Парусный ветродвигатель

Парусный ветродвигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в ветряных электростанциях.

Известен парусный ветродвигатель (SU №1178931, F03D 3/00, 1985 г.), содержащий установленные на вертикальной оси четыре рамы с натянутыми на них опорными сетками и расположенные на рамах парусные лопасти, которые снабжены прямоугольными окнами с клапанами.

Наиболее близким аналогом является парусно-щитовой ветродвигатель, содержащий вертикальную ось, установленные радиально на вертикальной оси лопасти, выполненные в виде прямоугольных рам с натянутой на них парусиной (RU №2187017, F03D 3/00, 2002 г.).

Парусина закреплена на рамах на расстоянии от оси, равном одной десятой ширины лопасти, что необходимо для беспрепятственного прохождения потока воздуха, устранения отрицательного избыточного давления на соседнюю лопасть и ее торможения. Вокруг лопастей подвижно установлены два дуговых щита - большой и малый, защищающих часть лопастей от потока воздуха. За счет поворота дуговых щитов обеспечивается регулировка ветродвигателя при изменении направления ветра и регулировка давления на лопасти при изменении скорости ветра.

Поток ветра с разной силой, но одновременно воздействует на все лопасти ветродвигателя, создавая не только необходимый момент вращения, но и противоположно направленный момент, вызывающий торможение, следствием чего является низкий КПД ветродвигателя. Подвижные дуговые щиты ветродвигателя имеют очень большую площадь и подвергаются мощной ветровой нагрузке, которая через систему роликов передается на два направляющих обода и может привести к их деформации.

Техническим результатом изобретения является повышение КПД ветродвигателя за счет уменьшения момента торможения.

Это достигается тем, что в парусном ветродвигателе, содержащем вертикальную ось, лопасти, установленные радиально на вертикальной оси и выполненные в виде прямоугольных рам с парусиной, согласно изобретению верхняя кромка парусины прикреплена к подвижной в вертикальном направлении горизонтальной балке, рама состоит из верхней и нижней консолей и двух вертикальных боковых стоек, боковые стойки рамы выполнены в виде направляющих для концов горизонтальной балки и грибков, периодически закрепленных на боковых сторонах парусины, на верхней консоли рамы размещена лебедка для поднятия горизонтальной балки с парусиной, а нижняя консоль рамы оснащена приводным барабаном для опускания парусины. Целесообразно оснастить ветродвигатель фиксаторами положения горизонтальной балки и барабана.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично показано: на фиг.1 - ветродвигатель, вид сверху; на фиг.2 - то же, вид спереди.

К поворотной вертикальной оси 1 прикреплены радиально лопасти 2. Рама каждой лопасти состоит из верхней горизонтальной консоли 3, нижней горизонтальной консоли 4, двух стоек 5 и 6 и служит для размещения парусины 7. Верхняя кромка парусины прикреплена к горизонтальной балке 8, а к ее боковым кромкам периодически прикреплены грибки 9. Стойки 5 и 6 служат направляющими для подвижных по ним грибков 9 и концов горизонтальной балки 8. На верхней консоли 3 смонтирована лебедка 10, служащая для поднятия парусины. Тросы 11 лебедки прикреплены к горизонтальной балке 8. На нижней консоли 4 установлен приводной барабан 12, служащий для опускания парусины. Ветродвигатель может быть оснащен фиксаторами положения барабана и положения горизонтальной балки (фиксаторы на чертеже не показаны). При работе ветродвигателя в электростанциях привод генератора может осуществляться от вращающейся оси 1 через кинематическую передачу.

Работа парусного ветродвигателя осуществляется следующим образом. В исходном положении у лопастей, расположенных в зоне 13, парусина 7 поднята (показана сплошной линией на фиг.1). Здесь под действием силы ветра создается момент вращения ветродвигателя. У лопастей, расположенных в зоне 15 (слева на фиг.2), парусина опущена, вследствие чего момент торможения создается только от воздействия ветра на раму лопасти. В зонах 14 и 16 лопасти расположены под небольшим углом к ветру и не оказывают ему существенного сопротивления. Поэтому зона 14 используется для опускания парусины посредством наматывания ее на приводной барабан 12. В зоне 16 происходит поднятие парусины с помощью лебедки 10. После поднятия парусины приводной барабан и концы горизонтальной балки фиксируют, чтобы натяжение парусины ветром не воспринималось приводами барабана и лебедки. При сильном ветре парусина может быть поднята на меньшую высоту и зафиксирована в этом положении. Изменения направления ветра контролируются системой управления (не показана), которая обеспечивает соответствующее смещение зон поднятия и опускания парусины.

Для обеспечения плавного вращения ветродвигатель может быть оснащен инерционными элементами, например маховиком.

1. Парусный ветродвигатель, содержащий вертикальную ось, лопасти, установленные радиально на вертикальной оси и выполненные в виде прямоугольных рам с парусиной, отличающийся тем, что верхняя кромка парусины прикреплена к подвижной в вертикальном направлении горизонтальной балке, рама состоит из верхней и нижней консоли и двух вертикальных боковых стоек, боковые стойки рамы выполнены в виде направляющих для концов горизонтальной балки и грибков, периодически закрепленных на боковых сторонах парусины, на верхней консоли рамы размещена лебедка для поднятия горизонтальной балки с парусиной, а нижняя консоль рамы оснащена приводным барабаном для опускания парусины.

2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен фиксаторами положения приводного барабана и горизонтальной балки.