Вітродвигун

1. Вітродвигун, що містить закріплену в опорі з можливістю обертання навкруг її вертикальної осі поворотну головку з двома вітроколесами, які установлені на горизонтальному валу з протилежних боків опори та мають поворотні радіальні лопаті, комлі яких закріплені у маточинах, та вузол розвантаження, а усередині опори розміщено вертикальний вал навантаження, кінематично зв'язаний з горизонтальним валом, який відрізняється тим, що лопаті вітроколіс виконані плоскими, асиметричними за площиною відносно осей комлів, і установлені так, що у робочій зоні частини з більшою площею орієнтовані в бік опори і лежать в площинах, які проходять через вісь обертання вітроколіс, а у зоні повернення - у площинах, що перпендикулярні їх осі обертання, лопаті вітроколіс з'єднані попарно комлями так, що лопаті кожної пари взаємно перпендикулярні, на комлях кожної пари лопатей виконано два пальці, кожен з яких C2 2 75960 1 3 75960 4 різних відстанях від осі башти і установлені з можсектора зони повернення і дорівнює 165°-175°, ливістю обертання у протилежні боки, бо їх лопаті обмежувачі пальців зміщені по колу на кут близько схилені до площини обертання у різні боки. 5° відносно один одного, а вітроколеса установлеУ відомому вітродвигуні недостатньо ефективні на однаковій відстані від опори. но використовується енергія вітру, бо розворот Вище приведені істотні ознаки винаходу, дослопатей відносно напрямку вітру здійснюється татні у всіх випадках, на які розповсюджується тільки для забезпечення сталості напруги генераоб'єм правового захисту. тора. Крім того надійність відомого вітродвигуна Ознаки, які характеризують винахід в окремих недостатньо висока, бо він має складну конструквипадках, наступні: цію через громіздку систему шестерень, а також - пальці на комлях виконані на відстані один через асиметричне навантаження на його опору. від одного симетрично осі обертання вітроколес; В основу винаходу поставлена задача створи- коліна комлів розміщені між пальцями і лети такий вітродвигун, у якому виконання лопатей жать у площинах під кутом 45° до площин лопатей вітроколес асиметричними по площині відносно відповідного комля; осей комлів та орієнтація їх у робочий зоні части- на комлі кожної пари лопатей установлено нами з більшою площею в бік опори; з'єднання два вузла розвантаження, кожний з яких розміщевзаємно перпендикулярних лопатей попарно комно між відповідними лопаттю та пальцями. лями з двома пальцями; установлення у робочий Виконання лопатей асиметричними, а комлів зоні з протилежних боків поворотної головки облопатей - з пальцями, які взаємодіють з обмежумежувачів пальців у вигляді кільцевого сектора, які вачами, що установлені на поворотній головці, знаходяться у ковзкому контакті з пальцями комдозволяє у робочий зоні розвертати лопаті у плолів; зміщення обмежувачів на кут близько 5° відщину, яка перпендикулярна вітру, надійно утримуносно один одного, розміщення вітроколес на одвати їх у цьому положенні і таким чином максиманаковій відстані від опори дозволило б льно використовувати площу лопатей при їх максимально використовувати площу лопатей і мінімальному опорі вітру в зоні повернення, тобто таким чином підвищити ефективність використопідвищити ефективність використовування енергії вування енергії вітру; забезпечити симетричність вітру. навантаження на опору, знизити динамічні наванВикористання двох вітроколес, розміщених на таження на установку і, отже, підвищити надійність однаковій відстані від опори, створює симетричне вітродвигуна. навантаження на опору, а зміщення обмежувачів Поставлена задача розв'язується тим, що у вівітроколес на кут близько 5° забезпечує входжентродвигуні, що містить закріплену в опорі з можлиня пальців у обмежувачі із зсувом у