ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к ветроэнергетике и касается ветродвигателей с вертикальной осью вращения.
Известна «Ветряная электростанция парусная - 2» (Патент РФ на изобретение №2114317, 1998), содержащая тихоходный электрогенератор, вращаемый четырехпарусными ветродвижителями, смонтированными на одном гибком валу, состоящем из четырех тросов, связанных с подшипником, закрепленном на горизонтальном тросе, натянутом между двумя мачтами, причем каждый ветродвижитель состоит из крестовины, изготовленной из двух стальных стержней и четырех парусов, причем эти стержни пропущены между тросами вала, образующими крестовину, посередине каждого стержня приварены два отрезка железной проволоки так, что они перпендикулярны друг другу и самому стержню, гибкий вал сжимается зажимами - один над стержнем, а другой под ним, паруса закрепляются на крестовине, каждый парус удерживается на ветру в вертикальном положении с помощь регулируемых по длине поводков, концы поводков привязывают к кольцу, все четыре кольца размещаются посередине между двумя соседними шайбами на растяжках, для остановки вращения предусмотрен шнур, привязанный к нижней кромке паруса, шнур через кольцо пропускается через одно из четырех колец на верхней малой крестовине, при натяжении всех шнуров все паруса займут горизонтальное положение и вал остановится.
Недостатками данной конструкции являются:
- узкий диапазон режимов эффективной работы, так как отсутствует возможность регулирования величины открывания и закрывания парусов в зависимости от скорости ветра в процессе работы;
- низкая надежность (ветроустойчивость), так как нет защиты от сильных порывов ветра;
- низкая технологичность при его изготовлении вследствие сложности конструкции с наличием множества управляемых тросов.
Наиболее близким к заявляемой конструкции полезной модели является известный ветродвигатель (Патент РФ на изобретение №2307950, 2006 г.), включающий преобразователь вращения, вращаемый парусными ветродвижителями, смонтированными на одном вертикальном валу и состоящими из горизонтальных мачт с соединенными с возможностью поворота верхней частью парусами, величина закрывания которых отрегулирована через поводки тяговым устройством, отличающийся тем, что 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.
Недостатками известного прототипа так же являются низкая надежность (ветроустойчивость), так как недостаточна защита от сильных порывов ветра и низкая технологичность производства ветродвигателя и сложность управления при его эксплуатации.
Целью заявляемой полезной модели выступает достижение следующих технических результатов: повышение ветроустойчивости и в связи с этим повышение надежности устройства в целом, повышение ее технологичности и управляемости за счет упрощения конструкции управления парусами.
Поставленная цель и соответствующий ей технический результат достигается следующим образом.
Ветродвигатель, включающий в себя преобразователь вращения с парусными ветродвижителями, смонтированными на вертикальном валу, состоящими из горизонтальных мачт с парусами, нормально закрепленных на вертикальном валу так, что парусные ветродвижители сгруппированы поэтажно по высоте вертикального вала, причем высота каждого паруса не превышает его ширины, а паруса подвешены к горизонтальным мачтам с возможностью поворота каждого паруса относительно оси мачты, характеризуется тем, что на каждом этаже содержится пара горизонтальных мачт с парусами, располагающихся на одной прямой, причем пара горизонтальных мачт с парусами каждого следующего этажа закреплена на вертикальном валу под углом по отношению к прямой пары горизонтальных мачт с парусами предыдущего этажа, так что все пары горизонтальных мачт с парусами от первой до последней расположены на вертикальном валу по спирали; кроме того, вертикальный вал дополнительно содержит ограничители поворота каждого паруса.
Заявляемый ветродвигатель может быть изготовлен так, что на вертикальном валу смонтировано два этажа пар горизонтальных мачт с одинаковым углом между их прямыми, который составляет 90°.
Заявляемый ветродвигатель может быть изготовлен так, что на вертикальном валу смонтировано три этажа пар горизонтальных мачт с одинаковым углом между их прямыми, который составляет 60°.
