Парусный ветряк



Парусный ветряк
Парусный ветряк
Парусный ветряк
Парусный ветряк
Парусный ветряк
Парусный ветряк
Парусный ветряк

 


Владельцы патента RU 2419726:

МАКГУАЙР Джон К. (US)
СТЕЙНКЕ Ричард А. (US)

Изобретение относится к области энергетики, а именно к ветродвигателям ветроэлектростанций. Парусный ветряк включает первую и вторую секции лопастей, каждая из которых имеет от трех до пяти радиально расположенных одинаковых лопастных частей. Секции парусного ветряка расположены друг за другом и соединены в их центрах, формируя заднюю ступицу. Каждая из лопастей образована с заданным изгибом, который определяется отношением осевого расстояния между задней ступицей и передним диском, которое составляет от 0,75 до 0,85 длины лопасти от точки ее соединения с задней ступицей до конца лопасти, который прикреплен к переднему диску, при этом концы каждой лопасти, напротив их соединения с задней ступицей, закреплены на равном радиальном расстоянии в равно расположенных точках вокруг переднего диска. Вал закрепляет на себе заднюю ступицу и передний диск парусного ветряка и выходит или из задней ступицы, или из переднего диска, или из них обоих, при этом предусмотрена опора для крепления вала, обеспечивая его свободное вращение. Изобретение обеспечивает эффективное преобразование энергии ветра или воды при простоте конструкции и экономичности в производстве. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к лопастям ветряных электростанций, лопастям для вращения от потоков воды и лопастям для вращения в воде, которые устанавливаются на вал, вращающийся в раме, монтирующейся на опоре для вращения от ветра и производства полезной мощности, или для вращения в воде.

Известный уровень техники

Настоящее изобретение находится на новом и существенно более эффективном уровне производства лопастей для выработки энергии ветра, чем другие известные решения, связанные с лопастями ветряных электростанций или лопастными устройствами.

Примеры вариантов старых и новых конфигураций лопастей показаны в патентах США на имя Logsoon, № 141589; на имя Amico, № 2023659; на имя Preston, № 2102913; на имя Bunzer, № 4109828; на имя Krolick, и др., № 4708592; на имя Wortham, № 4779006; на имя Arreola, Jr., № 4926061; на имя Vainrub, № 5437541; на имя Hosoda, № 6249059; и на имя Zeng, № 6447251, так же как в опубликованных патентных Заявках США на имя Gericke de Vega, US 2001/0011825 и на имя Johann, US 2002/0070558. В отличие от этих и других известных более ранних конфигураций лопастей решение, относящееся к изобретению лопастного устройства, использует пару квадратообразных лопастей, где каждая квадратообразная лопасть сформирована из непрерывной секции материала, обеспечивая более прочную конструкцию, где отдельные лопасти осесимметрично собраны вместе. При этом, собранные вместе, на равных расстояниях вокруг переднего диска и задней ступицы, части отдельных лопастей, создающих парусность, являются равноудаленными друг от друга и перекрываемыми. Такое расположение лопастей обеспечивает постоянный путь прохождения потока воздуха от ветра через лопасти, где изгиб каждой лопасти работает подобно переднему парусу или кливеру на парусной лодке. Конфигурация лопасти обеспечивает увеличение силы, вращающей лопасти, возникающей даже от легкого или переменного ветра, при жестко связанных передним диском и задней ступицей и позволяет эффективно получать энергию от вращения, передаваемую на вал, соединяющий передний диск лопастей и заднюю ступицу, при этом вращение преобразуется в полезную энергию, типа электрической энергии, генерируемой от вращения, и эта произведенная энергия может быть сохранена в батарее или аккумуляторе или может быть направлена в электрическую сеть.

Прежде конфигурации лопастей ветряных электростанций имели недостаточную эффективность, составляющую около двадцати (20) процентов, таким образом, использовался только малый процент энергии ветра, проходящего через лопасти, и, соответственно, необходимо увеличение производства достаточной энергии. На сегодняшний день типовыми примерами такой конфигурации лопастей являются длинные, тяжелые, обычно состоящие из трех лопаток лопасти, являющиеся дорогими в производстве и обслуживании, особенно в отношении износа. Предложенный парусный ветряк в отличие от типа лопастей ветряков, описанных в вышеуказанных документах известного уровня техники, обеспечивает большую эффективность, равную приблизительно девяносто (90) процентам для ветра от восьми (8) до десяти (10) миль/час и выше, а также диаметр лопастей измерен в дюймах, а не футах. Такая конфигурация лопастей очевидно значительно дешевле в производстве и эксплуатации, намного эффективнее, чем ранее известные конфигурации лопастей, и поэтому более совершенная для систем генерации энергии от ветра.

