ВЕТРЯНОЙ ДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель предназначена для преобразования энергии ветра, например, в электрическую энергию и может быть использована в ветровых электрических станциях.
Известен ветровой двигатель (патентная заявка Франции №2268176 от 14.11.1975 г.), содержащий лопасти из нежесткого термопласта, жестко скрепленные задними краями со стержнями, зажатыми в ступице, вал привода полезной нагрузки, зафиксированный в ступице, и поддерживающие передние края лопастей органы.
Нежесткие лавсановые или ABS - лопасти в этом двигателе имеют практически геликоидальную конфигурацию, допускающую скручивание плоскостей и собирание в образовавшиеся таким образом углубления воздуха для передачи стержням высокой кинетической энергии вращения. Двигатель не требует уравновешивания лопастей, которые поворачиваются в направлении движения воздуха, наклоняющего их.
Таким образом, описанная конструкция способна противостоять опасным для нее порывам ветра, поскольку гибкие упруго-деформируемые термопластичные лопасти могут просто отклоняться от ветра, фактически пропуская его сквозь конструкцию, без причинения ей вреда. То же самое свойство упругости использующихся для изготовления лопастей термопластов позволяет вернуться лопастям в исходную позицию при уменьшении скорости ветра, тем самым обеспечивая саморегулирование угла атаки лопастей к ветру.
При всех вышеописанных преимуществах упомянутый двигатель, однако, имеет существенный недостаток: гибкие термопластичные лопасти, закрепленные только спереди и сзади на стержнях, зафиксированы в ступице консольно. Несмотря на то, что для передних, впрочем, как и задних, краев лопастей предусмотрены поддерживающие органы (опоры передних и задних краев лопастей, зафиксированные на стержнях), эти органы на соседних лопастях никак не связаны друг с другом, и то, что является достоинством двигателя - гибкость лопастей - является и его изъяном в условиях консольного крепления в ступице стержней (нескрепленности свободных концов стержней и/или лопастей на них). Шквалистые порывы ветра или буря могут привести не только к порче стержней из-за больших сил изгиба в их консольном креплении, но и самих лопастей, не могущих оказать должное сопротивление усилившемуся ветру из-за отсутствия в них самих жесткости. Вероятность такого исхода может быть предотвращена заменой стержней усиленными профилями, например, лонжеронами с неизбежным увеличением материалоемкости и утяжеления конструкции, в любом случае, ведущем к уменьшению ее надежности.
Цель настоящей полезной модели - устранение недостатка вышеописанного двигателя. Таким образом, техническим результатом нижеописываемой полезной модели является повышение надежности работы двигателя устранением в нем консольного крепления в ступице лопастей.
Для достижения этого технического результата ветряной двигатель, содержащий лопасти из нежесткого термопласта, жестко скрепленные задними краями со стержнями, зажатыми в ступице, вал привода полезной нагрузки, зафиксированный в ступице, и поддерживающие передние края лопастей органы, согласно настоящей полезной модели, снабжен вторыми стержнями, концы каждого из которых жестко скреплены с поддерживающими передние края соседних лопастей органами, и третьими стержнями, концы каждого из которых жестко скреплены с органами, поддерживающими передние края лопастей, соседствующих через одну лопасть.
Снабжение ветрового двигателя вторыми стержнями, концы каждого из которых жестко скреплены с поддерживающими передние края соседних лопастей органами, фиксирует упомянутые края лопастей между собой, ликвидируя тем самым консольное крепление лопастей. Снабжение ветрового двигателя третьими стержнями, концы каждого из которых жестко скреплены с органами, поддерживающими передние края лопастей, соседствующих через одну лопасть, позволяет добиться ужесточения соединения вторых стержней между собой фактическим образованием форменного треугольника для каждой пары соседних вторых стержней.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых,
на фиг.1 - вид спереди на ветряной двигатель,
на фиг.2 - увеличенный относительно фиг.1 аксонометрический вид на ступицу с тремя нижними лопастями и крепления их передних и задних концов.
Предмет настоящей полезной модели - ветряной двигатель - содержит лопасти 1 из нежесткого термопласта, например, пластин сотового поликарбоната, жестко скрепленные задними краями 2 со стержнями 3, зажатыми в ступице 4; вал 5 привода полезной нагрузки, например, электрического мотора, зафиксированный в ступице 4; и поддерживающие передние края 6 лопастей 1 органы 7, например, в виде швеллеровых профилей.
Двигатель снабжен вторыми стержнями 8, концы каждого из которых жестко (например, посредством болтовых соединений) скреплены с поддерживающими передние края 6 соседних 9 лопастей органами 7.
Двигатель снабжен также третьими стержнями 10, концы каждого из которых жестко (также, например, посредством болтовых соединений) скреплены с органами 7, поддерживающими передние края 6 лопастей, соседствующих 11 через одну 12 лопасть.
Орган 7 крепится к лопасти 1, к примеру, в двух местах при помощи тавровых профилей, не занимающих всю ширину лопасти.
Стержни 3 зажаты между двумя частями ступицы 4, стягиваемыми болтами. Стержни 3 скреплены не со всей лопастью по ее длине, а только с задними краями 2 лопастей посредством, например (как и в случае с креплением органов 7), тавровых профилей, не занимающих всю ширину лопасти, что позволяет при использовании минимума крепежного материала обеспечить максимальную способность поворота лопастей относительно их продольных осей почти по всей длине лопасти.
Двигатель работает следующим образом. Будучи ветряным двигателем с осью вращения ротора, совпадающей с направлением ветра, ветровое колесо, образованное лопастями 1, встает перпендикулярно направлению ветра, например, посредством флюгера (на чертежах не показан), соединенного с ветровым колесом.
Лопасти 1 посредством стержней 3, зажатых в ступице 4, предустановлены под определенным углом к направлению ветра. Ветер, действие которого перпендикулярно ветровому колесу, обтекает поставленные под углом к его направлению лопасти, заставляя их вращаться (против часовой стрелки по фиг.1) относительно оси, проходящей через вал 5. Вал 5 - это вал привода полезной нагрузки, которая может быть выполнена в виде электрического мотора, связанного с валом посредством мультипликатора. Таким образом, кинетическая энергия ветра посредством вращения ветрового колеса может быть преобразована в электрическую энергию.
Сильные шквалистые, ураганные порывы ветра губительны для любого ветрового колеса в силу его весьма развитой парусной поверхности. Для того, чтобы такой ветер не разрушил двигатель, в двигателе предусматривается возможность саморегулирования угла атаки лопасти к ветру выполнением лопастей из нежесткого упруго-деформируемого термопласта. Вышеописанное крепление лопастей допускает возможность разворота их плоскостей практически по направлению ветра, делая конструкцию двигателя в условиях шквалистого ветра фактически прозрачной для него, препятствующей его порче. Когда же буря стихает, упругие качества лопастей восстанавливают их предустановленный угол атаки.
В условиях порывистого ветра консольное крепление гибких термопластичных лопастей практически не оставляет ветряному двигателю шансов на выживание. Надежность работы двигателя в таких условиях обеспечивается описанной конструкцией крепления передних краев 6 лопастей, жестко скрепленных между собой ферменными треугольниками, составленными вторыми стержнями 8 и третьими стержнями 10. Таким образом, достигается ликвидация консольного крепления лопастей 1 к ступице 4 с сохранением саморегулирования угла атаки лопастей к ветру, обеспечиваемого упруго-деформируемыми свойствами материала лопастей, при минимальном увеличении материалоемкости, а значит, и веса двигателя в целом.