ЧАШЕЧНЫЙ ВЕТРЯК

Полезная модель относится к области эксплуатации возобновляемых источников энергии, а именно к ветровой энергетике, и может быть использована для отопления индивидуальных строений, теплиц и т.д.
Известен анемометр, у которого к вертикальной оси прикрепляются 3-4 полушария в виде чашек, которые вращаются вместе с осью вследствие того, что давление ветра больше на вогнутую сторону, чем на выпуклую [Пат. 2063045 Российская федерация, МПК G01Р 5/06. Анемометр / Балякин К.Н.; заявитель и патентообладатель Балякин К.Н. - №9393049075; заявл. 11.10.1993; опубл. 27.06.1996, Бюл. №17. - 5 с.: 3 ил.]
Данным изобретением поставлен технический результат - увеличение чувствительности анемометра. Он достигается тем, что предложен рабочий орган анемометра в виде ротора с дисками, между которыми располагаются S-образные лопасти в два яруса, при этом лопасти находятся под углом в 90° друг к другу. Вертикальная ось соединяется со счетным механизмом. Анемометр устанавливается на открытом месте. Под давлением ветра устройство начинает вращаться и передавать вращение счетному механизму.
Недостатком данного устройства является малая чувствительность за счет разрежения возникающего при обтекании выпуклой стороны чашки.
За прототип принят наиболее близкий к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату чашечный ветряк Антей [Пат. 2689504 Российская Федерация, МПК F03D 3/06, F03D 3/04, F03D 7/06. Чашечный ветряк Антей / Софронов А.И.; заявитель и патентообладатель Софронов А.И. - №2017120689; заявл. 13.06.2017; опубл. 28.05.2019, Бюл. №16. - 6 с.: 3 ил.], включающий корпус, распорки, жестко соединенные с корпусом и закрепленные в земле, чашки, выполненные с возможностью создания через рычаг спиц крутящего момента на вертикальном валу, установленном с возможностью вращения в подшипниках и передачи вращения через коническую зубчатую передачу на горизонтальный вал редуктора, а затем на вал генератора, и тормоз. Ветряк выполнен с конусными усилителями мощности воздействующего ветрового потока, которые установлены на жестко закрепленные в земле опоры по диаметру вращения чашек и ориентированы по направлениям розы ветров, а оси конусных усилителей направлены по касательной к окружности вращения центра чашек. Полезная модель направлена на увеличение мощности ветряка.
Ветровой воздушный поток, проходя через постепенно уменьшающееся проходное отверстие усилителя 12, сжимается, набирает скорость и выходит из него мощной, ускоренной струей. Струя, попадая на открытую концентрирующую поверхность чашки 6, собирается ею в одну равнодействующую силу. Под действием этой силы, чашки, двигаясь по кругу, создают через рычаг спиц 5 крутящий момент на вертикальном вале 3. Вал, свободно вращаясь в подшипниковых узлах 10, передает через коническую зубчатую передачу 7 вращение на горизонтальный вал 4 редуктора 9, а затем на вал генератора 11. Начитается работа ветряка.
Недостатками известного ветряка являются сложность изготовления, установка дополнительных устройств, а также чашка, движущаяся навстречу ветровому потоку, тормозящаяся разрежением, образующимся в полости чашки за счет обтекающего потока.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является, снижение гидравлического сопротивления чашки, движущейся навстречу ветровому потоку, а также снижение турбулентности и повышение КПД работы устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в чашечном ветряке, содержащем чашки, выполненные с возможностью создания через спицы крутящего момента на вертикальном валу, согласно полезной модели, спицы выполнены в виде несущих полых трубок, на краях которых закреплены чашки, имеющие форму полусфер со срезом в 20-30° градусов, в центре которых выполнены отверстия, соединенные с несущими полыми трубками.
Технический результат достигается за счет того, что при перетекании воздуха по полой трубке в чашку, движущуюся навстречу ветровому потоку, компенсируется разрежение, образующееся за счет вихревого потока, который появляется при обтекании чашек. Одновременно снижается турбулентность, тем самым снижается гидравлическое сопротивление и повышается общий КПД устройства.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 показано заявляемое устройство (горизонтальная проекция), а на фиг. 2 - заявляемое устройство (фронтальная проекция).
Ветряк состоит из вертикального вала 1, размещенного под несущими полыми трубками 2, закрепленными на вертикальном валу 1. Чашки 3, выполненные со срезом в 20-30° градусов, крепятся на края несущих полых трубок 2. Ветровой воздушный поток, попадает в чашки 3 и переходит через центральное отверстие 4 в несущие полые трубки 2. Дальше поток воздуха перетекает в соседние чашки 3, которые расположены на противоположной стороне.
Устройство работает следующим образом.
Ветровой воздушный поток попадает в вогнутую поверхность чашки, под действием силы тяги, появившейся в результате торможения воздушного потока и отбора от него части энергии. Часть воздушного потока проходит через центральное отверстие 4 в чашке 3 по несущей полой трубке 2 и попадает в центральное отверстие противоположной чашки 3, которая движется навстречу ветровому потоку выпуклой стороной. Воздушный поток, истекая из центрального отверстия 4 чашки 3, движущейся навстречу ветровому потоку, компенсирует разрежение, образующееся от вихревого потока, следующего за чашкой 3. За счет появившейся силы, описанной ранее, чашки 3 двигаются по кругу и раскручивают вертикальный вал 1. Вал, вращаясь, передает полученную энергию дальше по основным частям ветряка на генератор и начинает его работу.