ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

Предлагаемый ветродвигатель относится к области ветроэнергетики. Известен ветродвигатель (см. патент РФ №2253038, F03D 3/00, 2005 г.), содержащий ротор, установленный с возможностью вращения относительно вертикальной оси и поворотные лопасти, установленные асимметрично с возможностью ограниченного поворота под действием ветра каждая вокруг своей оси, закрепленной на роторе.
Недостатком этого ветродвигателя является сложность изготовления упругих лопастей с необходимыми свойствами и трудность управления такими лопастями в процессе работы ветродвигателя.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является ветродвигатель (см. патент РФ №2399792, F03D 7/06, опубликован 20.09,10), содержащий ротор, установленный с возможностью вращения относительно вертикальной оси и поворотные лопасти, установленные асимметрично с возможностью ограниченного поворота под действием ветра каждая вокруг своей оси, закрепленной на роторе. При этом каждая лопасть состоит из самой лопасти и поворотного закрылка, который и принят в качестве прототипа.
Основным недостатком известного ветродвигателя является сложность его конструкции и низкий КПД.
Целью предлагаемого ветродвигателя является упрощение конструкции и повышение КПД при одинаковых размерах ветродвигателя.
Указанная цель достигается тем, что ветродвигатель содержит ротор, установленный с возможностью вращения относительно вертикальной оси, лопасти, установленные асимметрично каждая на своей оси, закрепленной на роторе, с возможностью ограниченного поворота лопасти вокруг своей оси под действием ветра в рабочие положения. Каждая лопасть выполнена в виде мембраны, закрепленной по периметру в каркасе с возможностью прогиба центральной части мембраны в обе стороны от плоскости каркаса. Мембрана выполнена из упруго деформируемого материала.
Предлагаемый ветродвигатель простой по конструкции и позволяет развивать более высокую мощность в сравнении с прототипом.
На фиг. 1 чертежа изображен ветродвигатель в поперечном разрезе.
Ветродвигатель содержит ротор 1, установленный с возможность вращения относительно вертикальной оси 2, лопасти 3, установленные асимметрично каждая на своей оси 4, закрепленной на роторе 1, с возможностью ограниченного поворота лопасти 3 вокруг своей оси 4 под действием ветра в рабочие положения, заданные ограничителями поворота. Каждая лопасть 3 выполнена в виде мембраны 5, закрепленной по периметру в каркасе 6 с возможностью прогиба центрально части мембраны 5 в обе стороны от плоскости каркаса 6.
Мембрана 5 выполнена из упруго деформируемого материала.
Каждая лопасть 3 установлена на оси 4 таким образом, что центр тяжести лопасти расположен на оси 4, а центр давления ветра на лопасть расположен на некотором расстоянии от оси 4.
Работа ветродвигателя
Под действием ветра при вращения ротора 1 каждая лопасть занимает свое положение. Лопасть 3, находящаяся в позиции - а располагается вдоль потока воздуха, так как центр давления располагается за осью 4. При перемещении лопасти 3 от позиции - а к позиции - б, лопасть 3 доходит до ограничителя поворота и занимает рабочее положение, образуя угол f между лопастью 3 и линией, соединяющей ось 2 ротора 1 с осью 4 лопасти 3. С момента установки лопасти 3 в рабочее положение возникает крутящий момент ротора 1.
Рабочий угол f, лопасть будет сохранять вплоть до позиции - г и как следствие будет сохраняться крутящий момент. Между позицией - б и позицией - в лопасть 3 будет принимать самую большую ветровую нагрузку и создавать максимальный крутящий момент, а мембрана 5 будет максимально прогибаться и создавать встречный ветру поток воздуха, то есть реактивную тягу, которая увеличивает крутящий момент ротора 1.
Между позицией - г и позицией - д лопасть 3 под воздействием ветра изменит угол наклона от рабочего угла f на рабочий угол f" и лопасть снова будет создавать крутящий момент. В рабочем состоянии лопасть 3 будет находиться до момента отрыва ее от ограничителя поворота под воздействием силы ветра, а это произойдет между позицией - е и позицией - а. Точно такой же цикл движения будут проходить и другие лопасти 3 за каждый поворот ротора 1.
При предлагаемой конструкции ротора из шести лопастей в работе постоянно будут находиться четыре лопасти. При том, что мембраны 5 лопастей 4 выполнены из упруго деформируемого материала они будут прогибаясь под напором ветра более равномерно распределять ветровую нагрузку по поверхности лопасти, усиливая крутящий момент. Кроме того вогнутая мембрана в виде желоба, или полусферы будет создавать реактивную силу, направленную от мембраны 5. Эта реактивная сила будет увеличивать крутящий момент ротора и увеличивать мощность ветродвигателя.
Основными преимуществами предлагаемого ветродвигателя являются: простота конструкции и более высокий КПД.
Заявляемый ветродвигатель обладает существенными отличиями, так как заявителю не известны технические решения, которые содержали бы признаки сходные с признаками заявляемого ветродвигателя.