04.06.2019
219.017.72fc

КАРУСЕЛЬНОЕ ВЕТРОКОЛЕСО

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002690306
Дата охранного документа
31.05.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к ветроэнергетике. Карусельное ветроколесо, содержащее лопасти в виде аэродинамических крыльев и демпферы, расположенные между двумя дисками, на которых закреплены крылья с возможностью поворота вокруг оси, причем крылья и демпферы непосредственно закрепляются в виде комплектов на хордах верхнего и нижнего дисков, причем углы между хордами равны. Каждый комплект из лопастей и демпферов в любой точке круговой траектории движения имеет крылья, действующие в рабочем режиме, и крылья в режиме флюгерования, а расстояние между осями соседних крыльев комплекта и размеры крыльев выполнены такими, что в рабочем режиме зазоры между соседними крыльями отсутствуют, а зазоры между кромками крыльев, параллельных дискам, и дисками выполнены минимальными. Изобретение направлено на увеличение коэффициента использования энергии ветра. 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветродвигателям с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра - Карусельное ветроколесо - (KB). В качестве аналога примем Карусельное ветроколесо (патент RU 2498109, C2, F03D 3/00 20.012013 г, Бюлл. 31), которое содержит установленные на вертикальной оси не менее трех симметрично расположенных рамочных Г-образных махов зажатых между двумя разделительными плоскостями, обеспечивающими более эффективное использование воздушного потока в пределах каждого яруса, n таких ярусов - комплектов, расположены вдоль основной оси вращения карусельного ветроколеса (КВ), причем верхняя разделительная плоскость n-1 яруса является нижней для n-го яруса. Махи каждого верхнего яруса смещены относительно махов ближайшего нижнего на угол

α=2π/ к n - (1),

где к - количество махов на одном ярусе, n - количество ярусов.

1. К недостаткам прототипа относится необоснованно сложная конструкция. Рамочные махи, как самостоятельные детали, на каждом ярусе зажаты между двумя разделительными плоскостями, а лопасти шарнирно на осях закреплены в махах. Но ведь проще оси лопастей шарнирно на осях закрепить непосредственно на разделительных плоскостях, жестко связанных с основным валом.

2. При анализе работы прототипа (см. его Фиг. 1) очевидно, что в 4-м квадранте относительно вектора воздушного потока (ВП) - т.е. в зоне 270-360 градусов момент вращения от каждого маха равен нулю. Это вызывает неравномерность вращения КВ и для ликвидации этого отрицательного явления вводится несколько ярусов, усложняя конструкцию КВ.

В качестве прототипа предлагается Карусельное ветроколесо по патенту RU 2659680, С2, F03D 3/00, 09.03.2016 г, которое содержит ветроколесо имеющее лопасти и демферы, расположенные между двумя плоскостями, на которых закреплены лопасти с возможностью поворота вокруг оси. При чкм лопасти и демпферы непосредственно закрепляются в виде комплектов на хордах верхнего и нижнего дисков, используемых в качестве плоскостей. Каждый комплект из лопастей и демпферов в любой точке круговой траектории движения имеет лопасти, действующие в рабочем режиме, и лопасти в режиме флюгерования, а расстояние между осями соседних лопастей комплекта и размеры лопастей выполнены такими, что в рабочем режиме зазоры между соседними лопастями отсутствуют, а зазоры между кромками лопастей параллельных дискам и самими дисками выполнены минимальными. Наряду с очевидными достоинствами прототипа:

1. Использование 100% ометаемой площади.

2. Равномерность движения КВ даже при одном ярусе.

3. Сравнительная простота конструкции.

4. Расширенный диапазон рабочих скоростей воздушного потока (из-за наличия вставок).

5. Существенным недостатком этого известного КВ является сравнительно низкий коэффициент использования ветроэнергии (Ср-Си Пи фактор по международным правилам). Применение в прототипе плоских лопастей не позволяет более эффективно использовать энергию действующего воздушного потока (ВП).

