ВЕТРОГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
WIND GENERATING DEVICE

Среди возобновляемых источников энергии важное место занимает энергия ВП, которая может быть утилизирована и доступна практически в любом регионе Земли. Известен  установки. Патент на изобретение №UA 124 122 С2, опубликован принят за аналог. Этот способ преобразования энергии ВП во вращательное движение электромеханической установки заключается в том, что в ВП помещают аэродинамическое крыло. От сигнала конечного выключателя реверса включают соленоид, который поочередно выдвигает шток с грибовидными деталями вверх-вниз, воздействуя на аэродинамическую обшивку этого крыла и изменяют его форму симметрично относительно базового листа, на котором крепятся все детали крыла. При этом аэродинамическое крыло имеет форму аэродинамического диска, который эффективно работает в ВП независимо от его направления на местности. Это безусловно достоинство Способа. Команды от конечников обеспечивают периодическое поступательное движению аэродинамического диска выпуклостью вверх или вниз в горизонтальной плоскости вместе с базовым листом за счет подъемной силы разного направления у аэродинамического диска при симметричном изменении его аэродинамической формы относительно базового листа в крайних положениях движения у ограничителей, когда подают ток на соленоид, который приводит в вертикальное движение, вверх или вниз, шток с грибовидными деталями, воздействующий на аэродинамическую обшивку. К базовому листу жестко закрепляют силовую скобу, которая через опорный шарнир, шатун, палец маховика и шатуна, маховик передает через вал маховика и муфту вращающийся момент на повышающий редуктор, выходной вал последнего подсоединяют к энергетическому блоку. Данный Способ активизирует разработчиков ВУ к разработке и анализу принципиально новых конструкций, существенно отличающихся от традиционных. При улучшении экологических характеристик данный Способ имеет существенные недостатки.
1. Угол атаки аэродинамического крыла-аэродинамического диска будет всегда отрицательным относительно результирующего вектора ВП, что безусловно снижает эффективность ветроустановки, реализующей этот Способ …
2. Изменение формы аэродинамического диска в крайних положениях хода сложно реализовать на ветроустановках значительной мощности.
В качестве прототипа для Ветрогенерирующего устройства принимаем английский патент: UK Patent Application GB 2 454 024 A, Date of a publication 29.042009. Это ветрогенерирующее устройство состоит из цельного симметричного аэродинамического крыла без движущихся закрылков. Оно повернуто и на оси уравновешено в средней точке хорды крыла, генерирующего подъемную силу в вертикальном направлении и прикрепленного с помощью рычагов к вращающемуся приводу для получения и производства энергии. Ветрогенерирующее устройство имеет управляемые исполнительные механизмы для оптимизации угла атаки аэродинамического крыла для различных ветров и скоростей устройства. Оно имеет компьютер или микропроцессор, управляющий исполнительными механизмами установки угла атаки с использованием информации от тензодатчиков или датчиков силы, установленных на устройстве для поддержания аэродинамического крыла под оптимальным углом атаки. Устройство имеет систему тяг на одном конце крыла, состоящего из 2-х поршней и цилиндров, для изменения угла атаки крыла в конце каждого вертикального хода, а также для обеспечения эффекта демпфирования скорости и изменения угла наклона крыльев. Устройство имеет пружину по центру, которая помогает удерживать аэродинамическое крыло против ограничителей угла атаки во время каждого вертикального хода. Устройство работающее вместе с идентичным устройством, прикрепленным к тому же самому маховику, сдвинут по фазе на 90 градусов для обеспечения плавной работы над верхней и нижней мертвой точкой ходов кэширующих устройств. В прототипе в отличии от классических ВЭУГО вместо проблемных длинных крыльев-лопастей возможен набор крыльев небольшого размера, фиксированных в 2-х точках (на оси в средней точке хорды и верхним или нижним ограничителями), что естественно минимизирует шумовое загрязнение и помехи. Кроме того для каждого из этих крыльев задается оптимальный угол атаки относительно действующего результирующего ВП, повышая их эффективность. В прототипе решена задача по минимизации ряда недостатков ВЭУГО традиционной конструкции. Недостатком конструкции прототипа является сложная механическая часть системы управления с цилиндрами, рычагами и пружиной. Эксплуатация этого ветрогенерирующего устройства проблематична.
