Ветродвигатель - скользящий парус



Ветродвигатель - скользящий парус
Ветродвигатель - скользящий парус
Ветродвигатель - скользящий парус

 


Владельцы патента RU 2479750:

Гончаров Станислав Васильевич (RU)

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для генерирования энергии воздушного потока. Ветродвигатель содержит ротор, электрогенератор, механизм ориентации лопастей в рабочее положение с центральным валом, размещенным в полом центральном валу ротора, горизонтальные полые консоли, на конце которых размещены вертикальные валы с установленными на их концах горизонтальными валами, на каждом конце которых закреплены плоские лопасти. Лопасти установлены с возможностью вращения вокруг вертикальных валов против часовой стрелки при вращении ротора по часовой, при одновременном повороте вокруг собственных горизонтальных валов на пол-оборота за один оборот ротора, причем горизонтальные валы кинематически связаны с консолями с передаточным отношением 1-2, а сами вертикальные валы связаны кинематическими передачами, размещенными в полостях консолей, с центральным валом механизма ориентации с передаточным отношением 1-1. Консоли закреплены на роторе с возможностью совершать вращательно-колебательные движения вокруг собственных осей вращения в вертикальных плоскостях и связаны энергопреобразовательными устройствами с дополнительным электрогенератором. На роторе также установлены ограничители углов перемещения консолей. При вращении ротора лопасти устанавливаются под различные углы атаки к потоку ветра, что заставляет консоли, от действия на лопасти подъемных сил, совершать колебательно-вращательные движения, что увеличивает эффективность установки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для генерирования энергии воздушного потока.

Известен целый ряд ветродвигателей, лопасти которых принудительно поворачиваются вокруг своих осей так, чтобы давление на лопасти от действия набегающего потока ветра по одной стороне центрального вала ротора было большим, чем по другой стороне.

Так, известен ветродвигатель, содержащий закрепленную в основании неподвижную стойку, установленный на ней ротор с центральным вертикальным валом, кинематически соединенным с электрогенератором, и механизм ориентации лопастей в рабочее положение, размещенные на валу в горизонтальной плоскости консоли, на каждом конце которых размещены вертикальные валы, а лопасти установлены с возможностью вращения вокруг вертикальных валов /SU 1800098 A1, F03D 7/06, 1993/.

Также известен ветродвигатель, содержащий закрепленную в основании неподвижную стойку, установленный на ней ротор, кинематически соединенный с электрогенератором, механизм ориентации лопастей в рабочее положение, центральный вал которого размещен в полом центральном валу ротора, также установленные на роторе в горизонтальной плоскости полые консоли, на каждом конце которых размещены вертикальные валы с установленными на их концах горизонтальными валами, на которых закреплены плоские лопасти, при этом лопасти установлены с возможностью вращения вокруг вертикальных валов против часовой стрелки при вращении ротора по часовой, при одновременном повороте вокруг собственных горизонтальных валов на пол-оборота за один оборот ротора, причем горизонтальные валы кинематически связаны с консолями с передаточным отношением 1-2, а сами вертикальные валы связаны кинематическими передачами, размещенными в полостях консолей, с центральным валом механизма ориентации с передаточным отношением 1-1 /RU 2119091 C1, F03D 3/00, 1997/.

Однако известный ветродвигатель недостаточно эффективен из-за конструктивных решений по использованию ветродвигателем только части энергии ветрового напора, характеризуемой силой лобового сопротивления, действующей на лопасти.

Техническим результатом, достигаемым изобретением, является повышение эффективности работы ветродвигателя за счет дополнительной энергии ветрового напора, характеризуемой подъемной силой, также действующей на лопасти.

Указанный технический результат достигается тем, что в ветродвигателе, содержащем закрепленную в основании неподвижную стойку, установленный на ней ротор, кинематически соединенный с электрогенератором, механизм ориентации лопастей в рабочее положение, центральный вал которого размещен в полом центральном валу ротора, также установленные на роторе горизонтальные полые консоли, на конце которых размещены вертикальные валы с установленными на их концах горизонтальными валами, на каждом конце которых закреплены плоские лопасти, при этом лопасти установлены с возможностью вращения вокруг вертикальных валов против часовой стрелки при вращении ротора по часовой, при одновременном повороте вокруг собственных горизонтальных валов на пол-оборота за один оборот ротора, причем горизонтальные валы кинематически связаны с консолями с передаточным отношением 1-2, а сами вертикальные валы связаны кинематическими передачами, размещенными в полостях консолей, с центральным валом механизма ориентации с передаточным отношением 1-1, консоли закреплены на роторе с возможностью совершать вращательно-колебательные движения вокруг собственных осей вращения в вертикальных плоскостях и связаны энергопреобразовательными устройствами с дополнительным электрогенератором, установленным на роторе и соединенным с внешней электрической сетью потребителя через токосъемное устройство, при этом на роторе установлены ограничители углов перемещений консолей.