На Фиг. 1 проиллюстрирована идея КВ-прототипа, в котором плоские лопасти 1 расположены на штангах 3 с равными углами между ними, зонами переключения 4, действующими на лопасти силами F. Для того чтобы обеспечить 100% "ометаемой площади" и заданное направление вращения ветроколеса, его лопасти 1 в первом и четвертом квадрантах (0-90, 270-360 градусов) относительно вектора воздушного потока, должны быть перпендикулярны своим штангам 3 и находиться левее их относительно вала 2 и правее своих штанг 3 относительно вала 2 во втором и третьем квадрантах (90-180, 180-270 градусов). На рисунке также показано действие сил F от ВП в различных точках круговой траектории при формировании вращающего момента одного знака в соответствии с выбранным направлением вращения. Показаны зоны переключения 4, где происходит переход одних лопастей в рабочий режим, а других в режим флюгерования.

Задачей предполагаемого изобретения является более эффективный съем энергии с единицы «ометаемой» площади при сохранении идеи расположения аэродинамических крыльев 1 (вместо лопастей 1). Применение в КB вместо плоской лопасти крыла по Фиг. 2, имеющего в сечении соответствующий аэродинамический профиль, создает дополнительные подъемную силу и момент, позволяет с учетом конструктивных идей прототипа (наличие 2-х комплектов крыльев 1 и демпферов 6 к каждому крылу при наличии штанг 3, основного вала КB 2, зоны переключения 4) существенно увеличить коэффициент использования ветроэнергии Ср. Очень важен для ветроустановок с вертикальным валом и аэродинамическими крыльями (типа Дарье) вопрос переключения (инверсии) крыльев при переходе каждого крыла по Фиг. 2 из зоны 270-0-90 градусов при заданном направлении вращения КВ в зону 90-180-270 градусов. Очевидно, что без инверсии в зоне переключения крыло будет развивать тормозной, паразитный момент. В известном патенте - СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТЕКУЩЕЙ СРЕДЫ ВО ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ КРЫЛЬЯМИ (RU №2589569, С2, F03D 3/06, Опубликовано 10.07.2016 г, Бюлл. № 19) при движении по окружности в зонах изменения формы крыльев на симметричную, - 90 градусов +Δ и 270 градусов +Δ относительно вектора ВП (где - Δ зона изменения формы крыла при изменении характера момента) форма каждого крыла автоматически изменяется скачком в Δ - зонах, после чего снова формируется рабочий момент.

На Фиг. 3 дана примерная конструкция крыла из этого патента, инверсирующего свою форму в определенных зонах круговой траектории, где отображены отдельны детали в конструкции контрольного крыла. Его ось 7, закрылок 9, электротриггер 15, узел изменения формы крыла 16, передняя аэродинамическая обшивка крыла 17, задняя подвижная аэродинамическая обшивка крыла 18, их оси поворота 19, контроллер с серводвигателем 20, ось закрылка 24. Особенностью предлагаемой конструкции KB является автоматическая смена комплектов крыльев одной конфигурации на инверсную как раз в зонах переключения -4 (Δ), т.е отсутствует необходимость в усложнении конструкции крыльев, использовании электроники и вычислительной техники.

На Фиг. 4 изображено предлагаемое КB, которое состоит из - вертикального основного вала - 2, к которому гайками - 5, и упорными кольцами -7 закреплены верхний - 3 и нижний - 4 диски, на которых находится остальная часть конструкции КB и (лопасть)-аэродинамическое крыло - 1, причем по разрезу А-А Фиг. 3 дана Фиг. - 4.

