Маятниковый ветродвигатель Баялиева

(51) 03 5/06 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к ветродвигателям и предназначено для преобразования энергии ветра в энергию, полезную для использования в народном хозяйстве. Маятниковый ветродвигатель содержит лопасть, которая выполнена в виде маятника лопасти, содержащего лопасть и груз маятника,который установлен на одном конце рычажного привода, имеющего ось качания и противовес и/или возвратную пружину на другом конце, а рычажный привод соединен с устройством передачи возвратнопоступательного движения на нагрузку двигателя.(73) Баялиев Омир Каримович Бокенбаев Жакып Куттыбекович Товарищество с ограниченной ответственностью (74) Русакова Нина Васильевна Жукова Галина Алексеевна Ляджин Владимир Алексеевич Изобретение относится к ветродвигателям и предназначено для преобразования энергии ветра в энергию, полезную для использования в народном хозяйстве. Известны ветродвигатели,преобразующие энергию ветра во вращательное движение ветроколеса. На фиг.1 изображены ветродвигатели,используемые в качестве водяных насосов. Энергия ветра сначала преобразуется во вращательное движение ветроколеса, а потом в возвратнопоступательное движение водяного насоса. Необходимость создания большого момента вращения для движения водяного насоса приводит к увеличению количества лопастей и как следствие к большой парусности конструкции. Современные ветродвигатели с вращением ветроколеса достигают диаметров до 100 метров. При вращении,ветроколесо такого диаметра испытывает огромные нагрузки вследствие действия центробежных сил на его лопасти. Дальнейшее увеличение мощности ветродвигателей с вращением ветроколеса сопряжено с необходимостью разработки сложных технологий и приводит к их удорожанию. В предлагаемом устройстве ветродвигателя вращательное движение ветроколеса заменено на возвратно-поступательное,вследствие чего конструкция, в значительной степени лишена вышеуказанных недостатков. На Фиг.2 показано схематичное изображение ветродвигателя с гравитационным маятником в двух крайних положениях качания. Ветродвигатель представляет собой гравитационный маятник, образованный рычажным приводом, соединнный с маятником лопасти и грузом маятника. Маятник лопасти имеет возможность совершать колебания на одном конце рычажного привода, который в свою очередь имеет собственную ось качания и уравновешивается противовесом. Ось качания привода размещена на поворотном устройстве,которое позволяет ветродвигателю разворачиваться по ветру, и создат оптимальную ветровую нагрузку на лопасть. Момент качания может передаваться на нагрузку,например, маховик соединнный с генератором электроэнергии. Под действием ветра маятник лопасти начинает совершать собственные колебания на частоте,которая зависит от расстояния между грузом маятника и осью его качания. Так как маятник соединн с лопастью, то она меняет сво расположение относительно ветра. Это приводит к тому, что маятник лопасти начинает воздействовать разнонаправленной в вертикальной плоскости силой на рычажный привод ветродвигателя (Фиг.2 рисунки А) и Б. Привод под воздействием маятника лопасти и противовеса начинает совершать колебания вокруг собственной оси качания и передат возвратно-поступательные усилия на нагрузку, например, маховик. Маховик начинает вращаться и передат усилие вращения на генератор. Так как привод, маховик и генератор закреплены на одном поворотном устройстве, их 2 работа не прекращается в случае поворота ветродвигателя в результате изменения направления ветра. Вместо гравитационного маятника можно применять инерционный. На Фиг.3 показано схематичное изображение ветродвигателя с инерционным маятником в двух крайних положениях качания. Две лопасти уравновешивают положение центра масс маятника относительно его оси качания. Принцип действия ветродвигателя аналогичен предыдущему. Частота качания зависит от массы маятника и коэффициента упругости пружины. Вместо противовеса используется возвратная пружина, а усилие качания передатся на поршневой насос для перекачки воды. Для оптимизации работы насоса его ось симметрии совпадает с осью вращения поворотного устройства. Так как возвратно-поступательное движение не преобразуется во вращательное КПД ветродвигателя возрастает. Это также снижает стоимость конструкции в связи с отсутствием необходимости применения электрических устройств и деталей. Дополнительным преимуществом является то, что использование рычажного привода позволяет увеличить усилие качания, создаваемое маятником на поршневой насос, в соответствии с правилом рычага 1 /2 Х 2/Х 1, где 1- усилие создаваемое лопастью маятника 2 - усилие передаваемое нагрузке 1 - расстояние от оси качания привода до оси качания маятника Х 2 - расстояние от оси качания привода до точки приложения нагрузки Для остановки работы ветродвигателя с целью обезопасить его от разрушения во время бури достаточно создать небольшое усилие для остановки качания маятника. На Фиг.4 показано схематичное изображение ветродвигателя с аэродинамическим торможением. Аэродинамический тормоз представляет из себя рычаг с возвратной пружиной,закреплнный на приводе. На другом конце рычага размещается лопасть тормоза. В случае превышения скорости ветра большерычаг тормоза прижимается к оси качания маятника и останавливает его колебания. Применение в ветродвигателе гравитационноинерционных маятников позволяет отказаться от поворотного устройства. На Фиг.5 показано схематичное изображение ветродвигателя с гравитационно-инерционными маятниками. Лопасть, изготовленная из гибкого материала,например из парусины или резины, устанавливается на не менее чем три гравитационно-инерционных маятника, объединенных в единую кольцевую конструкцию. Расположение маятников и лопасти показано на Фиг.6. В данном исполнении лопасть образует боковую поверхность усечнной пирамиды. Разница площадей отверстий вверху и внизу пирамиды приводит к тому, что при обтекании лопасти потоком ветра создатся подъмная сила. В процессе качания маятников нижняя и верхняя часть лопасти меняются местами и изменяют направленность подъмной силы. Штоковый привод может передавать возвратнопоступательное усилие непосредственно на поршневой насос или на нагрузку. Для компенсации суммарного веса штокового привода, маятников и лопасти может использоваться опорная пружина,нижним концом опирающаяся на корпус поршневого насоса. Использование в качестве материала лопасти парусины и отсутствие поворотного устройства значительно удешевляет стоимость изготовления ветродвигателя. Сама лопасть может быть изготовлена трубчатой формы. На Фиг.7 представлены варианты лопасти с различными формами поперечного сечения. Использование лопасти трубчатой формы позволяет увеличить жесткость лопасти и уменьшить ее размер при тех же тяговых характеристиках. Использование возвратно-поступательного движения в предлагаемом ветродвигателе позволяет избавиться от разрушающего воздействия центробежных сил, уменьшить количество лопастей в ветродвигателе и снизить его парусность. Вс это приведт к снижению массы конструкции, упростит е изготовление и стоимость. Дополнительным преимуществом, является то, что возвратнопоступательное движение ветродвигателя можно использовать без преобразования его из вращательного, повышая тем самым КПД ветродвигателя. Данные устройства могут использоваться как для перекачки воды или нефти,так и для выработки электроэнергии. Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых показаны Фиг.1 - Изображение общеизвестных моделей ветровых насосов Фиг.2 А,Б, - Схематичное изображение ветродвигателя с гравитационным маятником в двух крайних положениях качания Фиг.3 А,Б, - схематичное изображение ветродвигателя с инерционным маятником в двух крайних положениях качания Фиг.4 Схематичное изображение ветродвигателя с аэродинамическим торможением Фиг.5 А,Б, - схематичное изображение ветродвигателя с гравитационно-инерционными маятниками Фиг.6 - Схематично изображено расположение маятников и лопасти Фиг.7 (А, Б, В) - Схематично изображены варианты выполнения лопасти трубчатой формы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Маятниковый ветродвигатель, содержащий лопасть, отличающийся тем, что лопасть выполнена в виде маятника лопасти, содержащего лопасть и груз маятника, который установлен на одном конце рычажного привода, имеющего ось качания и противовес и/или возвратную пружину на другом конце, а рычажный привод соединен с устройством передачи возвратно-поступательного движения на нагрузку двигателя. 2. Маятниковый ветродвигатель по п.1,отличающийся тем, что нагрузка и ветродвигатель размещены на поворотном устройстве. 3. Маятниковый ветродвигатель по п.1, 2,отличающийся тем, что ветродвигатель вместо рычажного содержит штоковый привод и ось качания привода отсутствует. 4. Маятниковый ветродвигатель по п.1-3,отличающийся тем, что рычажный привод содержит аэродинамический тормоз, состоящий из дополнительной лопасти, рычажного механизма и возвратной пружины. 5. Маятниковый ветродвигатель по п.1,отличающийся тем, что содержит по меньшей мере три маятника лопасти, лопасти которых объединены в единую кольцевую конструкцию, а рычажный привод заменен штоковым приводом с опорной пружиной. 6. Маятниковый ветродвигатель по п.1,отличающийся тем, что лопасти изготавливаются в виде аэродинамической трубы.