ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к ветроэнергетике и касается ветре двигателей с вертикальной осью вращения.
Известен «Ветродвигатель» (патент РФ №2074980 МПК F03D 3/00-3/06), в котором в центральной области потока ветер действует на миоголопастной ротор, а справа и слева от потока установлены подвижные заслонки, по периметру вне ротора (слева открывают потоку движение, а справа перекрывают), причем эти заслонки используются и для направления потока ротору.
Недостаток этого решения - снижение сектора использования ветра до 120°, эотьшие габаритные размеры и сложность конструкции.
Известен также. «Ветряной двигатель» (патент РФ №2231683 МПК F03D 3/00-3/06), содержащий корпус, шарнирно прикрепленные к корпусу экраны, при этом корпус выполнен в виде рамки с возможностью вращения на мачте, а при креп ленные с возможностью вращения к рамке экраны выполнены в виде горизонтально расположенных планок, также прикрепленных шарнирно к вертикальной штанге, один из концов которой, изготовленный в виде ползуна, находится в направляющей в виде дискового кулака, посаженного на ось с возможностью вращения относительно нее, а к дисковому кулаку прикреплено поворотное крыло.
Недостаток этого решения - сложность конструкции, обусловленная большим количеством кинематических связей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является, «Ветродвигатель» (патент РФ №2231683 МПК F03D 3/00), включающий преобразователь вращения, вращаемый парусными ветре движителями, смонтированными на одном вертикальном валу и состоящими из горизонтальных мачт с соединенными с возможностью попорота верхней частью парусами, величина закрывания которых отрегулирована через поводки тяговым устройством. Мачты сгруппированы в ряды по высоте вертикального вала с количеством мачт в каждом ряду не менее трех. а высота каждого паруса не превышает его ширины, при этом величина закрывания парусов отрегулирована через поводки тяговым устройством автоматически в зависимости от скорости ветра, причем также отрегулирована через дополнительные поводки дополнительным тяговым устройством автоматически в зависимости от скорости ветра величина открывания парусов, расположенных на одном или нескольких рядах мачт, для создания на мачтах с открытыми парусами подъемной силы. Тяговое устройство и дополнительное тяговое устройство выполнены в виде вращающихся с вертикальным валом втулок с центробежными грузами, соединенными с соответствующими поводками и регулирующими ими соответственно величину закрывания и открывания паруса в зависимости от скорости вращения вертикального вала.
Недостатками данной конструкции являются:
- затраты энергии ветра на поворот парусов при их движении против ветра;
- защита от порывов ветра обеспечивается инерционным регулятором, который дает команду на изменение открытия парусов не в момент порыва ветре, а при увеличении скорости ротора;
- сложность конструкции, которая снижает ее работоспособность.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание простой конструкции с меньшими потерями на управление ветродвижетелями и адаптивной к изменениям силы и направлению ветра.
Техническая задача решается ветродвигателем, включающим преобразователь вращения, вращаемый ветродвижителями, смонтированными на одном вертикальном валу и состоящими из горизонтальных мачт, сгруппированных в ряды по высоте вертикального вала, имеющих возможность ограниченного поворота вокруг своих осей, к каждой из мачт неподвижно прикреплены две лопасти, составляющие с мачтой единое целое и расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях, причем центр тяжести каждой мачты находится ниже ее оси вращения, а ограничение поворота мачты обеспечивается одним упором, установленным на вертикальном валу ротора.
Новым является то, что к каждой из мачт неподвижно прикреплены по две лопасти, которые составляют вместе с мачтой единое целое и расположены во взаимно-перпендикулярных плоскостях, что обеспечивает автоматическое положение плоскости рабочей лопасти перпендикулярно направлению ветра, а холостой - параллельно. Мачты сгруппированы в группы по высоте вертикального вала с количеством мачт в каждом ряду не менее двух, а центр тяжести каждой мачты находится ниже оси ее вращения параллельно оси, что заставляет мачту занять положение параллельности оси относительно направления ветра, а изменение направления ветра приведет к повороту мачты в рабочее положение, при этом величина поворота лопастей каждой мачты отрегулирована одним упором. Жесткость части мачты с лопастью, плоскость которой перпендикулярна потоку ветра, на порядок ниже жесткости лопасти за счет количества мачт, которых должно быть не менее двух в каждом в ряду, что обеспечивает работоспособность ветродвигателя независимо от направления ветра. Плоскость лопасти параллельна потоку ветра, что обеспечивает автоматическое уменьшение рабочей поверхности при порывах ветра
В результате проведенного патентного поиска авторами не обнаружено идентичное техническое решение, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию “новизна”.
На Фиг.1 изображена схема ветродвигателя.
На Фиг.2 изображена мачта с лопастями при ветре, перпендикулярном к ее оси.
На Фиг.3 изображена мачта с лопастями при ветре, параллельном к ее оси.
Ветродвигатель включает в себя преобразователь вращения 1 (Фиг.1), вращаемый лопастными ветродвижителями, смонтированными на одном вертикальном валу 2 и состоящими из горизонтальных мачт 3 с соединенными неподвижно лопастями 4, величина поворота каждой мачты ограничена одним упором 5. Мачты 3 с лопастями 4 сгруппированы в ряды по высоте вертикального вала 2, с количеством мачт 3 в каждом ряду не менее двух.
Ветродвигатель работает следующим образом.
Под действием ветра мачта 3 с укрепленными лопастями 4 (Фиг.2), выполненными в виде упругого листа (металл или армированный полимер), поворачивается до упора 5 (Фиг.1), при этом поверхность одной из лопастей устанавливается перпендикулярно к ветру, а вторая («нерабочая») - параллельно.
Лопасти 4 через мачты 3 поворачивают вертикальный вал 2 (Фиг.1). После поворота до положения параллельности оси мачты относительно направления ветра лопасти занимают положение, сопутствующее направлению ветра (Фиг.3), это обусловлено тем, что центры тяжести лопастей расположены ниже оси вращения мачты.
Дальнейший поворот вала 2 приводит к изменению положения оси мачты относительно ветра (Фиг.2), при этом под действием ветра одна из лопастей поворачивается до упора и воспринимает силу ветра, а вторая поворачивается, воспринимая минимальное сопротивление при движении против ветра. Такая конструкция не требует энергии ветра на поддержание положения «нерабочей» лопасти, при котором она имеет наименьшее сопротивление при вращении вокруг вала 2.
Конструкция предлагаемого ветродвигателя проста и позволяет эффективно использовать его для преобразования энергии ветра, в том числе и для привода подвижных объектов.