На Фиг. - 5 изображены детали KB для варианта 3-х хорд. Показано направление ВП и направление вращения KB стрелкой ω. Показан вал - 2, упорное кольцо - 7, нижний диск - 4 и комплект крыльев и демпферов - 8, расположенных на каждой хорде - 9, причем углы между хордами равны и для варианта трех хорд - 60 градусов. Из Фиг. 4 видно, что каждый комплект 8 из крыльев - 1 и демпферов - 6 в любой точке круговой траектории движения имеет крылья - 1, действующие в рабочем режиме (при упоре на демпферы 6) и создающие вращательный момент для вала - 2, крылья - 1 другой половины комплекта 8 на хорде действуют в режиме флюгерования (в этом режиме крыло свободно от упора на демпферы и не создает никакого вращающего момента относительно основного вала - 2), т.е. вращательный момент каждого комплекта - 8 не прерывается (именно это обеспечивает равномерность вращения, предложенного КВ). Расстояния между осями - 5 соседних крыльев - 1 на хорде - 9 и размеры крыльев выполнены такими, что в рабочем режиме зазоры между соседними крыльев отсутствуют. Зазоры между кромками крыльев параллельных дискам и дисками выполнены минимальными и такими, что допускают свободное перемещение крыльев относительно дисков.

Встречаясь с поверхностями крыльев - 1 (имеющего в сечении соответствующий аэродинамический профиль), ВП обозначенный стрелкой на Фиг. 5 и имеющий произвольное направление, за счет создаваемого ВП скоростного напора поворачивает крылья - 1 вокруг их осей - 5. При этом часть крыльев - 1 каждого комплекта - 8 на хорде - 9 переходит в рабочий режим, прижимается ВП к демпферам - 6, создавая вращательный момент относительно вала - 2 КВ, в то время как крылья - 1 на другой половине каждого комплекта - 8, за счет создаваемого скоростного напора ВП переходят в режим флюгерования (в этом режиме крыло свободно от упора на демпферы и не создает никакого вращающего момента относительно основного вала - 2). Вследствие такого воздействия скоростного напора ВП на крылья -1 каждого комплекта - 8 на хордах - 9 возникает вращательный момент, приложенный к валу - 2 КВ и оно приобретает угловую скорость ω. Этот процесс повторяется при движении каждого комплекта - 8 по круговой орбите. Таким образом обеспечивается постоянство момента и направления вращения вала - 2 и обеспечивается более эффективный съем энергии с единицы «ометаемой» площади.

Сравнительно простая и эффективная конструкция предлагаемого КВ при мощности 3-10 квт может найти широкое применение в коттеджах, индивидуальных хозяйствах, дачах, особенно при отсутствии промышленной сети или ее дефиците, как в Крыму. Необходимо отметить, что замена плоских лопастей на аэродинамические крылья существенно повышает его эффективность относительно прототипа, а особенности конструкции, предполагающие автоматическую инверсию формы крыльев в зонах, определяемых вектором воздушного потока, делают его более эффективным, чем классические ветроустановки Дарье.

Карусельное ветроколесо, содержащее лопасти и демпферы, расположенные между двумя плоскостями, на которых закреплены лопасти с возможностью поворота вокруг оси, отличающееся тем, что в качестве плоскостей используются диски, а в качестве лопастей используются аэродинамические крылья, они и демпферы непосредственно закрепляются в виде комплектов на хордах верхнего и нижнего дисков, причем углы между хордами равны, и каждый комплект из крыльев и демпферов в любой точке круговой траектории движения имеет крылья, действующие в рабочем режиме, и крылья в режиме флюгерования, а расстояние между осями соседних крыльев комплекта и размеры крыльев выполнены такими, что в рабочем режиме зазоры между соседними крыльями отсутствуют, а зазоры между кромками крыльев, параллельных дискам, и дисками выполнены минимальными.
КАРУСЕЛЬНОЕ ВЕТРОКОЛЕСО
КАРУСЕЛЬНОЕ ВЕТРОКОЛЕСО
КАРУСЕЛЬНОЕ ВЕТРОКОЛЕСО
КАРУСЕЛЬНОЕ ВЕТРОКОЛЕСО
КАРУСЕЛЬНОЕ ВЕТРОКОЛЕСО
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 12.
10.06.2013
№216.012.491c

