Вітродвигун

1 Вітродвигун, який містить вертикальну осьову трубу, обмежену торцевими елементами у вигляді дисків, і лопаті аеродинамічної форми з закругленим носком, кожна з яких має можливість повороту на своїй осі, встановленій паралельно осьовій трубі на краю торцевих елементів, і проходить в області передньої кромки лопаті, причому поворот лопаті в одному з двох крайніх положень обмежений упором, встановленим на ЗОВНІШНІЙ поверхні торцевих елементів, який відрізняється тим, що лопать в поперечному перерізі має незамкнений профіль і складається з нерухомої і поворотної частин, причому роль нерухомої частини виконує упор, закріплений на торцевих елементах і їх з'єднуючий, який має листову криволінійну форму і утворює незамкнений профіль лопаті, а поворотна частина лопаті виконана листовою і повнопрофільною з трубчатим елементом, формуючим закруглений носок, та оснащена торцевими профільними шайбами і нервюрами, та між осьовою трубою і осями лопатей на торцевих елементах встановлені паралельно їм додаткові упори для задніх кромок лопатей в їх другому крайньому положенні 2 Вітродвигун за п 1, який відрізняється тим, що торцеві елементи виконані у вигляді зручнообтічних траверс-кронштейнів для кожної лопаті 3 Вітродвигун за п 1, який відрізняється тим, що додаткові упори встановлені на торцевих елементах консольно і мають обтічну форму 4 Вітродвигун за п 1, який відрізняється тим, що додаткові упори виконані у вигляді жорстких стояків, з'єднуючих торцеві елементи 5 Вітродвигун за пп 1, 4, який відрізняється тим, що стояки у поперечному перерізі мають форму криволінійних лопаток і встановлені випуклою стороною назустріч потоку Винахід відноситься до вітротехніки, до вітродвигунів з віссю обертання, яка перпендикулярна напрямку вітру і може також використовуватись у якості гідротурбіни Відомий вітродвигун з вертикальною віссю обертання [заявка ФРН №390565 МКИ4 F03D 3/06 РЖ "ИСМ", 1991 №7, патент Фінляндії №89973 МКИ5 F03D 3/06 РЖ "Нетрадиционные возобновляемые источники энергии", 1994 №8], який містить вертикальну вісь і на разі п'ять поворотних лопатей аеродинамічної форми с закругленим носком, встановлених на вісях, які розташовані на однаковій відстані від центральної ВІСІ поблизу зовнішньої твірної вітродвигуна, причому лопаті мають можливість упору при обертанні на центральну вісь з боку діючого потоку Ознаки, які збігаються з ознаками вітродвигуна який заявляється містить вертикальну вісь і поворотні лопаті аеродинамічної форми з закругленим носком, лопаті встановлені на вісях, розташованих на однаковій відстані від центральної ВІСІ поблизу зовнішньої твірної вітродвигуна, причому лопаті мають можливість упору в одному з положень Причини, які перешкоджають отриманню вимагаємого результату У відомому вітродвигуні при обертанні його діаметр(габарити) змінюються за час кожного оберту у 1,5 рази, що погіршує його динаміку та надійність Необхідна вимога - довжина хорди лопаті повинна бути більше відстані від II ВІСІ ДО центральної ВІСІ конструктивно обмежує можливості вітродвигуна при недоцільному збільшенні його питомої маси - т[кг/кВт], причому не реалізує ефект підіймальної сили лопаті аеродинамічної форми, внаслідок чого, його коефіцієнт використання енергії вітру не може бути більш, ніж 0,2 У якості прототипу прийнято вітроколесо барабанного типу(вітродвигун) з вертикальною віссю обертання [патент США №5076759 МКИ5 F03D 3/14, РЖ "ИСМ", 1993 №7], який містить вертика 00 (О ю 56824 льну осьову трубу, обмежену торцевими елеменчому роль нерухомої частини виконує упор, закрітами у вигляді дисків і лопаті аеродинамічної криплений на торцевих елементах і їх з'єднуючий, волінійної форми с закругленим носком, кожна з який має листову криволінійну форму і утворююяких має можливість повороту по своїй ВІСІ, встачий незамкнений профіль лопаті, а поворотна часновленій паралельно осьовій трубі на краю дисків, тина виконана листовою та повнопрофільною з яка проходить в області передньої кромки лопатрубчатим елементом, формуючим закруглений тей, причому поворот лопаті в одному з двох крайносок і забезпечена торцевими профільними шайніх положень обмежений упором у вигляді ободів, бами і нервюрами, і між центральною осьовою встановлених на ЗОВНІШНІЙ поверхні дисків, а у трубою і вісями лопатей на торцевих елементах другому положенні задні кромки упираються в встановлені паралельно їм додаткові упори для осьову трубу задніх кромок