Вітродвигун

Використання у вітроенергетиці при створенні вітроустатк ування з вертикальною віссю обертання. Винахід відноситься до вітроенергетики і може бути використаний при створенні вітроенергетичних устаткувань з вертикальною віссю обертання, які додатково використовують енергію атмосферних опадів. Відомий ротор вітродвигуна з вертикальною віссю обертання /Ветроэнергетика. Под ред. Д. де Рензо: Пер. с англ.; под ред. Я.И. Шефтера. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 272с./, виконаний у вигляді ротора Дар'є, який використовує підіймальну силу, яка виникає на вигнутих лопатях, що у поперечному розрізі мають вигляд профілю крила. Лопать має визначене співвідношення сил опору на ділянках згідного і зустрічного руху до потоку, а також визначену силу тяги на ділянках руху, перпендикулярних до напрямку дії повітряного потоку. Недоліком відомої конструкції лопатей є низьке співвідношення сил опору при згідному і зустрічному русі, внаслідок чого вітроколеса з такими конструкціями лопатей вимагають попереднього розкручування за допомогою додаткового двигуна – ротора Савоніуса. Відомо також вітроколесо /RU №2000469 С. Опубл. у Бюл. №33-36 07.09.93/ з вертикальною віссю обертання, що має ротор Савоніуса і робочі лопаті аеродинамічного профілю, розташовані по зовнішньому колу ротора паралельно вісі обертання. Недоліком цього вітроколеса є те, що лопаті ротора Савоніуса мають складні криволінійні форми і не дають істотного ефекту тому, що при розташуванні їх безпосередньо на валу, поблизу його вісі обертання, вони не можуть створити великого обертального моменту. Крім того, лопаті ротора Савоніуса аеродинамічно затінюють робочі лопаті, що й спричиняє зниження ефективності використання енергії вітру. Відомий вітродвигун /RU №2050466 С1. Опубл. у Бюл. №35 20.12.95/, оснащений центральною конічною необертовою шестернею, з'єднаною за допомогою сателітних ланок у вигляді двохсекційного валу з посадженими на його кінцях конічними шестернями, з кожної з ведених конічних шестерній, на валах яких попарно (зверху і знизу) закріплені лопаті. Відомий вітродвигун забезпечує збільшення обертального моменту при знижених обертах ротору, підвищення надійності в експлуатації за рахунок самочинного розвороту лопатей уздовж потоку при аварійних швидкостях вітр у, а також можливість використання як гідрогенератора. Недоліком такого вітродвигуна є порівняно невеликий коефіцієнт корисної дії. В основу винаходу поставлена задача підвищення коефіцієнту використання енергії вітру, а також використання енергії атмосферних опадів. Технічний результат досягається установкою на горизонтальних кронштейнах додаткових пустотіли х лопатей аеродинамічного профілю, виконаних із пружного матеріалу і розташованих уздовж кронштейнів. На фігурі 1 показаний вітродвигун, на фігурі 2 – поперечний розріз додаткової лопаті. Вітродвигун містить основні лопаті 1, вісі яких кінематично зв'язані за допомогою шестерень і установлених в кронштейнах 2 сателітних ланок, кожна з яких виконана у вигляді двохсекційного валу, з центральною конічною шестернею, розміщеною на вертикальній вісі в корпусі 3. Вітродвигун оснащений додатковими лопатями 4 із пружного матеріалу, що кріпляться до кронштейнів 2 зсередини лобової частини й охоплюють кронштейни. Основні лопаті 1 для збалансованості вітрових навантажень розміщені попарно (зверху і знизу) на кінцях кронштейнів 2. Вітродвигун працює таким чином. З появою вітру розташовані на кронштейнах 2 додаткові лопаті 4, що розташовані хвостовою частиною назустріч потоку, угинаються і за рахунок збільшення їхньої площі опору надають руху ротору. Це дозволяє скоротити час виходу вітродвигуна на робочий режим. Одночасно відбувається орієнтація у робочий стан основних лопатей 1, що створюють більшу частину обертального моменту у робочому режимі. Збільшення обертального моменту створюється за рахунок того, що центри мас додаткових лопатей зміщені відносно центрів закріплення. Внаслідок цього з'являється угин лопаті, розташованої хвостовою частиною до набігового потоку і збільшення її площі опору під дією вітрового потоку. Лопать, яка розташована лобовою частиною назустріч потоку, буде при цьому чинити мінімальний опір. При наявності атмосферних опадів усі додаткові лопаті 4 будуть створювати додатковий обертальний момент за рахунок угину лопатей і появи тангенціальної складової відносно вектора сили атмосферних опадів. При відсутності вітрового потоку створюваний атмосферними опадами момент буде єдиним. Використання сателітної ланки у вигляді двохсекційного валу дозволяє при досягненні аварійної швидкості вітру забезпечити вихід лопатей із зачеплення та їх розворот уздовж потоку для захисту вітродвигуна від зламу.