Маятниковый ветродвигатель
Формула / Реферат
1. Маятниковый ветродвигатель, содержащий лопасть, отличающийся тем, что лопасть вместе с прикрепленным к ней грузом образует маятник лопасти, 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 пп.1, 2, отличающийся тем, что рычажный привод содержит аэродинамический тормоз, состоящий из дополнительной лопасти, рычажного механизма и возвратной пружины.
4. Маятниковый ветродвигатель по пп.1-3, отличающийся тем, что лопасти изготавливаются в виде аэродинамической трубы.
5. Маятниковый ветродвигатель, содержащий лопасть, отличающийся тем, что лопасть вместе с прикрепленным к ней грузом образует маятник лопасти, содержащий штоковый привод с опорной пружиной, установленный на оси качания маятника лопасти.
6. Маятниковый ветродвигатель по п.5, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере три маятника лопасти, лопасти которых объединены в единую кольцевую конструкцию, содержащую штоковый привод с опорной пружиной, установленный на оси качания маятника лопасти.
7. Маятниковый ветродвигатель по пп.5, 6, отличающийся тем, что лопасти изготавливаются в виде аэродинамической трубы.

Текст
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 возвратно-поступательного движения на нагрузку двигателя. Баялиев Омир Каримович (KZ) Русакова Н.В. (KZ)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: БАЯЛИЕВ ОМИР КАРИМОВИЧ; БОКЕНБАЕВ ЖАКЫП КУТТЫБЕКОВИЧ (KZ) 016960 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 возвратно-поступательное 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 м. 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,соединенный 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 создает оптимальную ветровую нагрузку на лопасть. Момент качания может передаваться на нагрузку, например маховик, соединенный 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 соединен с лопастью, то она меняет свое расположение относительно ветра. Это приводит к тому, что маятник лопасти начинает воздействовать разнонаправленной в вертикальной плоскости силой на рычажный привод ветродвигателя (фиг. 2 А) и Б. Привод под воздействием маятника лопасти и противовеса начинает совершать колебания вокруг собственной оси качания и передает возвратно-поступательные усилия на нагрузку, например маховик. Маховик начинает вращаться и передает усилие вращения на генератор. Так как привод, маховик и генератор закреплены на одном поворотном устройстве, их 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 передается 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 рычагаX1 - 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 собой рычаг с возвратной пружиной, закрепленный на приводе. На другом конце рычага размещается лопасть тормоза. В случае превышения скорости ветра больше Vmax рычаг тормоза прижимается к оси качания маятника и останавливает его колебания. Применение в ветродвигателе гравитационно-инерционных маятников позволяет отказаться от поворотного устройства. На фиг. 5 показано схематичное изображение ветродвигателя с гравитационноинерционными маятниками. Лопасть, изготовленная из гибкого материала, например из парусины или резины, устанавливается не менее чем на три гравитационно-инерционных маятника, объединенных в единую кольцевую конструкцию. Расположение маятников и лопасти показано на фиг. 6. В данном исполнении лопасть образует боковую поверхность усеченной пирамиды. Разница площадей отверстий вверху и внизу пирамиды приводит к тому, что при обтекании лопасти потоком ветра создается подъем-1 016960 ная сила. В процессе качания маятников нижняя и верхняя части лопасти меняются местами и изменяют направленность подъемной силы. Штоковый привод может передавать возвратно-поступательное 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 удешевляют 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. Все это приведет к снижению массы конструкции, упростит ее изготовление и стоимость. Дополнительным преимуществом является то, что возвратно-поступательное 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 - схематичное изображение ветродвигателя с гравитационным маятником в двух крайних положениях качания; фиг. 3 - схематичное изображение ветродвигателя с инерционным маятником в двух крайних положениях качания; фиг. 4 - схематичное изображение ветродвигателя с аэродинамическим торможением; фиг. 5 - схематичное изображение ветродвигателя с гравитационно-инерционными маятниками; фиг. 6 - схематично изображено расположение маятников и лопасти; фиг. 7 - схематично изображены варианты выполнения лопасти трубчатой формы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Маятниковый ветродвигатель, содержащий лопасть, отличающийся тем, что лопасть вместе с прикрепленным к ней грузом образует маятник лопасти, 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 пп.1, 2, отличающийся тем, что рычажный привод содержит аэродинамический тормоз, состоящий из дополнительной лопасти, рычажного механизма и возвратной пружины. 4. Маятниковый ветродвигатель по пп.1-3, отличающийся тем, что лопасти изготавливаются в виде аэродинамической трубы. 5. Маятниковый ветродвигатель, содержащий лопасть, отличающийся тем, что лопасть вместе с прикрепленным к ней грузом образует маятник лопасти, содержащий штоковый привод с опорной пружиной, установленный на оси качания маятника лопасти. 6. Маятниковый ветродвигатель по п.5, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере три маятника лопасти, лопасти которых объединены в единую кольцевую конструкцию, содержащую штоковый привод с опорной пружиной, установленный на оси качания маятника лопасти. 7. Маятниковый ветродвигатель по пп.5, 6, отличающийся тем, что лопасти изготавливаются в виде аэродинамической трубы.-2 016960 Ветровой насос для подачи воды: А - из канала; Б - из скважины-4 016960 Ветрокачалка с гравитационно-инерционным маятником без поворотного устройства Фиг. 5 Вид сверху ветрокачалки с гравитационно-инерционным маятником
МПК / Метки
МПК: F03D 5/06
Метки: ветродвигатель, маятниковый
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/7-16960-mayatnikovyjj-vetrodvigatel.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Маятниковый ветродвигатель</a>