Сущность изобретения

В соответствии с предложенным изобретением заявлен парусный ветряк, включающий первую и вторую секции лопастей, каждая из которых имеет от трех до пяти радиально расположенных одинаковых лопастей, при этом секции парусного ветряка расположены друг за другом и соединены в их центрах, формируя заднюю ступицу, причем каждая из лопастей образована с заданным изгибом, который определяется отношением осевого расстояния между задней ступицей и передним диском, которое составляет от 0,75 до 0,85 длины лопасти от точки ее соединения с задней ступицей до конца лопасти, который прикреплен к переднему диску; при этом концы каждой лопасти, напротив их соединения с задней ступицей, закреплены на равном радиальном расстоянии в равно расположенных точках вокруг переднего диска; при этом вал закрепляет на себе заднюю ступицу и передний диск парусного ветряка и выходит или из задней ступицы, или из переднего диска, или из них обоих; при этом предусмотрена опора для крепления вала, обеспечивая его свободное вращение.

Предпочтительно, одинаковые лопасти каждой секции парусного ветряка имеют по существу прямую переднюю кромку, включают закругленную секцию задней кромки, прилегающую к внутреннему краю, прикрепленному к задней ступице, и переходящую на внешнем конце в секцию прямой кромки, которая проходит к концу лопасти.

Предпочтительно, одинаковые концы лопастей ограничиваются прямой конечной секцией, проходящей между передней и задней кромками.

Предпочтительно, каждый внутренний конец передней кромки лопастей закрепляется в расположенных на равных расстояниях радиальных отверстиях, которые сформированы в переднем диске.

Предпочтительно, одинаковые секции лопастей сформированы из секции тонкого жесткого материала.

Предпочтительно, тонкий жесткий материал представляет собой листовую сталь.

Предпочтительно, жесткий материал представляет собой лист полиуретанового материала.

Предпочтительно, вал в парусном ветряке смонтирован на опорах в раме, в свою очередь установленной на шарнире и вращающейся, когда, поток жидкости направлен в парусный ветряк; при этом названная рама включает руль, или ребро, установленный вертикально и позади парусного ветряка, и который направляет парусный ветряк к потоку жидкости.

Предпочтительно, удерживает генератор энергии, который вращается валом парусного ветряка; обеспечено средство передачи энергии, которое подключено к генератору энергии для передачи энергии от вращения парусного ветряка для использования или накопления.

Основная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить парусный ветряк, который имеет конфигурацию из трех-десяти лопастей, которые одинаково расположены и осесимметричны, формируя лопасти устройства для преобразования энергии ветра в полезную энергию.

Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предусмотреть предпочтительное расположение лопастей, при котором два комплекта, каждый из которых состоит из четырех одинаково расположенных осесимметричных лопастей, формируют единый парусный ветряк, работающий от ветра, для преобразования энергии ветра в полезную энергию.

Другая цель настоящего изобретения - предусмотреть конфигурацию лопастей, где каждая из них изогнута от передней до задней кромки и тем самым выполняет функцию подобно парусу, как передний парус или кливер парусного судна, и эти лопасти одинаково расположены относительно друг друга вокруг переднего диска, при этом поток воздуха направлен поперек к передней кромке лопасти и воздействует на изгиб лопасти, тем самым эффективно преобразуя энергию ветра во вращение лопастей вместе с осью или валом, выходящим из задней стороны задней ступицы, приводя в действие устройство генерации энергии.

Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предусмотреть парусный ветряк, в котором задняя кромка каждой лопасти имеет полукруглую секцию, вблизи ступицы лопасти, которая переходит в плоскую внешнюю секцию, переходящую в рабочее ребро, тем самым обеспечивается такое направление потока ветра, идущего вокруг изогнутой поверхности лопасти, при котором не происходит образования турбулентности в потоке на задней кромке лопасти.

Также другая цель настоящего изобретения - предусмотреть новое решение для лопастей парусного ветряка, при котором их конструкция из тонколистового материала - позволяет повысить угловую скорость крыла за счет увеличения стойкости каждой лопасти при работе, подходящей для вращения даже при высокой скорости ветра или воды.

