Ветродвигатель

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ огромную силу заключенную в порывах континентального ветра за счет того, что используются совмещенные на одном вертикальном валу двухъярусный ротор Савониуса и Геликодный ротор. Двухъярусный ротор Савониуса устанавливается на вертикальном с помощью трех дисков, между которыми по парно установлены лопасти ротора, сдвинутые на 90 и находящиеся во внутреннем пространстве геликоидного ротора,установленного на этом же валу с помощью двух трехплечих дисков, установленных в верхней и нижней частях вала, на плечи которых установлены лопасти геликоидного ротора. В предлагаемом техническом решении создана конструкция ветродвигателя с вертикальным валом,которая позволит наиболее полно использовать, как силу малого ветра, так и огромную силу,заключенную в порывах континентального ветра.(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии в континентальных странах, где преобладает рыскающий, порывистый ветер. Предлагаемая конструкция ветродвигателя с вертикальным валом позволит наиболее полно использовать, как силу малого ветра, так и Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии в континентальных странах, где преобладает рыскающий, порывистый ветер. Двухъярусный роторный ветродвигатель Патент 105688, опубликован бюл. 17 от 20.06.2011,МПК Р 03 3/06 встречного вращения, содержащий ротор с вертикальными лопастями ветродвигателя кинематически связаны с ротором и статором генератора с возможностью раздельной передачи вращающегося момента на ротор и статор генератора, причем благодаря ориентированному расположению лопастей верхнего и нижнего ярусов ветродвигателя вращение ротора и статора генератора происходит в противоположных направлениях. Вертикальные лопасти ярусов ветродвигателя имеют аэродинамический профиль со смещенным центром тяжести относительно вертикальной оси лопасти за счет утяжеленной хвостовой части, что позволяет осуществлять аэродинамическое торможение при критических скоростях ветра и добиться стабильного вращения роторов ветродвигателя верхнего и нижнего ярусов. Горизонтальные лопасти аэродинамического профиля, расположенные под острым углом к плоскости вращения, обеспечивая тем самым дополнительный крутящий момент, повышающий КПД ветроустановки и дополнительно за счет возникновения подъемной силы разгружает подшипники в опорах ветродвигателя в осевом направлении,повышая надежность подшипникового узла. В глубоко континентальных странах, где скорость ветра порывиста, мала и не постоянна,часто меняется его направление, поэтому конструкторы используют ветродвигатели с вертикальным валом, которые могу работать на малых ветрах, и для них не требуется специальной ориентации на направление ветра. Имея определенное преимущество,двигатели с вертикальным валом, имеют и свой недостаток,который заключается в низком коэффициенте использования силы ветра, поэтому все технические решения направлены на увеличение коэффициента использования ветра. В приведенном аналоге для увеличения коэффициента использования ветра используется двухъярусная модель ротора Савониуса, которая при помощи механической передачи вращает ротор и статор генератора ветроустановки в противоположные стороны, что и увеличивает коэффициент использования ветра. Но если в данной конструкции учесть все потери силы вращения ветродвигателя на кинематические связи между валом ветродвигателя и генератором, то в данном аналоге где коэффициент использования силы ветра ротором Савониуса равен 0,2 будет еще ниже, к тому же сама конструкция данного ротора не может использовать порывы континентального ветра, обладающие большой силой. В предлагаемом техническом решении создана конструкция ветродвигателя с вертикальным валом,которая позволит наиболее полно использовать, как силу малого ветра, так и огромную силу,заключенную в порывах континентального ветра. Для решения такой технической задачи используются совмещенные на одном вертикальном валу двухъярусный ротор Савониуса и Геликодный ротор. Двухъярусный ротор Савониуса устанавливается на вертикальном с помощью трех дисков, между которыми по парно установлены лопасти ротора, сдвинутые на 90 и находящиеся во внутреннем пространстве геликоидного ротора,установленного на этом же валу с помощью двух трехплечих дисков, установленных в верхней и нижней частях вала, на плечи которых установлены лопасти геликоидного ротора. В предлагаемом техническом решении создана конструкция ветродвигателя с вертикальным валом,которая позволит наиболее полно использовать, как силу малого ветра, так и огромную силу заключенную в порывах континентального ветра. Для решения такой технической задачи используется совмещенные на одном вертикальном валу двухъярусный ротор Савониуса и Геликодный ротор. Двухъярусный ротор Савониуса устанавливается на вертикальном с помощью трех дисков между которыми по парно установлены лопасти ротора сдвинутые на 