close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY17943

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2014.02.28
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
F 03D 3/00
F 03D 7/06
(2006.01)
(2006.01)
КРЫЛО ВЕТРОУСТАНОВКИ, ПАРУСНЫЙ ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ
И ВЕТРОУСТАНОВКА СО СРЕДСТВАМИ ЕЁ КРЕПЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 20091458
(22) 2009.10.15
(43) 2011.06.30
(71) Заявитель: Климук Василий Афанасьевич (BY)
(72) Автор: Климук Василий Афанасьевич (BY)
BY 17943 C1 2014.02.28
BY (11) 17943
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Климук Василий
Афанасьевич (BY)
(56) BY 10335 C1, 2008.
SU 1178931 A, 1985.
RU 2332585 C2, 2008.
SU 1086209 A, 1984.
RU 2053408 C1, 1996.
RU 2298685 C2, 2007.
US 3920354, 1975.
US 4208168, 1980.
DE 3143936 A1, 1983.
(57)
1. Крыло ветроустановки, содержащее парус крыла, закрепленный на каркасе крыла, и
по меньшей мере одну лопасть, парус которой закреплен на каркасе лопасти, при этом и
парус крыла, и парус лопасти расчленены на элементы в виде подвешенных с рабочей стороны на горизонтальных струнах соответствующих опорных сеток полосок из тонкого,
гибкого, легкого, плотного и прочного материала с перекрытием смежных полосок по
вертикали и горизонтали, нижние кромки которых последовательно соединены по вертикали свободно подвешенными нитями между собой и с соответствующим каркасом, а
нижние кромки полосок паруса крыла, кроме того, соединены указанными нитями с каркасом лопасти, причем каркас лопасти размещен преимущественно в верхней части каркаса крыла с возможностью отклонения в флюгерную сторону при скорости ветра выше
установленной, отличающееся тем, что полоски паруса крыла и полоски паруса лопасти
последовательно соединены по горизонтали соответственно со смежными полосками паруса крыла и смежными полосками паруса лопасти свободно подвешенными нитями с
Фиг. 1
BY 17943 C1 2014.02.28
обеспечением взаимного перекрытия соответственно смежных полосок паруса крыла и
смежных полосок паруса лопасти при любых порывах ветра, а крайние и промежуточные
полоски паруса крыла и паруса лопасти в каждом ряду, кроме того, соединены указанными нитями с примыкающими к ним соответствующими крайними и промежуточными
элементами каркаса крыла и каркаса лопасти, причем струны опорной сетки крыла и
струны опорной сетки лопасти выполнены в виде тонких, прочных нитей, образующих
ячейки размером, например, 15×15 см, с обеспечением взаимного перекрытия и опоры на
соответствующие сетки крыла и лопасти смежных полосок паруса крыла и смежных полосок паруса лопасти в наветренном положении рабочей стороны крыла и прохождения
ветрового потока с минимальным сопротивлением в подветренном положении рабочей
стороны крыла, при этом каркас крыла выполнен с выпуклостью в флюгерную сторону,
которая реализуется по образующим, преимущественно, в виде ломаных многократно линий, концы и точки излома которых расположены на воображаемых дугообразных линиях, а элементы каркаса крыла и каркаса лопасти выполнены из легких, прочных
материалов, например из древесины или стеклопластика, минимально допустимого, хорошо обтекаемого поперечного сечения.
2. Крыло по п. 1, отличающееся тем, что полоски паруса крыла и полоски паруса лопасти выполнены из тонкого, гибкого, легкого, плотного и прочного материала, например
из парашютной ткани или пленки ПВХ, и размером, исключающим значительное сопротивление ветровому потоку и шум при раскрытии и сложении полосок, например, 25×30 см.
3. Крыло по п. 1, отличающееся тем, что длина нити, соединяющей смежные полоски
каждого паруса крыла по горизонтали, соответствует расстоянию между точками крепления нити к смежным полоскам при нахождении одной из них в вертикальном положении,
а другой в горизонтальном положении с обеспечением взаимного перекрытия данных полосок, при этом длина нити между точками крепления к ней по вертикали нижних кромок
смежных рядов полосок каждого паруса соответствует расстоянию между горизонтальными струнами опорной сетки соответствующих смежных рядов полосок паруса, а длина
нити, соединяющей нижнюю кромку полоски крайнего нижнего ряда полосок каждого
паруса с соответствующим нижним элементом каркаса, соответствует расстоянию от точки крепления нити к полоске паруса в ее горизонтальном положении до соответствующего нижнего элемента каркаса, причем длина нити, соединяющей нижнюю кромку полоски
крайнего верхнего ряда полосок паруса с преимущественно нижней кромкой лопасти, соответствует расстоянию от данной нижней кромки лопасти в горизонтальном положении
лопасти до точки крепления нити к нижней кромке полоски крайнего верхнего ряда полосок паруса крыла в поднятом крайнем верхнем положении данного ряда, при этом указанные нити выполнены из тонкого, прочного материала.