Также другая цель настоящего изобретения - предусмотреть лопастной узел парусного ветряка, состоящий из комплекта из минимум трех-пяти лопастей, а предпочтительно из двух комплектов, формирующих лопастной узел, состоящий из 6-10 лопастей, при этом лопастной узел располагается на валу между передним диском и задней ступицей, при этом отдельные лопасти изгибаются вокруг определенной дуги и присоединены на одинаково расположенных интервалах к переднему диску, формируя три-десять одинаково расположенных лопастей, которые перекрывают друг друга, обеспечивая одинаковый интервал между передними кромками лопастей, за счет чего поток воздуха или воды ударяет по изогнутой части лопасти, преобразуя энергию ветра или потока воды во вращение лопасти, при этом лопастной узел позволяет получить приблизительно девяносто (90) процентов эффективности от преобразования энергии ветра или потока воды во вращение лопасти.

Также другая цель настоящего изобретения - обеспечить парусный ветряк, в котором каждый комплект лопастей сформирован из плоской секции тонколистового материала, при этом отдельная лопасть получена перемещением секции по некоторой кривой, которая выходит из центральной зоны плоского профиля до граничной секции, с приданием квадратообразной формы внешним граням лопастей и соединения их с передним диском.

Другая цель настоящего изобретения - обеспечить парусный ветряк, простой и экономичный в производстве, где единичный комплект лопастей или двойной комплект лопастей изготовляются простыми технологиями штамповки и лопастные узлы скрепляются встык друг за другом в центрах их задних ступиц, с отдельными лопастями, сформированными соединением концов внешних кромок лопастей с передним диском, тем самым образуя парусный ветряк, где отдельные лопасти расположены на равном расстоянии друг от друга между передним диском и задней ступицей на валу или оси, для вращения от привода или для вращения с целью выработки полезной энергии.

Настоящее изобретение предлагает уникальную конструкцию парусного ветряка для работы от силы ветра или воды, в которой вращение лопастей преобразует энергию потока ветра или воды в полезную энергию или вращение лопастей создает давление в воде. Два сегмента парусного ветряка, каждый из которых состоит из трех-пяти лопастей могут быть использованы, четырехлопастной узел будет предпочтительным и при этом будет относиться к узлу квадратообразных лопастей, формируя узел парусного ветряка. Два сегмента состоят из трех-пяти лопастей, каждый из которых устанавливается один за другим, и соединяются в секторе задних ступиц, при этом лопасти изогнуты по заданной дуге, определяемой через отношение осевого расстояния между задней ступицей и передним диском и длиной лопасти от ступицы до точки ее соединения с.передним диском, при этом концы лопастей соединены, через определенные расстояния, вокруг переднего диска. Вал или ось расположены между секцией задней ступицы и передним диском, и этот вал смонтирован между опорами на раме или корпусе, позволяющими валу или оси вращаться под действием вращающихся лопастей, приводимых в движения от небольшого воздействия воздуха или воды, проходящих через лопасти, также ось сама может вращаться, тем самым вращать лопасти в воде для создания давления. Каждый сегмент лопасти формируется из плоских секций жесткого материала, такого как тонколистовая сталь, пластик, стекловолокно или резиновый материал, типа уретана. На практике для формирования каждого сегмента лопасти, как отдельной секции, соответствующей числу лопастей, формирующих секцию, перемещаемых на одинаковое расстояние от плоской секции жесткого материала, при этом перемещенные секции простираются от внешней кромки до места, расположенного на расстоянии от центра плоской секции, который формирует заднюю ступицу, отверстие образуется в секции резкого изгиба каждой лопасти в каждом из двух лопастных сегментов, при этом каждая лопасть изогнута по дуге, которая определяется из отношения осевой длины между задней ступицей и передним диском к длине лопасти между ее ступицей и точкой крепления лопасти к переднему диску через отверстие в месте резкого изгиба лопасти. Это отношение формирует лопасть согласно изобретению, при этом требуется, чтобы эта длина оси составляла приблизительно 0,75 до 0,85 длины лопасти.

Для шести-десяти лопастных узлов пара секций парусного ветряка установлена одна за другой, и их задние ступицы совмещены, каждая, лопасть изогнута по дуге, определяемой отношением расстояния между задней ступицей и передним диском, при этом отношение между ступицей и диском составляет 0,75 до 0,85 от длины лопасти, прикрепленной в зоне резкого изгиба лопасти к переднему диску, через одно из расположенных радиально отверстий, которые равноудалены от центра переднего диска, формируя лопастной ветряк. Таким образом, лопастной узел из шести-десяти лопастей формируется наложением двух секций друг за другом, при этом задние ступицы устанавливаются одна за другой, центрируясь по отверстиями в них. Через центральные отверстия задней ступицы и переднего диска проходит вал, фиксирующий интервал между ними, определенный в зависимости от длины лопасти. Вал, установленный на опорах в раме или основании, вращается рабочим колесом, вращая устройство генерации энергии, такое как генератор. Или рабочее колесо и вал могут быть вращаемы в потоке воды, создавая давление, приводимые двигателем или подобным устройством, вращающим вал.

