ПАРУСНОЕ ВЕТРОКОЛЕСО

Устройство относится к ветроэнергетике, в частности, к многолопастным тихоходным парусным ветродвигателям и может быть использовано в приводе ветросиловых агрегатов, например, для подъема воды из колодцев и скважин.
Известно ветроколесо, содержащее ступицу и лопасти, выполненные в виде парусных оперений, лонжероны, трос, D-образную переднюю кромку, причем парусные оперения выполнены в виде упругих пластин, передняя кромка которых имеет форму арки и снабжена отверстиями под лонжерон (см. патент РФ№2211366, кл. F03D 1/06, 2003 г).
Недостатками указанного ветроколеса являются сложность конструкции и недостаточная прочность.
Известно также ветроколесо, состоящее из лопастей, выполненных в виде оболочечного, двухслойного, скрепленного по периметру равнобедренного треугольника, вершина которого закреплена у ступицы, а основание снабжено натяжной планкой, которая шарнирно соединена с балансиром, балансир шарнирно установлен на внешнем конце трубчатого лонжерона и соединен с натяжной тягой (см. патент РФ №2249720, кл. F03D 1/00, 2005 г.).
Недостатком указанного ветроколеса являются сложность конструкции, наличие достаточно больших масс на периферии колеса и необходимость регулярной обтяжки паруса по мере вытягивания материала под действием погодных условий и ветровых нагрузок.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, - упрощение конструкции ветроколеса, уменьшение затрат на производство и обслуживание ветродвигателя при обеспечении модульности.
Решение поставленной задачи достигается тем, что парусная лопасть четырехугольной (трапецевидной) формы крепится боковыми кромками к лонжеронам двух одинаковых соосных ступиц, причем ступицы имеют угловое и осевое смещения друг относительно друга.
Главными отличительными признаками предлагаемого парусного ветроколеса являются следующие:
- наличие упругой лопасти по форме и аэродинамическому профилю, максимально близкой к лопатке классического многолопастного тихоходного ветродвигателя с углом хорды дужки у основания лопасти ≈ 45°, а на выходе ≈ 20°;
- простота одновременного натяжения всех лопастей ветродвигателя угловым вращением одной ступицы относительно другой;
- простота сборки ветроколеса.
Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, на которых изображено:
На фиг.1 - общий вид ветроколеса.
На фиг.2 - вид А на парусную лопасть фиг.1.
На фиг.3 - монтаж парусных лопастей.
При этом приняты следующие обозначения:
1 - вал ветродвигателя; 2 - ступица колеса; 3 - лонжерон; 4 - парус; 5 - пружина кручения.
Парусное ветроколесо состоит из двух одинаковых ступиц 2, насаженных на вал ветродвигателя 1, причем одна из ступиц 2 жестко связана с валом 1, а другая имеет возможность свободного перемещения по валу 1. Ступицы 2 разделены пружиной кручения 5 расчетной длины, один конец которой связан с первой ступицей 2, а другой - со второй ступицей. В рабочем (скрученном) положении пружина 5 стремиться повернуть одну ступицу 2 относительно другой ступицы 2 (жестко связанной с валом 1), одновременно не давая ступицам сближаться. В пазах ступиц 2 закреплены лонжероны 3. К лонжеронам 3 своими
боковыми кромками крепятся паруса 4, причем одна боковая кромка паруса 4 крепиться к лонжерону 3 одной ступицы, а вторая - к лонжерону 3 другой ступицы (см. фиг.1).
Ветроколесо работает следующим образом. Пружина кручения 5, разворачиваясь, вращает лонжероны 3 подвижной ступицы 2 с прикрепленными боковыми кромками парусов 4, тем самым натягивая последние. Образуются парусные лопасти с углами атаки и крутки близкими к классическим. При воздействии ветра парусные лопасти получают некоторый прогиб (см. фиг.2) и ветроколесо приходит во вращение.
Сборка ветроколеса происходит следующим образом. Лонжероны 3 обеих ступиц приводятся в положение, близкое к параллельному, затем на лонжероны заводятся и закрепляются паруса 4 (см. фиг.3), после чего пружина 5 освобождается. Ввиду полной идентичности ступиц, лонжеронов и парусов натяжка всех парусных лопастей происходит одновременно и равномерно.
По сравнению с ветроколесом, принятым за прототип, предлагаемое ветроколесо имеет следующие преимущества.
- простота и малый вес конструкции;
- удобство одновременного и равномерного натяжения всех парусных лопастей;
- высокие аэродинамические свойства профиля лопасти, приближающиеся к классическому.