Роторное устройство с использованием эффекта магнуса

Авторы патента:

F03D1/00 - Ветряные двигатели с осью вращения ротора, совпадающей с направлением ветра (регулирование F03D 7/00)

Владельцы патента RU 2550227:

Локтионов Владимир Петрович (RU)

Изобретение относится к электроэнергетике. Роторное устройство с использованием эффекта Магнуса содержит, по меньшей мере, один ротор, кольцо вращения ротора, кинематически связанное с ротором и закрепленное на корпусе устройства и вал, закрепленный в корпусе устройства и кинематически связанный с приводом и электрогенератором. Ротор закреплен на валу и в месте сцепления с кольцом вращения роторов имеет значительно меньший диаметр, чем диаметр остальной части ротора, и при вращении вокруг оси вала устройства за один цикл совершит значительно большее число оборотов вокруг своей оси, чем ротор без уменьшения диаметра в месте сцепления с кольцом вращения роторов. Это приведет к увеличению скорости движения поверхности ротора и соответственно при обтекании его потоком к усилению воздействия на ротор эффекта Магнуса и увеличению мощности устройства. 2 ил.

Область техники, к которой относится изобретение:

изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии движущейся среды в электрическую.

Уровень техники:

Известно роторно-лопастное рабочее колесо электрогенерирующего агрегата на основе Магнуса, являющееся наиболее близким по технической сущности и принятое автором за прототип, которое характеризуется наличием вала, закрепленного в корпусе, роторов и лопастей, закрепленных на этом валу, и кольца вращения роторов, установленного на корпусе и кинематически связанного с роторами для обеспечения вращения роторов вокруг своей оси.

(см. патент RU №2477811, МПК F03D 1/06, опубликовано 20.03.2013)

Недостатком является малая скорость вращения ротора вокруг своей оси за один оборот вокруг оси вала устройства, которой недостаточно для возникновения эффекта Магнуса в наиболее полном объеме.

Раскрытие изобретения.

В заявленном изобретении задачей является максимально возможное увеличение скорости вращения ротора вокруг своей оси за один оборот ротора вокруг оси вала устройства.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к усилению воздействия эффекта Магнуса на поверхность ротора при обтекании его потоком и увеличению мощности устройства.

Технический результат достигается с помощью роторного устройства с использованием эффекта Магнуса, содержащего вал, заключенный в корпус и кинематически связанный с приводом и электрогенератором, роторы, закрепленные на валу, и кольцо вращения роторов, установленное на корпусе, при этом та часть ротора, которая кинематически связана с кольцом вращения роторов, имеет значительно меньший диаметр, чем диаметр остальной части ротора. Приводом вала может служить как лопастной винт, так и двигатель любого известного типа.

Таким образом, уменьшение диаметра той части ротора, которая кинематически связана с кольцом вращения ротора, в момент качения этой части ротора по кромке кольца вращения ротора приведет и к вращению ротора вокруг своей оси, и к значительному увеличению количества оборотов ротора вокруг своей оси за один оборот ротора вокруг оси вала. При этом уменьшенная в диаметре часть ротора может быть расположена в любом месте ротора, где это необходимо в каждом конкретном случае.

Сцепление уменьшенной части ротора с кольцом вращения роторов, а также вала с приводом может быть осуществлено любым известным способом.

Материалы, из которых изготавливаются элементы устройства, применяются те же, что и для аналогичных устройств.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 показано роторное устройство с использованием эффекта Магнуса, вид спереди.

На фиг.2 - то же, вид сбоку.

Описание изобретения.

Роторное устройство с использованием эффекта Магнуса (фиг.1 и 2) имеет три основных элемента: ротор - 1 с уменьшенной в диаметре частью - 2 ротора - 1, кольцо - 4 вращения роторов и вал - 3.

Ротор - 1 с уменьшенной в диаметре частью - 2 роторов 1, которая кинематически связана с кольцом - 4 вращения роторов - 1, закрепленным на валу - 3 при помощи ступицы - 6. Кольцо - 4 вращения роторов установлено на корпусе - 5 устройства. Вал - 3 установлен внутри корпуса - 5 и кинематически связан с приводом и электрогенератором. На фиг.1 и 2 соединения вала - 3 приводом и электрогенератором не показано.

Принцип работы.

Принцип работы роторного устройства с использованием эффекта Магнуса заключается в следующем.

На фиг.1 и 2 под воздействием привода вал - 3 начинает вращать ротор - 1 в плоскости, перпендикулярной оси вала - 3. Ротор - 1, вращаясь вокруг оси вала - 3, под воздействием сцепления с кромкой кольца - 4 вращения ротора - 1 начинает вращаться вокруг своей оси посредством качения ротора - 1 по кромке кольца - 4 вращения роторов.