4. Парусный ветродвигатель, содержащий ось, платформу и крылья, прикрепленные к
оси, отличающийся тем, что каждое крыло выполнено по любому из пп. 1-3, при этом
соответствующие горизонтальные верхние, промежуточные и нижние элементы каркасов
смежных крыльев соединены между собой натянутыми тонкими, прочными нитями, а
крылья снабжены опорными элементами.
5. Ветродвигатель по п. 4, отличающийся тем, что крылья прикреплены к оси посредством втулки соответствующими элементами каркасов, установленных симметрично вокруг оси, которая жестко прикреплена к платформе, причем элементы каркасов смежных
крыльев со стороны оси соединены по вертикали и горизонтали жесткими связями с образованием приводного вала для исполнительного механизма.
6. Ветродвигатель по п. 4, отличающийся тем, что крылья прикреплены жестко к оси,
а ось соединена с платформой с возможностью вращения и служит приводным валом для
исполнительного механизма.
7. Ветроустановка, содержащая соединенные между собой парусный ветродвигатель,
исполнительный механизм и платформу со средствами ее крепления, отличающаяся тем,
2
BY 17943 C1 2014.02.28
что парусный ветродвигатель выполнен по любому из пп. 4-6 и снабжен крышей, при
этом платформа имеет преимущественно плоскую форму, смонтирована из легких, прочных материалов, и выполнена с возможностью установки на крыше здания или сооружения вне ветровой тени, и прикреплена к каркасу здания или сооружения с помощью
легких, прочных конструкций с подкладкой виброзащитного материала, при этом ось
прикреплена к платформе, и на данной оси смонтирован флюгер, соединенный с ветровой
заслонкой, создающей ветровую тень с флюгерной стороны парусного ветродвигателя с
отклонением ветрового потока с флюгерной стороны парусного ветродвигателя в его парусную сторону, причем флюгер и ветровая заслонка смонтированы из легких, прочных
материалов, например из древесины или стеклопластика и армированной пленки ПВХ, с
возможностью синхронного поворота вокруг оси.
8. Ветроустановка по п. 7, отличающаяся тем, что снабжена концентратором ветра,
служащим также крышей ветроустановки, выполненным в виде взаимно пересекающихся
арок, снабженных смонтированными по их торцам конфузорами, прикрепленных к платформе и насаженных на ось, при этом каркас концентратора ветра выполнен из легкого,
прочного материала, например из древесины или стеклопластика, с покрытием из легкого,
прочного материала, например армированной пленки ПВХ, снабженным предохранительными створками, закрепленными шарнирно с возможностью поворота данных створок по
направлению ветра и образования щелей в покрытии концентратора ветра для прохождения избыточной массы ветра во время бури.
9. Ветроустановка по п. 7, отличающаяся тем, что снабжена концентратором ветра,
служащим также крышей ветроустановки, выполненным в виде арки с конфузором с одной стороны, а с другой - с диффузором и с флюгером, выполненным в виде вертикальной
пластины, причем арка, внутри которой на платформе расположен парусный ветродвигатель с исполнительным механизмом, насажена на ось, при этом каркас концентратора ветра и флюгер выполнены из легкого, прочного материала, например из древесины или
стеклопластика, с покрытием из легкого, прочного материала, например армированной
пленки ПВХ, покрытие концентратора снабжено предохранительными створками, закрепленными шарнирно с возможностью поворота по направлению ветра и образования щелей
в покрытии для прохождения избыточной массы ветра во время бури, а ось прикреплена к
платформе, имеющей преимущественно плоскую форму и снабженной по окружности ее
поверхности направляющими для передвижения на опорных элементах и удержания концентратора ветра, при этом флюгер выполнен с возможностью устанавливания концентратора ветра на ветер конфузором, который смонтирован с возможностью направления
ветрового потока на парусную сторону ветродвигателя и создания ветровой тени на его
флюгерной стороне.
10. Ветроустановка по любому из пп. 7-9, отличающаяся тем, что платформа и ось
снизу выполнены с возможностью прикрепления с помощью тросов лебедок, закрепленных на поверхности земли, а сверху - с возможностью прикрепления к воздушному шару.
Предложенное техническое решение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в парусных ветроустановках, преимущественно карусельного типа.
Известно крыло парусной ветроустановки, содержащее парус крыла, закрепленный на
каркасе крыла, и по меньшей мере одну лопасть, парус которой закреплен на каркасе лопасти, при этом и парус крыла, и парус лопасти расчленены на элементы в виде подвешенных с рабочей стороны крыла на горизонтальных струнах соответствующих опорных
сеток полосок паруса из тонкого, гибкого, легкого, плотного и прочного материала с перекрытием смежных полосок по вертикали и горизонтали, нижние кромки которых последовательно соединены по вертикали свободно подвешенными нитями между собой и с
3
BY 17943 C1 2014.02.28
кромками соответствующих каркасов крыла и лопасти, а нижние кромки полосок паруса
крыла, кроме того, соединены указанными нитями с каркасом лопасти, причем каркас лопасти размещен преимущественно в верхней части каркаса крыла с возможностью отклонения в флюгерную сторону крыла при скорости ветра выше установленной [1].
