Лопасть ветротурбины с вертикальной осью вращения
Владельцы патента RU 2518794:
Хозяинов Денис Борисович (RU)
Лобанова Милена Борисовна (RU)
Хозяинов Борис Петрович (RU)
Изобретение относится к области ветроэнергетики.
Лопасть ветротурбины с вертикальной осью вращения, включающая наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля. Наконечник состоит из двух свободно поворачивающихся частей, соединенных между собой шарниром с вертикальной осью вращения, расположенным в крайней входной точке наконечника. Наконечник лопасти снабжен механизмом фиксированного изменения расстояния между свободными концами наконечника. Наконечник лопасти изготовлен из плоских пластин, соединенных шарниром. Внутренние поверхности плоских пластин наконечника снабжены раскосной системой ребер жесткости. Наконечник снабжен отрегулированными пружинами, вставленными в телескопические цилиндры, которые закреплены шарнирами к плоским пластинам с одного конца и к стопору, находящемуся на оси симметрии наконечника в развернутом виде, с другого конца.
Изобретение повышает технологичность изготовления лопасти, увеличивает ее прочность, жесткость и эффективность работы. 4 ил.
Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям с вертикальной осью вращения ветротурбины, и может быть использовано для получения механической и электрической энергии.
Известен ветродвигатель, содержащий ветротурбину с вертикальной осью вращения, где каждая лопасть ветротурбины содержит наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля с изогнутой осью симметрии по окружности вращения ее центра тяжести, состоящий из двух свободно поворачивающихся частей, соединенных между собой шарниром с вертикальной осью вращения, расположенным в крайней входной точке наконечника, где крайние положения сектора свободного поворота каждой из двух частей заданы осью симметрии наконечника и позицией частей, при которой образуется очертание входной части сформированного аэродинамического профиля [патент РФ №2135823 C1, МПК F03D 3/04, опубл. 27.08.1999. Бюл. №24].
Недостатком указанного ветродвигателя является то, что изготовление наконечника лопасти криволинейного очертания с изменяющейся осью симметрии очень трудоемко и не обеспечено достаточной жесткостью и прочностью.
Известен ветродвигатель, состоящий из ветротурбины с вертикальной осью вращения, где каждая лопасть ветротурбины содержит наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля, состоящий из двух свободно поворачивающихся частей, соединенных между собой шарниром с вертикальной осью вращения, расположенным в крайней входной точке наконечника, где крайние положения сектора свободного поворота каждой из двух частей заданы осью симметрии наконечника и позицией частей, при которой образуется очертание входной части сформированного аэродинамического профиля, при этом наконечник снабжен механизмом фиксированного изменения расстояния между свободными концами наконечника [патент РФ №2292484 C1, МПК F03D 3/00, опубл. 27.01.2007. Бюл. №3] (прототип).
Недостатком указанного ветродвигателя является то, что изготовление наконечника лопасти криволинейного очертания трудоемко и не обеспечено достаточной жесткостью и прочностью.
Технический результат заявляемого изобретения выражается в повышении технологичности изготовления лопасти, увеличении ее прочности, жесткости и эффективности ее работы.
Указанный технический результат достигается тем, что лопасть ветротурбины с вертикальной осью вращения, включающая наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля, состоящий из двух свободно поворачивающихся частей, соединенных между собой шарниром с вертикальной осью вращения, расположенным в крайней входной точке наконечника, при этом наконечник лопасти снабжен механизмом фиксированного изменения расстояния между свободными концами наконечника, согласно заявляемому изобретению наконечник лопасти изготовлен из плоских пластин, соединенных шарниром, а внутренние поверхности плоских пластин наконечника снабжены раскосной системой ребер жесткости, кроме того наконечник снабжен отрегулированными пружинами, вставленными в телескопические цилиндры, которые закреплены шарнирами к плоским пластинам с одного конца и к стопору, находящемуся на оси симметрии наконечника в развернутом виде, с другого конца.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:
на фиг.1 представлен профиль лопасти с элементами регулирования ее геометрических параметров в сложенном виде (при сжатой пружине), действующий при встречном движении природного воздушного потока;
на фиг.2 представлен профиль лопасти с элементами регулирования ее геометрических параметров в несколько раскрытом виде, работающей преимущественно при боковом движении природного воздушного потока;
на фиг.3 представлен профиль лопасти с элементами регулирования ее геометрических параметров в раскрытом виде (при расправленной пружине), работающей при попутном движении природного воздушного потока;
на фиг.4 изображена внутренняя поверхность двух плоских пластин наконечника лопасти с раскосной системой ребер жесткости.
Лопасть с регулируемыми геометрическими параметрами содержит наконечник 1, состоящий из двух плоских пластин 2, оборудованных системой раскосных ребер жесткости 3, соединенных вертикальным шарниром 4, горизонтальных подвижных диафрагм жесткости 5. Лопасть снабжена отрегулированными пружинами 6, вставленными в телескопические цилиндры 7, которые закреплены шарнирами 8 к конечной точке плоских пластин наконечника и к стопору 9, находящемуся на оси его симметрии в развернутом виде, другим концом. Кроме того, лопасть снабжена стабилизирующей плоскостью 10.
Лопасть ветротурбины работает следующим образом. На противоходе воздушному потоку плоские пластины 2 наконечника 1 сжимают отрегулированные пружины 6, уменьшают раскрытие наконечника и тем самым уменьшают сопротивление воздушному потоку. При боковом воздействии воздушного потока сжимается только отрегулированная пружина (пружина, которая отрегулирована по средней скорости ветра данной местности), прикрепленная к плоской пластине наконечника, на которую оказывает активное давление воздушный поток, а вторая плоская пластина наконечника находится в развернутом положении с прикрепленной к ней расправленной пружиной. При действии воздушного потока по направлению движения лопасти пружины находятся в расправленном состоянии, и плоские пластины наконечника полностью раскрыты.
Предлагаемая конструкция лопасти позволит снизить трудоемкость ее изготовления за счет того, что она плоская и снабжена системой раскосных ребер жесткости, повысит прочность и жесткость лопасти при снижении ее веса, а также повысит эффективность ее работы.
Лопасть ветротурбины с вертикальной осью вращения, включающая наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля, состоящий из двух свободно поворачивающихся частей, соединенных между собой шарниром с вертикальной осью вращения, расположенным в крайней входной точке наконечника, при этом наконечник лопасти снабжен механизмом фиксированного изменения расстояния между свободными концами наконечника, отличающийся тем, что наконечник лопасти изготовлен из плоских пластин, соединенных шарниром, а внутренние поверхности плоских пластин наконечника снабжены раскосной системой ребер жесткости, наконечник снабжен отрегулированными пружинами, вставленными в телескопические цилиндры, которые закреплены шарнирами к плоским пластинам с одного конца и к стопору, находящемуся на оси симметрии наконечника в развернутом виде, с другого конца.
