РОТОР ВЕТРОДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к ветродвигателям и может быть использована в ветроэнергетике как привод электрогенераторов, водоподъемников, мельниц, насосов, компрессоров.
Известны решетчатые крылья (Решетчатые крылья / С.М.Белоцерковский, Л.А.Одновол, Ю.3.Сафин и др.; под ред. С.М.Белоцерковского. - М.: Машиностроение, 1985. - с.16.), позволяющие увеличить несущую способность крыла и использовать подъемную силу в большом диапазоне углов атаки.
Составные части решетчатых крыльев жестко соединены друг с другом, что, при использовании решетчатых крыльев в качестве лопастей ветродвигателя, исключает возможность изменения площади лопастей при их движении по ветру и против ветра.
Известен ротор ветродвигателя, содержащий установленный в подшипниковых опорах вертикальный вал, к верхней и нижней части которого жестко прикреплены радиально расположенные рамки, выполненные в форме параллелепипеда, связанные между собой вертикальными осями, на которых шарнирно закреплены плоские лопасти с возможностью взаимодействия хвостовыми частями с осями соседних лопастей (свидетельство РФ на полезную модель N 15758 от 4.09.2000).
Лопасти такого ротора в рабочем положении представляют собой цельную сплошную поверхность, используется только сила аэродинамического сопротивления, вследствие чего ветродвигатель имеет малую быстроходность и невысокий коэффициент использования энергии ветра.
Задачей полезной модели является увеличение мощности роторного ветродвигателя. Поставленная задача достигается тем, что ротор ветродвигателя содержит вал с радиальными лопастями, выполненных в виде верхних и нижних перекладин. На каждой лопасти смонтированы поворотные элементы и ограничители их поворота. Поворотные элементы выполнены в виде коробчатых конструкций, состоящих из основной прямоугольной пластины, длинной стороной соединенной с осью вращения поворотного элемента, и дополнительной прямоугольной пластины, жестко соединенной с основной пластиной. Поворотные элементы устанавливаются на верхних и нижних перекладинах с возможностью поворота на осях, параллельных оси вращения вала. Ширина поворотного элемента меньше расстояния между осями вращения поворотных элементов. Ограничители поворота установлены на перекладине параллельно друг другу так, что расстояние между основной и дополнительной пластиной равно ширине основной пластины, умноженной на тангенс угла между ограничителем поворота и перекладиной.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
где на фиг.1 показан общий вид ветродвигателя;
на фиг.2 показан вид сверху в рабочем состоянии;
на фиг.3 показан поворотный коробчатый элемент, где a, b - длина и ширина основной прямоугольной пластины соответственно; с - расстояние между основной и вспомогательной прямоугольными пластинами.
Ротор ветродвигателя выполнен в виде каркаса, состоящего из верхних 1 и нижних 2 перекладин, вала 3 центральной оси ротора, кронштейнов 4 и вертикальных осей 5. На вертикальных осях 5 закреплены поворотные коробчатые элементы 6. Коробчатые элементы состоят из основной 7 и вспомогательной 8 прямоугольных пластин, соединенных между собой при помощи перпендикулярных им поперечных пластин 9. Ширина b основной прямоугольной пластины поворотного коробчатого элемента меньше расстояния d между соседними осями вращения поворотных элементов. Поворотные коробчатые элементы 6 фиксируются в рабочем положении ограничителями поворота 10.
Ветродвигатель работает следующим образом.
Под воздействием аэродинамических сил поворотные коробчатые элементы 6 поворачиваются вокруг своих осей 5, основные пластины 7 прижимаются к ограничителям 10. В результате этого вспомогательная пластина 8 каждого последующего поворотного коробчатого элемента устанавливается так, что является продолжением основной пластины 7 предыдущего поворотного коробчатого элемента, увеличивая, таким образом, рабочую площадь лопасти. В результате соседние коробчатые элементы образуют профиль, аналогичный аэродинамическому профилю решетчатого крыла. Вращающий момент, полученный сформированным аэродинамическим профилем, передается через кронштейны 4 на вал ветродвигателя 3. Пройдя зону фронтального воздействия ветра, поворотные коробчатые элементы 6 разворачиваются и самоустанавливаются во флюгерное положение с минимальным аэродинамическим сопротивлением.
Данная конструкция обладает способностью использовать как силу аэродинамического сопротивления, так и аэродинамическую подъемную силу при значительных углах атаки. Это позволяет увеличить коэффициент использования ветра ротором ветродвигателя со значения 0,18-0,25 до значения 0,3-0,4.