ЛОПАСТЬ ВЕТРОТУРБИНЫ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ

Полезная модель относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям с вертикальной осью вращения ветротурбины, и может быть использована для получения механической и электрической энергии.
Известен ветродвигатель, содержащий ветротурбину с вертикальной осью вращения, где каждая лопасть ветротурбины содержит наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля с изогнутой осью симметрии по окружности вращения ее центра тяжести, состоящий из двух свободно поворачивающихся частей, соединенных между собой шарниром с вертикальной осью вращения, расположенным в крайней входной точке наконечника, где крайние положения сектора свободного поворота каждой из двух частей заданы осью симметрии наконечника и позицией частей, при которой образуется очертание входной части сформированного аэродинамического профиля. [патент РФ №2135823 С1 МПК F03D 3/04, опубл. 27.08.1999 Бюл. №24].
Недостатком указанного ветродвигателя является то, что изготовление наконечника лопасти криволинейного очертания с изменяющейся осью симметрии очень трудоемко и не обеспечено достаточной жесткостью и прочностью.
Известен ветродвигатель, состоящий из ветротурбины с вертикальной осью вращения, где каждая лопасть ветротурбины содержит наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля, состоящий из двух свободно поворачивающихся частей, соединенных между собой шарниром с вертикальной осью вращения, расположенным в крайней входной точке наконечника, где крайние положения сектора свободного поворота каждой из двух частей заданы осью симметрии наконечника и позицией частей, при которой образуется очертание входной части сформированного аэродинамического профиля, при этом наконечник снабжен механизмом фиксированного изменения расстояния между свободными концами наконечника [патент РФ №2292484 С1 МПК F03D 3/00, опубл. 27.01.2007 Бюл. №3] (прототип).
Недостатком указанного ветродвигателя является то, что изготовление наконечника лопасти криволинейного очертания трудоемко и не обеспечено достаточной жесткостью и прочностью.
Технический результат заявляемой полезной модели выражается в повышении технологичности изготовления лопасти, увеличении ее прочности, жесткости и эффективности ее работы.
Указанный технический результат достигается тем, что лопасть ветротурбины с вертикальной осью вращения, включающая наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля, состоящий из двух свободно поворачивающихся частей, соединенных между собой шарниром с вертикальной осью вращения, расположенным в крайней входной точке наконечника, при этом наконечник лопасти снабжен механизмом фиксированного изменения расстояния между свободными концами наконечника, согласно заявляемой полезной модели наконечник лопасти изготовлен из плоских пластин, соединенных шарниром, а внутренние поверхности плоских пластин наконечника снабжены раскосной системой ребер жесткости, кроме того наконечник снабжен отрегулированными пружинами, вставленными в телескопические цилиндры, которые закреплены шарнирами к плоским пластинам с одного конца и к стопору, находящемуся на оси симметрии наконечника в развернутом виде, с другого конца.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:
на фиг.1 представлен профиль лопасти с элементами регулирования ее геометрических параметров в сложенном виде (при сжатой пружине), действующий при встречном движении природного воздушного потока;
на фиг.2 представлен профиль лопасти с элементами регулирования ее геометрических параметров в несколько раскрытом виде, работающей преимущественно при боковом движении природного воздушного потока;
на фиг.3 представлен профиль лопасти с элементами регулирования ее геометрических параметров в раскрытом виде (при расправленной пружине), работающей при попутном движении природного воздушного потока;
на фиг.4 изображена внутренняя поверхность двух плоских пластин наконечника лопасти с раскосной системой ребер жесткости.
Лопасть с регулируемыми геометрическими параметрами содержит наконечник 1 состоящий из двух плоских пластин 2, оборудованных системой раскосных ребер жесткости 3, соединенных вертикальным шарниром 4, горизонтальных подвижных диафрагм жесткости 5. Лопасть снабжена отрегулированными пружинами 6 вставленными в телескопические цилиндры 7, которые закреплены шарнирами 8 к конечной точке плоских пластин наконечника и к стопору 9, находящемуся на оси его симметрии в развернутом виде, другим концом. Кроме того, лопасть снабжена стабилизирующей плоскостью 10.
Лопасть ветротурбины работает следующим образом. На противоходе воздушному потоку плоские пластины 2 наконечника 1 сжимают отрегулированные пружины 6, уменьшают раскрытие наконечника и тем самым уменьшают сопротивление воздушному потоку. При боковом воздействии воздушного потока сжимается только отрегулированная пружина (пружина, которая отрегулирована по средней скорости ветра данной местности), прикрепленная к плоской пластине наконечника, на которую оказывает активное давление воздушный поток, а вторая плоская пластина наконечника находится в развернутом положении, с прикрепленной к ней расправленной пружиной. При действии воздушного потока по направлению движения лопасти пружины находятся в расправленном состоянии, и плоские пластины наконечника полностью раскрыты.
Предлагаемая конструкция лопасти позволит снизить трудоемкость ее изготовления за счет того, что она плоская и снабжена системой раскосных ребер жесткости, повысит прочность и жесткость лопасти при снижении ее веса, а также повысит эффективность ее работы.