Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
PENDULUM WIND TURBINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/098648
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to wind turbines and is used for converting wind energy into energy that is useful to the national economy. The pendulum wind turbine comprises a blade in the form of a blade pendulum comprising a blade and a pendulum weight which is mounted on one end of a lever drive, which lever has a pivot axis and a counterbalance and/or a return spring on the other end thereof and is connected to a device for transmitting reciprocal motion to the turbine load.

Inventors:
BAYALIEV, Omir Karimovitch (ul. Koshek Batyra, 130aKaskelen, Almatinskaya obl., KZ)
БАЯЛИЕВ, Омир Каримович (ул. Кошек Батыра, д. 130а Каскеле, Алматинская обл. Kaskelen, KZ)
Application Number:
KZ2010/000001
Publication Date:
September 02, 2010
Filing Date:
January 26, 2010
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BAYALIEV, Omir Karimovitch (ul. Koshek Batyra, 130aKaskelen, Almatinskaya obl., KZ)
БАЯЛИЕВ, Омир Каримович (ул. Кошек Батыра, д. 130а Каскеле, Алматинская обл. Kaskelen, KZ)
International Classes:
F03D5/06
Foreign References:
US20020146321A1
US5009571A
RU2002107C1
SU1231254A1
SU748029A1
RU2325550C2
Attorney, Agent or Firm:
ZHUKOVA, Galina A. (Bureau PLIS, ul. Bogenbai Batyra 8, Almaty 0, 050010, KZ)
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Маятниковый ветродвигатель, содержащий лопасть, отличающийся тем, что лопасть 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.

2. Маятниковый ветродвигатель по п.l, отличающийся тем, что нагрузка и ветродвигатель размещены на поворотном устройстве.

3. Маятниковый ветродвигатель по п.l, 1, отличающийся тем, что ветродвигатель вместо рычажного содержит штоковый привод и ось качания привода отсутствует. 4. Маятниковый ветродвигатель по п.1-3, отличающийся тем, что рычажный привод содержит аэродинамический тормоз, состоящий из дополнительной лопасти, рычажного механизма и возвратной пружины.

5. Маятниковый ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере три маятника лопасти, лопасти которых объединены в единую кольцевую конструкцию, а рычажный привод заменен штоковым приводом с опорной пружиной.

6. Маятниковый ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что лопасти изготавливаются в виде аэродинамической трубы.

Description:
МАЯТНИКОВЫЙ ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

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 метров. 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, соединённый 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 создаёт оптимальную ветровую нагрузку на лопасть. Момент качания может передаваться на нагрузку, например, маховик соединённый 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 соединён с лопастью, то она меняет своё расположение относительно ветра. Это приводит к тому, что маятник лопасти начинает воздействовать разнонаправленной в вертикальной плоскости силой на рычажный привод ветродвигателя (Фиг.2 рисунки А) и Б)). Привод под воздействием маятника лопасти и противовеса начинает совершать колебания вокруг собственной оси качания и передаёт возвратно- поступательные усилия на нагрузку, например, маховик. Маховик начинает вращаться и передаёт 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 передаётся 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 рычага: Fi- усилие создаваемое лопастью маятника

Fг - усилие передаваемое нагрузке

Xi - расстояние от оси качания привода до оси качания маятника Xi - 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 из себя рычаг с возвратной пружиной, закреплённый на приводе. На другом конце рычага размещается лопасть тормоза. В случае превышения скорости ветра больше V mах 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 гравитационно-инерционными маятниками. Лопасть, изготовленная из гибкого материала, например из парусины или резины, устанавливается на не менее чем три гравитационно-инерционных маятника, объединенных в единую кольцевую конструкцию. Расположение маятников и лопасти показано на Фиг. 6. В данном исполнении лопасть образует боковую поверхность усечённой пирамиды. Разница площадей отверстий вверху и внизу пирамиды приводит к тому, что при обтекании лопасти потоком ветра создаётся подъёмная сила. В процессе качания маятников нижняя и верхняя часть лопасти меняются местами и изменяют направленность подъёмной 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 удешевляет 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. Всё это приведёт к снижению массы конструкции, упростит её 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 [A,Б,] - Схематичное изображение ветродвигателя с гравитационным маятником в двух крайних положениях качания;

Фиг. 3 [A,Б,] - схематичное изображение ветродвигателя с инерционным маятником в двух крайних положениях качания; Фиг. 4 - Схематичное изображение ветродвигателя с аэродинамическим торможением;

Фиг. 5 [A,Б,] - схематичное изображение ветродвигателя с гравитационно- инерционными маятниками;

Фиг. 6 - Схематично изображено расположение маятников и лопасти;

Фиг. 7 (А, Б, В) - Схематично изображены варианты выполнения лопасти трубчатой формы.