ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области ветроэнергетики и может быть использована в ветродвигателях с осью вращения, совпадающей с направлением ветра.
Аналогом заявляемого устройства является «Ветродвигатель» (заявка на изобретение РФ №98123235, опубл. 27.10.2000 г.), содержащий полужесткие паруса, подвешенные на осях, закрепленных своими концами на двух параллельных бесконечных гибких элементах (троссах, цепях), натянутых на колеса и снабженных упорами ограничения поворота паруса с пружинным механизмом сдерживания поворота паруса рычагами пружин.
Признаками аналога, общими с заявляемым устройством, являются полужесткие паруса, которые играют роль ветровоспринимаемых рабочих органов, выполненных из полужесткого материала.
Причиной, препятствующей достижению необходимого технического результата, является неполное преобразование кинетической энергии ветра в механическую, приходящуюся на сметаемую этим ветродвигателем площадь.
Известен «Ветродвигатель» (заявка на изобретение РФ №96108472, опубл. 10.07.1998 г.), содержащий лопасти, подвешенные свободно на осях, установленных между двумя бесконечными лентами (цепями), натянутыми на колеса в общей раме, и упоры ограничения поворота лопастей, выступающие внутрь, причем кромки лопастей снабжены закрылками с определенным углом наклона по отношению к плоскости лопасти.
Признаками аналога, общими с заявляемым устройством, являются лопасти (или ветровоспринимаемые рабочие органы) и оси.
Причинами, препятствующими достижению необходимого технического результата, являются громоздкость конструкции и значительная ее масса, что влечет за собой увеличение момента инерции
вращающихся элементов, представляющих опасность для окружающей среды.
Из рассмотренных аналогов наиболее близким по технической сущности является «Ветродвигатель» (патент РФ №2218476, опубл. 28.02.1994 г.), содержащий ветровоспринимающие рабочие органы, установленные на горизонтально расположенном валу и на несущем элементе, причем ветровоспринимающие рабочие органы состоят из двух симметрично расположенных идентичных лопастей, средние линии которых имеют вид синусоиды, горизонтальные оси последних совпадают с центральной горизонтальной осью установки, а вертикальное сечение лопастей имеет каплевидную форму.
Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются ветровоспринимаемые рабочие органы, установленные на горизонтально расположенном валу, причем ветровоспринимаемые рабочие органы состоят из симметрично расположенных идентичных лопастей.
Причиной, препятствующей достижению необходимого технического результата, является неполное преобразование кинетической энергии ветра в механическую, сложная форма лопастей.
Задачей предлагаемой полезной модели является увеличение крутящего момента ветродвигателя, а также использование всей ометаемой площади за счет заполнения ее лопастями, простота конструкции, а также значительное снижение ее массы.
Технический результат предлагаемого устройства заключается в том, что идентичные лопасти выполнены из гибкого материала и шарнирно закреплены передней (входящей) кромкой на луче и упругом гибком элементе, причем задняя (выходная) кромка не закреплена и при взаимодействии с ветром образует реактивную щель, при этом количество идентичных лопастей неограничено, а их геометрическая форма позволяет полностью перекрыть ометаемую площадь.
Для достижения технического результата в ветродвигателе, содержащем ветровоспринимающие рабочие органы, установленные на горизонтально расположенном валу и состоящие из симметрично расположенных идентичных лопастей, эти идентичные лопасти выполнены из гибкого материала и шарнирно закреплены передней (входящей) кромкой на луче и упругом гибком элементе, причем задняя (выходная) кромка не закреплена и при взаимодействии с ветром образует реактивную щель, при этом количество идентичных лопастей неограничено, а их геометрическая форма позволяет полность перекрыть ометаемую площадь.
Сравнивая предлагаемое устройство с прототипом, видно, что оно содержит новые признаки, то есть соответствует критерию «новизна». Проводя сравнение с аналогами, видно, что предлагаемое устройство соответствует критерию «существенные отличия», так как в аналогах нигде не обнаружены новые признаки заявляемого ветродвигателя.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фигуре изображен фрагмент предлагаемого ветродвигателя, где 1 - вал, 2 - луч, 3 - идентичная лопасть, 4 - упругий гибкий элемент, 5 - задняя (выходная) кромка, 6 - реактивная щель.
Работает такой ветродвигатель следующим образом. На валу 1 закреплены лучи 2, количество которых равно количеству идентичных лопастей 3. Каждая идентичная лопасть 3 шарнирно крепится передней (входящей) кромкой на луче 2 и упругом гибком элементе 4. Под давлением набегающего потока воздуха свободная задняя (выходная) кромка 5 каждой идентичной лопасти 3 изгибается и образует реактивную щель 6, утилизирующую энергию уходящих потоков воздуха. Идентичные лопасти 3 имеют такую геометрическую форму, чтобы ометаемая площадь была полностью закрыта рабочими органами. Поскольку пропульсивная реактивная сила уходящих потоков воздуха направлена в сторону вращения ветродвигателя, то крутящий момент на валу предлагаемого ветродвигателя увеличивается за счет приращения реактивной составляющей.
Предлагаемый ветродвигатель конструктивно достаточно прост, так как идентичные лопасти могут быть изготовлены из ткани, полиэтиленовой пленки, резины, тонкой жести, полимеров. В качестве упругого гибкого элемента можно использовать трос, веревку. Поэтому, несмотря на неограниченное количество идентичных лопастей, общая масса такого ветродвигателя невелика по сравнению с аналогичными. Ометаемая площадь за счет геометрической формы идентичных лопастей полностью закрыта рабочими органами, а реактивные щели, служащие для пропуска ветра, увеличивают крутящий момент за счет приращения реактивной составляющей. Энергонасыщенность таких ветродвигателей даже при небольших размерах рабочих органов достигает значительных величин. Следует отметить мобильность предлагаемых ветродвигателей, что позволяет даже при значительных размерах рабочих органов транспортировать их к местам назначения. В предлагаемом ветродвигателе коэффициент преобразования кинетической энергии ветра в механическую достигает 95%, в лопастных ветродвигателях этот коэффициент не превышает 30%, в роторных - 60%.