Предпочтительным является узел с восьми лопастями, при этом передние кромки лопастей равноудалены, приблизительно на сорок пять (45) градусов, и одинаково изгибаются от передней кромки до конечной кромки, при этом изгибаются внешне от зоны меньшей ширины вокруг передней кромки под приблизительно сто восемьдесят (180) градусов к торцу напротив лопасти заднего центра. Таким образом, поверхность изогнутой лопасти принимает поток воздуха или воды, который проходит между соседними лопастями без образования турбулентности и действует на изогнутую поверхность лопасти, эмитирующую передний парус или клипер, что обеспечивает эффективное преобразование силы ветра или потока воды, во вращение лопастей. Эта эффективность практически составляет приблизительно девяносто (90) процентов. Поток воздуха или воды, проходя через лопастное устройство, представляет собой свободную турбулентность, при этом поток беспрепятственно проходит по поверхности каждой лопасти, направляемый изгибом, формируемым задней кромкой лопасти. На практике, для парусного ветряка с диаметром шесть (6) футов, ветер со скоростью приблизительно восемь (8) миль/час, направленный на парусный ветряк, производит приблизительно один мегаватт энергии. Для сравнения, чтобы произвести такую же выходную мощность диаметр парусного ветряка с тремя лопастями, применяемого в ветряных электростанциях, должен быть равен приблизительно двухстам футам. Такой ветряк, очевидно, будет испытывать более значительные силы трения, чем предложенный парусный ветряк с диаметром шесть футов при таких же ветряных условиях. Предложенный парусный ветряк соответственно будет иметь меньшие расходы на эксплуатацию, чем такое двухсотфутовое устройство, будет намного дешевле в изготовлении и эксплуатации.

В то время как парусный ветряк сформирован из отдельных секций, имеющих три-пять лопастей, формирующих узлы из шестидесяти лопастей, предложенное устройство может включать единственную секцию из трех-пяти расположенных на равном расстоянии лопастей, которые смонтированы на оси, при этом такой лопастной узел будет также функционировать, но не так эффективно, как лопастной узел из шести-десяти лопастей, в рамках изобретения. Изобретение может быть установлено в раму, где парусный ветряк монтируется на свободно поворачивающийся вал, чтобы принимать направленный через него поток воздуха. Также, изобретение, установленное на вал, может вращаться от источника энергии в воде для создания напора. Лопастной узел изобретения может вращаться ветром или потоком воды, при этом рама соответственно обеспечивает крепление вала на опорах, и при этом рама парусного ветряка, используемого как ветряная электростанция, предпочтительно монтируется на шарнир, обеспечивающий вращение, который монтируется на опоре или башне. Такая рама может быть выполнена в виде половины или полного кольца, включая держатели для крепления к вилке, которая установлена с возможностью свободного вращение на опоре, для позиционирования по ветру. Рама также обеспечивает крепление устройства генерации энергии, такого как генератор, который вращается под действием вращающегося лопастного узла, генерирует электричество, которое может быть передано в устройство аккумулирования энергии, такое как батарея или аккумулятор, или подобное. Дополнительно, рама позади рабочего колеса может вмещать рулевое устройство, обеспечивающее вращение рамы вокруг шарнира вилки и тем самым позиционирующее лопастной узел по ветру.

Краткое описание чертежей

Предпочтительное воплощение изобретения будет приведено в деталях в этом описании и иллюстрировано на сопровождающих чертежах, которые являются его частью:

Фиг.1 показывает вид в перспективе, слева и спереди, на котором изображена секция, состоящая из четырех лопастей, входящая в состав лопастного узла предложенного парусного ветряка, где стрелками показаны потоки ветра, входящие в переднюю часть лопастного узла, перемещающиеся поперек каждой лопасти и выходящие из задних кромок лопастей;

Фиг.2 показывает вид сверху пары плоских секций материала, при этом четыре радиальных секций материала были перемещены, в результате осталось четыре расположенных на расстоянии части лопасти, выходящие из задней ступицы;

Фиг.3 показывает секции материала по фиг.2 после гибки лопастей к форме, соответствующей фиг.1, при этом концы лопастей соединены на равном расстоянии вокруг переднего диска, который показан с центральным отверстием в нем;

