Роторний вітряк із рухомими вітрилами жалюзійного типу

Реферат: Роторний вітряк із рухомими вітрилами жалюзійного типу містить вертикальну вісь, горизонтальні ферми, шарнірні кріплення та жорсткі вітрила. Роторний вітряк обладнаний щонайменше двома, переважно трьома або більшою кількістю ферм. Ферми виконані з верхніх і нижніх жорстких консолей та обладнані щонайменше двома жорсткими рухомими вітрилами (жалюзі), що здатні здійснювати зворотно-поступальні коливальні рухи навколо своєї осі при обертанні навколо вертикальної осі ротора. UA 77005 U (54) РОТОРНИЙ ВІТРЯК ІЗ РУХОМИМИ ВІТРИЛАМИ ЖАЛЮЗІЙНОГО ТИПУ UA 77005 U UA 77005 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі вітроенергетики, а саме до вертикальних роторних вітросилових установок з будь-якою потужністю, і може бути застосована для одержання електричної енергії за допомогою вітрових генераторів або використана в якості механічного двигуна. Відомий осьовий вітряк з занавісками (вітрилами), який включає вертикальну вісь, по сторонах якої закріплено чотири консолі у вигляді труб, зафіксованих розтяжками до осі; вертикальні екрани, утворені занавісками з тканини, що кріпляться на металевих рамках за допомогою спиць і металевих смуг [1]. Недоліками відомого осьового вітряка є низький коефіцієнт корисної дії, громіздкість і невисока ефективність використання енергії вітру. Найбільш близьким до суті корисної моделі, що заявляється (найближчим аналогом), є вітряк, що включає вертикальну вісь, причому на осі за допомогою підшипникового вузла встановлено шість ферм, на кінцях ферм за допомогою одностороннього шарнірного кріплення змонтовані жорсткі вітрила [2]. Недоліками даного вітряка є низька надійність його конструкції, яка обумовлена однобічним кріпленням вітрил на фермах. При однобічному кріпленні вітрил на фермах у момент їх повороту на 180 градусів виникає значне ударне навантаження на радіальні підшипники шарнірного вузла, на якому встановлені шість ферм. Все це веде до скорочення терміну їх експлуатації і до виходу вітряка з ладу. Суттєвими ознаками найближчого аналога (прототипу), які співпадають із заявленим роторним вітряком з рухомими вітрилами жалюзійного типу є вертикальна вісь, горизонтальні ферми, шарнірні кріплення та жорсткі вітрила. Ознаки заявленої корисної моделі, що відрізняються від найближчого аналога (прототипу): - роторний вітряк обладнаний щонайменше двома, переважно трьома або більшою кількістю ферм (2), - ферми (2) виконані з верхніх (5) і нижніх (6) жорстких консолей, - кожна з ферм (2) обладнана щонайменше двома жорсткими рухомими вітрилами (жалюзі) (4), - кожне з жорстких рухомих вітрил (жалюзі) (4) виконане з вузьких (7) та широких (10) частин, - вузькі частини (7) вільно проходять при повороті між верхніми (5) і нижніми (6) консолями ферм (2), - вузькі частини (7) складаються з вертикальних, переважно металевих балансирів (8), змонтованих на жорстких вертикальних, переважно металевих пластинах (9), причому балансири (8) здатні переміщуватися по пластинах (9) у напрямку, перпендикулярному до осі обертання ротора, для забезпечення можливості зміни центра мас (балансування) вузьких частин (7) жорстких рухомих вітрил (жалюзі) (4), - широкі частини (10) жорстких рухомих вітрил (жалюзі) упираються при повороті у верхні (5) і нижні (6) консолі ферм (2), - широкі частини (10) виконані з прямокутних аркушів плаского матеріалу, переважно пластику або іншого жорсткого матеріалу з висотою, рівною висоті ферм (2), - шарнірні кріплення (3), які виконані у вигляді верхнього (11) та нижнього (12) підшипників, закріплених у верхній (5) і нижній (6) консолях