Причем вертикальные валы лопастей выполнены полыми, а кинематические передачи от горизонтальных валов лопастей к консолям размещены в полостях вертикальных валов лопастей, при этом кинематические связи выполнены в виде конических зубчатых зацеплений.

Кроме того, в кинематических передачах от вертикальных валов лопастей к центральному валу механизма ориентации лопастей применены карданные валы с компенсаторами продольных перемещений валов.

Иначе говоря, в заявленном техническом решении применена такая схема установки и движения принудительно поворачиваемых лопастей, которая позволяет совершать консолям, относительно своих осей вращения, вращательно-колебательные движения в вертикальных плоскостях, при этом лопасти на соответствующих консолях от действия подъемных сил в зоне ветрового напора до плоскости, поперечной направлению ветра и проходящей по оси вала ротора, совершают подъем, как в то же время, в зоне за плоскостью - совершают опускание и наоборот за пол-оборота ротора.

Приложенные чертежи изображают:

Фиг.1 - общий вид ветродвигателя,

Фиг.2 - Вид А Фиг.1,

Фиг.3 - Схема движений консолей относительно направления ветра.

Ветродвигатель содержит закрепленную в основании неподвижную стойку 1 с установленным на ней ротором 2, кинематически соединенным с электрогенератором 4, механизм 5 ориентации лопастей в рабочее положение, центральный вал 14 которого размещен в полом центральном вертикальном валу 3 ротора. Ротор 2 снабжен горизонтальными полыми консолями 6 с осями вращения 20, на концах которых размещены полые вертикальные валы 7 с установленными на их концах горизонтальными валами 8, кинематически соединенными с консолями 6. На каждом конце валов 8 с возможностью вращения вокруг вертикальных валов 7 закреплены плоские лопасти 9. Вертикальные валы 7 связаны кинематическими передачами в виде конических зубчатых зацеплений, размещенными в полостях консолей 6, с центральным валом 14 механизма 5 ориентации лопастей. Центральный вал 14 механизма 5 ориентации лопастей посредством центрального редуктора 10 связан с горизонтальными валами 22 механизма 5 ориентации лопастей, которые посредством редуктора 19 связаны с вертикальными валами 7 и посредством установочных валов 23 и редуктора 11 - с горизонтальными валами 8. Вал 3 ротора кинематической передачей 12 связан с валом 13 электрогенератора 4. Консоли 6 связаны энергопреобразовательными устройствами с дополнительным электрогенератором 18, соединенным с внешней электрической сетью через токосъемное устройство 25. В кинематических передачах от вертикальных валов 7 к центральному валу 14 механизма 5 ориентации лопастей применены карданные валы с компенсаторами продольных перемещений 21. Ротор 2 также снабжен гидроцилиндром 15, гидрораспределителем 16, гидромотором 17 и ограничителями 24 перемещения консолей.

Ветродвигатель работает следующим образом.

Механизм 5 ориентации лопастей 9 в рабочее положение фиксирует направление потока ветра и посредством кинематической передачи, состоящей из центрального вертикального вала 14 механизма 5 ориентации, карданной передачи с компенсатором продольных перемещений 21, центрального редуктора 10, горизонтальных валов 22 механизма 5 ориентации, редукторов 19 вертикальных валов 7, а также установочных валов 23 лопастей 9, редукторов 11 горизонтальных валов 8 и горизонтальных валов 8 устанавливает ветродвигатель. При этом поворачивают горизонтальные валы 8 с закрепленными на них лопастями 9 до такого положения, при котором плоскости лопастей 9, размещенных слева от центрального вала 3 ротора, располагаются перпендикулярно направлению ветрового потока, а справа - параллельно. Под действием потока ветра ротор 2 приводится во вращение. При этом лопасти 9 при каждом обороте ротора поворачиваются вокруг собственных осей горизонтальных валов 8 на пол-оборота при одновременном повороте вокруг осей вертикальных валов 7 на оборот.

При вышеописанной кинематике ветродвигателя плоскости лопастей 9 движутся всегда параллельно поперечному направлению ветра.

