ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области ветроэнергетики и может быть использована при проектировании и изготовлении ветроэнергетических установок (ВЭУ) с электрическим генератором.
Известен ветродвигатель, включающий ветроколесо, содержащее аэродинамические крылья, укрепленные на кронштейнах, жестко соединенных с вертикальным валом, CN 184089(А).
Такого рода ветродвигатель работает с относительно небольшим уровнем шума, что позволяет его использовать вблизи жилых массивов. Мощность ветродвигателя резко возрастает при скорости ветра от 3 до 7-8 м/с. Однако, при скоростях ветра больше 7-8 м/с мощность ветродвигателя резко падает (см. Jochen Twele, Erläuterungen, zu den technischen Daten, Marktübersicht. Kleine Windenergieanlagen (KWEA) 2010/2011, Handbuch der Technik, Genemigung und Wirtschaftlichkeit kleiner Windräder, s.s.52-53, копия прилагается).
Известны ветродвигатели, включающие лопастное ветроколесо, жестко укрепленное на горизонтальном валу, RU 2186246 С2.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.
Недостатком такого рода ветродвигателей является то обстоятельство, что они развивают сравнительно с вышеописанным аналогом невысокую мощность при малых скоростях ветра, однако при скоростях ветра больше 7-8 м/с мощность ветродвигателя довольно высокая.
Задачей настоящей полезной модели является создание ветродвигателя, который быстро развивает мощность при скорости ветра 3-8 м/с и не теряет мощность при возрастании скорости ветра более 7-8 м/с.
Согласно полезной модели в ветродвигателе, включающем первое лопастное ветроколесо, укрепленное на горизонтальном валу, на валу симметрично первому ветроколесу укреплено второе, дополнительное лопастное ветроколесо, вал установлен с возможностью вращения в вертикальных элементах П-образного кронштейна, который установлен на оси, размещенной на опоре с возможностью поворота и фиксации в требуемом положении, при этом к концам соответствующих лопастей первого и второго ветроколес прикреплены аэродинамические крылья.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - ветродвигатель, вид спереди;
на фиг.2 - вид сбоку по фиг.1;
на фиг.3 - ветродвигатель в аксонометрии;
на фиг.4 - диаграмма зависимости мощности ветродвигателя от скорости ветра в режимах аэродинамических крыльев и ветроколеса.
Ветродвигатель включает первое лопастное ветроколесо 1, укрепленное на горизонтальном валу 2 и второе дополнительное ветроколесо 3, укрепленное на валу 2 симметрично первому ветроколесу 1. В конкретном примере, количество лопастей ветроколес 1, 3 равно трем, но может быть и другим. Вал 2 установлен в вертикальных элементах П-образного кронштейна 4 посредством подшипников 5, 6. П-образный кронштейн 4 установлен на оси 7 размещенной с возможностью поворота и фиксации в требуемом положении на опоре 8, в данном примере, мачте высотой 12 м. Средство поворота и фиксации П-образного кронштейна на опоре 8 (привод) на чертежах не показано. К концам соответствующих лопастей ветроколес 1 и 3 прикреплены аэродинамические крылья 9.
Устройство работает следующим образом.
В конкретном примере при небольших скоростях ветра (область I на диаграмме, фиг.4) П-образный кронштейн поворачивают и фиксируют в положении, при котором направление ветра перпендикулярно продольным осям аэродинамических крыльев 9. Ветровая нагрузка воспринимается аэродинамическими крыльями 9 и передается на вал 2, который начинает вращаться. При этом лопасти ветроколес 1, 3 находятся в плоскостях, параллельных направлению ветра и, практически, не воспринимают ветровую нагрузку. При скоростях ветра более 7-8 м/с эффективность аэродинамических крыльев падает, и при скорости ветра 9 м/с мощность ветродвигателя становится равной его мощности с использованием лопастных ветроколес (фиг.4).
При скоростях ветра >9 м/с (область II на диаграмме, фиг.4) поворачивают П-образный кронштейн на 90° и фиксируют в этом положении. При этом плоскости лопастных ветроколес 1, 3 перпендикулярны направлению ветра. Ветровая нагрузка воспринимается лопастными ветроколесами 1, 3 и передается на вал 2. Вал 2 приводит во вращение вал электрогенератора (на чертежах не показано). Мощность ветродвигателя вначале резко возрастает и составляет более 12 кВт, а при скоростях ветра более 12-14 м/с начинает плавно уменьшаться, но даже при скорости ветра около 25 м/с мощность рассматриваемого в описываемом примере ветродвигателя составляет около 10 кВт.
Таким образом реализация отличительных признаков полезной модели обеспечивает технический результат, состоящий в том, что при малых скоростях ветра ветродвигатель быстро развивает достаточно большую мощность и, практически, сохраняет ее при возрастании скорости ветра свыше 7-8 м/с.