Недостатками известного крыла являются недостаточно надежное взаимное перекрытие смежных полосок, сложенных в парус, при значительных порывах ветра, повышенный
уровень шума при складывании полосок в парус и раскрытии паруса ветровым потоком,
повышенное сопротивление ветровому потоку в подветренном (флюгерном) положении
крыла, при этом указанный в аналоге изгиб крыла в его рабочую сторону недостаточно
способствует захвату ветрового потока.
Известен парусный ветродвигатель, содержащий установленные на вертикальной оси
рамы с натянутыми на них опорными сетками из упругого материала и расположенные на
рамах парусные лопасти, снабженные прямоугольными окнами и перекрывающими их
клапанами [2].
Недостатками известного ветродвигателя являются ограниченный диапазон рабочих
скоростей ветра, обусловленный малыми пределами регулирования ветровой нагрузки,
недостаточная защита от разрушения во время бури, а также сложность конструкции.
Известна градообразующая ветроэлектростанция, содержащая ветродвигатели, концентраторы воздушного потока, генераторы электроэнергии со средствами их крепления,
при этом ветроэлектростанция выполнена в виде окруженной опорным монолитом башни
с центральным вертикальным каналом, магистральными воздуховодами и прилегающими
к ней жилыми массивами, являющимися концентраторами воздушных потоков для магистральных воздуховодов [3].
Недостатками известной ветроэлектростанции являются массивность, сложность конструкции, высокая себестоимость, сложность реализации (воплощения в жизнь).
Главной задачей, на решение которой направлены заявленные крыло ветроустановки,
парусный ветродвигатель и ветроустановка со средствами ее крепления, является повышение энергоэффективности и экологичности ветроустановки, расширение диапазона ее
использования с возможностью эксплуатации в любых районах и в любых населенных
пунктах, а также снижение себестоимости.
Поставленная задача решена тем, что предложено крыло ветроустановки, содержащее
парус, закрепленный на каркасе крыла, и по меньшей мере одну лопасть, парус которой
закреплен на каркасе лопасти. При этом и парус крыла, и парус лопасти расчленены на
элементы в виде подвешенных с рабочей стороны на горизонтальных струнах соответствующих опорных сеток полосок из гибкого, тонкого, легкого, плотного и прочного материала с перекрытием смежных полосок по вертикали и горизонтали, нижние кромки
которых последовательно соединены по вертикали свободно подвешенными нитями между собой и с соответствующим каркасом, а нижние кромки полосок паруса крыла, кроме
того, соединены указанными нитями с каркасом лопасти. Причем каркас лопасти размещен преимущественно в верхней части каркаса крыла с возможностью отклонения в флюгерную сторону при скорости ветра выше установленной. Согласно данному
изобретению, полоски паруса крыла и полоски паруса лопасти последовательно соединены по горизонтали соответственно со смежными полосками паруса крыла и смежными
полосками паруса лопасти свободно подвешенными нитями с обеспечением взаимного
перекрытия соответственно смежных полосок паруса крыла и смежных полосок паруса
лопасти при любых порывах ветра. Крайние и промежуточные полоски паруса крыла и
паруса лопасти в каждом ряду, кроме того, соединены указанными нитями с примыкающими к ним соответствующими крайними и промежуточными элементами каркаса крыла
и каркаса лопасти. При этом каркас крыла выполнен с выпуклостью в флюгерную сторону
крыла (вогнутостью с рабочей стороны крыла), которая реализуется по образующим, преимущественно, в виде ломаных многократно линий, концы и точки излома которых рас4
BY 17943 C1 2014.02.28
положены на воображаемых дугообразных линиях. Элементы каркаса крыла и каркаса лопасти выполнены из легких, прочных материалов, например из древесины или стеклопластика, минимально допустимого, хорошо обтекаемого поперечного сечения,
обеспечивающего минимальное сопротивление воздушному потоку флюгерной стороны
крыла. Струны опорной сетки крыла и струны опорной сетки лопасти выполнены в виде
тонких, прочных нитей, образующих ячейки размером, например, 15×15 см, с обеспечением надежного взаимного перекрытия и опоры на соответствующие сетки крыла и лопасти
смежных полосок паруса крыла и смежных полосок паруса лопасти в наветренном положении рабочей стороны крыла и прохождения ветрового потока с минимальным сопротивлением в подветренном положении рабочей стороны крыла.
При этом полоски паруса крыла и полоски паруса лопасти выполнены из тонкого, гибкого, легкого, плотного и прочного материала, например из парашютной ткани или пленки ПВХ, и размером, исключающим значительное сопротивление ветровому потоку и
шум соответственно при раскрытии и сложении полосок, например, 25×30 см.
