ВЕТРЯНОЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к области ветряных двигателей с вертикальной осью вращения для преобразования энергии ветра в механическую энергию, которую затем можно преобразовать в другие виды энергии - например электрическую.
Известен ветряной двигатель с вертикальной осью вращения, на которой закреплены рычаги на которых установлены вертикальные оси с подвижными лопатками (плоскими парусами), ограниченные в своем перемещении упорами (см. патент Ф.Р.Г. №033337490 за 1985 г.).
Недостатком указанного ветряного двигателя является низкий к.п.д. потому что на каждом рычаге установлена одна лопатка, которая испытывает значительное лобовое сопротивление при движении. Не создает дополнительной энергии при движении лопаток против ветра.
Известен ветряной двигатель (см. патент Франции №2494781 за 1982 г.) имеющий вертикальную ось, на которой в верхней и нижней частях закреплены рычаги на которых установлены вертикальные оси с подвижными лопатками, ограниченные в своем перемещении колодками и ограничителями.
Недостатком указанного ветряного двигателя является низкий к.п.д.. При работе ветряного двигателя по ветру лопатки испытывают значительное лобовое сопротивление, за счет чего снижается к.п.д.. При движении лопаток против ветра они разворачиваются ребром к ветру и не создают дополнительной энергии.
Целью настоящего изобретения является повышение к.п.д. ветряного двигателя.
Цель достигается тем, что в ветряном двигателе имеющим вертикальную ось, на которой в верхней и нижней частях закреплены рычаги на которых установлены вертикальные оси с подвижными лопатками, ограниченные в своем перемещении колодками и ограничителями, на каждом рычаге расположены несколько колодок таким образом, что несколько плоских лопаток прижимаясь к колодкам, создают аэродинамический профиль (расположены по дуге). Кроме того с целью повышения к.п.д. ограничители расположены так, чтобы угол между плоскостью проходящей через ось двигателя и ось лопатки и плоскостью проходящей через рабочую поверхность ограничителя и ось лопатки был больше 90º и меньше 180º
Увеличение к.п.д. в данном ветряном двигателе происходит за счет того, что на каждом рычаге расположены несколько колодок таким образом, что несколько плоских лопаток прижимаясь к колодкам, создают аэродинамический профиль (расположены по дуге) при работе по ветру, за счет чего уменьшается лобовое сопротивление и увеличивается давление на лопатки. Увеличивается вращающий момент и увеличивается к.п.д. по сравнению с прототипом, у которого одна лопатка (плоский парус). Данный ветряной двигатель получает дополнительную энергию, когда лопатки двигателя вращаются против ветра за счет того, что ограничители расположены так, чтобы угол между плоскостью проходящей через ось двигателя и ось лопатки и плоскостью проходящей через рабочую поверхность ограничителя и ось лопатки был больше 90º и меньше 180º. За счет дополнительной энергии увеличивается к.п.д. двигателя. Принцип работы лопаток и ограничителей при движении лопаток против ветра будет описан далее (см. ФИГ.2 и ее описание).
На ФИГ.1 представлен ветряной двигатель (вид сверху).
На ФИГ.2 представлена векторная диаграмма, объясняющая работу ветряного двигателя при движении лопаток против ветра.
Ветряной двигатель имеет вертикальную ось 1 (см.ФИГ.1),на которой в верхней и нижней частях закреплены рычаги 2. На рычагах 2 установлены вертикальные оси 3 с подвижными лопатками 4. На рычагах 2 закреплены колодки 5 и ограничители 6. D - угол между плоскостью проходящей через ось двигателя и ось лопатки и плоскостью проходящей через рабочую поверхность ограничителя и ось лопатки. В положении I (см.ФИГ.1) лопатки 4 за счет давления ветра (направление ветра показано стрелками) прижимаются к колодкам 5 за счет того, что оси 3 лопаток 4 смещены относительно центра лопаток. Ветер создает давление на лопатки, создавая вращающий момент. В положении II лопатки 4 находятся в рабочем положении, создавая вращающий момент. Между положениями II и III лопатки 4 попадают в зону встречного ветра. За счет давления ветра лопатки 4 поворачиваются и прижимаются к ограничителям 6. В этом положении лопатки 4 вырабатывают дополнительную энергию при вращении лопаток против ветра. Затем лопатки 4 (положение IV) поворачиваются ребром к ветру, оказывая минимальное сопротивление. Вектор ветра «а» (см.ФИГ.2) и вектор ветра «в», который создается за счет движения двигателя, складываются и получается вектор «кажущегося» ветра «с», который создает давление на лопатку 4. На лопатке 4 создается вектор силы «F»,который раскладывается на два вектора «F1» и «F2». Вектор «F1» направлен вдоль рычага и создает давление вдоль рычага 2. Вектор «F2» создает вращающий момент при движении лопаток против ветра. Сила «F2» возникает когда угол D больше 90º и меньше 180º.