Вертикально-осьове вітроколесо

1. Вертикально-осьове вітроколесо, в якому встановлена вісь, на якій закріплена лопать, і встановлено упор для обмеження повороту лопаті, яке відрізняє ться тим, що в ньому у роторі вітроколеса паралельно осі обертання вітроколеса встановлена вісь, на якій закріплена рама, у рамі встановлені вісь, на якій закріплена лопать і яка ділить лопать на дві різні за площею частини, і пристрій для протидії повороту лопаті відносно осі лопаті, при цьому у роторі вітроколеса упор встановлено з можливістю взаємодії з рамою при повороті рами відносно осі рами. 2. Вертикально-осьове вітроколесо за п. 1, яке відрізняє ться тим, що в ньому у роторі вітроколеса встановлено другий упор з можливістю взаємодії з рамою при повороті рами відносно осі рами у напрямку від першого упора. 3. Вертикально-осьове вітроколесо за п. 1, яке відрізняє ться тим, що в ньому на осі рами закріплено кулак, і другий упор встановлено у роторі вітроколеса з можливістю взаємодії з кулаком при повороті рами з кулаком відносно осі рами у напрямку від першого упора. 4. Вертикально-осьове вітроколесо за п. 2, яке відрізняє ться тим, що в ньому на осі рами закріплено кулак і встановлено третій упор у роторі вітроколеса з можливістю взаємодії з кулаком при повороті рами з кулаком відносно осі рами у напрямку від першого упора. 5. Вертикально-осьове вітроколесо за будь-яким із пп. 2, 3, яке відрізняється тим, що в ньому другий упор встановлено з додатковою можливістю пере 2 (19) 1 3 84620 4 15. Вертикально-осьове вітроколесо за будь-яким із пп. 1-14, яке відрізняється тим, що в ньому найбільший кут повороту рами з лопаттю відносно осі рами складає 90°. Винахід відноситься до вітроенергетики, а саме, до вертикально-осьових вітроколіс. Відомо вертикально-осьове вітроколесо, в якому встановлена вісь, на якій закріплена лопать, і встановлено упор для обмеження повороту лопаті відносно осі лопаті [див., наприклад, Деклараційний патент на винахід UA 60895А]. Недоліками цього вітроколеса є низький момент обертання у зв'язку з використанням лише малої частки енергії вітру, відсутність захисту лопаті від раптового надприпустимого пориву вітру та відсутність обмеження швидкості обертання вітроколеса. В основу винаходу поставлена задача у вітроколесі шляхом зміни конструктивних елементів збільшити частку енергії вітру для використання, що збільшить момент обертання вітроколеса, захистити лопаті від раптового надприпустимого пориву вітру та обмежити швидкість обертання вітроколеса. Поставлена задача вирішується тим, що у вітроколесі, згідно з винаходом, у роторі вітроколеса паралельно осі обертання вітроколеса встановлена вісь, на якій закріплена рама, у рамі встановлені вісь, на якій закріплена лопать і яка ділить лопать на дві різні за площею частини, і пристрій для протидії повороту лопаті відносно осі лопаті, або встановлено один упор у роторі вітроколеса з можливістю взаємодії з рамою при повороті рами відносно осі рами, або додатково встановлено другий упор у роторі вітроколеса з можливістю взаємодії з рамою при повороті рами відносно осі рами у напрямку від першого упору, або додатково на осі рами закріплено кулак і другий упор встановлено у роторі вітроколеса з можливістю взаємодії з кулаком при повороті рами з кулаком відносно осі рами у напрямку від першого упору, або другий упор встановлено у роторі вітроколеса з можливістю взаємодії з рамою і додатково встановлено третій упор у роторі вітроколеса з можливістю взаємодії з кулаком при повороті рами з кулаком відносно осі рами у напрямку від першого упору, або другий і третій упори встановлено з додатковою можливістю переміщення, встановлена пружина на другому упорі, яка взаємодіє з ним, і встановлена пружина на третьому упорі, яка взаємодіє з ним, вісь рами або ділить лопать на дві різні за площею частини, або зміщена до краю лопаті, або зміщена за край лопаті, у рамі вісь лопаті встановлена або перпендикулярно осі рами і пристрій для протидії повороту лопаті відносно осі лопаті має або закріплений на осі лопаті важіль і пружину, один зачіп якої закріплено на важелі, а другий - на рамі або закріплену на осі лопаті противагу, або у рамі вісь лопаті встановлена паралельно осі рами і пристрій має закріплений на осі лопаті важіль і пружину, один зачіп якої