Кроме того, длина нити, соединяющей смежные полоски каждого паруса по горизонтали, соответствует расстоянию между точками крепления нити к смежным полоскам при
нахождении одной из них в вертикальном положении, а другой в горизонтальном положении с обеспечением необходимого взаимного перекрытия данных полосок. При этом длина нити между точками крепления к ней по вертикали нижних кромок смежных рядов
полосок каждого паруса соответствует расстоянию между горизонтальными струнами
опорной сетки соответствующих смежных рядов полосок паруса. Длина нити, соединяющей нижнюю кромку полоски крайнего нижнего ряда полосок каждого паруса с соответствующим нижним элементом каркаса, соответствует расстоянию от точки крепления
нити к полоске паруса в ее горизонтальном положении до соответствующего нижнего
элемента каркаса. Длина нити, соединяющей нижнюю кромку полоски крайнего верхнего
ряда полосок паруса крыла с преимущественно нижней кромкой лопасти, соответствует
расстоянию от данной нижней кромки лопасти в горизонтальном положении лопасти до
точки крепления нити к нижней кромке полоски крайнего верхнего ряда полосок паруса
крыла в поднятом крайнем верхнем положении данного ряда. Указанные нити выполнены
из тонкого, прочного материала.
Поставленная задача решена тем, что предложен парусный ветродвигатель, содержащий ось, платформу и крылья, прикрепленные к оси, которые согласно данному изобретению выполнены в соответствии с вышеприведенным описанием крыла ветроустановки.
При этом соответствующие горизонтальные верхние, промежуточные и нижние элементы
каркасов смежных крыльев соединены между собой натянутыми тонкими, прочными нитями. Крылья снабжены опорными элементами в виде, например, опорного подшипника
или одного, или нескольких установленных под каждым крылом последовательно и в направлении его передвижения легких, прочных колес.
При креплении крыльев ветродвигателя к оси посредством втулки соответствующими
элементами несущих каркасов, установленных симметрично вокруг оси, которая жестко
прикреплена к платформе, элементы несущих каркасов смежных крыльев со стороны оси
соединяются по вертикали и горизонтали жесткими связями с образованием приводного
вала для исполнительного механизма.
При жестком креплении крыльев к оси ветродвигателя ось соединяется с платформой
с возможностью вращения и служит приводным валом для исполнительного механизма.
Поставленная задача решена тем, что предложена ветроустановка, содержащая соединенные между собой парусный ветродвигатель, исполнительный механизм, платформу со
средствами ее крепления, снабженная согласно данному изобретению парусным ветродвигателем, выполненным в соответствии с вышеприведенным описанием ветродвигателя. Крыша ветроустановки выполнена, например, в виде навеса из легких, прочных
материалов, опирающегося на ось ветродвигателя и стойки вокруг ветроустановки, при5
BY 17943 C1 2014.02.28
крепленные к платформе. При этом платформа имеет преимущественно плоскую форму,
смонтирована из легких, прочных материалов, выполнена с возможностью установки на
крыше зданий, сооружений и на других объектах вне ветровой тени с креплением к каркасу зданий, сооружений и других объектов с помощью легких, прочных конструкций с
подкладкой виброзащитного материала. Ось ветродвигателя, являющаяся одновременно и
осью ветроустановки, прикреплена к платформе, а на данной оси смонтирован флюгер,
соединенный с ветровой заслонкой, перемещающейся на опорных элементах по направляющим платформы, создающей ветровую тень с флюгерной стороны парусного ветродвигателя с отклонением ветрового потока с флюгерной стороны парусного
ветродвигателя в его парусную сторону. Флюгер и ветровая заслонка смонтированы из
легких, прочных материалов с возможностью синхронного поворота вокруг оси.
В районах со слабыми ветрами устанавливается преимущественно ветроустановка,
снабженная концентратором ветра, служащим также крышей ветроустановки, выполненным в виде взаимно пересекающихся арок, снабженных смонтированными по их торцам
конфузорами, прикрепленных к платформе и насаженных на ось ветродвигателями. При
этом каркас концентратора ветра выполнен из легких, прочных материалов, с покрытием
из легкого, прочного материала, снабженным предохранительными створками, выполненными преимущественно из материала покрытия, закрепленными шарнирно с возможностью поворота по направлению ветра и образования щелей в покрытии концентратора
ветра для прохождения избыточной массы ветра во время бури. На оси ветродвигателя
смонтирован флюгер, соединенный с ветровой заслонкой, перемещающейся на опорных
элементах синхронно с флюгером по направляющим платформы, создающей ветровую
тень с флюгерной стороны парусного ветродвигателя и направляющей ветровой поток с
флюгерной стороны парусного ветродвигателя в его парусную сторону.
