Лопать вітроколеса

Лопать вітроколеса, яка має перо з боковими поверхнями, вхідною і вихідною кромками, відрізняється тим, що вона складається з двох частин, профіль поперечного розрізу виконаний з навітреної сторони в вигляді двох прямих ліній, з'єднаних рухомо під кутом, а з підвітреної сторони, від зони вхідної кромки до половини ширини - в вигляді повнопротягнутого аеродинамічного профіля з переходом під змінним кутом в пряму лінію до вихідної кромки. (19) (21) 98010404 (22) 26.01.1998 (24) 15.11.2000 (33) UA (46) 15.11.2000, Бюл. № 6, 2000 р. (72) Лозовий Петро Петрович, Лозовий Юрій Петрович (73) Лозовий Петро Петрович, Лозовий Юрій Петрович 30212 Метою даного винаходу є: 1. Збільшити коефіцієнт використання енергії з повітряної течії до двох разів прототипу, за рахунок виготовлення однієї лопаті з'єднаних рухомо з двох частин і виставленими з різними кутами до повітряної течії. 2. Зменшити шум вітрового колеса за рахунок збільшення заповнення площини вітрового колеса як більшою кількістю лопатів, так їх відносною шириною. Суть винаходу є в тому, що лопать вітрового колеса має перо з боковими поверхнями, вхідною і вихідною кромками і складається з з'єднаних рухомо двох частин. Профіль поперечного розрізу лопаті з навітреної сторони має вигляд з'єднаних під змінним кутом альфа дві прямі лінії, а з підвітреної сторони зроблений до половини ширини лопаті в вигляді повновитягнутого аеродинамічного профілю з переходом під змінним кутом в пряму лінію до вихідної кромки з нахилом в підвітряну сторону. Передня площина лопаті з навітряної сторони виставлена під прямим кутом до повітряної течії (кут між площиною лопаті і направленням її руху рівний нулю), а задня частина (її площина) закріплена під змінним кутом альфа до передньої площини. Задня частина має ще властивість відхилятись в підвітряну сторону від натиску сили вітру при пуску вітроколеса і приближатись до площини обертання передньої частини лопаті від дії відцентрової сили при збільшенні оборотів. При закріпленні декількох таких лопатей в вітроколесі і направленні повітряної течії на нього, вітроколесо обертається з великою кутовою швидкістю і великим крутячим моментом. Лопать вітроколеса показана на фіг. 1 і фіг. 2. На фіг. 1 показано вітрове колесо, а на фіг. 2 показана лопать в розрізі по А-А на фіг. 1 в збільшеному мирилі і дії повітря на лопать. Лопать вітроколеса має перо 1. Поперечний розріз лопаті з навітряної сторони має рівну площину 2, закріплену під змінним кутом альфа в зоні 3 рівною пружною частиною її площини 4. З підвітряної сторони розріз має вигляд повновитягнутого аеродинамічного профілю поверхні 5 і рівної пружної частини її площини 6. Вітроколесо закріплене на горизонтальному валу 7. Вітроколесо, маючи подібні лопаті, працює таким чином. Повітряна течія направляється на вітроколесо (фіг. 1). При підході до нього, швидкість течії починає знижуватись, а тиск (статичний) підвищува тись і діяти з тиском на лопаті під прямим кутом на рівні площини 2 і під гострим кутом на задні площини 4 (фіг. 2). При дії кінетичної сили з повітряної течії на відхилені площини 4 кожної лопаті, ці пластини можуть ще більше відхилятись і вітроколесо починає обертатись навколо осі вала 7 в сторону нахилу площин. При обертанні лопатей попереду кожної площини 4, площинами 2 зупиняється повітряна течія, що змушує збільшувати статичний тиск (закладається потенційна енергія) повітря в даній зоні. При підході площини 4 в зону площини 2, ця потенційна енергія діє на площину 4 і розкручує вітроколесо вже з додатковим крутячим моментом і більшою кутовою швидкістю. В лопаті з вставленою площиною під кутом до напрямку обертання такого не відбувається, а з підвітряної сторони навіть збільшується опір обертанню. В тому і суть малого коефіцієнта використання енергії вітру такими лопатями. Повітряна течія, не потрапивши в зону поверхні лопаті, продовжуючи рух, затягується за лопать і не зустрічаючи опору, рухається (набігає) до задньої кромки з підвітряної сторони. При обході повітряної течії поверхні 5 і поверхні площини 6 утворюється понижений тиск повітря між ними, що змушує до повернення частки повітряної течії від задньої кромки площини 6 вже з подвійною швидкістю близько біля площини 6 і поверхні 5. Повернення течії, діючи з тиском і збільшеною швидкістю в напрямку руху лопаті, приводить до прискореного збільшення кутової швидкості вітроколеса. З лопатю прототипу неможливо одержати одночасно такого великого крутячого моменту і великої кутової швидкості. Така аеродинамічна дія відбувається при маху крилами птаха. Тиск повітряної течії на лопать прирівнюється до дії незакінченого маху крила птаха. При досягненні великої кутової швидкості вітрового колеса, збільшується відцентрова сила на пружну задню пластину, що змушує зменшувати віддаль вихідної кромки до площини обертання пера 1. Тобто, зменшиться кут альфа. Зменшення кута альфа приведе до збільшення оборотів вітрового колеса. Пропонуючи технічне рішення такого пристрою лопаті позволить збільшити коефіцієнт заповнення площі вітрового колеса. Така лопать збільшить в декілька разів обертання вітрового колеса з одночасним збільшеним крутячим моментом, в порівнянні з лопатю аналога і прототипу. Так як вітроколесо обертається з великою кутовою швидкістю, має великий коефіцієнт заповнення площі, змінена аеродинаміка обтікання, то і шум при роботі буде незначний. В даному винаході лопасті для легшого запуску вітроколеса передню частину площини 2 можна виставити під кутом, це дозволить навіть слабій повітряній течії обертати вітроколесо, а при збільшенні оборотів від відцентрової сили займало своє положення. Такий пристрій лопаті, при розміщенні їх в вітроколесі, дозволяє збільшити коефіцієнт використання дешевої і невичерпної кінетичної енергії вітру з малим шумом. Використання таких нових вітроенергетичних пристроїв збільшить їх примінення в будь-яких сферах дешевого енерговикористання, так як вони будуть потужніші, безшумні, швидко оправдають себе і природі не принесуть ніяких збитків. 2 30212 Фіг. 1 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3