закріплено на важелі, а другий - на рамі, робочі поверхні лопаті плоскі, або у лопаті одна робоча поверхня плоска, а друга має опуклу форму у розрізі, який перпендикулярний осі рами, і однакові робочі поверхні лопатей узгоджені в одному або протилежному напрямку та найбільший кут повороту лопаті з рамою відносно осі рами складає 90°. Наявність осі, яка встановлена у роторі вітроколеса паралельно осі обертання вітроколеса, рами, яка закріплена на цій осі, яка встановлена у рамі, лопаті, яка закріплена на встановленій у рамі осі, розташування лопаті на осі лопаті таким чином, що вісь лопаті ділить лопать на дві різні за площею частини, пристрою для протидії повороту лопаті відносно осі лопаті, який встановлено у рамі, упору, який встановлено у роторі вітроколеса з можливістю взаємодії з рамою при повороті рами відносно осі рами, кулака, який закріплено на осі рами, другого упору, який встановлено у роторі вітроколеса з можливістю взаємодії або з рамою, або з кулаком при повороті рами відносно осі рами у напрямку від першого упору, третього упору, який встановлено у роторі вітроколеса з можливістю взаємодії з кулаком при повороті рами з кулаком відносно осі рами у напрямку від першого упору, встановлення другого і третього упорів з додатковою можливістю переміщення, пружини, яка встановлена на другому упорі, який встановлено з додатковою можливістю переміщення, і взаємодіє з ним, пружини, яка встановлена на другому упорі, який встановлено з додатковою можливістю переміщення, і взаємодіє з ним, розташування лопаті відносно осі рами таким чином, що вісь рами або ділить лопать на дві різні за площею частини, або зміщена до краю лопаті, або зміщена за край лопаті, розташування осі лопаті у рамі або перпендикулярно осі рами або паралельно осі рами, у пристрої для протидії повороту лопаті відносно осі лопаті, або закріпленого на осі лопаті важеля і пружини, один зачіп якої закріплено на важелі, а другий - на рамі, або закріпленої на осі лопаті противагу, або плоских робочих поверхонь у лопаті, або у лопаті однієї плоскої робочої поверхні, а другої - опуклої форми у розрізі, який перпендикулярний осі рами, узгодження однакових робочих поверхонь лопатей в одному або протилежному напрямку та найбільшого кута повороту лопаті з рамою відносно осі рами у 90° дозволяє збільшити момент обертання вітроколеса, захистити лопаті від раптового надприпустимого пориву вітру. Наявність осі, яка встановлена у роторі вітроколеса паралельно осі обертання вітроколеса, рами, яка закріплена на цій осі, осі, яка встановлена у рамі, лопаті, яка закріплена на встановленій у рамі осі, розташування лопаті на осі лопаті таким чином, що вісь лопаті ділить лопать на дві різні за площею частини, пристрою для протидії повороту лопаті відносно осі лопаті, який встановлено у рамі, упору, який встановлено у роторі вітроколеса з можливістю взаємодії з рамою при повороті рами відносно осі рами, кулака, який закріплено на осі рами, другого упору, який встановлено у роторі вітроколеса з можливістю взаємодії 5 84620 або з рамою, або з кулаком при повороті рами відносно осі рами у напрямку від першого упору, третього упору, який встановлено у роторі вітроколеса з можливістю взаємодії з кулаком при повороті рами з кулаком відносно осі рами у напрямку від першого упору, встановлення другого і третього упорів з додатковою можливістю переміщення, пружини, яка встановлена на другому упорі, який встановлено з додатковою можливістю переміщення, і взаємодіє з ним, пружини, яка встановлена на другому упорі, який встановлено з додатковою можливістю переміщення, і взаємодіє з ним, розташування лопаті відносно осі рами таким чином, що вісь рами або ділить лопать на дві різні за площею частини, або зміщена до краю лопаті, або зміщена за край лопаті, розташування осі лопаті у рамі або перпендикулярно осі рами або паралельно осі рами, у пристрої для протидії повороту лопаті відносно осі лопаті, або закріпленого на осі лопаті важеля і пружини, один зачіп якої закріплено на важелі, а другий-на рамі, або закріпленої на осі лопаті противагу, або плоских робочих поверхонь у лопаті, або у лопаті однієї плоскої робочої поверхні, а другої - опуклої форми у розрізі, який перпендикулярний осі рами, узгодження однакових робочих поверхонь лопатей в одному