Фиг.4 показывает вид спереди предпочтительного конструктивного исполнения лопастного узла предложенного парусного ветряка, который состоит из двух секций, соединенных вместе в задней ступице, которые были получены из их плоской формы на фиг.2 за счет гибки отдельных лопастей, как показано на фиг.1, и выполнены на одинаковом радиальном расстоянии вокруг единственного переднего диска;

Фиг.5 - вертикальная проекция парусного ветряка по фиг.4, показывающая вал, выходящий под прямым углом из объединенных задних ступиц;

Фиг.6 - вид спереди в перспективе парусного ветряка по фиг.4 и фиг.5, осесимметрично смонтированного между вертикальными опорами корпуса, имеющего форму полукольца, при этом парусный ветряк оснащен вилкой, которая смонтирована на шарнире-подшипнике и может поворачиваться на линейной опоре, и показывает генератор, связанный через крепление с корпусом, имеющим форму полукольца, при этом ротор генератора связан с ведущим валом, который связан и вращается лопастным узлом, а также показан руль, присоединенный креплениями руля к корпусу, имеющему форму полукольца, позади парусного ветряка, действующий для вращения вилки, смонтированной на шарнире, и связанный с ней корпус, имеющий форму полукольца, при этом парусный ветряк смонтирован так, чтобы вращаться свободно под действием ветра;

Фиг.7 показывает вид сбоку устройства, представленного на фиг.6, и показывает провода генератора предназначенные для передачи генерируемой электроэнергии в результате вращения лопастного устройства.

Подробное описание

Изобретение относится к парусному ветряку, вращаемому при перемещении через него воздуха, для производства полезной энергии. Фиг.1 показывает отдельную секцию 11 с четырьмя лопастями парусного ветряка 10, показанного на фиг.4-6. При этом следует понимать, что такая отдельная секция 11 может состоять из трех-пяти лопастей, в рамках данного изобретения. На фиг.1 стрелкой А показан поток воздуха, проходящий вокруг изгибающейся части каждой отдельной лопасти 12, при этом этот изгиб показан стрелкой В на фиг.2, при этом этот изгиб получается в результате гибки каждой лопасти 12 между задней ступицей 14 и крайним отверстием 13, в области которого происходит резкий изгиб 16, показанный пунктиром D на фиг.2. Изгиб, создающий кривую или дугу, определяется отношением расстояния между задней ступицей 14 и передним диском 18, показанным позицией Е на фиг.5, к осевому расстоянию от переднего диска 18, формирующему лопасть 12, как показано на фиг.1, 3 и 4. При этом осевое расстояние от задней ступицы до переднего диска 18 составляет 0,75 до 0,85 от длины лопасти, взятой от задней ступицы 14 до крепежного отверстия 13, показанного на фиг.2, которое располагается на конце резкого изгиба 16 и через него осуществляется крепление, связывающее конец лопасти с передним диском через одно радиально расположенное на нем отверстие при помощи винта 19, или подобным креплением, заворачиваемым в одно из отверстий переднего диска через отверстие 13. Эти отверстия расположены на одинаковом расстоянии относительно друг друга и равноудалены от центра переднего диска. Изгиб лопасти 12 формируется в результате гибки каждой лопасти 12, как показано стрелкой С. Лопасть 12 формируется изгибом, включающим резкий изгиб 16, который простирается от задней ступицы 14 до центрального отверстия 15. В зоне резкого изгиба 16 лопасти расположено отверстие 13, и изгиб этой части лопасти показан линиями С, при этом отверстие 13 совмещается с одним из трех-десяти равномерно расположенных относительно друг друга радиальных отверстий, парусный ветряк с четырьмя отверстиями показан на фиг.3 с передним диском 18, показанным на фиг.1, при этом крепление, например винтом 19, обеспечивается соединением конца лопасти в зоне резкого изгиба 16 через отверстие 13 к переднему диску 18. Передний диск 18 и задняя ступица 14, таким образом, расположены отдельно на определенном расстоянии в зависимости от длины лопасти 12, тем самым создавая заданный плавный изгиб поверхности лопастей. Вал 20 жестко смонтирован и расположен поперек переднего диска 18 и задней ступицы, ограничивает дистанцию между ними и выходит под прямым углом из центра задней ступицы 14, при этом вал может выходить далее из центра задней ступицы 14, как показано на фиг.5, или из переднего диска 18, при этом он крепится на опорах, что позволяет ему вращаться в раме или корпусе, таком как рама 30, показанная на фиг.6, и связывать генерирующее энергию устройство, что будет обсуждено ниже со ссылкой на фиг.6 и 7. Далее, лопасти парусного ветряка 10, в рамках данного изобретения, могут быть применены для вращения в воде на валу 20 при помощи источника питания, такого как мотор, он не показан, который будет обеспечивать тягу. В рамках данного изобретения парусный ветряк 10, как показано на чертежах, может находится во вращении под действием ветра, но он также может быть расположен и находиться во вращении под действием жидкости, такой как вода.

