Вітровий двигун

Вітровий двигун, що складається з вертикально розташованого вала, на якому симетрично розміщені лопаті, які складаються з системи секційпластин, які закріплені однією стороною на осях 3 12522 4 мку вітру. вала вітрового двигуна; Найбільш близьким за технічною суттю є віт- механізму стабілізації частоти обертання вітровий двигун [Патент 71490А України. МПК 7 рового двигуна, що складається з регуляторів кута F03D3/00, опубл. 15.11.2004], який містить вертиатаки секції-пластини, які є пружними елементами, кально розташований вал та лопаті. Вал має змогу кожен з яких одним кінцем насаджений на осі обертатися навколо своєї повздовжньої осі. Лопаті (спиці) лопаті і має змогу підпружинювати секціюсиметрично розташовані на валу. Завдяки лопапластину. тям створюється обертальний момент вітродвигуВідмінними від прототипу ознаками є наявна, якщо швидкість вітру більша за порогове знаність механізму стабілізації частоти обертання чення (приблизно три-чотири метри за секунду). вітрового двигуна, що складається з регуляторів Кожна лопать вітродвигуна складається з системи кута атаки секції-пластини, які є пружними елемесекцій-пластин, які насаджені однією стороною на нтами, кожен з яких одним кінцем насаджений на осях (спицях) і мають можливість незалежно одна осі (спиці) лопаті і має змогу підпружинювати секвід одної під дією повітряного потоку відхилятися цію-пластину. лише в одному напрямку. Така конструкція дозволяє: Система працює таким чином: завдяки тому, - регулювати і стабілізувати частоту обертанщо довжина секцій-пластин більша ніж відстань ня; між сусідніми осями-спицями, на яких вони закріп- зменшити небезпеку виходу з ладу лопатей лені, секції-пластини можуть відхилятися лише в при перевищенні (більше 20м/с) швидкості вітру. одному напрямку на довільний кут від 0° до 180°, На фіг.1 зображено схему запропонованого віповертатися в іншому напрямку їм заважають осі трового двигуна. (спиці). Повітряний потік зустрічає в кожен момент На фіг.2 зображено секцію-пластину з регулячасу різний опір від кожної лопаті вітродвигуна. тором кута атаки секції-пластини вітрового двигуОпір повітряному потоку з боку лопаті, у якої секна. ції-пластини в даний момент часу не мають можКонструкція запропонованого вітродвигуна міливості відхилятися під дією цього потоку (поворостить: вертикально розташований вал 1 та лопаті ту заважають осі), суттєво більший ніж опір з боку 2. Кожна лопать вітродвигуна складається з сислопаті, у якої секції-пластини повернулися на детеми секцій-пластин 3, які насаджені однією стоякий кут, що еквівалентно зменшенню ефективної роною на осях (спицях) 4. Механізм стабілізації площі цієї лопаті. Таким чином виникає результучастоти обертання вітрового двигуна містить у ючий обертальний момент, що і призводить до кожній секції-пластині регулятор кута атаки секціїобертання вітродвигуна, якщо швидкість вітру біпластини, що є пружним елементом 5. льша за порогове значення. Вітродвигун встановлюють на опорі, яку на Недоліками такого вітродвигуна є: схемі не зображено. Вал 1 вітродвигуна з'єднують - неможливість стабілізації частоти обертання з пристроєм, що використовує його механічну еневітрового двигуна при зміні швидкості вітру; ргію. - відсутність регулювання частоти обертання Вал 1 може бути суцільним чи порожнистим вала вітрового двигуна. стержнем (трубою) зі сталі, твердих матеріалів Спільними ознаками з заявленим рішенням є: тощо та мати змогу обертатися навколо своєї по- наявність вертикально розташованого валу; вздовжньої осі. - симетричність розміщення лопатей на валу, Лопаті 2 симетрично розташовані на валу 1, та що обертаються навколо вертикальної осі; можуть бути виконані з дюралі, алюмінію, пластику - незалежність напрямку обертання від напрятощо. мку вітру; Пружний елемент можна зробити пластиною, - лопаті складаються з системи секційпружиною або їх системою. Для збільшення площі пластин, які закріплені однією стороною на осях дотику та зменшення шуму при опусканні секції(спицях) і мають можливість незалежно одна від пластини на пружини можна жорстко закріпити одної під дією повітряного потоку відхилятися на (наприклад, хомутами, приварити