РОТОРНЫЙ ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ
ROTOR-TYPE WINDMILL

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторным установкам.
Известны ветроэлектрогенераторная установка с ветродвигателем [1], содержащая башню, поворотное основание, на котором установлены ветроколеса и статорный элемент с сердечником, при этом последний через воздушный зазор связан с роторными элементами, выполненными в виде постоянных магнитов с полюсными наконечниками и установленными на концах лопастей ветроколес. В сердечнике статорного элемента выполнены прорези, а постоянный магнит роторного элемента снабжен бандажом, установленным в прорези сердечника статорного элемента.
Из всех известных аналогов наиболее близким к заявленному по совокупности признаков является роторный вертикальный ветродвигатель [2], содержащий вращающееся основание, траверсы и приемники энергии, при этом приемники энергии выполнены в виде неподвижных относительно траверс колонн с частично охватывающими их гибкими шторками парусного типа, причем один край шторок закреплен по образующим колонн, а другой край связан с соответствующим краем шторки противоположной колонны тягами, обеспечивающими заворачивание шторки вокруг одной колонны и разворачивание шторки вокруг противоположной колонны.
Таким образом, роторный ветродвигатель содержит вращающееся основание, траверсы, колонны с приемниками энергии и центральную стойку.
Недостатком данного ветродвигателя является низкое использование воздушного потока.
Изобретение направлено на повышение использования воздушного потока и, как следствие, улучшение энергетики установки.
Это достигается тем, что у роторного ветродвигателя, содержащего вращающееся основание, траверсы, колонны с приемниками энергии и центральную стойку, согласно изобретению приемники энергии выполнены в виде установленных между верхними и нижними траверсами колонн с частично охватывающими их гибкими шторками, закрепленными одним краем по образующим колонн, а другим краем связанными тягами с соответствующим краем шторки противоположной колонны, при этом колонны выполнены пустотелыми и снабжены окнами с перемычками, окна расположены на одной стороне колонн, идущей по потоку.
Технический результат, заключающийся в уменьшении поперечного сечения ветроприемника, движущегося навстречу потоку, заключается в том, что колонны выполнены пустотелыми и снабжены окнами с перемычками.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан роторный ветродвигатель, вид спереди (направление ветра - на чертеж), на фиг.2 - вид сверху, на фиг.3 - вид на колонну, движущуюся против потока, на фиг.4 - вид на колонну, движущуюся по потоку, на фиг.5 - вид на колонну сверху.
Ветродвигатель содержит неподвижное основание 1, передачу 2 на потребитель 3 (например, электрогенератор), вращающееся основание 4 с траверсами 5, центральную стойку 6. Между верхними и нижними траверсами установлены приемники ветровой энергии, выполненные в виде колонн 7 с частично охватывающими их гибкими шторками 8 парусного типа, представляющими собой прямоугольное полотнище. Одними краями 9 шторки закреплены по образующим цилиндрических колонн, а другими подвижными через планки 10 связаны с тягами 11 с соответствующим краем шторки противоположной колонны. Колонны выполнены пустотелыми в виде труб, при этом колонны снабжены окнами 12 с перемычками 13. Окна с перемычками расположены на одной (по длине) стороне колонны. Таким образом, сторона колонны, идущая против потока, гладкая (см. фиг.3) и имеет минимальное аэродинамическое сопротивление, а сторона, идущая по потоку, представляет собой благодаря окнам 13 выемку, имеющую большое аэродинамическое сопротивление, т.е. создающую вращающий момент.
Работа устройства
При набегании ветрового потока происходит перемещение свободных краев шторки с планкой из нейтрального положения - показано на фиг.2 пунктиром, в рабочее положение, т.е. шторка 8 у правой на фиг.2 колонны разворачивается и, захватывая ветровой поток, создает момент, вызывающий вращение двигателя против часовой стрелки. При этом шторка крайней правой колонны (показано на фиг.2), разворачиваясь через тягу 11, соединенную с планкой 10, заворачивает шторку крайней левой колонны, что уменьшает мидель ее сечения, а это приводит к уменьшению противодействующего момента, т.е. к увеличению полезного момента.
Таким образом, ориентация шторок на противоположных колоннах следующая:
1) на колоннах горизонтально расположенные траверсы (фиг.2) - шторка на правой колонне открыта, на левой - закрыта;
2) на вертикально расположенной траверсе (фиг.2) шторки относительно колонн находятся в среднем положении, при этом не исключается небольшое раскрытие шторки у верхней колонны. К аэродинамическому воздействию шторки добавляется аэродинамическое воздействие колонн, при этом у колонны, идущей против потока, шторки перекатываются по перемычкам 13 (фиг.5), создавая минимальное аэродинамическое сопротивление. Угловое открытие колонны окнами может быть меньше 180°(фиг.5, угол АОВ).
Положительным качеством данного двигателя является, наряду с простой конструкцией, автоматическое изменение в сторону уменьшения поперечного сечения ветроприемника, двигающегося навстречу ветру, что улучшает эффективность устройства, при этом полые колонны улучшают энергетику установки.
Технико-экономическим преимуществом данной ветроэнергетической установки является относительно высокая энергетика установки, что дает возможность сооружать установки с более высоким коэффициентом полезного действия.
Источники информации
1. Патент РФ №2211951 / A.M.Литвиненко. Ветроэлектрогенераторная установка, Б.И. №25, 2003; F03D 9/00.
2. Патент РФ №2370664/ А.М. Литвиненко. Роторный вертикальный ветродвигатель, Б.И. №26, опубл. 27.09.09; F03D 3/06 (2006.01).