Вітрильний агрегат

Винахід відноситься до вітроенергетики, зокрема до вітрильних вітроустановок. Відомий вітрильний агрегат, вибраний як найближчий аналог, складається з одного або декількох вітрильних рушіїв і силового механізму, зв'язаних між собою. Вітрильний рушій змонтований на системі металевих напрямних, які утворюють дві хрестовини, між якими на тросах навішені вітрила. Троси утворюють гнучкий вал, зв'язаний з валом силового механізму, за який обраний генератор. Вітрила навішені так, щоб весь час діяв момент одного з вітрил, передаючи це обертання силовому механізму, установленому унизу [патент Росії №2115018, МПК 6F03D3/00, публ. 10.07.98p]. Недоліком найближчого аналога є неможливість використання його для підйому води. Задачею винаходу є удосконалення конструкції вітрильного агрегату так, щоб шляхом введення додаткових елементів, зміни форми елементів і форми зв'язку між ними його можливо було використовувати для підйому води при будь-якому напрямку вітру. Поставлена задача вирішується тим, що у вітрильному агрегаті, що складається зі зв'язаними між собою вітрильного рушія і силового механізму, в якому вітрильний рушій включає напрямні з установленими на них вітрилами, згідно з винаходом, вітрильний рушій і силовий механізм змонтовані на поворотній платформі, у центрі якої у напрямку догори змонтована зливна труба, на платформі закріплені дві пари горизонтальних напрямних вітрильного рушія, на протилежних кінцях кожної пари напрямних з можливістю зворотнопоступального руху на візку встановлене вітрило, силовий механізм розташований на платформі догори з нахилом до вітрильного рушія і являє собою чотири пари напрямних довжиною, що дорівнює довжині напрямних вітрильного рушія, з двома парами внутрішніх та двома парами зовнішніх напрямних, з яких внутрішні пари угорі повернуті по дузі до зливної труби, на кожних дво х парах напрямних з можливістю зворотно-поступального руху на візках встановлені вітрило та резервуар для води, при цьому передні і задні ролики візків вітрил змонтовані на зовнішніх парах напрямних, а візки з резервуарами змонтовані двома задніми роликами на зовнішніх напрямних, а двома передніми - на внутрішніх напрямних, вітрильний рушій і силовий механізм зв'язані за допомогою троса, який з'єднує між собою задні частини відповідних візків відповідних вітрил і резервуарів для води. При цьому вн утрішні напрямні силового механізму зв'язані зі зливною трубою через послідовно встановлені лоток і патрубок, кут нахилу силового механізму до вітряного рушія дорівнює 75-80°, резервуари для води оснащені дозаторами, а зверху і знизу задньої частини кожного візка вітрильного рушія змонтовані ролики, які контактують з поверхнею напрямних, виконаних у вигляді швелера. Удосконалення конструкції вітрильного рушія, оснащення силового механізму такими конструкційними елементами як напрямні для переміщення резервуарів з водою і вітрил, розташуванням вітрильного рушія відносно силового механізму і виконанням відповідних зв'язків елементів вітрильного рушія та силового механізму дозволяє використовувати запропонований вітрильний агрегат для підйому води при будь-якому напрямку вітр у. Суть винаходу пояснюється кресленням, де схематично зображені: на Фіг.1 - загальний вигляд вітрильного агрегату; на Фіг.2 - вид зверху основи агрегату; на Фіг.3 - вид за стрілкою А на Фіг.1; на Фіг.4 - вид за стрілкою В на Фіг.1; на Фіг.5 - вид знизу на резервуари; на Фіг.6 - вид знизу на візки з вітрилами силового механізму; на Фіг.7 - зв'язок вітрильного рушія і силового механізму; на Фіг.8 - установлення задньої частини візка вітрильного рушія у напрямних; на Фіг.9 - схема перевертання резервуару для виливу води. Вітрильний агрегат змонтований таким чином. На рівній площадці у бетонній траншеї глибиною 120см, шириною 100см та довжиною 1200см прокладений 2¢ гідроізольований трубопровід, кінець якого плавно зігнутий і