При одинаковом диаметре кольца - 4 вращения роторов и одинаковой скорости вращения ротора - 1 вокруг оси вала - 3, уменьшенная в диаметре в месте сцепления с кольцом - 4 вращения роторов часть - 2 ротора - 1 за один полный оборот ротора - 1 вокруг оси вала - 3 совершит значительно большее количество оборотов ротора - 1 вокруг своей оси, чем число оборотов вокруг своей оси способен совершить ротор - 1 без уменьшения его диаметра в месте сцепления ротора - 1 с кольцом - 4 вращения роторов. Это приведет к увеличению скорости движения поверхности ротора - 1 и при обтекании потоком усилению воздействия на ротор - 1 эффекта Магнуса и увеличению мощности устройства. Эта мощность через вал - 3 передается на электрогенератор.

Роторное устройство с использованием эффекта Магнуса, состоящее из вала, соединенного с приводом и заключенного в корпусе, как минимум одного ротора, закрепленного на валу, и кольца вращения ротора, установленного на корпусе и кинематически связанного с ротором, отличающееся тем, что та часть ротора, которая кинематически связана с кольцом вращения ротора, имеет значительно меньший диаметр, чем диаметр остальной части ротора, на которую воздействует эффект Магнуса.

Похожие патенты:

Ветроколесо // 2549008

Предложено ветроколесо, содержащее ступицу и лопасти из изогнутой упругой полосы, соединенные со ступицей. Каждая из лопастей образуется путем односторонней стыковки противоположных концов изогнутой упругой полосы.

Ветроэнергетическая установка // 2545173

Изобретение относится к ветроэнергетике и используется в горизонтально-осевых ветроэнергетических установках. Ветроустановка имеет закрепленные на его ступице полые лопасти, изготовленные в виде тел вращения с выполненными в их стенках продольными пазами, в которых размещаются сужающиеся криволинейные каналы с тангенциальными щелями на выходе, направленными по касательной к внешней поверхности лопастей.

Система питания электроприводов транспортных средств с различными движителями // 2540888

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Система привода транспортного средства содержит, по меньшей мере, один электрогенератор, аккумуляторную батарею, зарядное устройство и инвертор, электрически соединенные между собой, электродвигатель, электрически соединенный с аккумуляторной батареей и кинематически связанный со средством перемещения транспортного средства.

Способ и устройство системы волкова для производства энергии методом "парусного захвата" воздушных потоков и солнечных лучей // 2536648

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ производства энергии, заключающийся в том, что выработку энергии производят за счет вращения рабочих лопаток ветром, ускоренным сооружением, выполненным в виде сопла Лаваля в верхней части, а в нижней - представляющей из себя плоскость, и за счет солнечных батарей, а также за счет солнечных лучей, которые попадают на батарею, за счет их отражения от внутренней плоскости сопла Лаваля.

Ветроагрегат с системой ориентации и ограничения мощности ветротурбины // 2535194

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для энергоснабжения бытовых и производственных потребителей энергии. Ветроагрегат с системой ориентации и ограничения мощности ветротурбины, имеющий опору с цевочной шестерней и вертикальной осью с насаженной на ней головкой ветроагрегата, устройство, реагирующее на направление ветра, насаженное на выполненную полой вертикальную ось в головке ветроагрегата с возможностью поворота не менее чем на 90°, связанное жёстко с боковой лопатой, вертикальный вал, проходящий через выполненную полой вертикальную ось в головке ветроагрегата и имеющий установленную на нижнем конце ведущую шестерню, кинематически связанную с цевочной шестерней, а также силовой противодействующий механизм с точками приложения силы между головкой ветроагрегата и боковой лопатой, причем в качестве устройства, реагирующего на направление ветра, использована шторка, расположенная по ветру перед насаженной на верхний конец вертикального вала крыльчаткой.

Ветровая турбина // 2531478

Настоящее изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для производства электроэнергии. Ветровая турбина содержит комплект изогнутых лопастей, закрепленных на центральной вращающейся ступице и обод, окружающий концы лопастей и прикрепленный к ним, при этом обод выполнен с возможностью вращения вместе с упомянутой ступицей и упомянутыми лопастями.

Рабочая площадка ветровой энергетической установки и ветровая энергетическая установка // 2531104

Изобретение касается рабочей площадки ветровой энергетической установки, содержащей рабочую платформу и установленные на рабочей платформе перила, причем перила могут запираться посредством запорного элемента, при этом запорный элемент расположен в переходной области к лифту.

