Территория прогрессивных инноваций Территория прогрессивных инноваций Гнездо
   ГЛАВНАЯ  |  ИСТОРИЯ  |  НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ  |  ПАТЕНТЫ  |  PATENTS  |  ВОИР  |  КОНТАКТЫ   

Ортогональный ветродвигатель

Автор: Тышкевич Е.В.
Заявка на изобретение RU 201113944

Статья посвящена актуальным проблемам ветроэнергетики, а именно оригинальной конструкции ортогонального ветродвигателя, предназначенного для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию с целью создания крутящего момента и передачи его исполнительным рабочим органам, а также для выработки электроэнергии.

Несмотря на скептическое отношение к развитию ветроэнергетики среди большинства специалистов и обывателей, активно использующих традиционные способы энергообеспечения, в экономически развитых странах доля возобновляемых источников энергии неуклонно возрастает.

Одним из перспективных направлений освоения энергии ветра в настоящее время является разработка и производство карусельных ортогональных ветродвигателей, способных работать при любом направлении воздушного потока не изменяя своего положения, отличающихся большой мощностью, относительно низкими шумами и высокой надежностью. Мощность карусельного ортогонального ветродвигателя практически не имеет ограничений и зависит только от диаметра и высоты ветроколеса, количества автономных лопастей и их эффективной площади. Отличительной особенностью ортогональных энергоустановок является использование аэродинамических параметров профиля крыла самолета в конструкции лопастей ветроколеса. Однако у ортогональных ветроагрегатов существует проблема запуска. Прежде чем установка перейдет в режим генерации, ее необходимо раскрутить до определенного аэродинамического состояния, то есть затратить определенную стартовую энергию.

Конструкция ортогонального ветродвигателя

На рисунке представлена конструкция ортогонального ветродвигателя, содержащего шесть равновеликих лопастей. Стрелками показаны движение атмосферного воздуха и направления векторов моментов сил вращения ветроколеса.

Ортогональный ветродвигатель содержит стационарную опору, на которой вертикально размещен вал вращения, траверсы и шесть лопастей. Лопасти ветроустановки жестко закреплены на вертикальном валу параллельно его оси с помощью траверс, образуя гексагональную монолитную конструкцию многолопастного ротора, вращающегося на стационарной опоре. Каждая лопасть представляет собой симметричное крыло, в передней части которого установлены дугообразные неподвижные рассекатели воздуха с целью минимизации сопротивления воздушному потоку. Лопасти закреплены диаметрально попарно на одинаковом расстоянии от вала, при этом продольные плоскости симметрии лопастей перпендикулярны траверсам. Лопасти располагаются по окружности в определенной последовательности – фронтальной частью по часовой стрелке, либо наоборот. От способа расположения лопастей зависит направление вращения ротора ветродвигателя.

Описание работы ортогонального ветродвигателя.

Рассмотрим силовое воздействие воздушных масс на ротор ветродвигателя, изображенный в статическом состоянии.

Лопасть 2, оказывая сопротивление воздушному потоку, стремится совершить вращательное движение против часовой стрелки, создавая отрицательный вращающий момент –М2. Диаметрально расположенная лопасть 5, оказывая сопротивление воздушному потоку, стремится совершить вращательное движение по часовой стрелке, создавая вращающий момент М5 положительного значения. Соответственно, лопасть 3 создает отрицательный вращающий момент –М3, а лопасть 6 – положительный М6. Моменты вращения М1 и М4 также имеют положительные значения, поскольку воздействие набегающего воздушного потока на обе лопасти 1 и 4 происходит при благоприятных углах атаки.

Благодаря тому, что лопасти 2 и 3 обращены рассекателями навстречу движения воздушных масс, значения их сопротивлений потокам воздуха меньшие, чем соответствующие величины лопастей 5 и 6. Поэтому суммарный вращающий момент пары крыльев 2 и 5, также как и пары крыльев 3 и 6 имеет положительное значение:

М5 – М2 > 0; М6 – М3 > 0;

Суммарный вращающий момент М всех лопастей 1…6 ротора определяется выражением:

М = М1 – М2 – М3 + М4 + М5 + М6 > 0;

Из этого выражения следует, что представленный ортогональный ветродвигатель в сравнении с классической конструкцией не требует предварительной раскрутки.

При любом положении лопастей 1…6 ветродвигателя суммарный вращающий момент ротора М будет всегда положительным, поскольку лопасти, находящиеся справа от вертикальной оси симметрии ротора, если смотреть со стороны движения воздуха, оказывают меньшее сопротивление воздушному потоку, по сравнению с лопастями, находящимися слева от вертикальной оси. Следовательно, ротор ветродвигателя будет вращаться по часовой стрелке независимо от направления движения воздушных масс.

Ортогональный ветродвигатель может использоваться совместно с различными механическими устройствами, например, гидронасосами, транспортерами, мельницами, а также электрогенераторами для получения электрической энергии в широком диапазоне мощностей от 10кВт до 1000кВт и выше.

Ветроагрегат сохраняет работоспособность при понижении скорости движения атмосферного воздуха до 3,0…5,0 м/сек.

Ортогональный ветродвигатель обладает простой конструкцией, высокой надежностью, универсальностью, и широким диапазоном использования.

на Главную
 
mailto: info@kosmin.ru