В районах со слабыми ветрами устанавливается ветроустановка, снабженная концентратором ветра, служащим также крышей ветроустановки, выполненным в виде арки, с
одной стороны которой конфузор, а с другой - диффузор и флюгер, выполненный в виде
вертикальной пластины. Арка, внутри которой на платформе расположен ветродвигатель,
насажена на ось ветродвигателя. При этом каркас концентратора ветра и флюгер выполнены из легкого, прочного материала с покрытием из легкого, прочного материала. Покрытие концентратора снабжено предохранительными створками, выполненными
преимущественно из материала покрытия, закрепленными шарнирно с возможностью поворота по направлению ветра и образования щелей в покрытии для прохождения избыточной массы ветра во время бури. Ось ветродвигателя прикреплена к платформе,
имеющей преимущественно плоскую форму, снабженной по окружности ее поверхности
направляющими для передвижения на опорных элементах и удержания концентратора
ветра. При этом флюгер выполнен с возможностью устанавливания концентратора ветра
на ветер конфузором, который смонтирован с возможностью направления ветрового потока на парусную сторону ветродвигателя и создания ветровой тени на его флюгерной
стороне.
В районах со слабыми ветрами платформа и ось данных ветроустановок снизу могут
крепиться к легким, прочным тросам лебедок, закрепленных на поверхности земли, а
сверху - к воздушному шару с подъемной силой, соответствующей весу ветроустановки и
тросов.
На фиг. 1 изображено крыло ветроустановки, общий вид; на фиг. 2 - парусный ветродвигатель, поперечное сечение в горизонтальной плоскости; на фиг. 3 - ветроустановка с
концентратором ветра в виде взаимно пересекающихся арок, вид сверху; на фиг. 4 - ветроустановка с концентратором ветра в виде арки с конфузором и диффузором с флюгером
по ее торцам, общий вид; на фиг. 5 - ветроустановка с концентратором ветра в виде арки с
конфузором и диффузором с флюгером по ее торцам, вид сверху.
6
BY 17943 C1 2014.02.28
Предложенное крыло (фиг. 1, 2) ветроустановки содержит парус крыла 10, закрепленный на каркасе крыла 10, и по меньшей мере одну лопасть 4, парус которой закреплен на
каркасе лопасти 4. При этом и парус крыла 10, и парус лопасти 4 расчленены на элементы
в виде подвешенных с рабочей стороны крыла 10 на горизонтальных струнах соответствующих опорных сеток 2 полосок 1 из тонкого, гибкого, легкого, плотного и прочного материала с перекрытием смежных полосок 1 по вертикали и горизонтали, нижние кромки
которых последовательно соединены по вертикали свободно подвешенными нитями 3
между собой и с соответствующими элементами каркасов крыла 10 и лопасти 4. Кроме
того, нижние кромки полосок 1 паруса крыла 10 соединены указанными нитями 3 с каркасом лопасти 4. Причем каркас лопасти 4 размещен преимущественно в верхней части каркаса крыла 10 с возможностью отклонения в флюгерную сторону при скорости ветра
выше установленной. Согласно данному изобретению, полоски 1 паруса крыла 10 и полоски паруса лопасти 4 последовательно соединены по горизонтали соответственно со
смежными полосками 1 паруса крыла 10 и смежными полосками паруса лопасти 4 свободно подвешенными нитями 5 с обеспечением необходимого взаимного перекрытия
смежных полосок 1 паруса крыла 10 и смежных полосок паруса лопасти 4 при любых порывах ветра. При этом крайние и промежуточные полоски 1 паруса крыла 10 и паруса лопасти 4 в каждом ряду соединены указанными нитями 5 с примыкающими к ним
соответствующими крайними и промежуточными элементами каркаса крыла 10 и каркаса
лопасти 4. Каркас крыла 10 выполнен с выпуклостью в флюгерную сторону крыла 10, которая реализуется по образующим преимущественно в виде ломаных многократно линий
6 (фиг. 2), концы и точки излома которых расположены на воображаемых дугообразных
линиях 7. Это способствует оптимальному захвату ветрового потока крылом 10 и обеспечивает требуемое натяжение струн опорной сетки 2. Элементы каркаса крыла 10 и каркаса
лопасти 4 выполнены из легких, прочных материалов, например из древесины или стеклопластика, минимально допустимого, хорошо обтекаемого поперечного сечения, обеспечивающего минимальное сопротивление воздушному потоку флюгерной стороны крыла
10. Струны опорной сетки 2 (фиг. 1, 2) крыла 10 и струны опорной сетки лопасти 4 выполнены в виде тонких, прочных, например капроновых нитей, натянутых между элементами конструкции каркасов крыла 10 и лопасти 4 и образующих ячейки необходимого и
достаточного размера, например 15×15 см, с обеспечением надежного взаимного перекрытия и опоры на сетку 2 смежных полосок 1 крыла 10 и смежных полосок лопасти 4 в
наветренном положении рабочей стороны крыла 10 и прохождения ветрового потока с
минимальным сопротивлением в подветренном положении рабочей стороны крыла 10.