При разработке конструкции нового ветрогенерирующего устройства (ВУ) решалась задача по минимизации ряда недостатков ВЭУГО традиционной конструкции и недостатков прототипа.. Решено расчленить ее длинные лопасти на отдельные фрагменты для более четкого оптимального управления их углом атаки, повышения надежности конструкции, существенного снижения экологических проблем и стоимости конструкции. На Фиг. 1 изображено ВУ в двух крайних положениях его рабочего штока - 1 (верхнее положение - ВН и нижнее положение - НП). На рабочем штоке - 1 выше направляющего кольца - 2 закреплен хвостовик (флюгер) - 3, который прикреплен к трем Г-образным стойкам - 4. Он обеспечивает ориентацию ВУ относительно вектора ВП. Ниже направляющего кольца - 2 на осях - 5, проходящих через рабочий шток - 1 и средние точки хорд, установлены N цельных симметричных аэродинамических крыльев - 6, шарниры крыльев - 7, винт - 8 двигателя гайка-винт - 9, балка - 10. Ниже крыльев - 7 на конце рабочего штока - 1 установлен конечный подшипник - 11, на котором закреплен шарнир - 12. На этом шарнире закрепляют шатун - 13 коленвала - 14. Шатун-13 связан с коленвалом через подшипник коленвала - 15. Коленвал - 14 закреплен на 2-х опорных стойках 16 с подшипниками-17 и подсоединен к энергоблоку - 18 ВУ. На Фиг. 2, 3 дан вид ВУ сверху с указанными выше элементами. Разработанное ВУ состоит из цельных симметричных аэродинамических крыльев - 6, закрепленных на осях - 5, проходящих через средние точки хорд крыльев. Оно имеет компьютер или микропроцессор, управляющий исполнительными механизмами установки угла атаки аэродинамических крыльев для различных скоростей ВП и движения их в ВУ с использованием информации от комплекта датчиков.
На Фиг. 4 более наглядно показано крепление каждого аэродинамического крыла - 6 к рабочему штоку - 1 с помощью оси крыла - 5. Задняя кромка каждого крыла - 5 через шарнир - 7 подсоединяется к винту - 8 исполнительного механизма гайка-винт - 9, который закреплен на балке 10.
Угол атаки крыла-6 задается при движении. В разработанном ВУ под углом 120 градусов установлены три Г-образные стойки - 4, жестко закрепленные с направляющим кольцом - 2, через которое проходит рабочий шток - 1. В зоне его превышения над направляющим кольцом на окончании рабочего штока закреплен хвостовик (флюгер или виндрозный механизм) - 3, а в зоне ниже направляющего кольца на осях, проходящих через рабочий шток и средние точки хорд установлены N цельных симметричных аэродинамических крыльев, на задних кромках которых стоят шарниры - 7. Они прикреплены также к винту - 8 двигателя гайка-винт - 9 в качестве исполнительного механизма, закрепленного на балке - 10, жестко закрепленной на рабочем штоке - 1. Объединение концов крыльев - 6 через шарниры - 7 и установка их на осях - 5, расположенных на штоке - 1, существенно снижает вибрацию крыльев, повышает надежность ВУ и ее экологические характеристики. По командам с компьютера или микропроцессора, с учетом данных комплекта датчиков о скорости ВП, скорости поступательного движения рабочего штока, определения крайних положений движения рабочего штока вверх-вниз, устанавливается винтом - 8 и двигателем гайка-винт - 9 оптимальный угол атаки N крыльев относительно результирующего вектора ВП, действующего на каждое симметричное аэродинамическое крыло. На нижнем конце рабочего штока установлен конечный подшипник - 11, к которому через шарнир - 12 закреплен шатун - 13 коленвала - 14, соединенный с ним через подшипник - 15, а сам коленвал закреплен на двух стойках - 16 с подшипниками - 17 и подсоединен к энергоблоку - 18 ВУ. Под воздействием аэродинамической подъемной силы крылья перемещают рабочий шток вверх-вниз, вращая коленвал и передавая энергию энергоблоку. Конструкция предложенного ВУ существенно удешевляется из за укороченных аэродинамических крыльев, снижения уровня их вибрации. Перенос энергоблока на землю также удешевляет конструкцию ВУ. Рекомендуемая мощность разработанной ВУ 300-500 кВт.