Вітродвигун

Вітродвигун, що містить вітроколесо з лопатями і вертикальною віссю обертання, який відрізняється тим, що він оснащений приводним ротором, встановленим у вітроколесі СПІВВІСНО з його вертикальною віссю обертання Винахід належить до вітроенергетики і може бути використаний для виробництва електроенергії, а також для приводу різного роду пристроїв і виконавчих механізмів Відомий вітродвигун [1, с 74], що містить крильчасте вітроколесо з горизонтальною віссю обертання, а також опору і пристрій для установки горизонтальної осі вітроколеса паралельно напрямку вітру Потужність, що розвивається цим вітродвигуном, пропорційна квадрату діаметра його вітроколеса, тому для одержання значної потужності необхідно вітроколесо ВІДПОВІДНОГО діаметра Так, наприклад, у вітродвигуна типу D-18 [2, с 63, с 73] при його потужності 26кВт діаметр вітроколеса дорівнює 18м, висота опори 19,7м і маса 13,6 т Коефіцієнт використання енергії вітру цим вітродвигуном досягає 0,48 (48%) Таким чином, зазначений вітродвигун має порівняно високий коефіцієнт використання енергії вітру Однак недоліком цього вітродвигуна є те, що при порівняно незначній його потужності він має значні діаметр вітроколеса, висоту опори і масу Недоліком цього вітродвигуна є також громіздкість і складність його конструкції, викликана наявністю в ньому пристрою для установки горизонтальної осі вітроколеса паралельно напрямку вітру Відомий також вітродвигун [3], що є найбільш близьким аналогом ( прототипом ) заявленого вітродвигуна по сукупності суттєвих ознак і має вітроколесо з лопатями і вертикальною віссю обертання Ці ознаки є загальними з ознаками заявленого вітродвигуна і його суттєвими ознаками Цей вітродвигун у порівнянні з вітродвигуном з крильчастим вітроколесом і горизонтальною віссю його обертання при рівності створюваних ними потужностей має менші діаметр вітроколеса, висоту опори і масу Крім того, цей вітродвигун не вимагає установки його вітроколеса по напрямку вітру, що спрощує його конструкцію Однак недоліком цього вітродвигуна є більш низький коефіцієнт використання енергії вітру, що не перевищує 0,15 (15%) Цей недолік обумовлений тим, що окружна швидкість обертання його вітроколеса не може бути більше швидкості вітру При цьому зазначений вітродвигун розвиває максимальну потужність при окружній швидкості вітроколеса, рівній половині швидкості вітру В основу заявленого винаходу поставлено технічну задачу удосконалення вітродвигуна, узятого за прототип, для досягнення нового технічного результату, що полягає в підвищенні коефіцієнта використання енергії вітру Одержання зазначеного технічного результату забезпечується сукупністю суттєвих ознак, що є сутністю заявленого вітродвигуна і полягає в тім, що вітродвигун, який містить вітроколесо з лопатями і вертикальною віссю обертання, оснащений приводним ротором, встановленим у вітроколесі соосно з його вертикальною віссю обертання Для досягнення нового технічного результату необхідна наступна сукупність ВІДМІТНИХ ознак заявленого вітродвигуна в сукупності всіх суттєвих ознак, зазначених у формулі винаходу - оснащення вітродвигуна приводним ротором, - установка приводного ротора у вітроколесі соосно з його вертикальною віссю обертання Виключення з зазначеної сукупності ВІДМІТНИХ ознак хоча б однієї ознаки не забезпечує одержання нового технічного результату, що є метою со Ю 53472 винаходу Отже, зазначені ВІДМІТНІ ознаки заявленого вітродвигуна є суттєвими, тому що кожна з них, окремо узята, необхідна, а всі, разом узяті, достатні для того, щоб