Вітродвигун

Изобретение относится к ветроэнергетике, конкретно - к конструкции ветродвигателя, рабочее колесо которого имеет вертикальную ось вращения. Известна турбина ветродвигателя с вертикальным валом, уравновешенным подпорками. На валу закреплены рабочие лопасти, при этом каждая имеет профилированную криволинейную часть в виде лопасти воздушного винта и прямые части, образующие опоры. Предусмотрены роторы пускового устройства для первоначальной раскрутки турбины [1]. Недостатками данного технического решения является сложность конструкции и необходимость в устройстве для первоначальной раскрутки рабочего колеса турбины. Известен ветродвигатель, имеющий как минимум одну лопасть с аэродинамическим профилем. Последняя установлена на опоре и вращается вокруг вертикальной оси. Вал ветродвигателя вращается в опорной трубке и приводит в действие электрогенератор или насос. На верхнем конце вала предусмотрены серьги, к которым при помощи шарниров прикреплены лопасти. Лопасти возвращаются в вертикальное положение с помощью тросов и рычагов, соединенных с общей пружиной. При чрезмерном повышении скорости вращения лопастей и превышении этой скорости за пределы рабочего интервала по углу наклона каждой лопасти (или хотя бы ее части) под действием центробежкой силы происходит торможение [2]. К недостаткам данного технического решения относится сложность конструкции ветродвигателя, связанная с необходимостью регулирования угла наклона основных рабочих лопастей. Кроме того, такое выполнение лопастей отличается ненадежностью в эксплуатации. Техническое решение по заявке Франции № 2319028 МКИ F 03 D 3/00 по своей сущности является наиболее близким к заявляемому изобретению и может быть принято в качестве прототипа и базового объекта. Задачей данного изобретения является повышение эксплуатационной надежности при упрощении конструкции, увеличении энергоемкости и улучшении пусковых характеристик ветродвигателя. Поставленная задача достигается тем, что рабочее колесо снабжено тремя равномерно расположенными в горизонтальной плоскости ветроколеса под углом установки к касательной окружности bуст рабочими лопастями, в которых на ребрах схода потока по всей длине лопастей дополнительно установлены закрылки о виде полуцилиндров, являющиеся продолжением профиля крыла, причем выпуклой стороной закрылки ориентированы в сторону, противоположную входной части аэродинамического профиля, а между двумя соседними лопастями образованы конфузорные каналы. В основу изобретения поставлена задача создания ветродвигателя, в котором повышенные энергоемкость, пусковые характеристики и эксплуатационная надежность обеспечиваются применением рабочих лопастей с несимметричным аэродинамическим профилем в сочетании с закрылками, в виде полуцилиндров, установленными на ребрах схода потока по всей длине лопастей. За счет этого повышается эффективность и надежность работы ветродвигателя в значительном диапазоне скоростей ветра (W = 3 - 25 м/с), при этом исключаются изгибные напряжения в рабочих лопастях - они работают только на сжатие, что предпочтительнее с точки зрения прочности. Такое устройство ветродвигателя позволяет, не изменяя угла установки лопастей Дет. (угол между хордой профиля и касательной к окружности в зоне носка профиля фиг. 1,3) в процессе разгона ветооколеса, существенным образом улучшить пусковые характеристики и эксплуатационную надежность ветродвигателя в целом. Сравнительный анализ показал, что предлагаемый в данной заявке ветродвигатель удовлетворяет критериям "существенных отличий" и "новизны". Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид ветродвигателя (аксонометрия); на фиг. 2 и 3 - продольный и поперечный (по А - А) разрезы ветродвигателя. Ветродвигатель содержит три лопасти 1 с несимметричным аэродинамическим профилем (по типу самолетного крыла), установленных на горизонтальных несущих дисках 2. Последние закреплены на вертикальном валу 3. При этом аэродинамические профили лопасти 1, расположенные в горизонтальной плоскости ветроколеса, установлены под требуемым углом установки. На ребрах схода потока аэродинамического профиля по всей длине лопастей 1 дополнительно установлены закрылки А, выполненные в виде полуцилиндров и являющиеся продолжением крыловидного профиля. При этом выпуклой стороной закрылки 4 ориентированы в сторону, противоположную входной части аэродинамического профиля, а между двумя соседними лопастями например, профилями П1 и П2 образованы конфузорные каналы для ускорения поток: ветра (фиг. 1, 2, 3). Работает ветродвигатель следующим образом. Ветер со скоростью W, взаимодействуя с лопастями 1, создают давление на них и вращают ветродвигатель. При этом возникают и действуют одновременно две силы - подъемная сила, действующая на аэродинамический профиль 1, и сила динамического давления внутренней поверхности профиля 1 и на закрылках 4. Суммарное значение этих двух сил создает момент вращения ветродвигателя относительно вала 3. При этом, поток ветра со скоростью w входит в конфузорный канал между лопастями П1 и П2. разгоняется до более высокой скорое ι и.. срабатывает на закрылке с реакцией поворота потока в сторону входа, что обеспечивает быстрый запуск ветродвигателя и повышает момент вращения рабочего колеса. При этом не возникает опасных изгибных напряжений и повышаются аэродинамические качеств По сравнению с прототипом и базовым объктом это обеспечивает надежную эксплуатацию с увеличенной энергоемкостью и улучшенными пусковыми характеристиками.