Заявляемый ветродвигатель может быть изготовлен так, что на вертикальном валу смонтировано четыре этажа пар горизонтальных мачт с одинаковым углом между их прямыми, который составляет 45°.
Заявляемый ветродвигатель может быть изготовлен так, что на вертикальном валу смонтировано пять этажей пар горизонтальных мачт с одинаковым углом между их прямыми, который составляет 36°.
Заявляемый ветродвигатель может быть изготовлен так, что на вертикальном валу смонтировано шесть этажей пар горизонтальных мачт с одинаковым углом между их прямыми, который составляет 30°.
Заявляемый ветродвигатель может быть изготовлен так, что на вертикальном валу смонтировано восемь этажей пар горизонтальных мачт с одинаковым углом между их прямыми, который составляет 22,5°.
Заявляемый ветродвигатель может быть изготовлен так, что ограничители поворота парусов выполнены в виде штырей, параллельных горизонтальным мачтам, с разных сторон парусов на каждой мачте в паре.
На Фиг.1. и 2. изображена заявляемая полезная модель -ветродвигатель, причем на фиг.1 помещен вид с боку в условной изометрии, а на фиг.2 - вид сверху, кроме того на обоих изображениях показано направление действия ветра и направление вращения устройства, где цифрами обозначены:
1. Вертикальный вал.
2. Мачты в горизонтальной паре на каждом этаже.
3. Паруса.
4. Ограничители поворота парусов.
5. Основание.
6. Направление действия ветра.
7. Направление вращения ветродвигателя.
Заявленная полезная модель устроена следующим образом.
На вертикальном валу 1 перпендикулярно к его оси в несколько уровней по высоте установлены прямолинейные мачты 2, так что составляют пары мачт на каждом уровне, причем обе мачты в каждой паре расположены на одной прямой. На каждой мачте 2 надет парус 3, рядом с каждым парусом 3 с одной из его сторон параллельно его мачте 2 к вертикальному валу 1 прикреплен ограничитель поворота парусов 4, например, в виде штырей. Пары мачт 2 с парусами 3 располагаются по уровням (этажам) вертикального вала 1 под углом друг к другу, так что этот угол монотонно (равномерно) меняется или возрастает сверху вниз образуя спираль.
Непосредственно под вертикальным валом 1 находится основание 5, снабженное, в частности втулкой с подшипником, обеспечивающей вертикальному валу 1 возможность вращения вокруг своей оси.
Заявляемое устройство действует следующим образом.
Ветер дует по направлению 7 на заявляемую полезную модель. Давление ветра действует на паруса 3, шарнирно закрепленные на мачтах 2 и они начинают откланяться от вертикали назад, но у каждого паруса 3 на вертикальном валу 1 имеется ограничитель 4 его поворота в виде горизонтального штыря. Так как ограничители поворота парусов 4 расположены с разных сторон паруса 3 на каждой паре горизонтальных мачт 2, то в каждой паре откланяются не более одного паруса 3. При снижении площади входящей в контакт с ветром одного из парусов в паре (отклонившегося), давление на этот парус снизится, а давление на другой парус в этой же паре (не отклонившейся) останется прежним, тогда из-за неравномерности усилия в плечах пары мачт ветродвигатель начинает вращаться. Так как этажи пар мачт 2 с парусами 3 на вертикальном валу 1 располагаются по высоте спирально то вращение будет осуществляться равномерно и постоянно. При сильных порывах ветра, паруса 3 на горизонтальных мачтах 2 поднимаются практически до уровня параллельного поверхности земли и давление на устройство сразу же резко снижается.
При установке в основание 5, например, генератор электрического тока, заявляемое устройство можно использовать в качестве энергоустановки.
Промышленная применимость. Заявляемая полезная модель легко изготавливается на отечественных промышленных предприятиях и может быть с успехом использована как в качестве генератора электрического тока, так и в качестве рекламного объекта с использованием под информацию плоскости его парусов.