ферм (2), і вертикальних стрижнів (13), що слугують осями коливання рухомих вітрил (жалюзі), а також основою для жорсткого закріплення на них з протилежних боків вузьких (7) і широких (10) частин жорстких рухомих вітрил (жалюзі) (4), жорсткі рухомі вітрила (жалюзі) (4), що складаються з вузьких (7) і широких (10) частин, виготовляють та балансують таким чином, щоб центр мас кожного жорсткого рухомого вітрила (жалюзі) співпадав з віссю його коливання. В основу корисної моделі поставлена задача за рахунок змінення конструкції вітряка шляхом створення статично-урівноваженого рухомого вітрила, що здатне здійснювати зворотно-поступальні коливальні рухи навколо своєї осі при обертанні навколо вертикальної осі ротора, забезпечити підвищення коефіцієнту корисної дії та високу надійність його роботи. Технічним результатом, що очікується, корисної моделі, що заявляється (роторного вітряка із рухомими вітрилами жалюзійного типу), є підвищення коефіцієнту корисної дії та надійності його роботи за рахунок зміни конструкції вітряка шляхом створення статично-урівноваженого рухомого вітрила, що здатне здійснювати зворотно-поступальні коливальні рухи навколо своєї осі при обертанні навколо вертикальної осі ротора. Зазначений технічний результат досягається тим, що у роторному вітряку із рухомими вітрилами жалюзійного типу, що включає вертикальну вісь (1), горизонтальні ферми (2), 1 UA 77005 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 шарнірні кріплення (3) та жорсткі рухомі вітрила (4), відповідно до заявленої корисної моделі, роторний вітряк обладнаний щонайменше двома, переважно трьома або більшою кількістю ферм (2), а ферми (2) виконані з верхніх (5) і нижніх (6) жорстких консолей та обладнані щонайменше двома жорсткими рухомими вітрилами (жалюзі) (4), при цьому кожне з жорстких рухомих вітрил (жалюзі) (4) виконане з вузьких частин (7), що вільно проходять при повороті між верхніми (5) і нижніми (6) консолями ферм (2) і складаються з вертикальних, переважно металевих балансирів (8), змонтованих на жорстких вертикальних, переважно металевих пластинах (9), причому балансири (8) здатні переміщуватися по пластинах (9) у напрямку, перпендикулярному до осі обертання ротора, для забезпечення можливості зміни центра мас (балансування) вузьких частин (7) жорстких рухомих вітрил (жалюзі) (4), широких частин (10), що упираються при повороті у верхні (5) і нижні (6) консолі ферм (2) і виконані з прямокутних аркушів плаского матеріалу, переважно пластику або іншого жорсткого матеріалу з висотою, рівною висоті ферм (2), і шарнірних кріплень (3), які виконані у вигляді верхнього (11) та нижнього (12) підшипників, закріплених у верхній (5) і нижній (6) консолях ферм (2), і вертикальних стрижнів (13), що слугують осями коливання рухомих вітрил (жалюзі), а також основою для жорсткого закріплення на них з протилежних боків вузьких (7) і широких (10) частин жорстких рухомих вітрил (жалюзі) (4), причому жорсткі рухомі вітрила (жалюзі) (4), що складаються з вузьких (7) і широких (10) частин, виготовляють та балансують таким чином, щоб центр мас кожного жорсткого рухомого вітрила (жалюзі) співпадав з віссю його коливання. Суть технічного рішення, що заявляється, полягає в тому, що при обладнанні роторного вітряка щонайменше двома, переважно трьома або більшою кількістю ферм (2), при виконанні ферм (2) з верхніх (5) і нижніх (6) жорстких консолей та при обладнані ферм щонайменше двома жорсткими рухомими вітрилами (жалюзі) (4), при виготовленні кожного з жорстких рухомих вітрил (жалюзі) (4) з вузьких частин (7), що вільно проходять при повороті між