Фиг.2 показывает отдельную секцию 11 парусного ветряка 10 как плоскую секцию, которая вырезана из плоской заготовки плоского жесткого материала. Как показано, такие секции материала перемещают на определенный интервал относительно центра секции, таким образом, вперед выставляются лопасти или передняя кромка лопастей 12а, в конечной части зоны резкого изгиба 16 сделаны отверстия 13, при этом задняя кромка имеет скругленную форму 12а, с плоским окончанием 12 с. При этом лопасти 12 показаны одинаково изогнутыми по плавным кривым или дугам, показанным на фиг.2, и лопасти соединены в точках, расположенных на определенном радиусе на переднем диске 18. Это соединение может быть сделано крепежом 19, который устанавливается через отверстия 13, имеющиеся в конце зоны резкого изгиба лопасти 16, образуя секцию 11 лопасти, как показано на фиг.1 и 3. Отдельная секция 11 лопасти может быть отштампована из листа соответствующего материала, такого как тонколистовая сталь, пластик или резиновый материал, такой как полиуретан, а также может быть изготовлено литьем, литьем под давлением или другими подходящими методами, в области этого открытия.

Как указано выше, изобретение включает в себя комбинацию двух отдельных секций 11, которые соединяются вместе задними ступицами, при этом лопасти 12 изгибаются за счет их соединения с передним диском, формируя парусный ветряк 10, как показано на Фиг.4-7. Если используется парусный ветряк 10, секция которого состоит из трех, четырех или пяти лопастей 11, то набранный из них узел будет иметь шесть, восемь или десять лопастей соответственно. Изобретение практически достигает около девяноста (90) процентов КПД и эффективно в использовании воздушного потока, проходящего через лопастной узел. Хотя показан восьмилопастной узел 12, следует понимать, что узел может состоять из шести, восьми или двенадцати лопастей 12, в пределах объема изобретения, и будет более эффективно преобразовывать энергию ветра в сравнении с более ранними устройствами ветряков. Такой парусный ветряк 10 обеспечивает эффективное преобразование ветряной энергии в полезную при помощи устройства генерации энергии такого, как генератор 45, показан на фиг.6 и 7. Хотя, следует понимать, что парусный ветряк 10, который включает отдельную секцию 11, состоящую только из трех, четырех или пяти лопастей, может быть использован для преобразования энергии ветра в полезную энергию вращения вала 20 для вращения устройства генерирующего энергию, в пределах объема этого изобретения.

Фиг.4 показывает вид сверху предлагаемого парусного ветряка 10, иллюстрирующий, что до гибки лопастей 12 две отдельные секций 11 были собраны вместе, одна за другой, и через задние ступицы 14 закреплены вместе. Таким образом, лопасти 12 равноудалены одна от другой. После того каждая лопасть 12 отдельно подвергалась гибке по определенной дуге или кривой, как изложено выше, и каждая лопасть соединена с одним расположенным радиальным отверстием, полученном на переднем диске 18, при помощи крепления 19. Отверстия переднего диска расположены на равном расстоянии и равноудалены от цента переднего диска 18. Отверстия отдельных лопастей 12 в зоне резкого изгибы 16 совмещены с отверстиями переднего диска и скреплены 19. Для двух секций 11 из четырех лопастей угол между каждыми из восьми лопастей составит приблизительно сорок пять (45) градусов и направление потока воздуха, проходящего через лопасти, будет подобно тому, которое показано на фиг.1 для отдельной секции 11. При этом поток воздуха проходит вокруг каждой лопасти 12 и перемещается поперек нее, как показано стрелками А на фиг.1, и выходит с задней кромки 12b. Воздух попадает на лопасть и перемещается вдоль дуги или кривой, при этом лопасти функционируют подобно переднему парусу или клиперу, преобразуя приблизительно девяносто (90) процентов энергии ветра, проходящего через лопасти 12 и имеющего скорость восемь - десять миль в час. Вал. 20, показанный на фиг.5, выходит под прямым углом из скрепленных задних ступиц 14, в рамках предложенного парусного ветряка 10, соединяет с ними передний диск 18. Вал 20 обеспечивает нужное расстояние между передним диском 18 и задней ступицей 14, связанное отношением с длиной лопасти в зоне резкого изгиба 16, и определяющее изгиб или дугу лопасти, и, как выше сказано, вал может выходить из переднего диска 18 и/или задней ступицы 14 для закрепления в подшипниках, установленных на раме 30, показанной на фиг.6 и 7 как полукольцо, также через вал осуществляется вращение устройства, генерирующего энергию, такого как генератор, показанный на фиг.6 и 7, для преобразования вращения парусного ветряка 10 в энергию, как написано выше.

