РОТОР
ROTOR

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к роторам ветроэлектрогенераторов с вертикальной осью вращения.
Известен ротор ветродвигателя с лопастного радиально-аксиальоного типа [1], содержащий поворотные лопасти и направляющее устройство. Наличие этого направляющего устройства является недостатком данного двигателя, поскольку приводит к усложнению и понижению надежности.
Наиболее близким к заявляемому является ротор типа Угринского [2], содержащий пару лопастей, расположенных на диске симметрично его оси вращения; дополнительно введена вторая пара лопастей и образованы рабочие поверхности сегментов от точек пересечения обеих пар лопастей до их окончания на периферии диска для потока газа или жидкости, причем при движении потока образованы сквозные каналы за счет удаления участков лопастей между точками их пересечения вблизи центра вращения.
Таким образом, ротор содержит вертикальный вал и траверсы с лопастями.
Недостатком данной конструкции является низкая надежность, вызванная наличием клапанов пропуска воздуха.
Изобретение направлено на повышение эффективности ротора.
Это достигается тем, что ротор, содержащий вертикальный вал с радиальными перекладинами, на концах которых установлены лопасти, при этом согласно изобретению ротор снабжен дополнительными валами, каждый из которых установлен на перекладинах, на концах дополнительных валов установлены лопасти, причем угол между плоскостями противоположно расположенных лопастей находится в пределах от 0 до 180°.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан ротор при отсутствии ветра, на фиг.2 - положение лопастей ротора при наличии ветра, направленного вертикально, на фиг.3 - вид сверху, на фиг.4 - пространственно-кинематическая схема ротора.
Ротор содержит рабочую машину 1, например генератор, установленную на основании, вертикальный вал 2, перпендикулярно которому крепятся радиальные перекладины 3, дополнительные валы 5, на концах которых установлены вращающиеся лопасти 4. Участки этих валов, проходящих внутри перекладины, показаны на фиг.1, 2 пунктиром. Угол между противоположно расположенными лопастями на фиг.1 и 2 принят равным 90°. Этот угол может быть измерен как по внешним кромкам лопастей - угол α1 между внешними кромками 6, или по внутренним кромкам α2 - между внутренними кромками 7. Данные углы, показанные на фиг.1, 2 составляют 90°, что укладывается в пределах от 0 до 180°. Лопасти могут иметь различную выпукло-вогнутую форму, например, как показано на чертеже могут представлять собой эллиптические полуцилиндры с обтекаемыми торцами 8, при этом дополнительные валы 5 установлены в подшипниках 9, а дополнительный вал 10 расположен ниже дополнительного вала 5, кроме того, перекладины могут быть снабжены упорами 11.
Ротор работает следующим образом. При отсутствии ветра лопасти принимают, как показано на фиг.1, симметричное положение, т.е. углы установки всех лопастей одинаковы. При набегании ветрового потока, как показано на фиг.2, не меняется только положение средних лопастей, т.е. тех, относительно которых ветровой поток направлен на их боковые стороны в торец дополнительных валов 5 и радиальных перекладин 3. Положение же крайних лопастей существенно изменяется. Так как видно из фиг.2 правая лопасть повернется по потоку как бы внутрь чертежа, при этом ее эффективная площадь увеличивается, прежние координаты этой лопасти показаны на фиг.2 пунктиром. Этот поворот вызовет одновременный поворот и левой лопасти (фиг.2), который примет горизонтальное положение, уменьшив тем самым свою эффективную площадь практически только до площади торца. Противодействующий момент лопасти, движущийся против потока, т.е. левой, показанной на фиг.2, уменьшается во столько раз, во сколько площадь торца лопасти меньше площади ее фронтальной поверхности.
Технико-экономическим преимуществом данного ротора является уменьшение противодействующего момента лопасти, направленного против потока и увеличение движущего момента лопасти, направленного по потоку. Это достигается за счет выше описанной кинематической схемы, которая позволяет изменять эффективную площадь лопастей, причем эта площадь изменяется за счет самого ветрового потока.
Источники информации
1. А.С. РФ №2211951. A.M.Литвиненко. Ветроэлектрогенераторная установка. БИ №25, 2003.
2. А.С. РФ №2263816. Е.Н.Вергейчик. Ветроэлектрогенераторная установка. БИ №31, 2005.