ВЕТРОКОЛЕСО
WINDWHEEL

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 буровой защиты при относительном удешевлении и обеспечении модульности и технологичности, обеспечивается за счет того, что в ветроколесе, содержащем ступицу, 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 [RU 2383774 C1, F03D/02, 10.03.2010]. Данное ветроколесо содержит ступицу, основные лопасти и дополнительные лопасти с роторными элементами в виде дуги.
Его недостатком является затруднение в обеспечении крутки лопастей, которая, как известно, обеспечивает лучшие аэродинамические характеристики, а также относительно сложный раскрой парусного оперения.
Изобретение направлено на упрощение и удешевление конструкции путем повышения технологичности.
Это достигается тем, что в ветроколесе ветрогенератора, содержащем ступицу, основные лопасти и дополнительные лопасти с роторными элементами в виде дуги, согласно изобретению дуга роторного элемента снабжена шарниром, в котором с образованием дополнительной лопасти закреплен угол Г-образного рычага, причем к его первой стороне присоединен трос с натяжным устройством, а ко второй стороне через шарниры присоединена система балансиров, при этом парусное оперение дополнительной лопасти выполнено в виде петель из ленты, концы которой закреплены на балансирах, а сама петля перекинута через трос.
Достижение технического результата обеспечивается рациональным исполнением дополнительной лопасти.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен фрагмент ветроколеса вид спереди, на фиг.2 показана схема запасовки ленточных элементов, на фиг.3 показано сечение дополнительной лопасти, на фиг.4 - 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, связанном с корпусом подшипника ступицы. Дуга 4 роторного элемента снабжена шарниром 8, в котором закреплен угол Г-образного рычага, причем к его первой стороне 9 присоединено натяжное устройство 10 с тросом 11. Ко второй стороне 12 Г-образного рычага через шарнир 13 присоединен балансир 14, на шарнирах 15 которого укреплены дополнительные балансиры 16. Парусное оперение выполнено в виде петель из ленты 17, концы 18 и 19 которой закреплены на балансирах 16, а сама петля перекинута через трос 11.
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 тросом 11, натянутым пружиной 10 (набегающая кромка), и системой балансиров (сбегающая кромка). Сама плоскость лопасти образована лентами 17, схема запасовки которых показана на фиг.2. При этом имеется возможность в натяжении гибкого элемента с помощью натяжного устройства 10, а также имеется возможность обеспечения крутки путем расположения натяжного устройства и балансиров в разных плоскостях. При вращении ветроколеса роторные элементы, взаимодействуя со статорными элементами, наводят в последних напряжение, далее передающееся потребителю.
К основным технико-экономическим преимуществам данного ветроколеса относятся следующие:
- дешевизна и легкость исходных материалов (ленты);
- простота и надежность механизма натяжения - фиг.4;
- высокая технологичность, простота сборки;
- модульность, обеспечиваемая возможностью однотипного исполнения нескольких лопастей;
- высокие аэродинамические характеристики профиля - фиг.3.