піднятий вертикально догори на висоту 50м і являє собою центральну зливну тр убу 1. Навколо центральної зливної труби 1 забетонована площадка радіусом 11м, на якій на кільцевій рейковій колії (на кресленні не показана) монтують платформу 2, виконану у вигляді поворотного круга радіусом 10м від центру труби. Поворотна платформа 2 призначена для того, щоб агрегат постійно займав положення, відповідне напрямку вітру. На платформі 2 розташовані зв'язані між собою вітрильний рушій 3 і силовий механізм 4 (Фіг.1). Вітрильний рушій 3 включає укладені на платформі дві пари швелерів, які утворюють дві напрямні 5 і 6 довжиною 60-70м.На кожній напрямній з протилежних їх кінців з можливістю зворотно - поступального переміщення на візках 22 встановлені поворотні вітрила 7 і 8 з площиною 100м 2, які упираються в обмежувач ходу (на кресленні не показано) (Фіг.2). Можливе також установлення на кожний візок декількох вітрил одного напрямку. При цьому візки 22 у швелери вмонтовані так, що їх задня частина має ролики 23 зверху і знизу опорної частини візка (Фіг.8). Силовий механізм 4 являє собою конструкційну раму (на кресленні не показана), закріплену розкосами 9 під кутом 75-80° до платформи 2 (Фіг.1). На рамі змонтовані чотири пари швелерів, які утворюють чотири напрямних 10, 11, 12, 13, по дві напрямні з кожного боку конструкційної рами, довжина яких дорівнює довжині напрямних 5,6 вітрильного рушія 3. Напрямні з кожного боку складаються з внутрішніх 11, 13 і зовнішніх 10, 12 пар напрямних (Фіг. 3). Зовнішні пари напрямних 10,12 yгopi на висоті 60м мають обмежувачі ходу (на кресленні не показані), а внутрішні напрямні, починаючи з відмітки 57,5м по дузі радіусом 1,5м під кутом 90° зігнуті до зливного патрубка 14. Кожний зливний патрубок 14 з'єднаний з трубопроводом 15, який, в свою чергу, з'єднаний з центральною зливною трубою 1 (Фіг.4). На кожній з чотирьох напрямних з протилежних їх кінців на візках з роликами змонтовані вітрила 16 і 17 і резервуари для води 18,19 з колесами. При цьому вітрило на візку чотирма роликами встановлене на зовнішні напрямні 10, 12 (Фіг.6), а резервуари для води 18, 19 двома задніми колесами встановлені на зовнішніх напрямних 10,12, а двома передніми - на внутрішніх напрямних 11,13 (Фіг.5). Резервуари для води 18,19 оснащені дозаторами. Довжина ходу візка з вітрилом у вітрильному рушії і силовому механізмі дорівнює 60м. Площа вітрил 100м 2. Вітрильний рушій 3 та силовий механізм 4 з'єднані між собою за допомогою тросу 20, який зв'язує задні частини візок з резервуаром для води 18, 19, візків з вітрилами 16, 17 силового механізму 4 через ролики 21 з візками з вітрилами 7, 8 вітрильного рушія 3 (Фіг.7). Перед роботою на вітрильному рушії 3 на краю ліворуч напрямній 6 на візку встановили вітрило 7 у положенні, яке співпадає з напрямком вітру. Друге вітрило 8 встановили розгорнутим боком до вітру з протилежного краю на напрямній 5. На силовому механізмі 4 на напрямних 10 і 12 з двох протилежних сторін встановили візки з вітрилами 16 і 17. При цьому площини вітрил повинні бути розташовані під кутом, який буде сприяти підйому води догори. Резервуар 18, який знаходиться унизу, заповнюють за допомогою поплавкового дозатора (на кресленні не показаний) водою. Дозатор тарований відповідно до сили вітру. Таким чином кожний раз резервуари 18, 19 наповнюють кількістю води, яка відповідає силі вітру. Потім відпускають гальма (на креслені не показані). Потік вітру потрапляє на вертикально встановлене під кутом 90° до напрямку вітр у і розташоване у крайньому положенні вітрило 7 вітрильного рушія 3 візок через трос 20 тягне резервуари 18, 19 і вітрила 16, 17 силового механізму 4. При цьому вітрило 7 іде вперед і тягне резервуар з водою 18. Друге вітрило 8 тягнеться назад за рахунок того, що йому допомагає другий порожній резервуар 19. Вітрила 16, 17 та резервуари 18, 19 переміщаються по відповідних напрямних у