Ветроколесо

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Ветроколесо содержит каркас, выполненный из восьми изогнутых под прямым углом стержней 1,два выступающих из каркаса прямых стержня 2,жестко скрепленных с осью 3. Каркас с наветренной стороны закрыт конусом 4, жестко закрепленным на оси 3, установленной в трубе 5, жестко прикрепленной посредство скобы 6 к поворотноопорному механизму 7 с возможностью вращения. Поворотно-опорный механизм 7, установлен на стойке 8. На изогнутых стержнях 1, на участках,примыкающих к криволинейным лопастям 9,установлены пружины кручения 10 с возможностью перемещения их по стержням 1 при сжатии и растяжении. На прямых стержнях 2 навешены грузы 11 с возможностью перемещения в радиальном направлении. Криволинейные лопасти 9 установлены с наклоном относительно оси 3, жестко скреплены с направляющими трубками 12,насажанными на изогнутые стержни 1 и снабжены блоками 13. К грузам 11 через блоки 13 прикреплены тросы 14.(72) Дробинский Александр Васильевич Шапкенов Бауыржан Кайдарович Кайдар Аргын Бауыржанулы(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Инновационный Евразийский университет(57) Изобретение относится к ветротехнике, связано с использованием кинетической энергии ветра, как альтернативного источника энергии и может быть использовано в ветродвигателях различного назначения и мощности с осью вращения ротора,совпадающей с направлением ветра. Техническим результатом является более эффективное использование энергии ветра,возможность выработки механической энергии при низких, средних и высоких скоростях ветра и надежность работы конструкции ветроколеса. Изобретение относится к ветротехнике, связано с использованием кинетической энергии ветра, как альтернативного источника энергии и может быть использовано в ветродвигателях различного назначения и мощности с осью вращения ротора,совпадающей с направлением ветра. Известно ветроколесо парусного типа (Патент РФ 2373425 03 1/06, опубл. 20.11.2009),содержащее ступицу с трубчатыми спицами, на которых закреплены лопасти в виде треугольника,которые выполнены в виде парусных оперений. Их вершина размещена у ступицы, а основание соединено с натяжной тягой, которая соединена с упругими элементами,ослабляющих силу натяжения парусных оперений при порывах ветра. Конструкция ветроколеса позволяет обеспечить безопасность от поломок при внезапных резких порывах ветра Недостатком данного ветроколеса является низкий коэффициент использования энергии ветра по причине отсутствия устройства, усиливающего скорость потока ветра, направляемого на лопасти. Известно также ветроколесо (Патент СССР 1790735, 03 1/06, опубл. 23.01.1993),содержащее криволинейные лопасти, связанные при помощи стержней с втулкой. Ветроколесо снабжено осью и коническим обтекателем, втулка установлена на оси с возможностью вращения, обтекатель закреплен на оси с наветренной стороны и обращен основанием к лопастям, причем диаметральное расстояние между лопастями превышает диаметр основания обтекателя. Ось имеет с одной стороны обтекатель, с другой - флюгер и поворотно-опорную часть, установленную на стойке. Недостатком ветроколеса является низкий коэффициент использования энергии ветра за счет того, что при диаметральном расстоянии между лопастями большем диаметра основания обтекателя часть потока ветра проходит в зазоре, минуя лопасти и не совершая работы, отсутствие устройства позволяющего передавать кинетическую энергию ветроколеса для дальнейшего преобразования в полезную работу. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ветроколесо с осью вращения,совпадающей с направлением ветра (Патент РФ 2391555, 03 1/06, опубл. 10.06. 2010), содержащее связанный с осью жесткий каркас с выступающими из него наклоненными вперед, на ветер стержнями,являющимися осями лопастей. Лопасти навешены на оси несимметрично так, что большая часть лопасти расположена с подветренной стороны,массы частей сбалансированы относительно оси. Каждая лопасть связана с каркасом пружиной кручения с возможностью отклонения. Каркас спереди закрыт направленным вершиной вперед конусом. На наружной боковой поверхности конуса укреплены жесткие лопатки, опоясанные по окружности основания конуса цилиндром с окнами напротив каждой лопатки. Недостатком ветроколеса является то, что расположение лопаток и окон в цилиндре не 2 обеспечивает эффективное использование энергии дополнительного потока ветра, направляемого конусом и лопатками через окна цилиндра на лопасти, а также не эффективно используется энергия основного потока ветра по причине наличия пустот между лопатками. В связи с этим поставлена задача, разработать ветроколесо с повышенным коэффициентом