відрізнити даний об'єкт винаходу від всіх інших об'єктів того ж призначення й одержати новий технічний результат Прикладені креслення зображують фіг 1 - загальний вид вітродвигуна (поздовжній розріз), фіг 2 - розріз по А-А на фіг 1 Вітродвигун містить вітроколесо 1 (фіг 1) з лопатями 2 (фіг 2), що має вертикальну вісь обертання Вітроколесо має диски 3 і 4 (фіг 1), між якими встановлені лопаті 2 Вітроколесо 1 установлено з можливістю незалежного обертання на валу 5 за допомогою ПІДШИПНИКІВ 6, 7 І 8 Вал 5 верхнім кінцем за допомогою підшипника 9 встановлений утраверзі 10, а нижнім кінцем - за допомогою підшипника 11 у рамі 12 Траверза 10 установлена на рамі 12 за допомогою стійок 13 Рама 12 установлена на фундаменті на стійках 14 Приводний ротор 15 встановлений у вітроколесі 1 соосно з його вертикальною віссю обертання на валу 5 і закріплений на ньому Вал 5 за допомогою муфти 16 з'єднаний з електродвигуном 17, що за допомогою кронштейна 18 закріплений на рамі 12 На диску 4 установлене зубчасте колесо 19, взаємодіюче із шестірнею 20, що закріплена на валу 21, який за допомогою ПІДШИПНИКІВ 22 і 23 встановлений в опорі 24, закріпленій на рамі 12 Живлення електродвигуна 17 електроенергією здійснюють від незалежного джерела, наприклад від акумуляторної батареї Замість електродвигуна може використовуватися двигун внутрішнього згоряння У залежності від призначення вітродвигуна з валом 21 з'єднують електрогенератор для вироблення електроенергії або який-небудь механізм, або пристрій, наприклад насос Заявлений вітродвигун працює таким чином Приводному ротору 15 надають обертання, як показано на фіг 2, з окружною швидкістю на його поверхні, яка у 2-4 рази перевищує швидкість віт ру При обертанні приводний ротор 15, утягуючи в обертання повітря, що надходить у вітроколесо під тиском вітру, закручує його, утворюючи вихор, який обертається з окружною швидкістю, значно більшою швидкості вітру Під ДІЄЮ тиску вітру й створеного вихору вітроколесо 1 обертається в напрямку, показаному на фіг 2 При цьому обертається зубчасте колесо 19, від якого обертання передається на шестірню 20 і вал 21, а від вала 21 - до електрогенератора або до якого-небудь механізму, чи пристрою Завдяки оснащенню вітродвигуна приводним ротором 15, встановленим у вітроколесі 1 соосно з його вертикальною віссю обертання, повітряному потоку, що діє на лопаті 2, надається окружна швидкість, що є сумою швидкості вітру і швидкості створюваного обертанням приводного ротора 15 вихрового руху повітря усередині вітроколеса 1 При цьому повітряний потік, який діє на лопаті 2, здобуває швидкість, рівну 1,7-1,8 швидкості вітру, що дозволяє надати вітроколесу 1 окружну швидкість, рівну 0,85 - 0,90 швидкості вітру Так як потужність, що розвивається вітродвигуном, пропорційна кубу швидкості повітряного потоку, що діє на лопаті 2, це приводить до збільшення потужності вітродвигуна в 5 - 6 разів, що підвищує коефіцієнт використання енергії вітру до 0,75 - 0,90 При цьому витрата електричної енергії на обертання приводного ротора 15 складає не більш 5% від потужності, що розвивається вітродвигуном Розроблено конструкторську документацію на заявлений вітродвигун, виготовлений і випробуваний дослідний зразок Джерела інформації 1 Политехнический словарь, Под ред И И Артоболевского, -М Советская Энциклопедия, 1976 2 Андрианов В Н , Быстрицкий Д Н , Вашкевич К П , Секторов В Р , Ветроэнергетические станции -М -Л ГЭИ, 1960 3 Авторське свідоцтво СРСР №1366685 МПК 4F 03 D 3/04 53472 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24