В описанной выше конструкции ветродвигателя при вращательном движении ротора 2 лопасти 9 устанавливаются под различные углы атаки к направлению ветра, заставляя при этом консоли 6 совершать колебательно-вращательные движения вокруг собственных осей вращения 20, при этом /см. фиг.3/ если консоль Б по направлению ветра совершает подъем, а консоль А - спуск, то за пол-оборота ротора 2 происходит смена их движений.

Дополнительная энергия, получаемая от колебательно-вращательных движений консолей 6 на электрогенераторе 18 от действия подъемных сил ветрового напора на лопасти 9, увеличивает эффективность ветроустановки.

1. Ветродвигатель, содержащий закрепленную в основании неподвижную стойку, установленный на ней ротор, кинематически соединенный с электрогенератором, механизм ориентации лопастей в рабочее положение, центральный вал которого размещен в полом центральном валу ротора, также установленные на роторе горизонтальные полые консоли, на конце которых размещены вертикальные валы с установленными на их концах горизонтальными валами, на каждом конце которых закреплены плоские лопасти, при этом лопасти установлены с возможностью вращения вокруг вертикальных валов против часовой стрелки при вращении ротора по часовой, при одновременном повороте вокруг собственных горизонтальных валов на пол-оборота за один оборот ротора, причем горизонтальные валы кинематически связаны с консолями с передаточным отношением 1-2, а сами вертикальные валы связаны кинематическими передачами, размещенными в полостях консолей, с центральным валом механизма ориентации с передаточным отношением 1-1; отличающийся тем, что консоли закреплены на роторе с возможностью совершать вращательно-колебательные движения вокруг собственных осей вращения в вертикальных плоскостях и связаны энергопреобразовательными устройствами с дополнительным электрогенератором, установленным на роторе и соединенным с внешней электрической сетью потребителя через токосъемное устройство, при этом на роторе установлены ограничители углов перемещения консолей.

2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что вертикальные валы лопастей выполнены полыми, а кинематические передачи от горизонтальных валов лопастей к консолям размещены в полостях вертикальных валов лопастей, при этом кинематические связи выполнены в виде конических зубчатых зацеплений.

3. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что в кинематических передачах от вертикальных валов лопастей к центральному валу механизма ориентации лопастей применены карданные валы с компенсаторами продольных перемещений валов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. .

Изобретение относится к области энергетики, в частности к энергетическим установкам, и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электроэнергию или в механическую работу.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в механизмах для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. .

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к низкоскоростным турбинам малой и средней мощности. .

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к низкоскоростным турбинам малой и средней мощности. .

Изобретение относится к электроэнергетике. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям. .

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для получения электрической энергии путем использования возобновляемых источников энергии, в частности энергии ветрового потока.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. .

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании новых типов стационарных и транспортируемых установок. .

Изобретение относится к механизмам парусной установки

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для создания новых преобразователей энергии ветра в электрическую

Изобретение относится к области ветроэнергетики и, в частности, может быть использовано, как ветроэлектроэнергетическая установка. Ветродвигатель содержит лопасти, выполненные вогнутой формы, аэродинамические поверхности, вертикальный вал. Лопасти установлены на траверсах, выполненных Λ-образной формы. Каждая траверса своей вершиной установлена с помощью шарнира на вертикальном валу, закрепленном верхним концом с возможностью взаимодействия с рабочей машиной. Аэродинамические поверхности закреплены на лопастях с наклоном, обеспечивающим возникновение подъемной силы, действующей на одну из лопастей вверх, а на противоположную - вниз. Изобретение позволяет повысить эффективность передачи энергии ветрового потока, обеспечивает упрощение конструкции ветродвигателя, повышение его надежности. 2 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Способ размещения роторной ветроэнергетической установки (РВЭУ) с вертикальной осью вращения на дымовой трубе предусматривает наличие: вертикальных лопастей аэродинамического профиля и горизонтальных лопастей улучшенного аэродинамического качества, тонкого алюминиевого кольца, верхнего вращающегося кольца с внешним зубчатым венцом, силового стержня, нижнего неподвижного профильного кольца, не менее двух симметрично расположенных магнитоэлектрических генераторов (МЭГ), опоры МЭГ и зубчатого колеса. Горизонтальная лопасть имеет профиль, у которого отношение высоты лопасти к ее хорде составляет 0,35-0,45. Тонкое алюминиевое кольцо соединяет верхние концы валов, которые проходят через носики вертикальных лопастей аэродинамического профиля. Верхнее вращающееся кольцо с внешним зубчатым венцом имеет на нижней стороне круговую канавку под подшипниковые шарики. Нижнее неподвижное профильное кольцо закреплено на верхней части дымовой трубы и имеет на внешней верхней поверхности канавку под подшипниковые шарики. Опора МЭГ неподвижно закреплена на дымовой трубе. Зубчатое колесо неподвижно закреплено на валу ротора МЭГ. Изобретение направлено на повышение мощности, КПД и надежности ветроэнергетической установки. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Способ управления лопастями ротора ветряка с вертикальной осью вращения заключается в расположении лопастей ротора ветряка, создающих под действием ветрового напора крутящий момент относительно вертикальной оси ротора, с максимальным аэродинамическим сопротивлением и в расположении лопастей ротора ветряка, не создающих под действием ветрового напора крутящий момент относительно вертикальной оси ротора, с минимальным аэродинамическим сопротивлением. Каждую лопасть ротора оснащают вертикальной осью лопасти и фиксатором положения. Устанавливают лопасть на вертикальную ось лопасти в подшипниковом узле вращения со смещением относительно оси равновесия таким образом, что результирующий вращающий момент лопасти ротора под действием ветрового напора не равен нулю. Фиксируют пространственное положение лопасти в момент начала создания данной лопастью крутящего момента относительно вертикальной оси ротора. Снимают фиксацию пространственного положения лопасти при прекращении создания данной лопастью крутящего момента относительно вертикальной оси ротора и переводят данную лопасть в состояние флюгирования. Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности ветряка. 1 ил.

Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к ветряным двигателям, и может быть использовано в качестве автономного источника энергии на зданиях, имеющих достаточную высоту. Установка содержит ротор с вертикальной осью вращения, снабженный рабочими лопатками, которые выполнены в виде вертикально ориентированных желобов, поперечное сечение которых соответствует цилиндру, разрезанному в диаметральной плоскости. В полостях рабочих лопаток размещены поворотные лопатки, выполненные конгруэнтными рабочим, при этом каждая поворотная лопатка выполнена с возможностью поворота на валу относительно неподвижной соответствующей рабочей лопатки, а также относительно оси вращения ротора. В жестко скрепленных с валом ротора верхней и нижней консолях установлены с возможностью вращения валы упомянутых лопаток, жестко скрепленные с флюгирующими плоскостями, расположенными над верхними консолями. Изобретение обеспечивает повышение КПД ветротурбинной установки при снижении материалоемкости, а также упрощении конструкции устройства. 2 ил.

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для использования в низкооборотных ветросиловых установках для преобразования ветровой энергии в электрическую. Низкооборотный генератор для ветросиловой установки в бескорпусной конструкции содержит соединенный с валом ветросиловой установки ротор в виде диска и несколько статоров, состоящих из постоянных магнитов с катушками и полюсными наконечниками, расположенными по окружности диска. Дополнительно введен немагнитный диск ротора с радиально расположенными отверстиями. В этих отверстиях размещены в несколько рядов постоянные магниты с чередующейся по окружности полярностью их полюсов. Статоры снабжены ползунами, обеспечивающими их радиальное перемещение в направляющих относительно дисков. Дополнительно введены компенсирующие статоры с магнитами противоположной полярности, установленные диаметрально относительно диска статорам с катушками. Число магнитов в рядах выбрано четным. Изобретение направлено на повышение надежности работы генератора за счет уменьшения эффекта «залипания», а также на обеспечение модульного принципа подбора параметров генератора под требуемые характеристики конкретной ветросиловой установки. 2 ил.

Устройство автоматического регулирования угла лопасти содержит поворотную раму (4), внешняя сторона которой соединена при помощи шарнира с задней частью лопасти (1), а внутренняя сторона которой соединена с поддерживающим лопасть диском (5). Силовой агрегат соединен с нижним концом вала (180) ориентации для вращения вала (180) ориентации. Вращающийся коленчатый вал (190) соединен с верхним концом вала (180) ориентации и вращается с валом (180) ориентации синхронно. Эксцентриковый вал (110) установлен в эксцентриковом положении вращающегося коленчатого вала (190), эксцентриковый диск (111) установлен на эксцентриковом вале (110) и вращается вокруг эксцентрикового вала (110), действующего как центральный вал; и тяговый стержень (6) лопасти, внешний конец которого соединен с возможностью вращения с лопастью (1), и внутренний конец которого соединен с возможностью вращения с эксцентрическим диском (111). Устройство может автоматически приводить наветренную поверхность лопасти в оптимальное положение. Кроме того, раскрыта ветроэнергетическая генерирующая система с вертикальным валом, содержащая устройство автоматического регулирования угла лопасти. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх