Ветроустановка “Бегущая лопасть”

(51)7 03 3/00 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(56) Предварительный патент РК 8440, кл. 03 3/00, 1998(57) Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для обеспечения электроэнергией различных автономных потребителей. Технический результат изобретения - повышение КПД ветроустановки, который достигается тем, что каждый из двух соосных ветродвигателей снабжен ведущим и ведомыми колсами, кинематически связанными между собой транспортрной цепью, к звеньям которой крепятся транспортные платформы,к последним крепятся махи, к которым шарнирно крепятся лопасти, при этом ведущие колса прикреплены в торцах горизонтального вала, а ведомые колса подсоединены с возможностью их вращения в торцах поворотной головки, причм копиры, установленные на торцах поворотной головки, выполнены в форме эллипса. Достижение максимального КПД ветроустановки обеспечивается тем, что в ветродвигателях лопасти в рабочем положении движутся между центрами вращения ведомых колс прямолинейнопоступательно по направлению ветра и перпендикулярно его потоку, создавая зрительный эффект бегущей по направлению ветра лопасти. 11220 Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для обеспечения электроэнергией различных автономных потребителей. Известен ветродвигатель (предварительный патент РК 8440, кл. 03 3/00, 1998), содержащий поворотную головку с горизонтальным валом, закрепленный на ней перпендикулярно горизонтальному валу киль для ориентации на ветер и два соосных лопастных ветроколеса, установленных на горизонтальном валу и состоящих из махов и шарнирно закрепленных на их концах лопастей, выполненных в виде пластин, и копиры, при этом каждая лопасть снабжена двумя взаимоперпендикулярными ползунами, из которых дальний от вала расположен в плоскости лопасти, а копиры установлены на торцах поворотной головки, при этом ползуны контактируют с копирами, имеющими по два окна в виде секторов, наружный сектор с углом 180 - 2, а внутренний сектор с углом 180, где- угол между положениями начала и конца разворота лопасти, причм угол/11826 при длине маха 13 а,ширине и длине пластины лопасти 2 а, однако этот ветродвигатель не позволяет получить максимальный КПД энергии ветра, так как при вращательном движении махов по окружности лопасть в рабочем положении получает максимальную энергию ветра только в тот момент, когда она перпендикулярна потоку воздуха. Технический результат изобретения - повышение КПД ветроустановки. Технический результат изобретения достигается тем, что ветроустановка, содержащая поворотную головку с горизонтальным валом, закрепленный на ней перпендикулярно горизонтальному валу киль для ориентации на ветер, махи и шарнирно закрепленные на их концах лопасти, выполненные в виде пластин, и копиры, при этом каждая лопасть снабжена двумя взаимоперпендикулярными ползунами,из которых дальний от вала расположен в плоскости лопасти, копиры установлены на торцах поворотной головки, а ползуны контактируют с копирами, согласно изобретению, снабжена двумя соосными ветродвигателями, каждый ветродвигатель снабжен ведущим и ведомыми колесами, кинематически связанными между собой транспортерной цепью, к звеньям которой прикреплены транспортные платформы, к последним прикреплены махи, при этом ведущее колесо прикреплено в торцах горизонтального вала, а ведомые колеса подсоединены с возможностью их вращения в торцах поворотной головки, причем копиры, установленные на торцах поворотной головки, выполнены в форме эллипса. Сущность изобретения поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 изображена схема ветроустановки, вид сбоку на фиг. 2 вид А-А спереди со стороны направления ветра. Ветроустановка Бегущая лопасть содержит поворотную головку 1, закрепленный на ней киль 2 перпендикулярно горизонтальному валу 3, махи 4,каждый из которых имеет закрепленные шарнирно лопасти 5, выполненные в виде пластин 6 и двух 2 ползунов 7, которые контактируют с копиром 8, выполненным в форме эллипса, закрепленным неподвижно на торцах поворотной головки 1, которая подвижно соединяется с опорой 9, в которой установлен с возможностью вращения вертикальный вал 10, кинематически связанный с горизонтальным валом 3, на торцах которого установлены соосные ветродвигатели 11, каждый из которых образован ведущим колесом 12, закрепленным в торце горизонтального вала 3, и ведомыми колесами 13, подсоединенными с возможностью их вращения в торце поворотной головки 1, которые кинематически связанны между собой транспортерной цепью 14, к звеньям которой крепятся транспортные платформы 15, к последним крепятся махи 4. Представленная ветроустановка работает следующим образом. Киль 2 вместе с поворотной головкой 1 устанавливает ветродвигатели 11 относительно направления ветра так, чтобы плоскости вращения махов 4 были параллельны направлению ветра. В рабочем положении лопасти 5 ветродвигателей 11 находятся на транспортерной цепи 14 над ведущим 12 и ведомыми 13 колесами, и пластины 6 воспринимают всей своей площадью энергию ветра, а лопасти 5 ветроколес 11, расположенных на транспортерной цепи 14 под ведущим 12 и ведомыми 13 колесами, находятся во флюгерном положении, и пластины 6 не воспринимают энергию ветра, поэтому возникает вращающий момент на лопастных ветродвигателях 11 относительно горизонтального вала 3. При этом движущая лопасть 5 в рабочем положении и связанная с ней транспортерная цепь 14 транспортной платформой 15 вызывает вращательное движение ведущего колеса 12 и горизонтального вала 3, соединенного с ним, а также вала 