лопатей у їх другому крайньому положенні Ознаки, які збігаються з ознаками вітродвигуна, який заявляється - вертикальна осьова труба Торцеві елементи можуть бути виконані у виобмежена торцевими елементами у вигляді дисків, гляді зручнообтічних траверс-кронштейнів для кожної лопаті, а додаткові упори встановлені на лопаті аеродинамічної форми с закругленим торцевих елементах консольно і мають обтічну носком, кожна з яких має можливість повороту на форму чи виконані у вигляді жорстких стояків, своїй ВІСІ, встановленій паралельно осьовій трубі з'єднуючих торцеві елементи, які мають у попена краю торцевих елементів, і які проходять в обречному перетині форму криволінійних лопаток і ласті передньої кромки лопатей, встановлені випуклою стороною назустріч потоку поворот лопаті в одному з крайніх положень обмежений упором, встановленим на ЗОВНІШНІЙ Розкриваючи причинно-слідчий зв'язок між ісповерхні торцевих елементів нуючими ознаками вітродвигуна, який заявляється і технічними результатами, необхідно ВІДМІТИТИ Даний вітродвигун забезпечує лінійну швиднаступне кість лопатей більшу за швидкість набігаючого потоку вітру(води) і він використовує ефект підіВиконання аеродинамічної поворотної лопаті з ймальної сили лопатей, проте володіє меншим незамкненим профілем не зменшує II енергетичну моментом запуску, тому що опір випуклої поверхні ефективність для реалізації підіймальної сили, яка розганяючої лопаті(лопатей) набігаючому потоку утворюється при русі лопатей зі швидкістю більш менш, ніж прямої лопаті класичного барабанного за швидкість потоку середовища на її повнопрофівітродвигуна у 1,5 - 2 рази, і у 3 - 4 рази менш ніж льній поворотній частині, а організація незамкнезогнутих напівсферичних лопатей, наприклад, вітноі порожнини додатково збільшує тягнучу силу, родвигуна типу ротору Савоніуса що дуже важливо для самозапуску вітродвигуна при малих швидкостях вітру Необхідна вимога працездатності конструкції вітродвигуна, коли хорда лопаті повинна бути Виготовлення лопаті з двох частини, виготовбільш за відстань між її віссю і центральною віссю, лених із листового матеріалу, де нерухома частитобто більш за радіус вітродвигуна, накладає обна виконує роль упору для поворотної частини і меження на його масові, ШВИДКІСНІ та потужнісявляє собою у той же час частину профілю лопаті, ні(робочі) характеристики що значно спрощує технологію їх виготовлення і зменшує матеріалоємність Застосування аеродинамічних лопатей криволінійної несиметричної форми профілю недоцільПрофільні шайби і стрингера поворотної часно через складність і дорожнечу технологічного тини лопаті при змиканні з нерухомою частиною обладнання для їх виготовлення і необхідності формує профіль лопаті та надають їй тілесну МІЦгерметизації внутрішньої порожнини лопатей, а НІСТЬ, а необхідність забезпечення герметичності крім того обмежувальні поверхні для лопалопатей відпадає тей(ободи) не тільки ще більше збільшують питоУстановка між осьовою трубою і вісями лопаму масу вітродвигуна, але і як екрани зменшують тей додаткових упорів на торцевих елементах для ефективну площу аеродинамічних поверхней лоїх задньої кромки дозволяє використовувати аеропатей динамічну лопать в її розвиненому положенні як лопать ротора Савоніуса, яка володіє хорошою В основі винаходу встановлена задача збільтягнучою силою, що дуже важливо для запуску шення моменту запуску вітродвигуна з розширенвітродвигуна та головне дозволяє при конструюня діапазону його робочих характеристик зі зниванні варірувати розмірами і формою лопатей, а женням матеріалоємності і спрощення технології внаслідок цього і робочими характеристиками вітйого виготовлення родвигуна, у широких межах Сутність винаходу складається з того, що вітродвигун, який містить вертикальну осьову трубу, Виконання торцевих елементів у вигляді зручобмежену торцевими елементами у вигляді дисків нообтічних траверс-кронштейнів для кожної лопаті і лопаті аеродинамічної форми с закругленим носзначно зменшує матеріалоємність вітродвигуна і ком, кожна з яких має можливість повороту на своспрощує їх виготовлення їй ВІСІ, встановленій паралельно осьовій трубі на Для малих вітродвигунів додаткові упори мокраю торцевих елементів, яка проходить в області жуть бути встановлені на торцевих елементах передньої кромки лопаті, причому поворот лопаті в консольно і мати обтічну форму, а для великих одному з двох крайніх положень обмежений уповітродвигунів вони