ВЕТРОКОЛЕСО ВЕТРОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА
WINDWHEEL OF WIND-DRIVEN ELECTRIC GENERATOR

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэлектроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа.
Известно ветроколесо [пат. РФ №2211366, опубл. 27.08.2003, бюл. №24 / Литвиненко A.M. - заявка №2002104027 / 06 от 14.02.2002]. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, повышении надежности, обеспечении буревой защиты при относительном удешевлении и обеспечении модульности и технологичности, обеспечивается за счет того, что в ветроколесе, содержащем ступицу в лопасти, выполненные в виде парусных оперений, лонжероны, трос, D-образную переднюю кромку, согласно изобретению, парусные оперения выполнены в виде упругих пластин, передняя кромка которых имеет форму арки и снабжена отверстиями под лонжерон.
Недостатком данного ветроколеса является невозможность использования тканевых оболочек парусного типа.
Наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является ветроколесо [пат. РФ №2249720, опубл. 10.04.2005, бюл. №10 / Литвиненко A.M. - заявка №2003130051 / 06 от 09.10.2003]. Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении надежности и технологичности при обеспечении удешевления модульности. Это достигается тем, что лопасти как основные, так и, возможно, дополнительные выполнены в виде парусных оперений, а именно оболочечного, двухслойного, скрепленного по периметру равнобедренного треугольника, вершина которого закреплена у ступицы, основание снабжено натяжной планкой, которая шарнирно соединена с балансиром, балансир шарнирно установлен на внешнем конце трубчатого лонжерона и соединен с натяжной тягой.
Его недостатком является затруднение в обеспечении крутки лопастей, которая, как известно, обеспечивает лучшие аэродинамические характеристики.
Изобретение направлено на упрощение и удешевление конструкции.
Это достигается тем, что колесо ветроэлектрогенератора, содержащее ступицу, основные лопасти и дополнительные лопасти с роторными элементами в виде дуги, согласно изобретению, дуга роторного элемента снабжена роликом, который охвачен гибким элементом, один конец которого закреплен на ступице, а второй - на натяжном устройстве, при этом ветви гибкого элемента окружены гибкой оболочкой с образованием дополнительной лопасти.
Достижение технического результата обеспечивается рациональным исполнением дополнительной лопасти.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен фрагмент ветроколеса вид спереди, на фиг. 2 показано сечение дополнительной лопасти, на фиг. 3 - кинематическая схема.
Ветроколесо представляет собой ступицу 1, соединенную с основной монолитной лопастью 2, к концу которой с помощью болтовых соединений 3 прикручена дуга 4 роторного элемента с зубцами 5 и пазами 6. Роторный элемент через воздушный зазор взаимодействует со статорным элементом 7, который показан условно и закреплен на вращающемся основании, связанным с корпусом подшипника ступицы. Дуга 4 роторного элемента снабжена роликом 8, который охвачен гибким элементом, а именно его набегающей ветвью 9 и сбегающей ветвью 10. Конец набегающей ветви 11 закреплен на ступице, а конец сбегающей ветви - на натяжном устройстве 12, которое представляет собой барабан с червячным колесом и червяком 13, т.е. самотормозящийся червячный редуктор. Ветви гибкого элемента окружены гибкой оболочкой 14, представляющей собой трубчатый чехол, который охватывает сбегающую ветвь 10, набегающую ветвь 9, причем на набегающую ветвь для обеспечения аэродинамических характеристик может быть надет отрезок шланга 15.
Ветроколесо функционирует следующим образом. При набегании ветрового потока перпендикулярно плоскости фиг. 1 от действия аэродинамического момента лопасти 2, ветроколесо приходит в движение. Этот момент увеличивается действием дополнительной лопасти, которая образована ветвями 9 и 10 гибкого элемента, окруженными гибкой оболочкой 14. При этом имеется возможность в натяжении гибкого элемента с помощью натяжного устройства и роликов 8, а также имеется возможность обеспечения крутки путем расположения натяжного устройства и ролика 8 в разных плоскостях. Таким образом, изменение аэродинамических характеристик дополнительной лопасти, то есть крутка, возможно при относительном изменении положения второго конца гибкого элемента, закрепленного на натяжном устройстве, относительно ролика. При вращении ветроколеса роторные элементы, взаимодействуя со статорными элементами, наводят в последних напряжение, далее передающееся потребителю.  Кинематическая схема, представленная на фиг.3, показывает расположение основных частей ветроколеса, а также указывает на возможность обеспечения крутки путем расположения основания АВ и дуги СD в разных плоскостях.
К основным технико-экономическим преимуществам данного ветроколеса относятся следующие:
- дешевизна и легкость исходных материалов;
- простота и надежность механизма натяжения - фиг. 3;
- высокая технологичность, простота сборки;
- модульность, обеспечиваемая возможностью однотипного исполнения нескольких лопастей;
- высокие аэродинамические характеристики профиля - фиг. 2.