ветромеханический агрегат

Формула изобретения

Ветромеханический агрегат, содержащий верхнюю и нижнюю опоры, закрепленные относительно друг друга, электрогенератор, ветроколесо, состоящее из ступицы, укрепленной на оси ветроколеса с помощью поворотного механизма, и закрепленных в ней лопастей, на верхней опоре на поворотном механизме установлена втулка, которая свободно вращается вокруг вертикальной верхней опоры, отличающийся тем, что агрегат снабжен коромыслом, выполненным в виде двух пластин, между которыми закреплены ось ветроколеса, хвостовик-противовес и электрогенератор с помощью натяжного устройства, на втулке выполнены проушины, в отверстиях которых имеется шарнир, причем коромысло установлено с возможностью качания посредством шарнира, лопасти прикреплены к ступице неподвижно, а ступица с помощью привода соединена с электрогенератором, провода для подключения к внешним устройствам которого выведены из нижней опоры.

Описание изобретения к патенту

Агрегат применяется в ветроэнергетике и ветромеханике, для подъема воды и преобразования энергии движения ветра в механическое вращение электрогенератора.

Известен ветродвигатель для ветряка (патент РФ № 2283968, 2005) [1], который состоит из ветроколеса с вертикальной осью вращения, снабженного не менее чем тремя ветровоспринимающими элементами, скрепленными с радиальными траверсами, закрепленными на вертикальной оси вращения перпендикулярно ей, при этом внешние концы траверса оперты на кольцевую опору, ветроколесо установлено с возможностью взаимодействовать с генератором электрической энергии, каждый элемент выполнен в виде щелевого крыла, содержащего не менее двух параллельных лопастей, профилю поперечного сечения которых придана серповидная форма, выпуклая в сторону вращения ветроколеса и выгнутая со стороны ветровоспринимающих поверхностей, при этом ширина и длина лопастей щелевого крыла увеличивается от его поверхности, воспринимающей ветер, не менее чем на 5% от размеров соседней наименьшей, причем поперечному сечению наибольшей лопасти каждого щелевого крыла придана каплеобразная форма, для чего радиус кривизны профиля центральной части ее выпуклой поверхности выполнен меньшим, чем у остальных лопастей щелевого крыла. Образующая ветровоспринимающей поверхности наименьшей из лопастей щелевого крыла радиальна и перпендикулярна вертикальной оси вращения.

Указанный [1] ветродвигатель при сильном ветре оказывается подвержен разрушению конструкции, происходит большая потеря потока ветра на сопротивление обратной стороны лопаток, что делает данное устройство неэффективным.

Наиболее близким к заявленному агрегату является ветроэнергетическая установка (патент РФ № 2078990, 2004) [2], ветровая энергетическая установка, содержащая вертикальную опору и оголовок, расположенный на ее вершине с возможностью вращения вокруг вертикальной оси опоры, на оголовке установлены многолопастная ветротурбина, редуктор и электрогенератор. Рабочие лопатки ветротурбины размещены на периферии сметаемой поверхности, между профильными бандажными кольцами, совместно с которыми образуют сопловой аппарат, соединенный со ступицей ветротурбины посредством лонжеронов.

При изменении направления ветра данная конструкция (2) не может изменять свое положение, так чтобы многолопастная ветротурбина была перпендикулярна по отношению к направлению ветра. При большой скорости ветра данная установка работает неэффективно, т.к. вращение многолопастной турбины будет сводиться к нулю. Установка имеет достаточно сложную конструкцию. Кроме того, данное устройство не предназначено для использования в качестве насоса.

Целью изобретения является обеспечение максимального извлечения кинетической энергии ветра для получения электричества и подъема воды при упрощении конструкции.

В ветромеханическом агрегате, содержащем верхнюю и нижнюю опоры, закрепленные относительно друг друга, электрогенератор, ветроколесо, состоящее из ступицы, укрепленной на оси ветроколеса с помощью поворотного механизма, и закрепленных в ней лопастей, на верхней опоре на поворотном механизме установлена втулка, которая свободно вращается вокруг вертикальной верхней опоры, заявленный технический результат достигается тем, что агрегат снабжен коромыслом, выполненным в виде двух пластин, между которыми закреплены ось ветроколеса, хвостовик-противовес и электрогенератор с помощью натяжного устройства, на втулке выполнены проушины, в отверстиях которых имеется шарнир, причем коромысло установлено с возможностью качания посредством шарнира, лопасти прикреплены к ступице неподвижно, а ступица с помощью привода соединена с электрогенератором, провода для подключения к внешним устройствам которого выведены из нижней опоры.

Изобретение поясняется чертежом, где показан общий вид ветромеханического агрегата.

Ветроагрегат состоит из верхней опоры 1 и нижней опоры 2, закрепленных с помощью анкеров 3 и растяжек 4, электрогенератора 5, привода 6, лопастей 7 и натяжного устройства 8 для крепления генератора, ступицы 9, хвостовика-противовеса 10, оси 11 ветроколеса, состоящего из лопастей 7, ступицы 9; проводов от генератора 12, коромысла 13, втулки 14.

При вращении ветроколеса с лопастями 7 и ступицей 9 под воздействием ветра ступица 9 начинает вращаться относительно оси ветроколеса 11 с помощью поворотного механизма, привод 6 передает вращающее усилие электрогенератору 5. От электрогенератора отходят провода 12, которые проходят внутри верхней опоры 1 и нижней опоры 1, выходят из нижней опоры 2. К проводам 12 могут подключаться различные устройства, например насос. При изменении направления ветра ветроколесо вместе с коромыслом 13 и втулкой 14 поворачивается вокруг верхней опоры 1 и нижней опоры 2 и автоматически устанавливается по ветровому потоку с подветренной стороны опоры ветроагрегата. При сильном ветре за счет силы лобового давления потока на ветроколесо, состоящее из лопастей 7 и ступицы 9, коромысло 13 поворачивается вокруг горизонтальной оси на шарнире, и ветроколесо устанавливается наклонно к ветровому потоку, тем самым автоматически ограничивается частота вращения ветроколеса и обеспечивается защита ветроагрегата от разрушения при буревых скоростях ветра.

Данная конструкция проста в сборке, компактна, имеет небольшой вес, может работать при разном направлении ветра и его силе.