Ветровая энергетическая установка

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к использованию энергии ветра для получения электрической или механической энергии. Ветровая энергетическая установка содержит опору, стержень, прикрепленный одним окончанием к опоре, а другим соединенный с устройством, которое обладает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484296
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.11.2013
№216.012.7eb4

Карусельное ветроколесо

Изобретение относится к ветроэнергетике. Карусельное ветроколесо содержит установленные на вертикальной оси Г-образные махи, лопасти, упорные рамки и демпферы. Махи состоят из радиального маха и аналогичного по конструкции маха, дополнительно установленного перпендикулярно радиальному. Лопасти...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498109
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.09.2015
№216.013.7cd9

Цилиндрическая ветротурбина

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам с главным валом ветротурбины, параллельным ветровому потоку. Цилиндрическая ветротурбина установлена на валу ветроэнергетической установки и содержит лопасти, размещенные на радиальных штангах. Каждая лопасть имеет аэродинамический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563558
Дата охранного документа: 20.09.2015
12.01.2017
№217.015.5b6d

Способ преобразования кинетической энергии потока во вращательное движение крыла и установка для осуществления этого способа

Изобретение относится к области нетрадиционной энергетики и может быть использовано как источник электрической и механической энергии в гидро- и ветроустановках. Способ преобразования кинетической энергии потока во вращательное движение крыла заключается в том, что в потоке устанавливается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589569
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.62fe

Способ ориентации ветроэнергетических установок с горизонтально-осевыми пропеллерными турбинами

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с горизонтально-осевыми пропеллерными турбинами. Способ ориентации ветроэнергетических установок с горизонтально-осевыми пропеллерными турбинами относительно направления воздушного потока, включающий в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588914
Дата охранного документа: 10.07.2016
05.07.2018
№218.016.6c78

Карусельное ветроколесо

Изобретение относится к ветроэнергетике. Карусельное ветроколесо содержит лопасти и демпферы, расположенные между двумя плоскостями, на которых закреплены лопасти с возможностью поворота вокруг оси. Лопасти и демпферы непосредственно закрепляются в виде комплектов на хордах верхнего и нижнего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659680
Дата охранного документа: 03.07.2018
25.08.2018
№218.016.7eaa

Способ преобразования кинетической энергии воздушного потока во вращательное движение плоской лопасти

Изобретение относится к области нетрадиционной энергетики. Способ преобразования кинетической энергии воздушного потока во вращательное движение лопасти заключается в том, что ветроэнергетическая установка содержит ветроприемное устройство, выполненное в виде ветроколеса, установленного с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664639
Дата охранного документа: 21.08.2018
31.05.2019
№219.017.7167

Ветровая энергетическая установка

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к использованию энергии ветра для получения механической энергии. Ветровая энергетическая установка содержит насос с поршнями и камерами, которые имеют впускные и выпускные клапаны, соединенные с питающей и напорной магистралями. Вал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689660
Дата охранного документа: 28.05.2019
27.06.2019
№219.017.9877

Экологичная и энергоэффективная ветротурбина на горизонтальном валу

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветротурбина, установленная на главном горизонтальном валу, содержит аэродинамические крылья, закрепленные на штангах, и механизм изменения углов атаки α крыльев. Формообразующим элементом ветротурбины является симметричная призма, а ступицы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692602
Дата охранного документа: 25.06.2019
14.08.2019
№219.017.bf7c

Способ преобразования кинетической энергии ветра на летающей ветроэнергетической установке

Изобретение относится к ветроэнергетике. Способ преобразования кинетической энергии ветра на летающей ветроэнергетической установке заключается в том, что в состав летающей ветроэнергетической установки включен пропеллер с множеством лопастей и возможностью их вращения, этот пропеллер...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697075
Дата охранного документа: 12.08.2019
Показаны записи 1-10 из 12.
10.06.2013
№216.012.491c

