Вітродвигун

Винахід відноситься до вітроенергетики, а більш конкретно - до конструкції вітродвигуна пропелерного типу з горизонтальною віссю обертання і може бути використаний у вітродвигуні з частотою обертання, що регулюється. Широко відомі вітродвигуни пропелерного типу з регулюванням частоти обертання шляхом повороту лопатей вітродвигуна навкруги своїх подовжніх осей. Недоліком подібної системи регулювання є її складність. Відома більш близька до тієї, що заявляється, конструкція вітродвигуна, яка описана у книзі Є. М. Фатеева "Ветродвигатели и ветротурбины", М, Сельхозгиз, 1948, де на рис. 99, на стор. 183 показано конструкцію вітродвигуна, в якому регулювання частоти обертання здійснюється шляхом відводу від вітру всієї голівки вітродвигуна через ексцентричне розташування голівки, по відношенню до вертикальної стійки, на якій її встановлено і виникаючого з-за цього гіроскопічного моменту. Недоліком даної конструкції є складність передачі моменту від горизонтального валу на вертикальний вал генератора. У цій же книзі на рис. 100, на стор. 183 показано конструкцію вітродвигуна, в якому регулювання частоти обертання здійснюється шляхом уводу з-під вітру всієї голівки вітродвигуна за допомогою хвостовика-лопати, яку закріплено на голівці вітродвигуна. Недоліком даної конструкції є те, що цей хвостовик повинен бути достатньо великим для здолання, при повороті, опору флюгера. За прототип прийнято енергетичну установку [Кривцов B.C., Олейников A.M., Яковлев А.И. Ветроэлектрогенераторы // издательства ХАИ. -2003. - С. 220-223]. Установка містить генератор, стояк, робоче колесо з лопатями пропелерного типу, оснащена хвостовиком, виконаним у вигляді горизонтальної штанги з розташованою в вертикальній площині плоскою лопаттю на її кінці. Недоліком даної установки є ускладнена конструкція, низка її надійність і експлуатаційні характеристики. В основу винаходу покладена задача удосконалення конструкції вітродвигуна, в якому хвостовики виконані розташованими у кормовій частині вітродвигуна під кутом один до одного, симетрично відносно подовжньої осі вітродвигуна, а одна з пласких лопатей, розташованих на кінці однієї з штанг хвостовика, виконана з можливістю обертання в горизонтальній площині, що спрощує конструкцію вітродвигуна, підвищує його надійність, покращує експлуатаційні характеристики і, внаслідок цього, підвищує кількість електроенергії, що генерується. Поставлена задача вирішується тим, що у вітродвигуні, що містить генератор, стояк, робоче колесо з лопатями пропелерного типу, який обладнаний хвостовиком, виконаним у вигляді горизонтальної штанги з розташованою у вертикальній площині пласкою лопаттю на її кінці, згідно з винаходом в нього додаткова введено ще один хвосто вик, виконаний ідентичним за конструкцією, причому хвостовики розташовані в кормовій частині вітродвигуна в горизонтальній площині під кутом один до одного, симетрично відносно до подовжньої осі вітродвигуна, а одна з пласких лопатей виконана рухомою відносно своєї поперечної осі. Запропоноване технічне рішення дозволяє спростити конструкцію вітродвигуна, підвищити його надійність, покращити експлуатаційні характеристики в процесі регулювання обертів вітродвигуна і запобігання його руйнування при надкритичних режимах роботи. Запропоноване технічне рішення пояснюється кресленням, де на Фіг.1 показано подовжній вид вітродвигуна, на Фіг.2 - фронтальний вид вітродвигуна, а на Фіг.3 - вид на вітродвигун зверху та схема його роботи. Вітродвигун включає робоче колесо з лопатями пропелерного типу 1. Лопаті 1 жорстко закріплені на горизонтальному валу у корпусі 2. В кормовій частині корпуса 2 закріплені розташовані в одній горизонтальній площині під кутом один до одного і симетрично відносно подовжньої осі вітродвигуна штанги 3 однакової довжини. На кінці кожної штанги закріплені установлені в вертикальних площинах пласкі лопаті 4 і 5. При цьому, наприклад, лопать 4 виконана нерухомою, а лопать 5 - з можливістю обертання в горизонтальній площині відносно своєї поперечної осі 6 у вигляді, наприклад, плаского пружного еластичного елементу. Працює вітродвигун наступним чином. Повітряний потік, що діє на пласкі лопаті 4 і 5, закріплені на штангах 3, установлює вітродвигун так, щоб площина обертання лопатей 1 була перпендикулярною до напряму повітряного потоку, що набігає. При цьому лопаті 4 і 5, з-за свого симетричного розташування, відіграють роль флюгера і утримують вітродвигун в даному положенні на номінальному режимі роботи, коли частота обертів його робочого колеса не перевищує критичних значень. При зростанні частоти обертання робочого колеса до надкритичних значень і через те, що, лопать 5 виконана, наприклад, у вигляді пружного еластичного елементу з можливістю обертання навкруги своєї поперечної осі 6, маємо, що повітряний потік, коли долає силу пружності пласкої лопаті 5, повертає її в горизонтальній площині відносно осі 6, у напрямку положення, паралельного подовжній осі вітродвигуна. Площа лобового опору повітряному потокові лопаті 5 стає меншою, ніж аналогічна площа у нерухомої лопаті 4, і вітродвигун повертається у напрямку, протилежному напрямку обертання лопаті 5, при цьому, на деякий кут відносно напрямку повітряного потоку, що набігає, повертається і площина обертання лопатей і робочого колеса вітродвигуна, а, це означає, до значень, нижчих за критичне, зменшується частота його обертів, що відвертає робоче колесо вітродвигуна від руйн ування. Запропонований вітродвигун має перевагу в порівнянні з прототипом, через те, що у нього хвостовики виконують одночасно роль флюгера і гальмівної лопаті і, крім цього, зберігається симетрія конструкції, а також форма штанг хвостовиків. Завдяки цьому спрощується конструкція вітродвигуна, підвищується його надійність і покращуються експлуатаційні характеристики.