або протилежному напрямку та найбільшого кута повороту лопаті з рамою відносно осі рами у 90° дозволяє збільшити момент обертання вітроколеса, захистити лопаті від раптового надприпустимого пориву вітру та обмежити швидкість обертання вітроколеса. Суть винаходу пояснюється кресленням, де на Фіг.1, Фіг.2 (вид А-на Фіг.1), Фіг.3 (вид Б-на Фіг.2), Фіг.4, Фіг.5 (вид В-на Фіг.4), Фіг.6 ( вид Е-на Фіг.1) Фіг.7 і Фіг.8 (вид К-на Фіг.7) зображено запропоноване вітроколесо. У роторі 1 вітроколеса встановлена вісь 2. На осі 2 закріплена рама 3 (див. Фіг.1 і Фіг.2). У рамі 3 встановлена вісь 8. Лопать 9 закріплена на осі 8, яка ділить лопать на дві різні за площею частини (див.Фіг.2) або на осі 18 (див. Фіг.8). Упори 5, 6 і 7 встановлені у роторі 1 вітроколеса, кулак 4 закріплено на осі 2 (див. Фіг.1 і Фіг.3). Вісь 8 встановлена або перпендикулярно осі 2 ( див.Фіг.2, поз.8) або паралельно осі 2 (див.Фіг.8, поз.18). Лопать 9 встановлена так, що вісь 2 або ділить лопать 9 на дві різні за площею частини (див.Фіг.2), або зміщена до краю лопаті 9 (див. Фіг.5), або зміщена за край лопаті 9 (див.Фіг.8). Лопать 9 має плоскі робочі поверхні (див.Фіг.1) або плоско-опуклі (див.Фіг.4 і Фіг.7). Встановлено пристрій для протидії повороту осі 8 разом з лопаттю 9 відносно осі 8, який має або закріплений на осі 8 важіль 10 і пружину 11, один зачіп якої закріплено на важелі 10, а другий на рамі 3 (див. Фіг.2), або закріплену на осі 8 противагу 12 (див. Фіг.5). Вітроколесо працює таким чином. Вітер притискає деякі лопаті 9 у крайнє положення, а деякі лопаті стають уздовж вітру як зоб 6 ражено на Фіг.1. При достатньому вітрі починається обертання ротора 1 вітроколеса. При обертанні ротора 1 вітроколеса лопать 9 при русі проти вітру повертається разом з рамою 3 на кут 90° і рама 3 притискається до упору 6 (див.Фіг.1). При взаємодії рами 3 з упором 6 від удару виникає сила, яка створює додатковий момент обертання вітроколеса (див.Фіг.1). Можливі декілька варіантів конструкції вітроколеса. У варіанті конструкції вітроколеса з одним упором 5 вітер притискає раму 3 до упору 5 (див. Фіг.1). У варіанті з двома упорами 5 і 6 вітер притискає раму 3 до упору 5 або до упору 6 (див. Фіг.1). У варіанті з двома упорами 5 і 7 і кулаком 4 вітер притискає раму 3 до упору 5 або кулак 4 до упору 7 (див. Фіг.1). Додатковий момент обертання вітроколеса створюється при взаємодії кулака 4 з упором 7 (див. Фіг.1). У варіанті з трьома упорами 5, 6 і 7 і кулаком 4 (див. Фіг.1) від удар у додатковий момент обертання вітроколеса створюється при взаємодії кулака 4 з упором 7, а упор 6 є запобіжний. А також у всіх варіантах вітер, діючи на лопать 9, яка рухається проти вітру, створює силу обертання, тобто, додатковий момент обертання вітроколеса (див. силовий трикутник на Фіг.1). Кут повороту рами 3 з лопаттю 9 на 90° встановлено тому, що при ньому орієнтовно створюється найбільший додатковий момент обертання вітроколеса. Точніше цей кут визначається дослідним або розрахунковим шляхом. Для захисту вітроколеса від надмірного удару рами 3 по упору 6 і кулака 4 по упору 7 замість упорів 6 і 7 встановлені упор 14 з пружиной 15 і упор 16 з пружиной 17 (див. Фіг.4 і Фіг.6). При раптовому надприпустимому пориву ві тру, якщо момент обертання лопаті 9 відносно осі 8 (див.Фіг.2 і Фіг.5 ) або осі 18 (див. Фіг.8) від вітру більше ніж момент обертання лопаті 9 відносно осі 8 або 18 від пружини 11 (див.Фіг.2 і Фіг.8) або противаги 12 (див.Фіг.5), то лопать 9 повертається відносно осі 8 або 18 і опір вітру зменшується. За деякий час лопать 9 повертається у попереднє положення. Для захисту лопаті 9 від раптового надприпустимого пориву вітру необхідно зафіксувати ротор 1 вітроколеса від обертання. Лопать 9 буде повертатися відносно осі 8 (див.Фіг.2 і Фіг.5) або осі 18 (див. Фіг.8) і опір вітру зменшиться. Для обмеження швидкості обертання вітроколеса лопать 9 має плоско-опуклу форму (див.Фіг.4 і Фіг.7). При посиленні вітру лопать 9, яка рухається проти вітру, під дією підйомної аеродинамічної сили повертається з рамою 3 відносно осі 2 і стає проти вітру, що збільшує опір і обмежує швидкість обертання вітроколеса (див.Фіг.4 і Фіг.7). 7 84620 8 9 Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 84620 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601