Ветродвигатель

Полезная модель может быть использована для преобразования энергии движения ветра в механическое вращение вала ветродвигателя, к которому могут быть присоединены различные механические устройства или преобразователи механической энергии. Задача: упрощение конструкции ветродвигателя, уменьшение его массогабаритных характеристик, увеличение его коэффициента использования энергии ветра. Сущность: ветродвигатель, содержащий ветроколесо с вертикальной осью вращения снабженное не менее чем тремя ветровоспринимающими элементами, каждый из которых скреплен с радиальной траверсой, закрепленной на вертикальной оси перпендикулярно ей, при этом внешние концы траверс оперты на кольцевую опору, кроме того, ветроколесо установлено с возможностью взаимодействия с генератором электрической энергии отличается тем, что каждый ветровоспринимающий элемент выполнен в виде крыла, профилю поперечного сечения которого придана серповидная форма, выпуклая в сторону вращения ветроколеса и вогнутая со стороны ветровоспринимающих поверхностей. Кроме того, поперечному сечению крыла придана каплеобразная форма, для чего радиус кривизны профиля центральной части ее выпуклой поверхности выполнен меньше, чем радиус кривизны профиля вогнутой части поверхности.

Полезная модель относится к устройствам для преобразования энергии движения ветра в механическое вращение вала ветродвигателя, к которому могут быть присоединены различные механические устройства или преобразователи механической энергии.

Известен ветродвигатель, выполненный в виде осевой турбины с сопловым аппаратом, электрогенератор, переднюю, центральную, дополнительную и наружные оболочки. Перечисленные оболочки создают между смежными поверхностями три канала, каждый из которых представляет собой сопло Лаваля (см. патент РФ №2124142).

По утверждению автора, такая конструкция обеспечивает высокую эффективность использования ветра, что весьма спорно, так как диаметр внешней оболочки более чем на порядок больше диаметра самой турбины, значит аэродинамический момент оболочки будет почти в тысячу раз больше сопротивления турбины.

Известен также Ветродвигатель, содержащий ветроколесо с вертикальной осью вращения снабженное не менее чем тремя ветровоспринимающими элементами, каждый из которых скреплен с радиальной траверсой, закрепленной на вертикальной оси перпендикулярно ей, при этом внешние концы траверс оперты на кольцевую опору, кроме того, ветроколесо установлено с возможностью взаимодействия с генератором электрической энергии (см. пат РФ по з-ке №2002130128 от 10.11.2002 «Ветроэнергетическая установка», решение о выдаче патента от 08.01.2004 г.).

Недостаток этого решения - громоздкость и сравнительно небольшой сектор использования ветра, кроме того, для обеспечения безопасности эксплуатации конструкции, имеющей развитую площадь ветровоспринимающих элементов, она снабжена устройствами для изменения их площади парусности.

Задача на решение которой направлено заявленное техническое решение - упрощение конструкции ветродвигателя, уменьшение его массогабаритных характеристик, значительное увеличение его коэффициента использования энергии ветра.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в том, что при наличии ветра, независимо от его направления, на его ветровоспринимающих элементах от 0 до 180° направления ветра, возникают аэродинамические силы заставляющие вращаться вал двигателя, так как поверхности ветровоспринимающих элементов движущиеся навстречу ветру имеют более низкое аэродинамическое сопротивление. При этом обеспечивается увеличение сектора использования ветра до 175° угла поворота вала, т.е. в 1,6 раза выше классических (на углах от 2,5° до 177,5° от направления ветра).

Для решения поставленной задачи ветродвигатель, содержащий ветроколесо с вертикальной осью вращения снабженное не менее чем тремя ветровоспринимающими элементами, каждый из которых скреплен с радиальной траверсой, закрепленной на вертикальной оси перпендикулярно ей, при этом внешние концы траверс оперты на кольцевую опору, кроме того, ветроколесо установлено с возможностью взаимодействия с генератором электрической энергии отличается тем, что каждый ветровоспринимающий элемент выполнен в виде крыла, профилю поперечного сечения которого придана серповидная форма, выпуклая в сторону вращения ветроколеса и вогнутая со стороны ветровоспринимающих поверхностей. Кроме того, поперечному сечению крыла придана каплеобразная форма, для чего радиус кривизны профиля центральной части ее выпуклой поверхности выполнен меньше, чем радиус кривизны профиля вогнутой части поверхности.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения

критерию "новизна".

Совокупность признаков формулы обеспечивает упрощение конструкции ветродвигателя, уменьшение его массогабаритных характеристик, значительное увеличение его коэффициента использования энергии ветра:

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид ветродвигателя.

Ветродвигатель содержит ветроколесо с вертикальной осью вращения 1 снабженное не менее чем тремя ветровоспринимающими элементами 2, скрепленными с радиальными траверсами 3, жестко закрепленными на вертикальной оси вращения 2, перпендикулярно ей, Внешние концы 4 траверс 3 оперты на кольцевую опору 5, Ветроколесо установлено с возможностью взаимодействия с генератором электрической энергии 6. Каждый ветровоспринимающий элемент 2 выполнен в виде крыла, профилю поперечного сечения которого придана серповидная форма, выпуклая в сторону вращения ветроколеса 7 и вогнутая со стороны ветровоспринимающих поверхностей 8. Причем поперечному сечению крыла придана каплеобразная форма, для чего для чего радиус кривизны профиля центральной части ее выпуклой поверхности выполнен меньше, чем радиус кривизны профиля вогнутой части поверхности.

Внешние концы траверс снабжены роликами 9 с ребордами, которые оперты на кольцевую опору 5, с возможностью качения по ней. Кольцевая опора 5 зафиксирована на опорных мачтах 10.

Ветродвигатель работает следующим образом. При наличии ветра, на ветровоспринимающих элементах 2, при направлениях ветра от 0 до 180°, возникают аэродинамические силы заставляющие вращаться вал двигателя, так как поверхности крыльев движущиеся навстречу ветра имеют более низкое аэродинамическое сопротивление.

При повороте ветровоспринимающих элементов от 0° до 180° практически сохраняется результирующая аэродинамическая сила на нем.

Наличие кольцевой опоры 5, укрепленной не менее чем на трех опорных мачтах 10, обеспечивает почти полную разгрузку вертикальной оси вращения и траверс ветродвигателя от опрокидывающего момента при ветре любой силы.

Вращение вертикальной оси вращения 1 передается на вал генератора электрической энергии 6 с выработкой электроэнергии.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет увеличить ветроэффективность ветродвигателя почти в 1,6 раза в сравнении с классическим и довести его до величины 0,45...0,5.

1. Ветродвигатель, содержащий ветроколесо с вертикальной осью вращения, снабженное не менее чем тремя ветровоспринимающими элементами, каждый из которых скреплен с радиальной траверсой, закрепленной на вертикальной оси перпендикулярно ей, при этом внешние концы траверс оперты на кольцевую опору, кроме того, ветроколесо установлено с возможностью взаимодействия с генератором электрической энергии, отличающийся тем, что каждый ветровоспринимающий элемент выполнен в виде крыла, профилю поперечного сечения которого придана серповидная форма, выпуклая в сторону вращения ветроколеса и вогнутая со стороны ветровоспринимающих поверхностей.

2. Ветродвигатель, по п.1, отличающийся тем, что поперечному сечению крыла придана каплеобразная форма, для чего радиус кривизны профиля центральной части ее выпуклой поверхности выполнен меньше, чем радиус кривизны профиля вогнутой части поверхности.