Ветродвигатель с эффектом магнуса (варианты) // 2526127

Изобретения относятся к области ветроэнергетики и могут быть использованы для получения электрической или механической энергии. Ветродвигатель состоит из ветроколеса, содержащего вращающиеся цилиндры, из привода цилиндров, источника питания, электрогенератора, кинематически соединенного с ветроколесом, устройства ориентации ветродвигателя на поток ветра.

Ветроколесо ветроэлектрогенератора // 2522349

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэлектроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа.

Кольцевой генератор // 2506682

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в ветроэнергетической установке. Технический результат изобретения заключается в получении более эффективного охлаждения кольцевого генератора.

Ветроэнергетическая установка // 2551457

Изобретение представляет собой ветроэнергетическую установку с горизонтальной осью вращения. Ветроэнергетическая установка содержит корпус, снабженный стабилизаторами в виде ребер жесткости. В корпусе размещен горизонтальный вал, ветроколеса установлены на валу за и перед башней и имеют лопасти повышенной рабочей площади, в средней и периферийной зонах. Воздействие воздушного потока средней и периферийной зон на ветродвигатель за башней обеспечивает значительное повышение суммарной мощности ветроустановки. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Ветродвигатель // 2552017

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения ветроколеса с набегающим воздушным потоком. Ветродвигатель содержит горизонтальный вал с установленным на нем основным многолопастным ветроколесом с лопастями повышенной площади в направлении воздушного потока, наружную обечайку и конусный направитель воздушного потока средней зоны. На ступице основного ветроколеса насажено дополнительное многолопастное ветроколесо меньшего диаметра с тороидальным направителем воздушного потока центральной зоны. Наружная обечайка дополнительного многолопастного ветроколеса крепится к лопастям основного ветроколеса. На наружных обечайках обоих ветроколес закреплены равномерно расположенные лопасти второго уровня. Изобретение позволяет повысить суммарную площадь лопастей. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Ветровая энергетическая установка // 2564734

Настоящее изобретение относится к конструкции ветроэнергетических установок. Держатель модулей для крепления электрических модулей, предусмотренных для управления одним или несколькими приводами поворота лопастей ВЭУ, к ступице ротора ВЭУ содержит основную часть для удержания электрических модулей. При этом ступица ротора предназначена для вращения вокруг оси ротора и основная часть предназначена для того, чтобы крепиться в осевом направлении оси ротора перед ступицей ротора. Держатель машины безредукторной ВЭУ для удержания электрического генератора состоит из двух трубчатых участков. Причем первый трубчатый участок имеет ось, совпадающую с осью башни, а второй трубчатый участок имеет ось, совпадающую с осью ротора. Первый трубчатый участок имеет больший диаметр, чем второй трубчатый участок. Применение изобретения позволяет повысить надежность ВЭУ и увеличить использование энергии ветра. 10 н. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.

Ветроэнергетическая установка и способ эксплуатации ветроэнергетической установки // 2569121

Изобретение относится к способу управления ветроэнергетической установкой и к ветроэнергетической установке. Способ управления подключенной к электрической сети ветроэнергетической установкой с генератором с аэродинамическим ротором с регулируемой скоростью вращения включает этап эксплуатации ветроэнергетической установки в оптимальной относительно преобладающих условий ветра рабочей точке с оптимальной скоростью вращения и этап эксплуатации ветроэнергетической установки в переходный период времени или длительно в неоптимальной рабочей точке с неоптимальной скоростью вращения. При этом неоптимальная скорость вращения больше оптимальной скорости вращения. Изобретение направлено на улучшение поддержания электрической сети. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Ветроколесо сегментного ветроэлектрогенератора // 2569464

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветроустановок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа. Ветроколесо сегментного ветроэлектрогенератора содержит ступицу, спицы, обод, лопасти с лонжеронами, выполненные в виде поперечных пластин, при этом, по крайней мере, один узел крепления лонжеронов к пластине выполнен в виде уголка, одна из полок которого снабжена отверстием для лонжерона, а вторая установлена с возможностью контакта с краем обода. Реализация изобретения позволит использовать лонжероны лопасти одновременно в качестве конструкционных элементов и магнитопроводов сегментного генератора, что уменьшает капитальные затраты. 3 ил.

