ВЕТРОКОЛЕСО

Полезная модель относится к преобразователям энергии ветра в ветроэнергетических установках.
Известно устройство, работающее на основе использования энергии ветра или воды, содержащее, как и предлагаемое устройство, ротор с осью вращения, рычаги с лопастями, размещенными на поворотных осях, создающими вращающий момент для электрического генератора, кинематически связанного с осью вращения ротора преобразователя. В известном устройстве рычаги жестко закреплены на оси вращения ротора (см. патент RU №2168652), прототип.
Недостатком прототипа является низкая эффективность преобразования энергии течений во вращающий момент на оси ротора, связанный с использованием только половины колеса, а повышение вращающего момента связано с увеличением габаритов, веса, стоимости и других характеристик преобразователя.
Технический результат заключается в повышении вращающего момента на оси ротора ветроколеса, увеличении его чувствительности к скорости ветра за счет использования смещенной оси вращения колеса, изменяющейся длине рычагов и увеличению площади лопастей, создающих положительный вращающий момент, в использовании элементов, отсекающих непроизводительную часть воздушного потока и увеличивающих его производительную часть.
Технический результат достигается тем, что ветроколесо содержит статор в виде каркаса из двух взаимно перпендикулярных рам, скрепленных по боковым сторонам, размещенные внутри их по центру в вертикальной плоскости опорный обод, ветрозаборники и ротор с горизонтальной осью вращения в виде ступицы с осевыми наконечниками и, как минимум, две пары лопастей, размещенными между рычажными рейками, свободно проходящими через отверстия в ступице, способными перемещаться при
вращении ротора, поперечные консольные планки, связывающие консоли рычажных реек попарно, установленные по их центру упорные ролики. Особенностью является то, что опорный обод имеет одну ось симметрии, по которой в одну сторону по этой оси симметрии смещена ось вращения ротора, а конфигурация опорного обода выбрана такой, чтобы расстояние между двумя точками пересечения внутренней образующей опорного обода с прямой, проходящей через центр оси вращения ротора, при любом угле наклона этой прямой было постоянным и равно расстоянию между точками соприкосновения противолежащих упорных роликов с внутренней образующей опорного обода. Лопасти выполнены из парусины, поперечными сторонами закрепленные на поперечных консольных планках и ступице, а продольные стороны которых могут свободно сдвигаться и раздвигаться на рычажных рейках. Ниже и впереди оси вращения ротора размещены боковые ветрозаборники, закрепленные на вертикальной раме статора, а сверху от оси вращения ротора размещен экран с козырьком, который одновременно является ветрозаборником для впереди находящихся в горизонтальной плоскости лопастей и экраном для лопастей находящихся выше оси вращения ротора. Попарно связанные поперечными консольными планками рычажные рейки с лопастями через упорные ролики, установленные на внешних сторонах поперечных консольных планок опираются на внутреннюю поверхность опорного обода, способные изменять длины противоположных рычагов и их лопастей пр вращении ротора.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: фиг.1 - ветроколесо со смещенной осью вращения в разрезах и сечениях.
Ветроколесо (фиг.1) имеет статор в виде двух взаимно перпендикулярных рам 1, 2, скрепленных по боковым сторонам. Внутри этих рам 1 и 2 по центру в вертикальной плоскости размещен опорный обод 3 с вертикальной осью симметрии, закрепленный на горизонтальных сторонах рам 1, 2. Внутри рам 1, 2 размещен ротор в виде ступицы 4 с осевыми наконечниками
1
2
2
1
2
2
1
1
5, установленными в подшипники 6, ось вращения которого смещена относительно средней линии опорного обода 3. Ротор имеет, как минимум, две пары лопастей 7, 8 и 9, 10, выполненные из парусины в виде шторок и размещенные между рычажными рейками 11, 12, способными свободно перемещаться в отверстиях 13 ступицы 4. Консоли рычажных реек 11, 12 попарно связаны жестко поперечными консольными планками 14, по центру которых с внешней стороны на ушках 15 с осями 16 установлены упорные ролики 17, через которые попарно связанные рычажные рейки 11 и 12 опираются на внутреннюю поверхность опорного обода 3. Конфигурация опорного обода 3 в плоскости обода выбрана такой, чтобы расстояние между точками пересечения КК внутренней образующей опорного обода 3 с прямой, проходящей через центр оси вращения ротора, при любом угле наклона а этой прямой было постоянным и равно расстоянию L между точками соприкосновения противолежащих упорных роликов 17 с внутренней образующей опорного обода 3. Лопасти 7, 8, 9 и 10 поперечными сторонами закреплены на поперечных консольных планках 14 и ступице 4 с помощью закрепленных на ступице 4 вспомогательных уголковых реек 18, а продольные стороны которых, с закрепленными на них и способными свободно перемещаться вдоль рычажных реек 11, 12 кольцами 19, имеют возможность, подобно шторкам, сдвигаться и раздвигаться. Статор снабжен ветрозаборниками 20 и 21. Боковые ветрозаборники 20 закреплены на вертикальной раме 1 ниже оси вращения ротора с углом раскрыва не более 60° и концентрируют ветряной поток на лопастях с спутным движением. Верхний ветрозаборник 21 имеет козырек 22 с углом наклона 45, который экранирует лопасти с встречным движением, находящиеся выше оси вращения ротора, и создает полезный поток воздуха для лопастей, находящихся впереди и в горизонтальной плоскости. Форма опорного обода 3 определяет закон изменения вращающего момента ротора колеса. При выборе параметров опорного обода 3 в пределах L=L+L, L=3L, с рычагами R=L/2 и R≤L, с учетом влияния ветрозаборников, позволяет
2
1
получить отношение положительного момента вращения М к тормозящему моменту вращения M более 10, что означает достижение высокого КПД преобразования энергии ветра в предложенной полезной модели.