Вітрильний двигун білоуса

Винахід відноситься до вітроенергетики. Відомі різні пропелерні вітродвигуни. Аналогами по використанню сили вітру є також двигуни (А.с. СРСР F-03D №1275114, 1986), де вітрила зв'язані з аеростатом, або вітродвигуни де площини виконують хвильові коливання (А.с. СРСР F-03D №1209919, 1986), а також двигуни карусельного або конвеєрного типу. Всі ці вітродвигуни не знайшли широкого впровадження І використання тільки тому, що потужність їх невелика, конструкція дуже складна, собівартість велика. Прототипом є карусельний вітродвигун (А.с. СРСР F-03D5/2 №1020621, 1983), в якому на опорі знаходиться вертикальна вісь, на якій зверху і знизу прикріплені хрестовини, між якими знаходяться поворотні вісі лопастей, є поворотний диск, на якому знаходяться дві спіральні рівчачки, а вісі лопастей мають двухплечні ричаги з роликами, розміщених в рівчачках диска. Вітродвигун має електродвигун, реле управління, муфти, диски, електропровід. Основні недоліки такого вітродвигуна в тім, що він має тільки чотири лопасті, які не дають змогу розвивати велику потужність, а керування лопастями відносно вітру виконується електродвигуном і складної електросхеми, на що потрібно затратити додаткову енергію. Спіральні рівчачки не тільки складні у виготовленні і експлуатації, але викликають велике тертя, що зменшує потужність, виникає великий шум, проходить биття роликів при розворотах в рівчачках. Для експлуатації потрібний персонал, так як в схемі автоматики є ручні вимикачі. В основу винаходу поставлена задача, спростувати складну конструкцію вітродвигунів, щоб їх виго товляти в простій майстерні, з недефіцитних матеріалів, знизити вагу і собівартість, в десятки разів підвищити потужність вітродвигунів, за рахунок неосяжної дармової кінетичної енергії вітру знизити вартість однієї кіловат-години до сотої копійки, шляхом використання вітрил замість пропелера і лопастей, які надуваються вітром і приймають вигнуту дугоподібну форму, за рахунок чого тиск вітру збільшується в два рази, замість консольних хрестовин використати спиці з розтяжками, які працюють як балки на двох опорах, внаслідок чого максимальний момент зменшиться в чотири рази, а це економія металевих конструкцій, а автоматичне керування вітрилами виконувати однією стороною доріжкою-слід, що зменшує тертя, а по-друге не потрібний електродвигун і автоматика, як показують дослідження, чотири лопасті не дають змогу розвивати велику потужність, так як сила і швидкість вітру при роботі вітродвигунів векторні, їх потрібно зложити з допомогою вітрильного колеса з спицями, на яких розмістити необхідну для великої потужності кількість вітрил. На фіг.1 показаний вітрильник, вид збоку; на фіг.2 - теж, вид звер ху; на фіг.3 показано побудову і розміщення доріжки-сліду та автомата обертів вала потужності. Новий вітрильний вітродвигун складається з вітрил 1, вісі вітрил 2, спиць 3, закріплених пластинами 4 до вала потужності 5, опори 6, коромисла 7 з шарнірним опорним колесом 8, закріплених до спиць 3 під кутом 90 градусів, нерухомого майданчика 9, на якому розміщений поворотний майданчик 10, зверху якого прикріплена доріжка-слід 11, яка має в плані форму кола і складається з нижньої частини, сектор і верхньої частини, сектор перехідних частин і з однієї сторони поворотнього майданчика 10, прикріплений флюгер 12, з протилежної сторони прикріплено вогнуте вітрило 13, з штоком 14, тарірованого пружиною 15, пересувним клином 16, на який зверхупідшипниками опирається опора 17, з ободом 18, спиці 3 мають розтяжки 19, а центральна опора 6 розтяжки з талрепами 20. На кожній спиці 3 встановлено два підшипники, на опорному колесі 8, один, на валу потужності один опорний підшипник і три-чотири радіальні підшипники, через 2 - 3 метри висоти вала, на поворотному майданчику чотири підшипники. Вісі вітрил, спиці, вал потужності, доріжка-слід, обід, опорні колеса, центральна опора виготовляються з труб необхідного діаметра. Вітрильний вітродвигун працює слідуючим чином. Вітер тисне на вітрила 1, які в робочому секторі автоматично з допомогою колеса 8, яке переміщується зверху нижньої частини доріжкислід 11, через коромисло 7, закріпленого до спиці 3 орінтує вітрила 1 в перпендикулярне положення до напряму вітру, в секторі доріжка-слід 11 піднімається, коромисло 7 з колесом 8 розвертає парус на 90 градусів, в секторі таким чином вітрила розташовуються паралельно течії вітру, в секторі доріжка-слід опускається, коромисло 7 з катком 8, через спиці 3, развертає вітрила 1 на 90 градусів, цикл повторюється далі. Різниця в тиску на вітрила в секторі і викликає потужний крутящий момент. При зміні напряму вітр у флюгер 12 автоматично поверне рухомий майданчик 10 з доріжкою-слідом 11 в робочий стан. При збільшенні швидкості вітру від 10 до 20 метрів за секунду, щоб підтримувати постійні оберти генератора на 50 герц, включається в роботу автомат, вітер збільшує тиск на вогнуте вітрило 13, яке через шток 14, розтягує таріровану пружину 15, переміщує клин 16 і піднімає обід 16 вище нижньої частини доріжки-сліду 11. Колесо 8 починає переміщуватися по верху обода 16 і через коромисло 7 змінює кут а таки вітрил 1, оберти і потужність на валу потужності досягають необхідної величини. При збільшенні швидкості вітру більше 20 метрів за секунду, таким же чином, обід 16 піднімається до верхнього рівня доріжкисліду 11, тоді всі ві трила займуть паралельне положення відносно напряму вітр у, вітродвигун припиняє роботу. Вітрила 1 мають свої натяжні пружини 21, як штори на вікнах, при розположенні вітрил перпендикулярно напряму вітру будуть надуватись і приймати вігнуту форму в секторі і натягнуту в площину в секторі таким чином досягається максимальний і мінімальний тиск на вітрила. Вісь колеса 8 монтується під кутом альфа - це кут, який знаходять при робочих кресленнях, між віссю колеса і віссю вітрила 1, направлених в центр вісі потужності, тоді колесо 8 буде крутитися, а не сповзати по доріжці-сліду, що зменшує тертя. Вітрильник, спроектований по фізичних формулах, в якому кінетична сила на парусі залежить від швидкості вітру в квадраті, найкращому використанні коефіцієнта парусності, пропорціональна площі вітрила І величині радіуса. де - сила вітру, - коефіцієнт сили вітру по висоті, коефіцієнт парусності, - об'ємна вага повітря, площа вітрила, - 9,8м/сек, - швидкість вітру. Крутя щий момент залежить від сили, помноженій на радіус а потужність вітрила Наприклад, при швидкості вітру 8 метрів за секунду, площі вітрила 10кв.м на висоті 10м від землі Теоретичну потужність вітрила за секунду, розділивши на 75кгм за секунду, одержимо 10,7 кінських сил за секунду, або 10,7 × 1,36 = 14,6 кіловат за секунду, практично є тертя і віхрі, зменшимо потужність теоретичну в десять разів, одержимо 1,4кВт за секунду, за годину - 5000 кіловат. На забруднених територіях Чорнобильської атомної потрібно побудувати вітрильники, а її закрити.