часі, тобто вістю обертання навкруги її вертикальної осі повознижує динамічні навантаження на установку, ротну головку з двома вітроколесами, які створює більш рівномірно розподілений обертальустановлені на горизонтальному валу з протилежний момент за час повного розвороту колес і, таних боків опори та мають поворотні радіальні локим чином, спричиняє підвищення надійності при паті, комлі яких закріплені у маточинах, та вузол одночасовому зниженні утрати потужності в устарозвантаження, а у середині опори розміщено веновці. ртикальний вал навантаження, кінематично пов'яНа наведених кресленнях зображені: заний з горизонтальним валом, згідно винаходу на Фіг.1 - загальний вигляд вітродвигуна; уведені наступні істотні ознаки, що різняться від на Фіг.2 - вигляд по А Фіг.1; прототипу. на Фіг.3 - вигляд збоку поворотної головки з У вітродвигуні, що заявляється, лопаті вітрообмежувачем та маточини; колес виконані плоскими, асиметричними за плона Фіг.4 - схема зсуву обмежувачів і робочих щиною відносно осей комлів і установлені так, що зон; у робочий зоні частини з більшою площею орієнна Фіг.5 - пара лопатей з прямим комлем; товані у бік опори і лежать у площинах, які прохона Фіг.6 - пара лопатей з комлем з коліном. дять через вісь обертання вітроколес, а у зоні поВітродвигун містить два вітроколеса, які склавернення - у площинах, що перпендикулярні їх осі даються з лопатей 1 з комлями 2 з розміщеними обертання. Лопаті вітроколес з'єднані попарно на них вузлами 3 розвантаження та пальцями 4, комлями так, що лопаті кожної пари взаємно перматочини 5; горизонтальний вал 6, поворотну гопендикулярні. На комлях кожної пари лопатей виловку 7, обмежувачі 8, вертикальний вал 9 наванконано два пальці, кожен з яких лежить у площині, таження, опору 10, флюгер 11. перпендикулярній площині ближчої лопаті. У крайМаточини 5, в яких закріплені комлі 2 лопатей ньому разі одна пара лопатей з'єднана прямим 1 з можливістю обертання лопатей 1 навкруги осі комлем, а інші - комлями з колінами у центральній комлей 2, розміщені у обмежувачах 8 співвісно з частині. Прямий комель проходить між колінами ними і поєднані жорстко між собою валом 6, що інших комлів, а лопаті установлені з можливістю їх міститься усередині поворотної головки 7, закріпобертання навкруги осей комлів, якими їх закріпленої у опорі 10 з можливістю обертання навкруги лено у маточинах. З протилежних боків поворотної вертикальної осі опори 10. головки у робочий зоні установлені обмежувачі Вал 6 маточин 5 кінематично пов'язаний з ваорієнтування пальців комлів так, що площина кожлом 9 навантаження за допомогою, наприклад, ного обмежувача утворює кільцевий сектор, який шестерень. Флюгер 11 жорстко зв'язаний з поворозташовано у площині обертання комлів, і знахоротною головкою 7 і знаходиться у площині, яка диться у ковзкому контакті з відповідним пальцем перпендикулярна осі валу 6 і проходить через вісь комля у робочий зоні. Сектор робочої зони менше опори 10. 5 75960 6 Лопаті 1 сполучені попарно комлями 2 так, що нами перпендикулярно вітру, бо їх утримують у вони лежать у взаємно перпендикулярних площицьому становищі пальці 4, що притискаються ченах. На кресленнях зображено вітродвигун, вітрорез асиметрію площин лопатей 1 до поверхні обколеса якого виконано з трьома парами лопатей межувачів 8. (Фіг.2). Момент, що виникає через асиметрію від діянНа комлях 2 кожної пари лопатей 1 виконано ня вітру, намагається розвернути лопать 1 навкруна відстані один від одного симетрично осі оберги комля 2 і притискає палець 4 до поверхні обметання вітроколес по два пальці 4, кожний з яких жувача 8, яка не дозволяє розвернутися лопаті 1. лежить у площині, перпендикулярній площині Обмежувачі 8 утримують через ковзкий конближньої лопаті 1. Одна пара лопатей 