ветроколесо

Формула изобретения

Ветроколесо с осью вращения, совпадающей с направлением ветра, содержащее связанный с осью жесткий каркас с выступающими из него наклоненными вперед, на ветер, стержнями, являющимися осями лопастей, отличающееся тем, что лопасти навешены на оси несимметрично и так, что меньшая часть лопасти всегда обращена вперед, а большая расположена с подветренной стороны, при этом массы частей лопасти относительно ее оси сбалансированы, каждая лопасть связана с каркасом пружиной кручения с возможностью отклонения, а каркас спереди закрыт направленным вершиной вперед конусом, на наружной боковой поверхности которого укреплены жесткие лопатки, опоясанные по окружности основания конуса цилиндром с окнами напротив каждой лопасти, при этом один край окна совпадает с краем лопатки, а другой, противоположный, расположен впереди по ходу движения лопаток.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области использования энергии ветра, в частности к ветродвигателям с осью вращения ветроколеса, совпадающей с направлением ветра. Известны различные ветроколеса с жестко укрепленными лопастями, однако их Коэффициент Использования Энергии Ветра (К.И.Э.В.) редко превышает 30%. Одним из способов его повышения является расположение половины лопастей с наветренной стороны, а другой половины - с подветренной при их поступательном движении (положительное решение по заявке RU № 98123235, Баталов, от 21.12.98). Однако сложность предложенной в заявке конструкции делает ее ненадежной в эксплуатации и повышает стоимость изготовления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ветроколесо по авторскому свидетельству SU № 1834416, Кривошеев Ю.С., от 19.12.89 г. Однако в нем мало используется энергия средней части ветрового потока, поступающего на ветроколесо.

Чтобы более полно использовать весь поток, в предлагаемом ветроколесе с осью вращения, совпадающей с направлением ветра, содержащем связанный с осью жесткий каркас с выступающими из него наклоненными вперед, на ветер, стержнями, являющимися осями лопастей, эти лопасти навешены на оси несимметрично и так, что меньшая часть лопасти всегда обращена вперед, а большая расположена с подветренной стороны, при этом массы частей лопасти относительно ее оси сбалансированы, каждая лопасть связана с каркасом пружиной кручения с возможностью отклонения, а каркас спереди закрыт направленным вершиной вперед конусом, на наружной боковой поверхности которого укреплены жесткие лопатки, опоясанные по окружности основания конуса цилиндром с окнами напротив каждой лопасти, при этом один край окна совпадает с краем лопатки, а другой, противоположный, расположен впереди по ходу движения лопаток.

Конструкция ветроколеса представлена на фиг.1, 2, где из каркаса 1 выступают стержни 2, наклон которых к оси ветроколеса может задаваться в пределах от 0 до 90°, в зависимости от конкретной задачи. На стержнях навешены широкие лопасти 3, а каркас закрыт спереди конусом 4, на котором укреплены лопатки 5, опоясанные тонкостенным цилиндром 6 с прорезанными в нем окнами 7, начальное положение каждой лопасти задается пружиной кручения 8.

При вращении ветроколеса стержни-оси 2 описывают в пространстве коническую поверхность, а без ветра начальный угол отклонения лопастей от этой поверхности должен быть наименьшим в пределах от 0 до 90°, в зависимости от конкретной задачи. Когда ветер начинает давить на лопасти, то вследствие их несимметричности угол их отклонения увеличивается, чему препятствует пружина 8. При этом кроме прямого ветрового потока, поступающего на лопасти, дует и поток, поступающий из середины общего потока через окна 7. Сумма потоков увеличивает К.И.Э.В. ветроколеса, хотя на движение лопаток 5 и затрачивается небольшая часть полученной энергии.

При штормовых ветрах угол отклонения лопастей может достигать 90°, что предохраняет их от перегрузок и разрушения, хотя К.И.Э.В. при этом существенно уменьшается.

Ветродвигатели с предлагаемым ветроколесом позволят более эффективно использовать энергию несильных ветров, начиная от 1 м/с, при которых быстроходные типы малопригодны.