При этом полоски 1 паруса крыла 10 и паруса лопасти 4 выполнены из тонкого, гибкого, легкого, плотного, прочного материала, например из парашютной ткани или пленки
ПВХ, и размером, например 25×30 см, исключающим значительное сопротивление ветровому потоку и шум соответственно при сложении и раскрытии полосок 1 паруса.
Длина нити 5, соединяющей смежные полоски 1 каждого паруса по горизонтали, соответствует расстоянию между точками крепления нити 5 к смежным полоскам 1 при нахождении одной из них в вертикальном положении, а другой в горизонтальном
положении с обеспечением необходимого взаимного перекрытия данных полосок 1. Длина нити 3 между точками крепления по вертикали к ней нижних кромок смежных рядов
полосок 1 каждого паруса соответствует расстоянию между горизонтальными струнами
опорной сетки 2 соответствующих смежных рядов полосок 1 паруса. Длина нити 3, соединяющей нижнюю кромку полоски 1 крайнего нижнего ряда полосок 1 каждого паруса
с соответствующим нижним элементом каркаса крыла 10 и каркаса лопасти 4, соответствует расстоянию от точки крепления нити 3 к полоске 1 паруса в ее горизонтальном положении до соответствующего нижнего элемента каркаса крыла 10 и каркаса лопасти 4.
Длина нити, соединяющей нижнюю кромку полоски 1 крайнего верхнего ряда полосок 1
крыла 10 с преимущественно нижней кромкой лопасти 4, соответствует расстоянию от
7
BY 17943 C1 2014.02.28
данной нижней кромки лопасти 4 в горизонтальном положении лопасти 4 до точки крепления нити 3 к нижней кромке полоски 1 крайнего верхнего ряда полосок крыла 10 в поднятом крайнем верхнем положении данного ряда.
Выполнение данных нитей 3 и 5 из тонкого, прочного, например капронового, материала вышеуказанной длины, ячеек опорной сетки 2 и полосок 1 паруса вышеуказанных
размеров, а также вышеуказанной конструкции каркаса крыла 10 и лопасти 4 обусловливает минимальный шум при сложении и раскрытии полосок 1, приближающийся к шуму
листьев деревьев, а также обеспечивает необходимую прочность паруса, минимальное сопротивление воздушному потоку в флюгерном положении крыла 10 и оптимальный захват ветрового потока в рабочем (парусном) положении крыла 10.
Предложен также парусный ветродвигатель (фиг. 1, 2, 3, 4, 5), содержащий ось 8,
платформу 9 и крылья 10 (на фиг. 4, 5 крылья 10 показаны условно), прикрепленные к оси
8 ветродвигателя, каждое из которых выполнено в соответствии с вышеприведенным описанием крыла 10 ветроустановки. При этом соответствующие горизонтальные верхние,
промежуточные и нижние элементы каркасов смежных крыльев 10 соединены между собой натянутыми тонкими, прочными, например капроновыми, нитями 11, обеспечивающими необходимую прочность крыльев 10 и ветродвигателя. Крылья 10 снабжены
опорными элементами в виде, например, опорного подшипника или одного, или нескольких установленных последовательно под каждым крылом 10 в направлении передвижения
крыла 10 легких, прочных колес, например типа велосипедных. Данные колеса, кроме того, увеличивая маховой момент крыла 10, способствуют стабилизации скорости вращения
крыльев 10 ветродвигателя.
При креплении крыльев 10 (фиг. 1, 2) ветродвигателя к оси 8 посредством втулки соответствующими элементами их несущих каркасов, установленных симметрично вокруг
оси 8, которая жестко прикреплена к платформе 9, элементы каркасов смежных крыльев
10 со стороны оси 8 соединяются по вертикали и горизонтали жесткими связями с образованием приводного вала 12 для исполнительного механизма.
При жестком креплении крыльев 10 к оси 8 ветродвигателя ось 8 соединяется с платформой 9 с возможностью вращения и служит приводным валом для исполнительного механизма.
Предложена ветроустановка (фиг. 3, 4), содержащая соединенные между собой парусный ветродвигатель, исполнительный механизм, платформу 9 со средствами ее крепления,
при этом парусный ветродвигатель (фиг. 2, 3, 4) выполнен в соответствии с вышеприведенным описанием. Крыша ветроустановки выполнена в виде, например, навеса из легких,
прочных материалов, например из древесины, стеклопластика, армированной пленки. Навес опирается на ось 8 и стойки вокруг ветроустановки, прикрепленные к платформе 9.