10. Последний отдает энергию потребителю (не показан). Разворот (перекладка) лопастей 5 из флюгерного положения в рабочее и наоборот осуществляется за счет энергии ветра и ползунов 7, которые скользят по копирам 8,направляют лопасти 5 на разворот и фиксируют их в том или ином положении. Для достижения максимального КПД ветродвигателя 11 махи 4 лопастей 5 в рабочем положении движутся на расстояниимежду центрами вращения ведомых колес 13 прямолинейно-поступательно по направлению ветра и перпендикулярно его потоку. При совпадении махов 4 лопастей 5, движущихся в рабочем положении, с условной вертикальной осью 16, проходящей через центры вращения ведомых колес 13, расположенных за ведущим колесом 12 по направлению ветра, происходит изменение направления движения махов 4 с прямолинейно поступательного на вращательное движение по окружности ведомых колес 13. Разворот (перекладка) лопастей 5 при переходе из рабочего положения во флюгерное начинается тогда, когда махи 4 лопастных ветродвигателей 11 не дойдут до горизонтального положения на угол , и заканчивается, когда махи 4 займут горизонтальное положение, лопасти 5 11220 развернутся на 90, где- угол между положениями начала и конца разворота лопасти. Дальние ползуны 7 относительно горизонтального вала 3 (или ближние относительно пластины 6) лопасти 5 зайдут на копиры 8 из области сектора Б, а ближние от вала 3(или дальние от пластины 6) ползуны 7 сойдут с копиров 8 в область сектора В, где сектор Б - это область отсутствия копира 8 для ползунов 7, ближних к пластине 6 лопасти 5 в рабочем положении на всей траектории ее движения в этой области, а сектор В это область отсутствия копира 8 для ползунов 7,дальних от пластины 6 в лопасти 5 во флюгерном положении на всей траектории ее движения в этой области (фиг. 1). Изменение направления движения махов 4 с вращательного движения по окружности ведомых колес 13 на прямолинейно - поступательное произойдет в тот момент, когда махи 4 лопастей 5, находящихся во флюгерном положении, совпадут с условной вертикальной осью 16, проходящей через центры вращения этих ведомых колес 13. Прямолинейно -поступательное движение махов 4 лопастей 5 во флюгерном положении будет сохраняться на расстоянии , определяющем расстояние между центрами вращения ведомых колес 13 до того момента,когда махи 4 совпадут с условной вертикальной осью 16, проходящей через центры вращения ведомых колес 13, находящихся впереди ведущего колеса 12 по направлению ветра. С этого момента направление движения махов 4 лопастей 5, находящихся во флюгерном положении, меняется с прямолинейно-поступательного на вращательное по окружности ведомых колес 13 и сохраняется до того момента, когда махи 4 лопастей 5 уже в рабочем положении совпадут с условной вертикальной осью 16, проходящей через центры вращения этих же ведомых колес 13. При этом лопасти 5 начинают разворот при переходе из флюгерного положения в рабочее, когда махи 4 занимают горизонтальное положение и оканчивают разворот на 90 при повороте махов 4 ветродвигателя 11 на угол . Это осуществляется за счет схода с копиров 8 дальних от горизонтального вала 3 ползунов 7 в область секторов Б и захода на копиры 8 из области секторов В, ближних от горизонтального вала 3 ползунов 7. Затем движение махов 4 лопастей 5 в рабочем положении меняется с вращательного на прямолинейнопоступательное. На этом полный цикл движения махов 4 лопастей 5, ветродвигателей 11 заканчивается. Чтобы исключить мертвое положение при двух лопастных ветродвигателях 11, хотя оно будет преодолеваться за счет сил инерции, можно махи 4 лопастей 5 правого ветродвигателя 11 сместить на 90 относительно махов 4 лопастей 5 левого ветродвигателя 11. В зависимости от конструктивных размеров ветроустановки Бегущая лопасть и числа лопастей 5 в ветроветродвигателе 11, которых может быть больше двух, но не меньше, можно получить большую мощность. Теоретически определено, что предлагаемая ветроустановка с двухлопастными ветродвигателями при всех равных технических условиях по сравнению с прототипом, а именно равная линейная скорость на концах махов, одинаковая площадь пластин лопастей, одинаковый размах ветроколес, равный 1,который в ветродвигателе предлагаемой ветроустановки складывается из длинны радиуса ведущего(ведомого) колеса и длины маха, - позволяет при равных пиковых значениях получаемых мощностей увеличить полную мощность ветроустановки за один период времени вращения лопасти по сравнению с прототипом за это время, например, при 1/4 в 1,2 раза, а при 1/2 увеличить в 1,33 раза. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Ветроустановка, содержащая поворотную головку с горизонтальным валом, закрепленный на ней перпендикулярно горизонтальному валу киль для ориентации на ветер, махи, шарнирно закрепленные на их концах лопасти, выполненные в виде пластин,и копиры, при этом каждая лопасть снабжена двумя взаимоперпендикулярными ползунами, из которых дальний от вала расположен в плоскости лопасти,копиры установлены на торцах поворотной головки,а ползуны контактируют с копирами, отличающаяся тем, что она снабжена двумя соосными ветродвигателями, каждый ветродвигатель снабжен ведущим и ведомыми колесами, кинематически связанными между собой транспортерной цепью, к звеньям которой прикреплены транспортные платформы, к последним прикреплены махи, при этом ведущее колесо прикреплено в торце горизонтального вала, а ведомые колеса подсоединены с возможностью их вращения в торцах поворотной головки, причем копиры, установленные на торцах поворотной головки,выполнены в форме эллипса.