90 и находящиеся во внутреннем пространстве геликоидного ротора установленного на этом же валу с помощью двух трехплечих дисков, установленных в верхней и нижней частях вала, на плечи которых установлены лопасти геликоидного ротора. В конструкции ветродвигателя применен двухъярусный ротор Саовниуса, который себя хорошо зарекомендовал па малых ветрах и может использовать малые континентальные ветра, и не меняет своего коэффициента использования ветра при резком изменении направлении ветра. Вторая часть ветродвигателя, геликоидный ротор, который может использовать и использует сильные порывы другую особенность континентального ветра и его коэффициент использования ветра является одним из самых высоких 0,4. Такая комбинация двух роторных ветродвигателей дает возможность наиболее полно использовать силу,континентального ветра. Использование таких ветродвигателей на ветроэнергетических станциях естественно повысит их КПД. Ветродвигатель изображен на фиг., который состоит из верхнего и нижнего яруса ротора Савониуса где 1 - лопасть верхнего яруса ротора, 2- верхний диск для установки верхней части лопастей -верхнего яруса ротора, 3 - средний диск для установки нижней части лопастей верхнего яруса и верхней части лопастей нижнего яруса, 4 вал ветродвигателя, 5 - лопасть нижнего яруса ротора, 6 - нижний диск для установки нижней части лопастей нижнего яруса, 7 - лопасть верхнего яруса ротора, 8 - лопасть нижнего яруса ротора, 9 лопасти геликоидного ротора, 10 - нижний трехплечий диск для установки нижних частей трех лопастей геликоидного ротора, 11 - верхний трехплечий диск для установки верхних частей трех лопастей геликоидного ротора. Лопасти 1 и 7 верхнего яруса ротора имеют форму полуцилиндров торцами установленных между верхним диском - 2 и средним диском - 3 по их диаметру таким образом, что линии срезов полуцилиндров находятся на диаметральной линии и перекрывают друг друга на величину радиуса дисков, причем диски 2 и 3 жестко установлены на вал - 4, лопасти 5,8 нижнего яруса ротора установлены аналогично между 3 - средним диском и 6 - нижним диском, который установлен также на валу - 4. Три лопасти - 9 геликоидного ротора установлены на вал ветродвигателя - 4 с помощью двух трехплечих дисков, один из которых устанавливается в нижней части вала - 4, (ниже диска - 6) на трех плечах которого установлены нижние концы трех лопастей - 9 геликоидного ротора, а второй трехплечий диск - 11 установлен в верхней части вала - 4 (выше диска - 1) на трех плечах которого установлены верхние концы геликоидного ротора. Ветродвигатель работает следующим образом поток ветра перпендикулярно воздействуя на рабочую поверхность лопасти - 1 ротора Савониуса поворачивает на 90 дискам - 2, 3 вал - 4,соответственно вместе с валом - 4 поворачивается и лопасть - 5 нижнего яруса с помощью дисков 3,6,неподвижно установленных на валу - 4, находясь по воздействием ветра лопасть -5 в свою очередь поворачивает вал на 90 вал - 4 и вместе с ним вращаются диски - 2,3 поворачивающие лопасть - 7 верхнего яруса ротора на 90, находясь под воздействием ветра в свою очередь лопасть - 7 поворачивает вал - 4 на 90, который соответственно поворачивает диски - 3,6 и вместе с ними лопасть - 8 нижнего яруса ротора на 90,находясь под воздействием ветра лопасть - 8 поворачивает вал - 4 на 90, и так вал - 4 под воздействием ветра делает полный оборот, при непрерывном воздействии ветра на лопасти 1,5,7,8 создается вращающий момент вала, который передается на вал якоря генератора для выработки электроэнергии. Под воздействием постоянного ветра, с помощью ротора Савониуса вал ветродвигателя может набрать скорость вращения якоря генератора до 60 об./мин., при дальнейшем увеличении скорости потока ветра вступают в работу лопасти 9 геликоидного ротора, которые с помощью двух несущих дисков 10,11 с тремя плечами непрерывно вращают вал - 4. Таким образом, предлагаемый ветродвигатель,малые ветра использует с помощью ротора Савониуса, а сильные ветра не использует с помощью геликоидного ротора. Так как ротор Савониуса и геликоидный ротор установлены на одном валу - 4 независимо, то при увеличении скорости ветра, когда работает геликоидный ротор, ротор Савониуса может отключаться от вала, и наоборот при малых ветрах,когда работает ротор Савониуса, геликоидный ротор может отключаться. Данный ветродвигатель может использоваться в глубококонтинентальных территориях, где ветра часто меняют направления и носят порывистый характер. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Ветродвигатель, содержащий вертикальную ось и двухъярусный ротор Савониуса, установленный на несущих дисках, отличающийся тем, что на оси дополнительно установлен геликоидный ротор на двух несущих дисках с тремя плечами каждый, для крепления лопастей, установленных в верхней и нижней частях вала так, что ротор Савониуса находится во внутреннем пространств е геликоид но го ротора.