ВЕТРОВОЕ КОЛЕСО

Заявляемая полезная модель «Ветровое колесо» относится к области ветровой электроэнергетики и может быть использована для преобразования ветровой энергии в механическую энергию.
Известно ветровое колесо, описанное в патенте на полезную модель №10792, МПК F03D 1/00, Опубл. 16.08.1999, включающее силовой каркас в виде обода и ступицы, соединенных передними и задними рядами спиц с натяжными лопастями, растянутыми между упомянутым ободом и ступицей, причем спицы переднего ряда смещены относительно спиц заднего ряда, а каждая лопасть закреплена боковыми кромками на спицах переднего и заднего рядов и выполнена с изгибом по диагонали от верхней точки лопасти, соприкасающейся со спицей переднего ряда, к нижней ее точке, соприкасающейся со спицей заднего ряда, обод выполнен из двух круговых поясов, связанных посредством стержней и верхних горизонтальных кромок лопастей, в виде круговой фермы с треугольной решеткой, прикрепленной узлами к спицам, кроме того, лопасть выполнена с переменным углом закрутки относительно ее оси симметрии, оси спиц проходят через ось вращения ветрового колеса, спицы переднего и заднего рядов смещены относительно друг друга на угол 15-30°, а каждая лопасть имеет загнутые боковые кромки.
Недостатком известного технического решения являются низкие технические и эксплуатационные возможности.
Данный недостаток обусловлен большой материалоемкостью и тем, что для сборки известного ветрового колеса требуется специальный кондуктор.
Известно принятое за прототип «Ветровое колесо», описанное в патенте РФ на полезную модель №13237, МПК F03D 1/00, Опубл. 27.03.2000, включающее силовой каркас в виде ступицы со спицами и натяжными лопастями, каждая натяжная лопасть установлена на собственной поворотной оси, соединенной со ступицей посредством цилиндрического шарнира и спицы, а каркас каждой натяжной лопасти выполнен из четырех стержней, двух продольных и двух поперечных, причем поперечные стержни находятся в параллельных плоскостях, а их проекции на любую из этих плоскостей образуют вертикальные углы, продольные стержни натяжных лопастей имеют круглое сечение, площадь натяжной лопасти за поворотной осью больше ее площади перед поворотной осью, а поперечные стержни связаны между собой листовой обшивкой с изгибом по диагонали.
Недостатком известного ветрового колеса являются высокая материалоемкость и высокая сложность изготовления.
Данные недостатки обусловлены тем, что известная пространственная конструкция, состоящая из продольных и поперечных стержней сложна в изготовлении, поскольку стыки поперечных стержней требуют специальной обработки кромок. Ветровую нагрузку принимают на себя два продольных стержня, что увеличивает материалоемкость. Кроме того, узел стыковки спицы с поперечным стержнем требует усиления его стальными косынками, что также ведет к повышению материалоемкости всей конструкции.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель «Ветровое колесо», является снижение материалоемкости ветрового колеса, не снижая его надежности и долговечности.
Техническим результатом заявляемой полезной модели «Ветровое колесо» является снижение материалоемкости ветрового колеса.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном ветровом колесе, состоящим из силового каркаса в виде ступицы со спицами и натяжными лопастями, согласно полезной модели, каждая лопасть растянута между двумя поперечными стержнями, прикрепленными к спице, оси которых проходят через ось спицы, имеющей продольный гофр с радиусом равным радиусу спицы, причем стержни установлены в параллельных плоскостях со сдвигом относительно друг друга 15-30°.
Между отличительными признаками заявляемой полезной модели «Ветровое колесо» и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
В отличие от аналогов и прототипа использование предлагаемой полезной модели снижает материалоемкость конструкции и, одновременно, предопределяет дополнительную жесткость, повышая технические качества и несущую способность заявленного ветрового колеса. Использование заявляемой полезной модели «Ветровое колесо», именно с такой совокупностью признаков, как отражено в формуле полезной модели, в конечном итоге повысит долговечность конструкции предложенного ветрового колеса.
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели «Ветровое колесо» совокупности признаков в том виде, как заявляемая полезная модель охарактеризована в формуле полезной модели, т.е. подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанного в заявке примера конкретного выполнения. Конструктивные элементы, воплощающие заявленную полезную модель «Ветровое колесо» при ее осуществлении, способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно повышения надежности и снижения материалоемкости, следовательно, заявленная полезная модель «Ветровое колесо» соответствует критерию "промышленная применимость".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в технологически нетрудоемком процессе изготовления ветрового колеса с получением технического результата, заключающегося в снижении материалоемкости, что позволяет быстро возводить ветровые установки с аналогичными ветровыми колесами в регионах, отдаленных от промышленных центров.
Сущность заявляемой полезной модели «Ветровое колесо» поясняется примером конкретного выполнения и чертежами.
На фиг. 1 изображено ветровое колесо (вид спереди);
на фиг. 2 - вид А по фиг. 1;
на фиг. 3 изображена спица в сборе с поперечными стержнями.
Конструкция ветрового колеса представляет собой силовой каркас в виде натяжных лопастей 1, каждая из которых растянута между двумя поперечными стержнями 2 и 3, прикрепленными к спице 4, имеющей цилиндрическое сечение, соединенной со ступицей 5. Оси 6 (х-х) поперечных стержней 2 и 3 проходят через цилиндрическую ось 7 (у-у) спицы 4. Каждая ось 6 поперечных стержней 2 и 3, по которой проходит ось симметрии (х-х) поперечных стержней 2 и 3, имеет продольный гофр 8 с радиусом равным радиусу спицы 4. Поперечные стержни 2 и 3 расположены в параллельных плоскостях со сдвигом относительно друг друга 20°. Использование заявляемой полезной модели «Ветровое колесо», именно с такой совокупностью признаков, как отражено в формуле полезной модели, оснащенной ребрами жесткости, исключает установку дополнительных элементов жесткости и, тем самым, значительно снижает материалоемкость и, то есть, одновременно, повышает надежность, т.е. позволяет в конечном итоге повысить долговечность конструкции предложенного ветрового колеса.
Вопрос изменения угла сдвига в параллельных плоскостях поперечных стержней 2 и 3 относительно друг друга легко решается. Таким образом, можно получить множество аналогичных конструкций ветрового колеса, имеющих различные углы сдвига в параллельных плоскостях поперечных стержней 2 и 3 относительно друг друга, что обеспечит повышение вариабельности. Поперечные стержни 2 и 3 в параллельных плоскостях со сдвигом относительно друг друга позволяют исключить техническую проблему, на решение которой направлена заявляемая полезная модель и достичь поставленный технический результат, т.е. снизить материалоемкость. Совокупность предложенных признаков, с учетом оснащения ребрами жесткости, в виде двух поперечных стержней, прикрепленных к спице, имеющей продольный гофр с радиусом, исключает установку дополнительных элементов жесткости и, тем самым, значительно снижает материалоемкость, то есть, одновременно, повышает надежность, т.е. позволяет в конечном итоге повысить долговечность конструкции предложенного ветрового колеса, а также позволит обеспечить повышение сборности и вариабельности ветрового колеса.
Применение предложенной полезной модели «Ветровое колесо» снижает его материалоемкость, а также позволяет исключить техническую проблему, на решение которой направлена заявляемая полезная модель и достичь поставленный технический результат, т.е. снизить материалоемкость получаемых на основе трансформации поперечных стержней 2 и 3 относительно друг друга в параллельных плоскостях.