При этом платформа 9 ветроустановки имеет преимущественно плоскую форму, смонтирована из легких, прочных материалов, например из древесины, стеклопластика и металлоконструкций 20, установлена вне ветровой тени на крыше 18 зданий 19 (фиг. 4),
сооружений, вышек, непосредственно на поверхности земли или на плавсредстве на водной поверхности и прикреплена к каркасу зданий 19, сооружений, вышек, грунту или
плавсредству с помощью легких, прочных конструкций, например металлоконструкций
20, с подкладкой виброзащитного материала, например резины. Ось 8 ветродвигателя, являющаяся одновременно и осью 8 ветроустановки, прикреплена к платформе 9. На данной
оси 8 смонтирован флюгер 21, соединенный с ветровой заслонкой 22 (фиг. 3), перемещающейся на опорных элементах, например на роликах, по направляющим платформы 9
синхронно с флюгером 21. Ветровая заслонка 22 создает ветровую тень с флюгерной стороны парусного ветродвигателя и отклоняет ветровой поток с флюгерной стороны парусного ветродвигателя в его парусную сторону. Флюгер 21 и ветровая заслонка 22
смонтированы из легких, прочных материалов, например из древесины, стеклопластика и
армированной пленки ПВХ.
8
BY 17943 C1 2014.02.28
Для усиления эффективности работы ветроустановки в районах со слабыми ветрами
устанавливается преимущественно ветроустановка (фиг. 3), снабженная концентратором
ветра, служащим также крышей ветроустановки. Конценратор ветра выполнен в виде взаимно пересекающихся арок 13, снабженных смонтированными по их торцам конфузорами
14, прикрепленных к платформе 9 и насаженных на ось 8 ветродвигателя. При этом каркас
концентратора ветра выполнен из легкого, прочного материала, например из древесины
или стеклопластика, с покрытием из легкого, прочного материала, например армированной пленки ПВХ. Покрытие снабжено предохранительными створками 17, выполненными
преимущественно из материала покрытия, закрепленными шарнирно с помощью, например, упругого элемента с возможностью поворота данных створок 17 по направлению
ветра и образования щелей в покрытии концентратора ветра для прохождения избыточной
массы ветра во время бури. Монтаж, установка и крепление платформы 9 ветроустановки
и флюгера 21 с ветровой заслонкой 22 осуществляются вышеуказанным образом.
В районах со слабыми ветрами устанавливается также ветроустановка (фиг. 4, 5),
снабженная концентратором ветра, который служит также крышей ветроустановки. Концентратор ветра выполнен в виде арки 13, с одной стороны которой конфузор 14, а с другой - диффузор 15 и флюгер 16. Флюгер 16 выполнен в виде вертикальной пластины из
легкого, прочного материала, например из древесины, стеклопластика и армированной
пленки ПВХ. Арка 13, внутри которой расположен парусный ветродвигатель, насажена на
ось 8 ветродвигателя. Каркас концентратора ветра выполнен из легкого, прочного материала, например из древесины или стеклопластика, с покрытием из легкого, прочного материала, например армированной пленки ПВХ, которое снабжено предохранительными
створками 17, выполненными преимущественно из материала покрытия, закрепленными
шарнирно с возможностью поворота по направлению ветра и образования щелей в покрытии концентратора ветра для прохождения избыточной массы ветра во время бури. Ось 8
ветродвигателя прикреплена к платформе 9, имеющей преимущественно плоскую форму,
снабженной по окружности ее поверхности направляющими для передвижения на опорных элементах, например на роликах, и удержания концентратора ветра. Флюгер 16 выполнен с возможностью устанавливания концентратора ветра на ветер конфузором 14,
смонтированным с возможностью направления ветрового потока на парусную сторону
ветродвигателя и созданием ветровой тени на его флюгерной стороне. Монтаж, установка
и крепление платформы 9 ветроустановки осуществляются вышеуказанным образом.
В районах со слабыми ветрами платформа 9 и ось 8 ветроустановок также крепятся
снизу, например, к легким, прочным тросам лебедок, закрепленных на поверхности земли,
а сверху крепятся с помощью, например, троса к воздушному шару с подъемной силой,
соответствующей весу ветроустановки и тросов. Подъем ветроустановки на оптимальную
высоту позволяет получать большую мощность по мере увеличения высоты ветроустановки и соответствующего возрастания скорости ветра.
Крыло 10 (фиг. 1, 2) ветроустановки работает следующим образом. В наветренном положении рабочей стороны крыла 10 полоски 1 паруса складываются ветровым потоком в
сплошной парус, который за счет выпуклости каркаса крыла 10 в флюгерную сторону (вогнутости с рабочей стороны крыла 10) эффективно захватывает ветровой поток и поворачивает крыло 10 вокруг оси 8 ветродвигателя. При этом смежные полоски 1 паруса
надежно взаимно перекрываются при любых порывах ветра и опорная сетка 2 обеспечивает необходимую прочность паруса, а у крыла 10, обращенного в это время флюгерной
стороной на ветер, ветровым потоком раскрываются (поднимаются) полоски 1 паруса, устанавливаясь в горизонтальное (или близкое к горизонтальному) положение с образованием щелей, через которые пролетает ветровой поток, оказывая минимальное сопротивление
вращению крыла 10. Этому способствуют и минимально допустимые сечения, хорошо обтекаемые элементы конструкции каркаса крыла 10 и каркаса лопасти, вышеуказанные материалы опорной сетки 2 и оптимальные размеры ее ячеек, вышеуказанные материал и
9
BY 17943 C1 2014.02.28
размеры нитей 3 и 5, соединяющих смежные полоски 1 паруса крыла и смежные полоски
лопасти 4 по вертикали и горизонтали.