верхніми (5) і нижніми (6) консолями ферм (2) і складаються з вертикальних, переважно металевих балансирів (8), змонтованих на жорстких вертикальних, переважно металевих пластинах (9), причому балансири (8) здатні переміщуватися по пластинах (9) у напрямку, перпендикулярному до осі обертання ротора, для забезпечення можливості зміни центра мас (балансування) вузьких частин (7) жорстких рухомих вітрил (жалюзі) (4), при виконанні широких частин (10) такими, що упираються при повороті у верхні (5) і нижні (6) консолі ферм (2), при виготовленні їх з прямокутних аркушів плаского матеріалу, переважно пластику або іншого жорсткого матеріалу з висотою, рівною висоті ферм (2), при виконанні шарнірних кріплень (3) у вигляді верхнього (11) та нижнього (12) підшипників, закріплених у верхній (5) і нижній (6) консолях ферм (2), і вертикальних стрижнів (13), що слугують осями коливання рухомих вітрил (жалюзі), а також основою для жорсткого закріплення на них з протилежних боків вузьких (7) і широких (10) частин жорстких рухомих вітрил (жалюзі) (4), при виготовленні жорстких рухомих вітрил (жалюзі) (4) таким чином, щоб центр мас кожного жорсткого рухомого вітрила (жалюзі) співпадав з віссю його коливання, за рахунок зміни конструкції вітряка шляхом створення статичноурівноваженого рухомого вітрила, що здатне здійснювати зворотно-поступальні коливальні рухи навколо своєї осі при обертанні навколо вертикальної осі ротора, підвищується коефіцієнт корисної дії та надійність роботи роторного вітряка. Таким чином, сукупність суттєвих ознак заявленої корисної моделі дозволяє досягти технічного результату, зазначеного у заявленому технічному рішенні. Суть технічного рішення, що заявляється ілюструється кресленнями, наведеними на фіг. 19. На фіг. 1 зображений загальний вид зверху роторного вітряка із двома рухомими вітрилами жалюзійного типу. На фіг. 2 - загальний вид зверху роторного вітряка із трьома рухомими вітрилами жалюзійного типу. На фіг. 3 - загальний вид зверху роторного вітряка із чотирма рухомими вітрилами жалюзійного типу. На фіг. 4 - вид А зображених на фіг. 1-3 загальних видів роторного вітряка жалюзійного типу. На фіг. 5 - вид Б зображених на фіг. 1, 3 загальних видів роторного вітряка жалюзійного типу. На фіг. 6 - вид В зображеного на фіг. 3 загального виду роторного вітряка жалюзійного типу. На фіг. 7 - переріз Г-Г загального виду зображеної на фіг. 4 ферми зі змонтованими жорсткими рухомими вітрилами (жалюзі), які знаходяться у згорнутому стані. На фіг. 8 - переріз Д-Д загального виду зображеної на фіг. 5 ферми зі змонтованими жорсткими рухомими вітрилами (жалюзі), які знаходяться у розгорнутому стані. 2 UA 77005 U 5 10 15 20 25 30 На фіг. 9 - переріз Е-Е загального виду зображеної на фіг. 6 ферми зі змонтованими жорсткими рухомими вітрилами (жалюзі), які знаходяться у вільному стані. При цьому фіг. 1-9 відображають наступні елементи та вузли: 1 - вертикальна вісь, 2 горизонтальні ферми, 3 - шарнірні кріплення, 4 - жорсткі рухомі вітрила (жалюзі), 5 - верхні жорсткі консолі горизонтальних ферм, 6 - нижні жорсткі консолі горизонтальних ферм, 7 - вузькі частини жорстких рухомих вітрил (жалюзі), 8 - вертикальні металеві балансири, 9 - вертикальні металеві пластини, 10 - широкі частини жорстких рухомих вітрил (жалюзі), 11 - верхні підшипники, 12 - нижні підшипники, 13 - вертикальні стрижні (осі коливання рухомих вітрил (жалюзі)). Роторний вітряк жалюзійного типу працює наступним чином. У момент, коли одна з ферм (2) розташована назустріч вітру, жорсткі рухомі вітрила (жалюзі) (4) цієї ферми (2) також спрямовані паралельно потоку вітру і