1 з'єднана такт пальці 4 у верхній напівплощині обертання прямим комлем 2 (Фіг.5), а дві інші пари з'єднані комлів 2. комлями 2 з коліном у центральній частині, причоЛопаті 1 на протилежних кінцях комлів 2, які му коліно лежить у площині під кутом 45° до плорозташовані нижче осі валу 6, будуть орієнтовані щини лопатей 1 і розміщене між пальцями 4 уздовж напрямку вітру і чинять мінімальний опір (Фіг.6). Комлі 2 закріплено у маточині 5 з можливівітру. стю обертання лопатей 1 так, що коліно одного з Лопаті 1, що знаходяться у зоні ABC, будуть комлів розміщено над прямим комлем 2, а коліно під діянням вітру створювати обертальний момент другого - під прямим комлем 2. та обертатимуть через комлі 2 маточини 5 з валом Лопаті 1 виконані асиметрично за площиною 6 відносно поворотної головки 7 та обмежувачів 8 і відносно осі комлів 2 і установлені так, що частини передавати обертальний момент на вал 9 наванз більшою площею S2 орієнтовані у бік опори 10 таження. (S2>S1), коли лопаті 1 знаходяться у верхній (роПри вході пальців 4 у зону ABC вони насувабочий) зоні, сектор ABC якої менше сектора ADC ються на обмежувачі 8, розвертаються по їх поверхні і притискаються до неї через асиметрію плозони повернення і дорівнює 165° 175°. щин (S2>S1) лопатей 1, розвертають лопаті 1 з Вітроколеса установлені з протилежних боків площини уздовж напряму вітру у площину, перпеопори 10 на однаковій відстані від неї. ндикулярну вітру. У цей час лопаті 1 на протилежЗ протилежних боків поворотної головки 7 ному кінці комля 2 розвертаються у площину узустановлені обмежувачі 8 орієнтації пальців 4 так, довж напряму вітру. що площина кожного обмежувача 8 утворює кільТаким чином в робочий зоні ABC максимально цевий сектор, який розміщений у площині обервикористовується площа лопатей 1 при мінімальтання комлів 2 і знаходиться у ковзкому контакті з ному опорі вітру лопатей 1 у зоні повернення CDА. відповідним пальцем 4 комля 1 в робочий зоні Оскільки використовується два вітроколеса, ABC. Обмежувачі 8 установлені на осі поворотної навантаження на опору 10 симетричне, а завдяки головки 7 так, що їх сектори ABC зміщені на кут відносному розвороту обмежувачів 8 на кут β блиблизько 5° відносно один одного навкруги їх загазько 5° пальці 4 різних вітроколес входять на обльної осі. межувачі 8, а, таким чином, лопаті 1 - в зону ABC, Вітродвигун працює слідуючим чином. у різний час. Це знижує динамічні навантаження У початковому стані при відсутності вітру лона установку, створює більш рівномірний розподіпаті 1, які розміщені вище горизонтальної площилений обертальний момент за час цілковитого ни, пальці 4 яких знаходяться у зоні ABC вище розвороту вітроколес і знижує утрати потужності в горизонтальної осі обмежувачів 8 (робоча зона), установці. будуть розвернуті у площинах, які проходять через При зростанні сили вітру вище критичної для вісь валу 6, бо їх пальці 4 розташовані по площині зняття навантаження лопаті 1 починають працюобмежувачів 8. вати вузли 3 розвантаження. Лопаті 1, які розміщені на інших кінцях комлів Через асиметрію лопатей 1 зростає зусилля 2, будуть розвернуті у площинах, перпендикуляррозвороту лопаті 1 у робочий зоні ABC, відповідних осі валу 6, а їх пальці 4 будуть лежати у плоний вузол 3 розвантаження дозволяє лопаті 1 розщинах, що проходять через вісь валу 6. вертатися за вітром, зменшуючи діяння вітру на При виникненні вітру флюгер 11 розвертає повітродвигун аж до його зупинки. воротну головку 7 з валом 6, який установлюється в опорі 10 перпендикулярно вітру і утримується у цьому положенні. Лопаті 1, що перебувають вище осі вала 6 у зоні ABC, орієнтуються своїми площи 7 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 75960 8 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