Быстроходные ветряные двигатели. М.-Л.: Госэнергоиздат. 1951.- С. 119-178.

4. Гладкий B.C. Ветроколесо. Авт. свид. СССР 1134772, кл. F 03 D 3/06, 1983. Опубл. 07.01.87. Бюл. 1.

5. Мозжилкин В.В., Чернов А.М., Маркушин А.Г., Блинков Ю.А. Ротор вертикально-осевого ветродвижителя. Авт. свид. РФ 2034169, кл. F 03 D 7/06, 26.10.92. Опубл. 27.04.95. Бюл. 12. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Вертикально-осевое ветроколесо, содержащее вертикальный вал с траверсами, на концах траверс установлены вертикальные профилированные лопасти, на внешней поверхности которых расположены щитки, шарнирно закрепленные на лопасти, и механизм управления щитками, отличающееся тем, что щитки расположены в хвостовой части лопасти, задняя кромка прижатого щитка совпадает с задней кромкой лопасти, а механизм управления щитком состоит из рычага, жестко связанного с щитком, пружины, которая соединена с рычагом и заключена в обойму, расположенную внутри лопасти, и регулировочного винта для предварительного сжатия пружины.




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