можуть виконуватись у вигляді ром, встановленим на ЗОВНІШНІЙ поверхні торцежорстких стояків, які з'єднують торцеві елементи, вих елементів, згідно з винаходом, лопать у попещо збільшує жорсткість і надійність конструкції речному перетині має незамкнений профіль і вітродвигуна, а при наданні стоякам форми напівскладається з нерухомої і поворотної частин, прициліндричних лопатей встановлених випуклою 56824 Vo, вітроротор торкається з міста із стану покою і стороною назустріч потоку вони сприяють зменпочинає обертання Дякуючи конструкції лопатей 4 шенню моменту торкання вітродвигуна і збільшен3 незамкненим профілем, незалежно від напрямку ню тягнучої сили вітру і положення частин 6, 7 лопатей, тиск потоку Таким чином, сукупність ознак дозволяє збісередовища на лівий бік вітродвигуна(фіг 2, 5) льшити момент запуску вітродвигуна, тобто змензбільшується шити початкову робочу швидкість вітру з розширенням його робочих характеристик, знизити Під ДІЄЮ аеродинамічних сил та відцентрових, матеріалоємність і спростити технологію виготову ЛІВІЙ частині вітродвигуна поворотні частини 7 лення лопатей 4 з обмеженням своїх задніх кромок в упори 11, організують з нерухомими 6 криволінійні Сутність винаходу пояснюється кресленнями лопаті, які володіють більшою тягнучою силою, у На фіг 1 - загальний вигляд чотирьохлопатнотой час як обтічна форма аеродинамічної лопаті 4, го вітродвигуна з торцевими елементами-дисками створена змиканням поворотної їх частини 7 з неНа фіг 2 - розріз А рухомою 6 у правій частині по потоку сприяє розНа фіг 3 - вид І лопаті в перетині, в її крайніх гону вітродвигуна до швидкості, яка перевищує положеннях швидкість потоку Vo Таким чином, на аеродинаміНа фіг 4 - загальний вид трьохлопатного вітчних поверхнях, повернених до осьової труби 1 родвигуна з торцевими елементамиповоротних частин 7 лопатей 4 правої частини, траверсами(кронштейнами) реалізується підіймальна сила, сприяюча збільНа фіг 5 - перетин Б шенню коефіцієнта використання енергії вітру Вітродвигун містить осьову трубу 1, торцеві елементи 2, 3, у вигляді дисків(фіг1, 2) або траВ залежності від призначення вітродвигуна, верс-кронштейнів(фіг 4, 5) і лопаті 4 незамкненого потрібної ШВИДКОХІДНОСТІ та робочих характерисаеродинамічного профілю з закругленим носком тик шляхом вибору профілю лопаті Лопаті мають можливість повороту на вісях 5, 4(симетричний, несиметричний, її якостей та розвстановлених на краю торцевих елементів 2, З мірів) розраховується місцеположення упорів 11, що не представляється складним у конструктивКожна лопать 4 складається з нерухомої 6 і ному плані Упори 11, які виконані у вигляді жорстповоротної частини 7, криволінійної форми, вигоких лопаток криволінійної форми фіг 4, 5, ще більш товлених з лита, наприклад, стального Нерухома сприяють збільшенню моменту торкання вітродвичастина 6 з'єднана з торцевими елементами і вигуна конує роль упору для поворотної частини 7, яка має повний профіль, містить трубчату частину, яка Вітродвигун може бути сформований з декільформує закруглений носок 8 і через яку проходить кох ярусів і може також використовуватись у якості вісь 5 Вона також містить профільні торцеві шайгідротурбін малої потужності, встановлених як веби 9 і нервюрами 10, які складають її каркас і при ртикально, так і горизонтально потоку води змиканні в одному з крайніх положень з нерухоКонструкція лопатей з незамкненим профілем мою частиною 6 формуючих власно лопать 4 ае4 дозволяє виготовляти обидві и частини 6, 7 та родинамічної форми стояки 11 по єдиній технології на простому універсальному стандартному обладнані, а увесь вітроНа торцевих елементах 2, 3 між вісями 1 і 5 двигун можна виготовити в умовах малих виробвстановлені упори 11 для задніх кромок лопатей ництв із простих конструкційних листових сталей 5(фігЗ) у їх другому крайньому положенні Упори за допомогою зварювання, особливо ефективно можуть бути виконані у вигляді консольних полувідля малих вітродвигунів потужності до 10кВт різсей обтічної форми(фіг 1, 2) чи у вигляді жорстких номанітного призначення з забезпеченням досить стрижней, з'єднуючих траверси 2, 3, наприклад, у високої якості виготовлення та прийнятною ціною вигляді лопаток криволінійної форми(фіг 4, 5) для індивідуального споживача в умовах України Вітродвигун працює таким чином При визначеній швидкості потоку середовища IL 1 It Z 56824 V* МІ Фіг.5 Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24