Ветровой двигатель

Ветровой двигатель

Реферат

 

Использование: в ветроэнергетике. Сущность изобретения: ветровой двигатель содержит лопастные колеса 1 барабанного типа, размещенные на горизонтальных валах 3 друг над другом в основной вертикальной раме симметрично по обе стороны на поворотной мачте 14 с флюгером 15, дополнительную вертикальную раму 11, параллельную основной, с горизонтальными осями и ветрозащитные заслонки 7 обтекаемой формы с амортизаторами 8 и ограничителями 9 поворота. Заслонки закреплены шарнирно верхней кромкой на осях дополнительной рамы перед нерабочей частью лопастей 2 каждого колеса 1 с возможностью отклонения в сторону колеса 1. При этом концы нижних лопастей 2 оказываются под воздействием ветрового потока. 2 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетическому машиностроению, к двигателям, использующим энергию ветра.

Известны ветровые двигатели, содержащие ветровые колеса в виде воздушного винта и в виде лопастных барабанов. Лопасти воздушного винта расположены радиально и под углом к направлению ветра, вследствие этого значительная часть энергии встречного ветра не используется. Лопасти ветрового колеса в виде лопастного барабана расположены фронтально к направлению ветра и используют не только прямой напор на лопасть, но и образующуюся за ней зону пониженного давления, повышающую коэффициент аэродинамической силы ветра.

Наиболее близким к изобретению является установка для использования энергии ветра, содержащая ветровые колеса в виде лопастных барабанов, расположенных ярусами на общих вертикальных осях друг над другом и друг за другом с лопастями, закрепленным на шарнирах и пружинах с возможностью качания и взаимодействующими с ветронаправляющими плоскостями.

Эффективность такой установки для использования энергии ветра снижают: вялое ориентирование к ветру с использованием поплавков и волн; расположение ветровых колес рядом друг за другом, при котором ветровое колесо, воспринимающее ветер, первым рассеивает его перед вторым; закрепление лопастей ветровых колес на шарнирах и пружинах, при котором лопасти под напором ветра отклоняются и оставляют часть его неиспользованным, а в зоне, защищенной ветронаправляющими заслонками, под действием пружин возвращаются в исходное положение, причем это происходит с каждой заслонкой при каждом обороте ветрового колеса и сопровождается ударами, вибрацией и быстрым износом шарниров, пружин и лопастей.

Цель изобретения повышение эффективности ветрового двигателя путем более полного использования энергии ветра.

Указанная цель достигается тем, что ветровой двигатель содержит ветровые колеса в виде лопастных барабанов на горизонтальных валах, кинематически связанных цепной передачей между собой и потребителем энергии и расположенных друг над другом с вынесенными вперед обтекаемыми качающимися на шарнирах ветронаправляющими заслонками, закрепленные симметрично по обе стороны поворотной мачты с флюгером в виде плоской лопасти, опирающейся на пяту и подшипники в опорной стойке в виде трубы, закрепленной в фундаменте, причем лопасти ветровых колес расположены фронтально к направлению ветра, за ними образуется зона пониженного давления, повышающая коэффициент аэродинамической силы до 1,4 и более, а ветронаправляющие лопасти-регуляторы, качающиеся на шарнирах, но удерживаемые от этого амортизаторами в виде пружин, рассекают встречный ветер и направляют его на верхние обдуваемые ветром лопасти ветровых колес, усиливая напор, при этом за заслонками, защищающими от ветра противоположные нижние лопасти ветровых колес, образуется зона пониженного давления, снижающая сопротивление вращению ветровых колес. При порывах и превышении расчетной скорости ветра заслонка преодолевает сопротивление амортизатора, отклоняется в сторону ветрового колеса на величину в зависимости от скорости ветра, оставляет концы лопастей незащищенными от встречного ветра, который, воздействуя на них, препятствует нежелательному увеличению частоты вращения ветровых колес.

На фиг.1 изображен ветровой двигатель, вид спереди на сторону, обращенную к ветру, штриховой линией показан флюгер, переставленный на 90^о при штормовом и более сильном ветре; на фиг.2 ветронаправляющая заслонка (вид сбоку) перед верхним ветровым колесом в максимально отклоненном положении, стрелками показано направление ветра и направление вращения ветровых колес.

Ветровой двигатель содержит ветровые колеса 1 с лопастями 2 на горизонтальных валах 3, кинематически связанных цепной передачей 4 между собой и потребителем энергии 5 через редуктор 6, расположенные друг над другом с вынесенными вперед ветронаправляющими заслонками 7 с амортизаторами 8 и ограничителями поворота 9, качающимися на шарнирах 10, закрепленные на раме 11 с лестницей 12 и противовесом 13 симметрично по обе стороны поворотной мачты 14, с флюгером 15 и фиксирующим его стопором 16, опирающимся на пяту и подшипники в опорной стойке 17, закрепленной в фундаменте 18.

Устройство работает следующим образом. Ветровое колесо 1 вращается при помощи встречного ветра, оказывающего давление на верхние лопасти 2 вследствие того, что нижние лопасти 2 защищены от встречного ветра ветронаправляющей заслонкой 7, которая воспринимает на себя встречный ветер, рассекает его на две части и направляет на верхние лопасти 2, усиливая напор, при этом за каждой верхней лопастью 2 образуется зона пониженного давления. Одновременно за ветронаправляющей заслонкой 7 также образуется зона пониженного давления, снижающая сопротивление вращению ветрового колеса 1. При порывах и превышении расчетной скорости ветра ветронаправляющая заслонка 7 преодолевает сопротивление амортизатора 8, поворачивается на шарнирах 10 и отклоняется в сторону ветрового колеса 1 на величину в зависимости от скорости ветра, при этом концы нижних лопастей 2 оказываются незащищенными от встречного ветра, который давит на них и предотвращает нежелательное увеличение частоты вращения ветрового колеса 1.

Формула изобретения

ВЕТРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий лопастные колеса барабанного типа, размещенные на горизонтальных валах друг над другом в основной вертикальной раме симметрично по обе стороны на поворотной мачте с флюгером, отличающийся тем, что двигатель снабжен дополнительной вертикальной рамой, параллельной основной, с горизонтальными осями, ветрозащитными заслонками обтекаемой формы с амортизаторами и ограничителями поворота, причем заслонки закреплены шарнирно верхней кромкой на осях дополнительной рамы перед лопастями, находящимися в нерабочем положении с возможностью отклонения в сторону колеса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2