ветродвигатель

Формула изобретения

Ветродвигатель, содержащий поворотную вокруг вертикальной оси платформу, установленные на ней вертикальный киль для ориентации на ветер, рабочее колесо, имеющее перпендикулярный килю горизонтальный вал, снабженный укрепленными на вертикальных стойках опорами и соединенный при помощи трансмиссии с валом отбора мощности, параллельные жестко закрепленные на валу обода, размещенные между ними поворотные лопасти, жестко закрепленные на параллельных валу осях, снабженных центрально симметрично размещенными и закрепленными на ободах опорами с возможностью вращения в них совместно с лопастями, механизм поворота лопастей и механизм стабилизации скорости вращения рабочего колеса, отличающийся тем, что вертикальный киль состоит из ряда параллельных пластин обтекаемого профиля, скрепленных между собой расположенными один над другим спрямляюще-направляющими стабилизаторами, выполненными в виде соответственно вогнутых горизонтальных пластин обтекаемого профиля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при конструировании и применении ветродвигателей с горизонтальным валом рабочего колеса, ветродвигатель (а.с. N 1476170, кл. F 03 D 1/02, 1989 ), содержащий поворотную головку, закрепленный на ней киль для ориентации на ветер и соосные колеса, установленные на горизонтальном валу, причем киль, закреплен на головке перпендикулярно горизонтальному валу, ветроколеса снабжены махами, а каждая полость выполнена в виде пары раскладных пластин, установленных на конце маха и снабженных двухзвенным упором.

Известен также наиболее близкий к предлагаемому изобретению по своей технической сущности ветродвигатель ( а.с. N 1173059, кл. F 03 D 3/02, 1985 ), содержащий башню, установленную на ней поворотную головку, закрепленные на ней рабочие колеса с горизонтальным валом, снабженным размещенными в головке и на дополнительных вертикальных стойках опорами, соединенными при помощи зубчатой передачи, включающей конические шестерни и трансмиссионный вал, с валом отбора мощности, обода, закрепленные на валу, и размещенные между ними на параллельных валу осях поворотные лопасти, выполненные в виде рамок с гибким парусным материалом, причем оси лопастей и вал снабжены звездочками, часть из которых двухрядная, соединенными между собой и с валом двумя самостоятельными бесконечными цепями, обеспечивающими как поворот лопастей вокруг своих осей при вращении колеса, так и на частичный поворот при изменении скорости ветрового потока.

Однако указанные ветродвигатели имеют пониженные КПД и надежность, т.к. возмущенный лопастями, особенно раскладными, ветровой поток, беспорядочно завихриваемый в горизонтальном и вертикальном направлениях, оказывает беспорядочные воздействия на киль в горизонтальном направлении в ту или другую сторону и тем самым вызывает беспорядочные автоколебания ветродвигателей вокруг вертикальной оси, что существенно влияет на снижение КПД ветродвигателей и надежность их работы, приводит к неравномерности вращения их ветроколес, поскольку они непрерывно "влияют" на отношение к направлению ветрового потока.

Задачей предлагаемого изобретения является создание ветродвигателя, вертикальный киль которого распрямляет завихренный лопастями ветровой поток, направляя его вдоль плоскостей киля, и устраняет горизонтальные автоколебания ветродвигателя, техническим результатом чего явится равномерная скорость вращения ветроколеса, более эффективное использование им энергии ветрового потока, а значит и повышение КПД и надежности ветродвигателя.

Поставленная задача достигается тем, что ветродвигатель, содержит поворотную вокруг вертикальной оси платформу, установленные на ней вертикальный киль для ориентации на ветер, рабочее колесо, имеющее перпендикулярный килю горизонтальный вал, снабженный укрепленными на вертикальных стойках опорами и соединенный при помощи трансмиссии с валом отбора мощности, параллельные, жестко закрепленные на валу обода, размещенные между ними поворотные лопасти, жестко закрепленные на параллельных валу осях, снабженных центрально-симметрично размещенными и закрепленными на ободах опорами, механизм поворота лопастей и механизм стабилизации скорости вращения рабочего колеса, причем вертикальный киль состоит из ряда параллельных пластин обтекаемого профиля, скрепленных между собой расположенными один над другим спрямляюще-направляющими стабилизаторами, выполненными в виде соответственно вогнутых горизонтальных пластин обтекаемого профиля.

Отличительными признаками предлагаемого двигателя являются:

вертикальный киль выполнен из ряда параллельных пластин, между которыми получены параллельные каналы для спрямления ветрового колеса в горизонтальной плоскости;

вертикальные пластины киля скреплены между собой спрямляюще-направляющими стабилизаторами, выполненными в виде горизонтальных соответственно вогнутых пластин обтекаемого профиля, взаимопараллельных, расположенных одна над другой, между которыми получены горизонтальные каналы для спрямления потока в вертикальной плоскости.

Указанные признаки соответствуют признакам существенных отличий, дающих положительный эффект, и являются предметом изобретения.

На фиг. 1 схематично показан вид ветродвигателя сбоку и стрелками - направление ветрового потока при прохождении через ветроколесо, спрямляюще-направляющие стабилизаторы и киль; фиг. 2 вид ветродвигателя со стороны киля; на фиг. 3 вид ветродвигателя сверху.

Ветродвигатель содержит поворотную вокруг вертикальной оси платформу 1, установленные на ней вертикальный киль 2 для ориентации на ветер, рабочее колесо 3, имеющее перпендикулярный килю горизонтальный вал 4, снабженный укрепленными на вертикальных стойках 5 опорами и соединененный при помощи трансмиссии 6 с валом 7 отбора мощности, параллельные, жестко закрепленные на валу обода 8, размещенные между ними поворотные лопасти 9, жестко закрепленные на параллельных валу осях 10, снабженных центрально-симметрично размещенными и закрепленными на ободах опорами, механизм 11 поворота лопастей и механизм 12 стабилизации скорости вращения рабочего колеса, причем вертикальный киль состоит из ряда параллельных пластин 13 обтекаемого профиля, скрепленных между собой расположенными над другим спрямляюще-направляющими стабилизаторами 14, выполненными в виде соответственно вогнутых пластин обтекаемого профиля.

Ветродвигатель работает следующим образом.

Ветровой поток, воздействует на лопасти рабочего колеса, приводит во вращение рабочее колесо, ориентированное при помощи вертикального киля на ветер. При этом возмущенный и завихренный рабочим колесом ветровой поток, попадая в каналы между вертикальными пластинами киля, распрямляется в горизонтальном положении, а при помощи горизонтальных спрямляюще-направляющих стабилизаторов в вертикальном направлении, и окончательно распрямленный ветровой поток точно ориентирует ветроколесо на ветер, не вызывая автоколебания колеса вокруг вертикальной оси.

Осуществление предлагаемого изобретения позволяет повысить КПД и надежность ветродвигателя за счет более четкой и точной ориентации рабочего колеса на ветер, вследствие распрямления килем ветрового потока, завихренного лопастями.