Фиг.6 и 7 показывают вал 20 парусного ветряка 10, соединяющий передний диск 18 с задней ступицей 14, установленный на опорах 35, наглядно показанных на фиг.7, смонтированных через передний и задний элемент конструкции 31 и 32, соответственно, рамы 30. Рама 30 показана в форме полукольца. Как показано, передний элемент конструкции 31 рамы 30 представляет собой пластину, соединяющую противоположные концы вершин рамы 30 на передней грани 30а, а задний элемент конструкции 32, также представляющий собой пластину подобную элементу 31, соединяет противоположные концы рамы 30 на задней грани 33. Парусный ветряк 10 устанавливается в раме 30 через опоры, с возможностью вращения, рама 30 включает вилку 36, которая жестко закреплена краем 36а к основанию или нижней поверхности держателя 37, который закреплен горизонтально напротив внешней поверхности 30b рамы 30. Вилка 36 далее включает линейную опору 38, которая закреплена верхним торцом 38а на нижней поверхности рамы, выходит из нее под прямым углом, и равноудалена от держателей 37. При этом линейная опора 38 установлена в шарнир (не показан), обеспечивающий свободное вращение, а его противоположный конец установлен таким образом, чтобы поддерживать линейную опору в вертикальном положении, с передней поверхностью лопастного устройства 10, направленной по направлению ветра.

Для ориентации ветряка 10 в направлении ветра шарнир, в котором удерживается линейная опора 38 вилки, устроен таким образом, чтобы давать возможность поворачиваться ветряку 10 и раме 30 на триста шестьдесят (360) градусов. Как показано на фиг.6 и 7, чтобы обеспечить вращение от ветра парусного ветряка 10 и рамы 30, рама 30 включает крепления 40, соединенные передним концом 40а с держателями 37 и задним концом с хвостовой частью или рулем 41. Руль 41 под действием ветра меняет положение, вращая раму 30 и парусный ветряк 10, по направлению ветра.

Парусный ветряк 10, позиционируемый по направлению ветра, приводится во вращение этим ветром, в результате чего вращается вал 20, передающий вращение в устройство генерации электроэнергии, преобразующее энергию ветра в полезную энергию. Парусный ветряк 10 может быть использован для вращения некоторого количества устройств генерации электроэнергии, в зависимости от задачи предложенного изобретения, фиг.6 и 7 показывают генератор электричества 45, смонтированный на концах 46а держателя 46 и прикрепленного к задней поверхности держателей 37, таким образом, генератор располагается позади парусного ветряка 10 и впереди руля 41. Ротор генератора 45, не показан, связан и вращается парусным ветряком 10 через вал 20. При вращении этого ротора в якорной обмотке или статоре индуцируется электрический ток, который передается через провода 45а на трансформатор, не показан, на батареи, не показаны, или в электрическую сеть, не показана. Электрический генератор 45 показан здесь как устройство, которое связано с предлагаемым парусным ветряком 10 для производства выходной мощности, следует понимать, что другие устройства, которые преобразуют вращение в выходящую энергию, также могут быть использованы в пределах области этого изобретения и что парусный ветряк может быть использован для вращения в жидком потоке, как вода, и для вращения в жидкости, такой как вода, для создания давления.

Предпочтительно для парусного ветряка 10 использовать пару секций 11, соединенных вместе осесимметрично, следует понимать, что единственная секция 11 парусного ветряка также может быть использована для генерации энергии ветра, в пределах объема этого изобретения. Однако такая одиночная секция 11 не может быть такой же эффективной в действии, как узел из секций 11, образующих парусный ветряк 10.

Предпочтительное конструкторское исполнение предлагаемого парусного ветряка показано и описано выше. Вышеописанное конструкторское исполнение, может включать изменения и модификации, не выходя за рамки изобретения. Это изобретение, следовательно, подразумевает включение модификаций и изменений в настоящее время, находящихся в объеме приложенной формулы изобретения и/или обоснованных эквивалентов изобретения.

