ВЕТРОКОЛЕСО

Полезная модель относится к преобразователям энергии ветра в ветроэнергетических установках.
Известно устройство, работающее на основе использования энергии ветра или воды, содержащее, как и предлагаемое устройство, ротор с осью вращения, рычаги с лопастями, размещенными на поворотных осях, создающими вращающий момент для электрического генератора, кинематически связанного с осью вращения ротора преобразователя. В известном устройстве рычаги жестко закреплены на оси вращения ротора (см.. патент RU №2168652), прототип.
Недостатком прототипа является невысокая эффективность преобразования энергии течений во вращающий момент на оси ротора, возможное повышение которого приводит к увеличению габаритов преобразователей - диаметра колеса, веса, стоимости и других параметров.
Технический результат заключается в повышении вращающего момента на оси ротора ветроколеса за счет использования смещенной оси вращения колеса, изменяющейся длине рычагов и увеличения площади лопастей, создающих положительный вращающий момент при практически неизменных габаритных размерах ветроколеса, а также за счет упрочнения рычагов и уменьшения их изгибных деформаций.
Технический результат достигается тем, что ветроколесо содержит статор в виде каркаса из двух взаимно перпендикулярно скрепленных рам, ротор с горизонтальной осью вращения в виде осевой ступицы с осевыми наконечниками и, как минимум, четыре лопасти, связанные с парными рычажными рейками, свободно проходящими через отверстия в ступице, способными перемещаться при вращении ротора, поперечные консольные планки, связывающие консоли парных рычажных реек, размещенные по их центру упорные ролики, опорный обод, размещенный в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора и закрепленный по центру внутри каркасных рам. Особенностью является то, что опорный обод имеет одну ось симметрии, проходящую через ось вращения ротора, а расстояние между двумя точками пересечения внутренней образующей опорного обода с прямой, проходящей в плоскости опорного обода через ось вращения ротора, при любом угле наклона этой прямой постоянно и равно расстоянию между точками соприкосновения противолежащих упорных роликов с внутренней поверхностью опорного обода. Парные рычажные рейки, связанные поперечными консольными планками, как минимум, с одной стороны имеют упрочняющие подрамные рейки, закрепленные на концах поперечных консольных планок параллельно парным рычажным рейкам и проходящие без касания осевой ступицы с ее внешней стороны. Лопасти выполнены из полотна в виде шторок из парусины, поперечными сторонами закрепленные на поперечных консольных планках и осевой ступице с помощью закрепленных на ней скоб, а продольные стороны которых могут свободно сдвигаться или раздвигаться на парных рычажных рейках. Парные рычажные рейки с подрамными рейками, жестко связанные поперечными консольными планками, через установленные по центру консольных планок упорные ролики опираются при вращении ротора на внутреннюю поверхность опорного обода, смещенного относительно оси вращения ротора и способны изменять длину противоположных рычагов и лопастей. Лопасти, расположенные выше оси вращения ротора, способные создавать тормозящий момент вращения при их движении навстречу ветру, со стороны ветра закрыты закрепленным на раме обтекателем с козырьком, имеющим возможность направлять часть потока ветра на находящиеся в горизонтальном и близком к нему положении лопасти, усиливая положительный момент вращения.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: фиг.1 - ветроколесо в общем виде; фиг.2 - фрагмент взаимного расположения осевой ступицы и парных рычажных реек с упрочняющими подрамными рейками.
1
2
Ветроколесо (фиг.1) содержит статор в виде каркаса из двух взаимно перпендикулярных рам 1, 2, внутри которых размещен ротор в виде осевой ступицы 3 с осевыми наконечниками 4 и, как минимум, четыре лопасти 5, 6, 7 и 8, связанные с парными рычажными рейками 10, 11, свободно проходящими через отверстия 12, 13 в осевой ступице 3, способными перемещаться при вращении ротора, поперечные консольные планки 14, 15, связывающие консоли парных рычажных реек 10, 11, размещенные по их центру упорные ролики 16, опорный обод 17, размещенный в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, и закрепленный по центру внутри каркасных рам 1, 2. Опорный обод 17 имеет одну ось симметрии, проходящую через ось вращения ротора, а расстояние L между двумя точками К, К пересечения внутренней образующей опорного обода 17 с прямой КК, проходящей в плоскости опорного обода 17 через ось вращения ротора, при любом угле а наклона этой прямой постоянно и равно расстоянию L между точками соприкосновения противолежащих упорных роликов 16 с внутренней поверхностью опорного обода 17. Парные рычажные рейки 10, 11, связанные поперечными консольными планками 14, 15, как минимум, с одной стороны имеют упрочняющие подрамные рейки 18, 19 (см. фиг.2), закрепленные на концах поперечных консольных планок 14, 15 параллельно парным рычажным рейкам 10, 11 и проходящие без касания осевой ступицы 3 с ее внешней стороны. Расстояние Н между парными рычажными рейками 10 11 и упрочняющими подрамными рейками 18, 19 соответственно больше радиуса R ступицы 3. Лопасти 5, 6, 7, 8 выполнены из полотна в виде шторок из парусины, поперечными сторонами закрепленные на поперечных консольных планках 14, 15 и осевой ступице 3 с помощью закрепленных на ней скоб 20 (см. фиг.2), а продольные стороны которых могут свободно сдвигаться или раздвигаться на парных рычажных рейках 10, 11 с помощью колец 21. Парные рычажные рейки 10, 11 с упрочняющими подрамными рейками 18, 19, жестко связанные поперечными консольными планками 14, 15, через установленные по центру поперечных консольных планок 14, 15 упорные ролики 16 опираются при вращении ротора на внутреннюю поверхность опорного обода 17, смещенного относительно оси вращения ротора и способны изменять длину L, L противоположных рычагов и лопастей 5 и 6, 7 и 8. Лопасти 5, расположенные выше оси вращения ротора, способные создавать тормозящий момент вращения при их движении навстречу ветру, со стороны ветра закрыты закрепленным на раме 1 обтекателем 22 с козырьком 23. Козырек 23 имеет возможность направлять часть потока ветра на находящиеся в горизонтальном и близком к нему положении лопасти 7, усиливая положительный момент вращения. Опорный обод 17 крепится к рамам 1, 2 с помощью уголков 24, а упорные ролики 16 установлены между кронштейнами 25, закрепленными на внешних сторонах планок 14, 15.
Расстояние Н между парными рычажными рейками 10, 11 больше величины R радиуса осевой ступицы 3. Осевые наконечники 4 ступицы 3 помещены в подшипники 26. Благодаря применению упрочняющих реек и легкого материала для лопастей предложенная модель имеет повышенную надежность, легкость, простоту изготовления и низкую стоимость.