Парусный ветродвигатель (фиг. 2, 3, 4, 5) работает следующим образом. Полоски 1
парусов крыльев 10 ветродвигателя (фиг. 1, 2, 3, 5), обращенных рабочей стороной на ветер, складываются в сплошные паруса (парусная сторона ветродвигателя), которые захватывают ветровой поток и вращают ветродвигатель. Полоски 1 парусов крыльев 10
ветродвигателя, обращенных флюгерной стороной на ветер (флюгерная сторона ветродвигателя), поднимаются с образованием щелей, через которые пролетает ветер, оказывая
минимальное сопротивление вращению за счет вышеуказанной конструкции и материалов
крыла 10. При этом вращение передается на приводной вал 12, вращающийся вокруг оси
8, если ось 8 ветродвигателя жестко прикреплена к платформе 9, или передается непосредственно на ось 8, связанную с исполнительным механизмом, если ось 8 ветродвигателя прикреплена к платформе 9 с возможностью вращения. При значительных габаритах
крыльев 10 ветродвигателя крылья 10 снабжаются колесами, на которые опираются крылья 10 и с помощью которых осуществляется их передвижение и стабилизация скорости
вращения. Нити 11, соединяющие горизонтальные элементы конструкции каркасов смежных крыльев 10, обеспечивают необходимую прочность ветродвигателя при любых порывах ветра. Выпуклость каркаса крыла 10 в флюгерную сторону крыла 10 (вогнутость с
рабочей стороны крыла 10) способствует плавному переходу крыла 10 с парусной стороны ветродвигателя в его флюгерную сторону и наоборот.
Ветроустановка (фиг. 2, 3) работает следующим образом. Ветровой поток, поступающий на ветроустановку (вариант с навесом), воздействует на флюгер 21 (фиг. 3), связанный с ветровой заслонкой 22 и устанавливающий ее на ветер. Заслонка 22, перемещаясь
синхронно с флюгером 21, создает ветровую тень с флюгерной стороны ветродвигателя и
отклоняет ветровой поток с флюгерной стороны ветродвигателя в его парусную сторону,
усиливая таким образом ветровой поток с парусной стороны и ослабляя его с флюгерной
стороны ветродвигателя. Это увеличивает крутящий момент ветродвигателя и снижает до
минимального сопротивление флюгерной стороны вращению ветродвигателя.
В ветроустановке с концентратором ветра в виде взаимно пересекающихся арок 13 с
конфузорами 14 по их торцам (фиг. 2, 3) ветровой поток, поступающий в кофузор 14 концентратора, по мере продвижения к арке 13 уплотняется, ускоряется и одна его часть направляется прямо на парусную сторону ветродвигателя, а другая часть от флюгерной
стороны ветродвигателя ветровой заслонкой 22, связанной с флюгером 21, отклоняется в
парусную сторону ветродвигателя. Таким образом, ветровой поток с парусной стороны
ветродвигателя дополнительно усиливается, а с флюгерной стороны ветродвигателя при
этом ветровая заслонка 22 создает ветровую тень, что снижает до минимального сопротивление флюгерной стороны вращению ветродвигателя. Далее ветровой поток уходит
наружу через конфузор 14, расположенный с противоположной стороны арки 13.
В ветроустановке с концентратором ветра в виде арки 13 с конфузором 14 с одной стороны и диффузором 15 и флюгером 16 с другой стороны (фиг. 2, 4, 5) ветровой поток, поступающий в конфузор 14, который с помощью флюгера 16 сориентирован на ветер, по
мере продвижения к арке 13 уплотняется, ускоряется и направляется конфузором 14 на
парусную сторону ветродвигателя. При этом конфузор 14 создает ветровую тень на флюгерной стороне ветродвигателя, что снижает до минимального сопротивление этой стороны вращению ветродвигателя. Далее после ветродвигателя ветровой поток уходит наружу
через диффузор 15, дополнительно ускоряющий ветровой поток и усиливающий его воздействие на ветродвигатель.
Ветроустановка, поднятая воздушным шаром, работает аналогично работе вышеприведенных ветроустановок.
10
BY 17943 C1 2014.02.28
Для изготовления предложенных устройств не требуются дорогие и дефицитные материалы. Устройства имеют несложную конструкцию, экологичны, энергоэффективны и
могут устанавливаться в любых районах вне ветровой тени.
Источники информации:
1. Патент BY 10335, МПК7 F 03D 3/00, F 03D 7/06, 2008.
2. А.с. СССР 1178931, МПК F 03D 3/00, 1985.
3. Патент RU 2332585, МПК F 03D 11/00, 2008.
Фиг. 2
Фиг. 3
11
BY 17943 C1 2014.02.28
Фиг. 4
Фиг. 5
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
12
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
191 Кб
Теги
патент, by17943
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа