ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской разработки.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям.

Ветродвигатель содержит ветротурбину с вертикальной осью вращения, расположенную внутри системы свободно поворачивающихся вокруг вертикальной оси ветронаправляющих экранов, где каждая лопасть ветротурбины содержит наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля с изогнутой осью симметрии по окружности вращения, и шарнирно соединенную с ним подвижную плоскость, которая может свободно поворачиваться вокруг вертикальной оси в секторе, позволяющем эффективно использовать энергию воздушного потока, изменяющего направление движения. Наконечник лопасти ветротурбины состоит из внутренней неподвижной части и внешней свободно поворачивающейся вокруг вертикальной оси подвижной части, соединенных между собой при помощи шарнира, расположенного в крайней входной точке наконечника. Подвижная часть наконечника расположена в секторе свободного поворота, где крайние положения заданы: в закрытом положении необходимым зазором (для раскрытия наконечника) между концом подвижной части наконечника, фиксируемого упором, и концом подвижной плоскости в шарнире; в открытом положении - образованием входной части аэродинамического профиля, также фиксируемого упором. Подвижная плоскость лопасти расположена в секторе свободного поворота, крайние положения которой заданы оптимальным углом атаки к направлению движения воздушного потока, идущего от ветронаправляющих экранов, расположенных радиально, и оптимальным углом атаки к направлению движения воздушного потока, проходящего через ось вращения ветротурбины и центр подвижной плоскости лопасти, расположенной с подветренной стороны. Каждый ветронаправляющий экран расположен в секторе свободного поворота, где крайние положения заданы прямой, проходящей через оси вращения ветротурбины и ветронаправляющего экрана, и касательной к окружности, образованной крайней наружной точкой подвижной части раскрытого наконечника лопасти, проходящей через ось вращения ветронаправляющего экрана.

На фиг.1 представлен ветродвигатель с ветротурбиной и ветронаправляющими экранами в плане (пунктирной линией показано положение свободно поворачивающихся ветронаправляющих экранов, подвижных плоскостей лопастей ветротурбины и подвижных частей наконечников лопастей при изменении направления движения воздушного потока на 90 ^o); на фиг.2 - лопасть ветротурбины (пунктиром показаны другие крайние положения подвижной плоскости лопасти и подвижной части наконечника); на фиг.3 показаны крайние положения сектора свободного поворота ветронаправляющего экрана.

Ветродвигатель содержит: турбину 1 с вертикальной осью вращения 2; лопасти 3 в виде аэродинамического наконечника с изогнутой осью симметрии 4 по окружности вращения, состоящего из внутренней неподвижной части 5 и внешней подвижной части 6 с упорами 7, соединенных шарниром 8; подвижную плоскость 9, соединенную с неподвижной частью наконечника при помощи шарнира 10; системы свободно поворачивающихся вокруг вертикальных осей 11 ветронаправляющих экранов 12.

Ветродвигатель работает следующим образом. При появлении ветра воздушный поток направляется к ветровой турбине 1 через ветронаправляющие экраны 12, которые с наветренной стороны занимают радиальное положение в зоне неблагоприятного воздействия ветра на лопасти 3 ветротурбины 1, параллельно движению воздушного потока, действующего в зоне благоприятного воздействия на лопасти 3 в пределах ветровой турбины 1, и под углом к направлению движения воздушного потока в зоне благоприятного воздействия воздушного потока на лопасти 3, попадающего за пределы ветровой турбины 1. С подветренной стороны ветродвигателя ветронаправляющие экраны 12 занимают положение в пределах сектора свободного поворота, способствующее выходу воздушной массы. При этом подвижные части наконечника 6 лопасти 3 также изменяют свое положение в зависимости от их местонахождения относительно направления ветра и положения ветронаправляющих экранов 12. Так в зоне неблагоприятного воздействия с наветренной стороны подвижная часть наконечника 6 находится в положении b, а подвижная плоскость 9 в положении d. Как только подвижная плоскость 9 при вращении турбины 1 установится перпендикулярно к направлению движения воздушного потока, или чуть пройдя это положение, в зоне благоприятного воздействия ветра на лопасти 3 ветротурбины 1, подвижная часть наконечника 6 лопасти 3 раскрывается, занимая положение a, захватывает воздушный поток, идущий от ветронаправляющих экранов 12, и придает турбине 1 вращательное движение. При этом подвижная плоскость 9 находится в позиции d с наветренной стороны, что также способствует вращению турбины 1: в зоне неблагоприятного воздействия ветра за счет изменения направления его движения при помощи ветронаправляющих экранов 12 и попадания его на плоскость 9 под оптимальным углом атаки; в зоне благоприятного воздействия за счет естественной парусности. С подветренной стороны подвижная плоскость 9 находится в положении c - под оптимальным углом атаки к воздушному потоку, прошедшему ось вращения турбины 1, что также способствует вращению. Кроме того, раскрытая подвижная часть наконечника 6 тоже способствует вращению турбины 1, захватывая воздушный поток, который обтекает ветронаправляющие экраны 12 по боковой поверхности ветродвигателя у зоны благоприятного воздействия воздушного потока на лопасти 3 ветротурбины 1.