протилежних напрямках. Вітрила 7 і 8 також як і вітрила 16, 17 проходять відстань 60м до обмежника ходу (на кресленні не показаний). Вітрило 7 піднімає по напрямним 10,11 резервуар з водою 18. Передня частина резервуару з водою 18 на роликах, встановлених на внутрішніх напрямних 11, проходить до відмітки 57,5м. Передня частина продовжує рухатися, але вже по радіусу, звершуючи складну траєкторію, піднімаючись по висоті по радіусу і віддаляючись від напрямної. Задня частина, встановлена на зовнішніх напрямних 10, рухається вперед. Коли задня частина доходить до відмітки 59м, передня частина розташовується перпендикулярно напрямній і максимально віддалена від неї на відстань, яка дорівнює відстані між передніми і задніми роликами. Процес підйому задньої частини продовжується, а передня частина після досягнення максимального віддалення від напрямної починає рух назад, нахиляючись до зливного патрубка 14. Коли задня частина резервуару досягне відмітки 60м, то максимально збільшується нахил резервуару до зливного патрубка 14, виливаючи воду, яка по трубопроводу 15 поступає до магістральної труби 1 і далі до магістралі (Фіг.9). В цей час вітрило 7 теж проходить 60м і доходить до краю напрямної 6 до обмежувача ходу і починає рух в зворотному напрямку. Завдяки тросу 20 вітрило 16 повертається так, що вітер буде дути у площину, сприяючи його спуску донизу. Під власною вагою резервуар 18 повертається у початковий стан. Вітрило 17 унизу на напрямній 12 розвертається так, що вітер буде дути, сприяючи його підйому і підйому резервуару 19, наповненого підготовленою дозатором наступною порцією води. Таким чином, вітрило 7 переміщається уперед, піднімає резервуар з водою 18 догори і тягне друге вітрило 8, розгорнуте боком до вітру, назад за рахунок того, що йому допомагає другий порожній резервуар 19. Вітрило 17 находиться біля другого резервуару 19, а першому резервуару 18, допомагає підніматися догори вітрило 16. Назад вітрило 7 розвертається на 90° і площа вітрила становиться паралельно напрямку вітру. Вітрило 7 усією міццю через блок роликів 21 тягне трос 20 і все, що до нього прикріплено. Друге вітрило 8 при мінімальному вітрі тягнеться у протилежному напрямку. Вітрильний рушій 3 і силовий механізм 4 по напрямних ходять в один бік за допомогою вітру, а в протилежний бік їх тягне трос 20. Коли резервуар 18 визволяється від води, то вітрило 17 починає тягнути резервуар 19, візок і саме вітрило догори, чим допомагає тягнути вітрило 7 в початкове положення. При цьому задня частина візка піднімається і тертя її поверхні о поверхню швелерів запобігається за допомогою верхніх роликів 23 (Фіг.8). Так як порожні резервуари врівноважені, то сила вітр у діє тільки на подолання сили тертя блоку роликів 21 і власно піднімання ваги води. Усі вітрила віддають енергію на піднімання води, тому кінцевий результат буде достатньо високим, і чим сильніше вітер, тим буде більший результат підйому води. У кожному кінці напрямних 5, 6 відповідне вітрило 7, 8 розгортається і трос 20 через ролики 21 тягне візок з резервуаром 18, 19 і візок з вітрилом 16, 17. Через те, що центральна зливна труба 1 проходить через центр поворотної платформи 2, при будь-якому напрямку вітр у при будь-якому положенні платформи 2 вода через зливний патрубок 14 надходить до центральної зливної труби 1 і далі до магістралі. Те ж саме відбувається і з другим резервуаром з водою. Заявлений вітрильний агрегат може піднімати воду на висоту 50-60 метрів. Для постачання водою місцевостей, віддалених від джерела води, можливо використовувати один або декілька запропонований вітрильних агрегатів. Таким чином, запропонований вітрильний агрегат може бути використаний в районах, де панують сильні вітри, для постачання водою місцевостей, віддалених від джерела води. При цьому його характеризують висока екологічність, довговічність, легкість монтажу, простота при обслуговуванні.