Роторно-лопастной движитель

Полезная модель относится к энергетике и может использоваться в ветроэнергетике, гидроэнергетике, легкой авиации, наземном и водном транспорте, для привода электрических генераторов, винтов водяных движителей водных транспортных средств, винтов летательных аппаратов и др. Задача, которая решается полезной моделью, увеличение коэффициента полезного действия движителя при сохранении небольших габаритных размеров движителя. Роторно-лопастной движитель, содержит ротор выполненный в виде полой трубы с закрепленными на нем радиальными лучами, располагаемыми, по меньшей мере в двух уровнях, на каждом уровне выполнено два и/или более лучей, лучи двух соседних уровней соединены попарно осями вращения лопастей, на которых выполнены узлы подвески лопастей, лопасти, выполнены аэродинамически симметричными относительно хорд, в центре которых проходят оси вращения лопастей, в верхней части осей вращения лопастей жестко закреплен ведомый механизм передачи вращающего момента лопастей, в верхней части ротора выполнен с возможностью свободного вращения ведущий механизм, жестко связанный с устройством поворота ведущего механизма, при этом, соотношение передачи ведущего механизма к ведомому составляет 2:1. Соседние уровни радиальных лучей, выполненные на роторе роторно-лопастного движителя, могут быть расположены в одной и/или более проекциях. Радиальные лучи могут быть закреплены с возможностью их смещения. На оси вращения лопастей может быть выполнен по крайней мере один промежуточный узел подвески лопастей. В качестве механизмов передачи вращающего момента могут быть использованы механические передачи (зубчатые, цепные, ременные) передачи и /или другие передачи с соблюдением условия передачи вращающего момента без скольжения.

Полезная модель относится к энергетике и может использоваться в ветроэнергетике, гидроэнергетике, легкой авиации, наземном и водном транспорте, для привода электрических генераторов, винтов водяных движителей водных транспортных средств, винтов летательных аппаратов и др.

Известна ветроэнергетическая установка, используемая для привода электрических генераторов, винтов водяных движителей водных транспортных средств и др., сущность которой состоит в том, что используемый ветродвигателем поток воздуха принудительно формируется аэродинамической трубой так, что скорость набегающего на винт установленного в узком сечении трубы потока многократно увеличивается по сравнению со скоростью потока на входе в трубу (RU 2103545, F 03 D 1/02, 1998.01.27).

Недостатком устройства является то, что вследствие установки винта в аэродинамической трубе при его работе возникает увеличение внутренних напряжений.

Известен ветродвигатель, гидрогенератор, гидрогенератор (вариант) движитель, содержащие невращающийся вокруг своей оси вал, расположенный горизонтально, жестко установленные на валу, соосно ему шестерни цепной передачи, каждая из которых связана независимой цепной передачей с сателлитными звеньями, расположенными вокруг центрального вала радиально и равномерно, при этом каждое звено содержит лопастной редуктор, каждая лопасть концами своих осей опирается с возможностью их вращения на кронштейны, укрепленные основаниями на ступицах, установленных на обоих концах центрального вала с возможностью вращения, а вершины кронштейнов с обоих концов центрального вала соединены кольцевыми ободами, являющимися приводными колесами, которые связаны гибкой передачей с преобразователями энергии. (RU 2002122561, A, F 03 D 9/02, 2004.02.27)/

Недостатком данных устройств является сложность их конструктивного выполнения.

Наиболее близким к заявляемому решению является роторный ветродвигатель, содержащий n лопастей, установленных между дисками на

центральной оси вращения, выполненных поворотными за счет установки на их внутренних концах и между дисками дополнительных n осей и соединенных тягами с приводом их перемещения. Дополнительные оси могут быть смещены относительно центральной оси вращения в направлении к вогнутым сторонам соседних лопастей. Ветродвигатель может иметь дополнительный внутренний n лопастной ротор с гибкими лопастями, не связанными с дисками и имеющими противоположное направление крутки, что и лопасти основного ротора. Привод выполнен из шестеренок, установленных на каждой оси лопасти, охваченных общей тягой-цепью, соединенной в свою очередь с шестеренкой регулятора оборотов. (RU 31151, U1, F 03 D 1/02, 2003.07.20)/

Недостатком известного решения является низкий коэффициент полезного действия устройства за счет большого сопротивления при движении выпуклой стороной лопасти навстречу потоку среды.

Задачей, которая решается полезной моделью, увеличение коэффициента полезного действия движителя при сохранении небольших габаритных размеров движителя.

Поставленная задача решается тем, что в роторно-лопастном движителе, содержащем ротор с осью вращения и установленными на нем лопастями, выполненными поворотными, за счет установки дополнительных осей вращения лопастей, ротор выполнен в виде полой трубы с закрепленными на нем радиальными лучами, располагаемыми, по меньшей мере в двух уровнях, на каждом уровне выполнено два и/или более лучей, лучи двух соседних уровней соединены попарно осями вращения лопастей, на которых выполнены узлы подвески лопастей, лопасти, выполнены аэродинамически симметричными относительно хорд, в центре которых проходят оси вращения лопастей, в верхней части осей вращения лопастей жестко закреплен ведомый механизм передачи вращающего момента лопастям, в верхней части ротора выполнен с возможностью свободного вращения ведущий механизм, жестко связанный с устройством поворота ведущего механизма, при этом, соотношение передачи ведущего механизма к ведомому составляет 2:1.