1. Парусный ветряк, включающий первую и вторую секции лопастей, каждая из которых имеет от трех до пяти радиально расположенных одинаковых лопастных частей, при этом секции парусного ветряка расположены друг за другом и соединены в их центрах, формируя заднюю ступицу, причем каждая из лопастей образована с заданным изгибом, который определяется отношением осевого расстояния между задней ступицей и передним диском, которое составляет от 0,75 до 0,85 длины лопасти от точки ее соединения с задней ступицей до конца лопасти, который прикреплен к переднему диску, при этом концы каждой лопасти напротив их соединения с задней ступицей закреплены на равном радиальном расстоянии в равнорасположенных точках вокруг переднего диска, при этом вал закрепляет на себе заднюю ступицу и передний диск парусного ветряка, и выходит или из задней ступицы, или из переднего диска, или из них обоих, при этом предусмотрена опора для крепления вала, обеспечивая его свободное вращение.

2. Парусный ветряк по п.1, в котором одинаковые лопасти каждой секции парусного ветряка имеют по существу прямую переднюю кромку, включают закругленную секцию задней кромки, прилегающую к внутреннему краю, прикрепленному к задней ступице и переходящую на внешнем конце в секцию прямой кромки, которая проходит к концу лопасти.

3. Парусный ветряк по п.2, в котором одинаковые концы лопастей ограничиваются прямой конечной секцией, проходящей между передней и задней кромками.

4. Парусный ветряк по п.1, в котором каждый внутренний конец передней кромки лопастей закрепляется в расположенных на равных расстояниях радиальных отверстиях, которые сформированы в переднем диске.

5. Парусный ветряк по п.1, в котором одинаковые секции лопастей сформированы из секции тонкого жесткого материала.

6. Парусный ветряк по п.5, в котором тонкий жесткий материал представляет собой листовую сталь.

7. Парусный ветряк по п.5, в котором тонкий жесткий материал представляет собой лист полиуретанового материала.

8. Парусный ветряк по п.1, в котором вал смонтирован на опорах в раме, в свою очередь, установленной на шарнире, и вращающейся, когда поток жидкости направлен в парусный ветряк; при этом названная рама включает руль или ребро, установленные вертикально и позади парусного ветряка, и который направляет парусный ветряк к потоку жидкости.

9. Парусный ветряк по п.1, в котором рама удерживает генератор энергии, который вращается валом парусного ветряка, и обеспечено средство передачи энергии, которое подключено к генератору энергии для передачи энергии от вращения парусного ветряка для использования или накопления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования ветровой энергии в электрическую. .

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к устройствам для преобразования энергии ветра струйных течений в электроэнергию. .

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается ветроэнергетических агрегатов, в которых механическая энергия снимается с обода ветроколеса. .

Изобретение относится к области энергетики, а именно к конструкциям для производства энергии с помощью ветра. .

Изобретение относится к области малой энергетики и может быть использовано в машиностроении, кораблестроении, энергомашиностроении и в сфере культурно-развлекательной индустрии.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в устройствах для генерирования энергии за счет силы ветра с горизонтальной осью вращения. .

Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано для генерирования электроэнергии посредством энергии ветра. .

Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано для генерирования электроэнергии посредством энергии ветра. .

Изобретение относится к электроэнергетике. .

Изобретение относится к ВЭУ, имеющим доказанное на практике преимущество в виде совпадающих с направлением ветра осей вращения турбины и генератора, установленных на валу, выполненном за одно целое, или на двух раздельных коаксиальных валах, а также имеющих возможность вращения как ротора, так и статора (контрротора) в противоположные стороны

Изобретение относится к устройствам для преобразования энергии ветра в электрическую энергию

Изобретение относится к устройствам для преобразования энергии ветра в электрическую энергию

Изобретение относится к энергетике, в частности к конструкциям ветроэлектрических установок, у которых оси вращения роторов могут иметь различное положение относительно координатных осей, но всегда соосно с направлением воздушного потока, что может быть использовано для выработки электроэнергии за счет преобразования энергии воздушного потока, удаляемого вентиляционными установками из различных помещений (метро, заводские цеха и др.), а также на ветровых электростанциях с выдачей ее как в частную, так и в общественную энергосистемы

Изобретение относится к энергетике, в частности к конструкциям ветроэлектрических установок, у которых оси вращения роторов могут иметь различное положение относительно координатных осей, но всегда соосно с направлением воздушного потока, что может быть использовано для выработки электроэнергии за счет преобразования энергии воздушного потока, удаляемого вентиляционными установками из различных помещений (метро, заводские цеха и др.), а также на ветровых электростанциях с выдачей ее как в частную, так и в общественную энергосистемы

Изобретение относится к ветротехнике

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для энергоснабжения бытовых и производственных потребителей

Изобретение относится к ветроэнергетике

Изобретение относится к области ветроэнергетики

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии
Наверх