ВЕТРОКОЛЕСО

Полезная модель относится к преобразователям энергии ветра в ветроэнергетических установках.
Известно устройство, работающее на основе использования энергии ветра или воды, содержащее, как и предлагаемое устройство, ротор с осью вращения, рычаги с лопастями, размещенными на поворотных осях, создающими вращающий момент для электрического генератора, кинематически связанного с осью вращения ротора преобразователя. В известном устройстве рычаги жестко закреплены на оси вращения ротора (см. патент RU №2168652), прототип.
Недостатком прототипа является невысокая эффективность преобразования энергии течений во вращающий момент на оси ротора, возможное повышение которого приводит к увеличению габаритов преобразователей - диаметра их колес, веса, стоимости и т.д.
Технический результат заключается в повышении вращающего момента на оси ротора ветроколеса за счет использования смещенной оси вращения колеса, изменяющейся длине рычагов и увеличения площади лопастей, создающих положительный вращающий момент при практически неизменных габаритных размерах ветроколеса.
Технический результат достигается тем, что ветроколесо содержит статор в виде каркаса из двух взаимно перпендикулярно скрепленных рам, ротор с горизонтальной осью вращения в виде ступицы с осевыми наконечниками и, как минимум, четыре лопасти, связанные с парными рычажными рейками, свободно проходящими через отверстия в ступице, способными перемещаться при вращении ротора, поперечные консольные планки, связывающие консоли парных рычажных реек, размещенные по их центру упорные ролики, опорный обод, размещенный в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, и закрепленный по центру внутри каркасных рам. Особенностью является то, что опорный обод имеет одну ось
симметрии, проходящую через ось вращения ротора и по которой он смещен относительно оси вращения ротора, а расстояние между двумя точками пересечения внутренней образующей опорного обода с прямой, проходящей в плоскости опорного обода через ось вращения ротора, при любом угле наклона этой прямой постоянно и равно расстоянию между точками соприкосновения противолежащих упорных роликов с внутренней поверхностью опорного обода. Лопасти ветроколеса выполнены из полотна в виде парусины, поперечными сторонами закреплены на поперечных консольных планках и ступице, а продольные стороны которых могут свободно сдвигаться или раздвигаться на парных рычажных рейках. Парные рычажные рейки с лопастями, связанные поперечными консольными планками, через размещенные на них упорные ролики опираются на внутреннюю поверхность смещенного относительно оси вращения ротора опорного обода. За счет смещения опорного обода относительно оси вращения ротора при вращении ротора способна изменяться длина противоположных рычагов и их лопастей.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: фиг.1 - ветроколесо (в сечениях) со смещенной осью вращения и со сборящимися лопастями из полотна.
Ветроколесо (фиг.1) имеет статор в виде каркаса из двух взаимно перпендикулярных рам 1, внутри которых размещен ротор в виде ступицы 2 с осевыми наконечниками 3, четыре лопасти 4, 5, 6 и 7, связанные с парными рычажными рейками 8 и 9. Парные рычажные рейки 8 и 9 свободно проходят через отверстия 10 в ступице 2, а их консоли связаны жестко поперечными консольными планками 11. По центру на поперечных консольных планках 11 размещены упорные ролики 12, которыми связанные поперечными консольными планками 11, парные рычажные рейки 8, 9 опираются на внутреннюю поверхность опорного обода 13. Упорные ролики 12 на осях 14 установлены между уголками 15, закрепленными на поперечных консольных планках 11. Опорный обод 13 размещен внутри рам 1 и закреплен по их
1
2
1
2
2
1
2
1
2
1
2
2
2
2
2
1
1
1
1
2
1
центру в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора. Его конфигурация выбрана такой, чтобы расстояние L между точками пересечения внутренней образующей опорного обода 13 с прямой КК, проходящей в плоскости опорного обода через центр осей вращения ротора, было бы постоянным при любом угле α наклона прямой КК и равно расстоянию L+L между точками соприкосновения противолежащих упорных роликов 12 с внутренней поверхностью опорного обода 13, по которому они способны прокатываться при вращении ротора. Лопасти 4÷7 выполнены из полотна в виде шторок из парусины. Поперечные стороны лопастей 4÷7 связаны с поперечными консольными планками 11 и крепежными линейками 16, закрепленными на ступице 2, с помощью колец 16 или шнура. При вращении ротора лопасти 4÷7, в соответствии с изменением рычагов R и R, могут сдвигаться или раздвигаться на парных рычажных рейках 8 и 9 благодаря свободно расположенным на них крепежным кольцам 18. Сборки 19 лопастей показаны условно. Осевые наконечники 3 размещены в подшипниках 20, закрепленных в вертикальной раме 1 каркаса статора. Относительные размеры выше упомянутых составных элементов выбраны исходя из необходимости обеспечения свободы их перемещений, достижения более высокого КПД преобразования и уменьшения веса конструкции ветроколеса: отношение максимальной длины лопасти к минимальной L/L равно двум; отношение рычага R, обеспечивающего положительный момент вращения, к рычагу R тормозящего момента R/R равно двум; отношение положительного момента вращения М=R×L×F, где F - ширина лопасти, к тормозящему моменту M=R×L×F равно M/M=4, что и обеспечивает повышенный КПД преобразования предложенной полезной модели, а лопасти из полотна облегчают ее конструкцию.