Ветровая энергетическая установка

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к использованию энергии ветра для получения электрической или механической энергии. Ветровая энергетическая установка содержит опору, стержень, прикрепленный одним окончанием к опоре, а другим соединенный с устройством, которое обладает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484296
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.11.2013
№216.012.7eb4

Карусельное ветроколесо

Изобретение относится к ветроэнергетике. Карусельное ветроколесо содержит установленные на вертикальной оси Г-образные махи, лопасти, упорные рамки и демпферы. Махи состоят из радиального маха и аналогичного по конструкции маха, дополнительно установленного перпендикулярно радиальному. Лопасти...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498109
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.09.2015
№216.013.7cd9

Цилиндрическая ветротурбина

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам с главным валом ветротурбины, параллельным ветровому потоку. Цилиндрическая ветротурбина установлена на валу ветроэнергетической установки и содержит лопасти, размещенные на радиальных штангах. Каждая лопасть имеет аэродинамический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563558
Дата охранного документа: 20.09.2015
12.01.2017
№217.015.5b6d

Способ преобразования кинетической энергии потока во вращательное движение крыла и установка для осуществления этого способа

Изобретение относится к области нетрадиционной энергетики и может быть использовано как источник электрической и механической энергии в гидро- и ветроустановках. Способ преобразования кинетической энергии потока во вращательное движение крыла заключается в том, что в потоке устанавливается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589569
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.62fe

Способ ориентации ветроэнергетических установок с горизонтально-осевыми пропеллерными турбинами

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с горизонтально-осевыми пропеллерными турбинами. Способ ориентации ветроэнергетических установок с горизонтально-осевыми пропеллерными турбинами относительно направления воздушного потока, включающий в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588914
Дата охранного документа: 10.07.2016
05.07.2018
№218.016.6c78

Карусельное ветроколесо

Изобретение относится к ветроэнергетике. Карусельное ветроколесо содержит лопасти и демпферы, расположенные между двумя плоскостями, на которых закреплены лопасти с возможностью поворота вокруг оси. Лопасти и демпферы непосредственно закрепляются в виде комплектов на хордах верхнего и нижнего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659680
Дата охранного документа: 03.07.2018
25.08.2018
№218.016.7eaa

Способ преобразования кинетической энергии воздушного потока во вращательное движение плоской лопасти

Изобретение относится к области нетрадиционной энергетики. Способ преобразования кинетической энергии воздушного потока во вращательное движение лопасти заключается в том, что ветроэнергетическая установка содержит ветроприемное устройство, выполненное в виде ветроколеса, установленного с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664639
Дата охранного документа: 21.08.2018
31.05.2019
№219.017.7167

Ветровая энергетическая установка

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к использованию энергии ветра для получения механической энергии. Ветровая энергетическая установка содержит насос с поршнями и камерами, которые имеют впускные и выпускные клапаны, соединенные с питающей и напорной магистралями. Вал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689660
Дата охранного документа: 28.05.2019
27.06.2019
№219.017.9877

Экологичная и энергоэффективная ветротурбина на горизонтальном валу

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветротурбина, установленная на главном горизонтальном валу, содержит аэродинамические крылья, закрепленные на штангах, и механизм изменения углов атаки α крыльев. Формообразующим элементом ветротурбины является симметричная призма, а ступицы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692602
Дата охранного документа: 25.06.2019
14.08.2019
№219.017.bf7c

Способ преобразования кинетической энергии ветра на летающей ветроэнергетической установке

Изобретение относится к ветроэнергетике. Способ преобразования кинетической энергии ветра на летающей ветроэнергетической установке заключается в том, что в состав летающей ветроэнергетической установки включен пропеллер с множеством лопастей и возможностью их вращения, этот пропеллер...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697075
Дата охранного документа: 12.08.2019
+ добавить свой РИД