использования кинетической энергии ветра в широком диапазоне скоростей ветра. Техническим результатом является более эффективное использование энергии ветра,возможность выработки механической энергии при низких, средних и высоких скоростях ветра и надежность работы конструкции ветроколеса. Это достигается за счет того, что в известном ветроколесе, с осью вращения, совпадающей с направлением ветра, содержащем связанный с осью жесткий и закрытый направленный вершиной вперед конусом каркас, с выступающими из него стержнями с насаженными на них сбалансированными лопастями,связанными пружинами кручения с каркасом, предлагается ось вращения ветроколеса закрепить в поворотноопорном механизме с возможностью вращения. Каркас выполнить из изогнутых под прямым углом стержней с навешенными на них посредством трубок криволинейными лопастями по всей площади ометания. Криволинейные лопасти снабдить блоками с пропущенными через них тросами, соединенными с грузами, насаженными на прямых стержнях с возможностью перемещения по ним, а пружины кручения установить на изогнутых стержнях,на участках,примыкающих к криволинейным лопастям. Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображено ветроколесо, вид сбоку. На фиг.2 изображено ветроколесо, вид спереди со стороны обтекателя. На фиг.3 изображено сечение А-А ветроколеса на фиг.1. Ветроколесо содержит каркас, выполненный из восьми изогнутых под прямым углом стержней 1,два выступающих из каркаса прямых стержня 2,жестко скрепленных с осью 3. Каркас с наветренной стороны закрыт конусом 4, жестко закрепленным на оси 3, установленной в трубе 5, жестко прикрепленной посредство скобы 6 к поворотноопорному механизму 7 с возможностью вращения. Поворотно-опорный механизм 7,установлен на стойке 8. На изогнутых стержнях 1,на участках, примыкающих к криволинейным лопастям 9, установлены пружины кручения 10 с возможностью перемещения их по стержням 1 при сжатии и растяжении. На прямых стержнях 2 навешены грузы 11 с возможностью перемещения в радиальном направлении. Криволинейные лопасти 9 установлены с наклоном относительно оси 3, жестко скреплены с направляющими трубками 12,насажанными на изогнутые стержни 1 и снабжены блоками 13. К грузам 11 через блоки 13 прикреплены тросы 14. Ветроколесо работает следующим образом. Ветровой поток поступает на криволинейные лопасти 9 и на конус 4. На поверхности конуса 4 происходит увеличение скорости потока ветра,поступающего на криволинейные лопасти 9. Силы основного потока ветра и потока ветра,направляемого конусом 4, действуют равномерно по всей длине криволинейных лопастей 9. Возникающие силы создают вращающий момент на оси 3, приводя ее во вращение. При высоких скоростях потока ветра под воздействием центробежной силы грузы 11 радиально перемещаются по прямым стержням 2 от оси 3 к периферии, тем самым через тросы 14 и блоки 13 перемещая криволинейные лопасти 9 к оси вращения 3. В результате происходит уменьшение суммарной площади поверхностей криволинейных лопастей 9, воспринимающих ветровой поток, и снижается скорость вращения ветроколеса, что позволяет предотвратить поломку конструкции от воздействия потока ветра с высокой скоростью. При снижении скорости потока ветра лопасти 9 под воздействием сил упругости пружин 10, двигаясь по стержням 1, возвращаются в первоначальное положение, соответствующее положению, когда ветроколесо не вращается. Предлагаемое ветроколесо позволяет использовать максимум энергии потока ветра,повышает коэффициент использования его энергии,а получаемая кинетическая энергия вращающейся оси может быть полезно использована, например, в качестве привода различных механизмов или генераторов энергии. Изобретение может быть использовано в качестве привода в экологически чистых альтернативных источниках энергии. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Ветроколесо с осью вращения, совпадающей с направлением ветра, содержащее связанный с осью жесткий и закрытый направленным вершиной вперед конусом каркас, с выступающими из него прямыми стержнями с насаженными на них сбалансированными лопастями,связанными пружинами кручения с каркасом, отличающееся тем, что ось вращения ветроколеса закреплена в поворотно-опорном механизме с возможностью вращения, каркас выполнен из изогнутых под прямым углом стержней и навешенными на них посредством трубок криволинейными лопастями по всей площади ометания, при этом криволинейные лопасти снабжены блоками с пропущенными через них тросами,соединенными с грузами,насаженными на прямых стержнях с возможностью перемещения по ним, а пружины кручения установлены на изогнутых стержнях каркаса, на участках,примыкающих к криволинейным лопастям.