Соседние уровни радиальных лучей, выполненные на роторе роторно-лопастного движителя, могут быть расположены в одной и/или более проекциях.

Радиальные лучи могут быть закреплены с возможностью их смещения.

На оси вращения лопастей может быть выполнен по крайней мере один промежуточный узел подвески лопастей.

В качестве механизмов передачи вращающего момента могут быть использованы механические передачи (зубчатые, цепные, ременные) передачи и/или другие передачи, обеспечивающие передачу вращающего момента без скольжения.

При использовании в ведомом механизме вращающего момента лопастей ременной передачи, ремень может быть общим для всех лопастей, либо раздельным.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематично показан роторно-лопастной движитель (на примере ветрогенератора) вид спереди, на фиг.2 - то же, вид сверху, с флюгерной лопастью в качестве устройства для поворота ведущего механизма.

Роторно-лопастной движитель содержит ротор 1 с осью вращения 2, радиальные лучи 3, с закрепленными на них узлами подвески лопастей 4, оси вращения лопастей 5, лопасти 6, ведомый механизм передачи вращающего момента лопастей 7, ведущий механизм 8, устройства для поворота ведущего механизма 9, механизм передачи вращающего момента генератору 10.

Лопасти роторно-лопастного движителя могут быть выполнены различных форм и размеров.

Устройство работает следующим образом. Движитель, собранный с определенной транспозицией лопастей, а именно, таким образом, что одна из лопастей установлена перпендикулярно направлению движения среды, а угол каждой следующей лопасти рассчитывается с применением соотношения передачи ведущего механизма к ведомому составляет 2:1, под действием движения среды начинает вращаться, при этом за один полный оборот ротора 1 по часовой стрелке каждая лопасть 5 совершает пол оборота в направлении против часовой стрелки вокруг оси 7. Таким образом, продольные ребра каждой лопасти за два оборота ротора замыкают траекторию «улитки Паскаля». По мере вращения ротора положительное давление на лопасть будет иметь номинальное значение уже в точках Г-К, достигнув максимальных значений в точках Ж, З. Даже в точках А-Г и К-М суммарный вращающий момент будет положительным и лишь в точках М-Б проявиться небольшое отрицательное влияние из-за лобового сопротивления лопасти. Движение лопасти в отрезках

А-Г и К-А аналогично движению парусных судов галсами против ветра. В случае изменения направления движения среды устройство для поворота ведущего механизма автоматически восстановит прежнее направление «улитки Паскаля» по отношению к направлению движения среды то есть обеспечит наибольшее сопротивление потоку среды.

Таким образом, заявляемый роторно-лопастной движитель позволит использовать кинетическую энергию потока среды с максимально-возможным коэффициентом полезного действия при минимальных размерах, как в ветродвигателях, водных движителях, так и в летательных аппаратах - путем улучшения их аэродинамических качеств за счет изменения угла атаки.

1. Роторно-лопастной движитель, содержащий ротор с осью вращения и установленными на нем лопастями, выполненными поворотными, за счет установки дополнительных осей вращения лопастей, ротор выполнен в виде полой трубы с закрепленными на нем радиальными лучами, располагаемыми по меньшей мере в двух уровнях, на каждом уровне выполнено два и/или более лучей, лучи двух соседних уровней соединены попарно осями вращения лопастей, на которых выполнены узлы подвески лопастей, лопасти выполнены аэродинамически симметричными относительно хорд, в центре которых проходят оси вращения лопастей, в верхней части осей вращения лопастей жестко закреплен ведомый механизм передачи вращающего момента лопастей, в верхней части ротора выполнен с возможностью свободного вращения ведущий механизм, жестко связанный с устройством поворота ведущего механизма, при этом соотношение передачи ведущего механизма к ведомому составляет 2:1.

2. Роторно-лопастной движитель по п.1, отличающийся тем, что соседние уровни радиальных лучей, располагаемые на роторе, могут быть расположены в одной и/или более проекциях.

3. Роторно-лопастной движитель по п.1, отличающийся тем, что радиальные лучи могут быть закреплены на роторе с возможностью их смещения.

4. Роторно-лопастной движитель по п.1, отличающийся тем, что на оси вращения лопастей может быть выполнен по крайней мере один промежуточный узел подвески лопастей.

5. Роторно-лопастной движитель по п.1, отличающийся тем, что в качестве механизмов передачи вращающего момента могут быть использованы механические передачи (зубчатые, цепные, ременные) с соблюдением условия передачи вращающего момента без скольжения.

6. Роторно-лопастной движитель по п.1, отличающийся тем, что в качестве механизмов передачи вращающего момента могут быть использованы электрические передачи с соблюдением условия передачи вращающего момента без скольжения.

7. Роторно-лопастной движитель по пп.1 и 5, отличающийся тем, что при использовании в ведомом механизме вращающего момента лопастей ременной передачи ремень может быть общим для всех лопастей.

8. Роторно-лопастной движитель по пп.1 и 5, отличающийся тем, что при использовании в ведомом механизме вращающего момента лопастей ременной передачи ремень может быть раздельным для всех лопастей.