Лопасть ротора ветроэнергетической установки и способ для монтажа лопасти ротора ветроэнергетической установки // 2570307

Изобретение относится к лопасти ротора ветроэнергетической установки и способу монтажа лопасти ротора ветроэнергетической установки. Лопасть (100) ротора ветроэнергетической установки имеет хвостовик (110), вершину (120), переднюю кромку (160), заднюю кромку (170), лицевую сторону (140) и тыльную сторону (130). Кроме того, лопасть (100) ротора имеет внешнюю оболочку (180) с по меньшей мере одним отверстием (190) на лицевой и/или тыльной стороне для приема средств (200) манипуляции для монтажа или демонтажа лопасти (100) ротора. Кроме того, лопасть (100) ротора имеет по меньшей мере один крепежный элемент (300) для крепления средств (200) манипуляции, введенных через по меньшей мере одно отверстие. Крепежный элемент (300) расположен внутри (150) внешней оболочки лопасти (100) ротора между лицевой стороной (140) и тыльной стороной (130). Изобретение направлено на упрощение монтажа лопасти ротора ветроэнергетической установки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Морская ветряная электростанция для работы преимущественно в условиях арктики // 2575677

Изобретение относится к области энергетики, в частности к морским ветряным электростанциям, работающим преимущественно в условиях Арктики. Морская ветряная электростанция включает вертикально расположенную башню. В верхней части башни размещены гондола со ступицей и электрогенератором, поворачивающаяся вокруг вертикальной оси башни. На ступице установлены лопасти, вращающиеся вокруг горизонтальной оси гондолы, ориентированной по направлению ветра. В нижней части башни размещена платформа, в подводной части башни - опорная плита. На уровне ватерлинии оборудована охватывающим по кругу башню ледоразрушающим устройством, состоящим из двух, имеющих общее основание, конусообразных участков: первый - с прямой конусностью, расположенный вверх от ватерлинии, и второй - с обратной конусностью, расположенный вниз от ватерлинии, имеющих угол наклона образующей к горизонтали от 45° до 60° и диаметр общего основания, в 1,5-2,5 раза превышающий средний диаметр башни. Причем отношение среднего диаметра башни к ее высоте составляет 0,04-0,06. При этом морская ветряная электростанция снабжена устройствами уменьшения обледенения лопастей, метеорологического оборудования и платформы. Изобретение направлено на снижение внешнего силового воздействия ледовых образований за счет их разрушения и уменьшение обледенения конструкций и оборудования морской ветряной электростанции. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Аэростатно-плавательный ветрогенератор // 2576103

Изобретение относится к энергетическим установкам с ветряным ротором. Аэростатно-плавательный ветрогенератор содержит силовой блок в составе ветряного ротора и генератора, аэростатный модуль положительной плавучести из двух идентичных газонаполненных оболочек в одном уровне, причальный узел с тросами, трос-кабелем, двумя лебедками на свободно поворачивающейся платформе. Оболочки выполнены в виде параллельных полуцилиндров, их жесткие днища связаны между собой при помощи по меньшей мере одной поперечной мостовой фермы. Мостовая ферма имеет опускающиеся вертикально вниз центральные балки с подшипниковыми опорами. Ось ветряного ротора, оснащенного поднятыми над мостовой фермой ортогональными лопастями, вращается перпендикулярно воздушному потоку. Генератор подвешен к центральным балкам снизу. На свободно поворачивающейся платформе причального узла диаметрально лебедкам располагается бухта трос-кабеля. Изобретение направлено на устойчивое получение электроэнергии и повышение пространственной стабильности ветрогенератора. 3 ил.

Ветроэнергетическая установка // 2581301

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к устройствам, преобразовывающим энергию ветра в электрическую энергию. Ветроэнергетическая установка, содержащая две рамы с размещенными на них ветроэлектрогенераторами, вращающееся основание, вертикальную башню. Каждая из рам закреплена на нижних концах П-образной стойки, а верхняя перекладина П-образной стойки установлена в подшипниках, обоймы которых закреплены на вращающемся основании, расположенном на вертикальной башне. Технический результат заключается в обеспечении защиты установки от буревых порывов ветра и повышении надежности работы установки. 3 ил.

Ветроэнергетическая установка // 2581304

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэнергетическая установка содержит неподвижное основание, подвижное основание, башню, стрелу, поперечную ферму с растяжками, две группы тяг с головками с ветроколесами. При этом дополнительно содержит вторую поперечную ферму с шарнирами, в которых закреплены верхние тяги с головками с ветроколесами. На нижних концах верхних тяг установлены шарниры, в которых закреплены вторые тяги с головками с ветроколесами. На концах вторых тяг также установлены шарниры, в которых установлены третьи тяги с головками с ветроколесами. На первых тягах закреплены высокоскоростные ветроколеса, на вторых тягах закреплены среднескоростные ветроколеса, а на нижних тягах закреплены низкоскоростные ветроколеса. Изобретение направлено на увеличение ориентирующего момента и на увеличение способности противостоять буревым порывам. 3 ил.