прилягають до верхньої (5) і нижньої (6) консолей ферми (2). При повороті ферми (2) від 1-го до 180 градусів жорсткі рухомі вітрила (жалюзі) (4) продовжують за рахунок вітрового тиску прилягати до ферми (2), утворюючи площину, непроникну для повітряного потоку. У момент, коли ферма (2) повертається на 180 градусів, всі жорсткі рухомі вітрила (жалюзі) (4) цієї ферми повертаються на 180 градусів. При цьому поворот здійснюється без ударних навантажень на шарнірні кріплення (3) та на вісь (1). При подальшому повороті ферми (2) на 180 градусів, тобто до 360 градусів, всі жорсткі рухомі вітрила (жалюзі) (4) цієї ферми залишаються у положенні, паралельному напрямку повітряного потоку, що забезпечує конструкції мінімальний опір при русі проти вітру. Після досягнення початкового положення, всі жорсткі рухомі вітрила (жалюзі) (4) цієї ферми знову прилягають до її верхньої (5) та нижньої (6) консолей, і процес повторюється. Таким чином, у пристрої, що заявляється, за рахунок створення статично-урівноважених жорстких рухомих вітрил (жалюзі), що здатні здійснювати зворотно-поступальні коливальні рухи навколо своєї осі при обертанні навколо вертикальної осі ротора, створюються умови для суттєвого підвищення ефективності вітроенергетичної установки і її надійності. Застосування заявленого устаткування для вироблення електричної енергії, або для використання його в якості механічного двигуна дозволяє збільшити його коефіцієнт корисної дії та безперервну експлуатацію між капітальними ремонтами. 1. Патент РФ № 2298685 С1, 2006 (аналог). 2. Патент України № 45993 u, МПК (2009) F03D3/00, 2009 (прототип). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 55 Роторний вітряк із рухомими вітрилами жалюзійного типу, що містить вертикальну вісь, горизонтальні ферми, шарнірні кріплення та жорсткі вітрила, який відрізняється тим, що роторний вітряк обладнаний щонайменше двома, переважно трьома або більшою кількістю ферм, а ферми виконані з верхніх і нижніх жорстких консолей та обладнані щонайменше двома жорсткими рухомими вітрилами (жалюзі), що здатні здійснювати зворотно-поступальні коливальні рухи навколо своєї осі при обертанні навколо вертикальної осі ротора, при цьому кожне з жорстких рухомих вітрил (жалюзі) виконане з вузьких частин, що вільно проходять при повороті між верхніми і нижніми консолями ферм і складаються з вертикальних, переважно металевих балансирів, змонтованих на жорстких вертикальних, переважно металевих пластинах, причому балансири здатні переміщуватися по пластинах у напрямку, перпендикулярному до осі обертання ротора, для забезпечення можливості зміни центра мас (балансування) кожної з вузьких частин жорстких рухомих вітрил (жалюзі), широких частин, що упираються при повороті у верхні і нижні консолі ферм і виконані з прямокутних аркушів плаского матеріалу, переважно пластику або іншого жорсткого матеріалу з висотою, рівною висоті ферм, і шарнірних кріплень, які виконані у вигляді верхнього та нижнього підшипників, закріплених у верхній та нижній консолях ферм, і вертикальних стрижнів, що слугують осями коливання рухомих вітрил (жалюзі), а також основою для жорсткого закріплення на них з протилежних боків вузьких і широких частин жорстких рухомих вітрил (жалюзі), причому жорсткі рухомі вітрила (жалюзі), що складаються з вузьких і широких частин, виготовляють та балансують таким чином, щоб центр мас кожного жорсткого рухомого вітрила (жалюзі) співпадав з віссю його коливання. 3 UA 77005 U 4 UA 77005 U 5 UA 77005 U 6 UA 77005 U 7 UA 77005 U 8 UA 77005 U 9 UA 77005 U 10 UA 77005 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11