ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ
WINDMILL

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам.
Известен ветроэлектродвигатель [1], содержащий поворотные лопасти, основание, направляющее устройство (флюгер) и трубчатую мачту с внутренними направляющими и установленной на них возможностью перемещения полой кареткой, полый вал, соединенный со ступицей и установленный при помощи подшипников внутри каретки концентрично вертикальному валу, закрепленную на ступице полую стойку с направляющими, установленную на ней с возможностью перемещения по направляющей платформу и рамки по числу лопастей, шарнирно соединенных с одной стороны с платформой, при этом цапфа каждой лопасти снабжена цилиндрической поворотной муфтой.
Из всех известных аналогов наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является ветродвигатель [2], содержащий конусные роторы, корпус, размещенный в нем электрогенератор, кинематически связанный с установленным в корпусе ветроколесом с вертикальной осью вращения и поворотными лопастями, установленными с возможностью складывания к оси, при этом корпус снабжен шарнирно связанной с одной из его сторон крепежной площадкой с откидными болтовыми фиксаторами и подпружиненной защелкой, упором, расположенным с другой его стороны и взаимодействующим с защелкой, шарнирными опорами и крепежным узлом.
Недостатками данной конструкции являются сложность и низкая эффективность.
Изобретение направлено на повышение эффективности за счет уменьшения противодействующего момента лопастей.
Это достигается тем, что ветродвигатель, содержащий вертикальный вал, башню и лопасти, согласно изобретению выполнен таким образом, что лопасти выполнены вогнутой формы и установлены на шкворнях, каждая из которых с помощью шарниров соединена с шарнирно установленными на валу тягами с образованием параллелограммов, шкворни снабжены аэродинамическими поверхностями, имеющими наклон, при этом нижние тяги дополнительно соединены с валом с помощью шарнирно установленных пружинно-демпфирующих элементов. Достижение технического результата обусловлено тем, что лопасти ветродвигателя установлены таким образом, что расстояние от центра лопасти до центра вращения на сбегающем крае оказывается больше, чем на набегающем, что в итоге приводит к увеличению момента на валу.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показана конструкция ветродвигателя, вид спереди, на фиг.2 вид сверху, на фиг.3 - вид сбоку одной лопасти.
Ветродвигатель содержит: опорный подшипник 1, вала 2, ротора 3, башни 4 с верхним подшипником 5, лопасти 6 вогнутой формы, которые установлены на шкворнях 7, а сами шкворни с помощью шарниров 8 соединены с тягами 9 и 10, которые, в свою очередь, соединены с шарнирами 11, а последние установлены на валу 2, при этом нижние тяги 10 дополнительно соединены с валом с помощью пружинно-демпфирующего элемента 12, который так же как и тяги установлен в шарнирах 13. Шкворень имеет аэродинамическую поверхность 14, находящуюся в воздушном потоке вне лопасти. Ротор 3 вращается в кольцевом зазоре статора 15. Таким образом, аэродинамические поверхности, которыми снабжены шкворни, имеют наклон, что обеспечивает возникновение подъемной силы под действием воздушного потока.
Работа устройства: усилие ветра воспринимаемое лопастями 6, передается через шкворни 7 и тяги 9 и 10 на вал 2, соединенный с ротором. При этом одна из лопастей, например правая на фиг.1, движется от наблюдателя, а левая - на наблюдателя с последующим поворотом против часовой стрелки, как показано на фиг.2. Поскольку аэродинамические поверхности 14 находятся в этом же воздушном потоке и имеют наклон, показанный на фиг.3, то на правую поверхность (фиг.2) действует подъемная сила, направленная вверх, а на левую поверхность - направленная вниз. Это приводит к тому, что правая поверхность (фиг.1) поднимается, сжимая пружинно-демпфирующий элемент 12, увеличивая тем самым плечо, равное расстоянию от оси вала до оси шкворня, что при попутном потоке способствует увеличению потока. Левая же лопасть (фиг.1), наоборот, под действием аэродинамической силы опускается, растягивая свой пружинно-демпфирующий элемент, приближая ось шкворня к оси вала, снижая тем самым плечо приложения противодействующего момента лопасти, движущейся навстречу потоку, уменьшая при этом потери на сопротивление потоку.
Технико-экономическим преимуществом ветродвигателя является повышенная эффективность, поскольку снабжение лопастей аэродинамическими поверхностями дает возможность уменьшить потери на продвижение лопасти во встречном потоке.
Источники информации
1. А.с. СССР №1270408. / В.Г.Федчишин. Ветродвигатель, опубл. Б.И. №42, 1986 г., F03D 7/06
2. А.с. СССР №1747745. / В.Г.Федчишин. Ветродвигатель, опубл. Б.И. №26, 1992 г., F03D 7/06