ін.) підкладинки. кут до 180°. Пружний елемент жорстко закріплюють на осі В основу корисної моделі поставлено задачу (спиці) одним кінцем (приварюють або ін.), а інший розробити вітровий двигун, який шляхом додаткокінець залишають вільним так, щоб він міг підпрувого введення механізму стабілізації частоти обежинювати секцію-пластину. Підкладинку можна ртання вітрового двигуна дозволяє стабілізувати зробити з алюмінієвих сплавів чи пластмас та ін. частоту обертання вітрового двигуна при зміні Вітровий двигун працює таким чином: при взашвидкості вітру, зменшує вірогідність виходу з лаємодії повітряного потоку з лопатями вітрового ду лопатей вітрового двигуна при перевищених двигуна, створюється обертальний момент за рашвидкостях вітру (більше 20м/с). хунок різниці моментів сил повітряного тиску різСуттєвими ознаками корисної моделі є наявних лопатей. Опір повітряному потоку з боку лопаність: ті, у якої секції-пластини в даний момент часу - вертикально розташованого валу; підпружинені та не мають можливості вільно від- симетрично розміщених на валу лопатей; хилятися під дією цього потоку (повороту заважає - виконання кожної лопаті з системи секційрегулятор кута атаки секції-пластини), суттєво біпластин, які закріплені однією стороною на осях льший ніж опір з боку лопаті, у якої секції-пластини (спицях) і мають можливість незалежно одна від не підпружинені і вільно повернулися на деякий одної під дією повітряного потоку відхилятися на кут, що еквівалентно зменшенню ефективної плокут до 180° в напрямках, що перпендикулярні до щі цієї лопаті. Таким чином виникає результуючий 5 12522 6 обертальний момент, що і призводить до обертан- розміри секції-пластини 0,25 0,15м; ня вітрового двигуна, якщо швидкість вітру більша - кількість секцій-пластин, закріплених на одній за порогове значення (три-чотири метри за секуносі (спиці) лопаті, n=6; ду). - кількість пружних елементів на одній секціїМеханізм стабілізації частоти обертання вітропластині D=1; вого двигуна працює таким чином: при зміні швид- довжина вільного (не закріпленого на осі кості вітру змінюється сила повітряного опору, яка (спиці)) кінця пружного елементу h=0,12м; діє на підпружинену секцію-пластину, що порушує - довжина валу l=3м. рівновагу між силою пружності пружного елемента Тоді при номінальній швидкості вітру 8м/с він та силою повітряного опору лопаті. Це призводить розвиватиме потужність до 3кВт. до зміни кута атаки секції-пластини, при якому сеВал виготовлений з металевої труби, зовнішкції-пластини займають нове положення рівноваги. ній діаметр якої 0,045-0,050м. Вал обертається у Завдяки цьому автоматично змінюється площа підшипниках, що закріплені на опорі. Осі (спиці), на лопаті, і відбувається стабілізація частоти оберяких рухомо закріплюють секції-пластини, виконані тання вітрового двигуна. зі стального дроту, діаметром 2-3мм. СекціїЗалежно від номінального значення швидкості пластини можуть бути плоскими, лопатоподібними вітру обирають довжину вільного (не закріпленого або мати довільний профіль. Їх можна виготовляти на осі (спиці)) кінця пружини. з легкого матеріалу (алюмінію, дюралю, пластмаси Якщо виготовляти більше трьох лопатей, то тощо). потрібно розташовувати секції-пластини на відстаМеханізм стабілізації частоти обертання вітроні від валу більше за довжину однієї пластини для вого двигуна дозволяє при зміні швидкості вітру того, щоб пластини не заважали відхилятись одна стабілізувати частоту обертання валу вітрового одній. двигуна, запобігає виходу з ладу лопатей та підПриклад вищує термін роботи вітрового двигуна. Вітровий двигун зроблений з трьома лопатями Запропонований вітровий двигун дозволяє: і має такі параметри: забезпечити енергією індивідуальне господарство - довжина лопаті а=2,5м; при наявності вітру зі швидкістю, більшою за поро- ширина лопаті b=1,5м; гове значення (3-4м/с). Отриману механічну енер- кут між площинами лопатей =120°; гію можна перетворити також в електричну (за - кількість осей (спиць) на одній лопаті (кільдопомогою електрогенератора). кість рядів з секціями-пластинами) N=9; Комп’ютерна верстка А. Рябко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601