Лопасть ветродвигателя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 Р 03 Р 1/06 И ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ асть ами- мем с ена змеуса, ьна ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(56) Авторское свидетельство СССРВ 1557352, кл, Р 03 Р 3/02, 1988.(54) ЛОПАСТЬ ВЕТРОДВИГАТЕЛЯ Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к конструированию лопастей ветродвигателей.Известны лопасти ветродвигателей (крыльчатых, карусельных и др.),содержащие перо аэродинамического профиля Г 11, Такие лопасти имеют сравнительно небольшую эффективность, а для ее увеличения у ветродвигателей большой мощности, к примеру длину лопастей доводят до нескольких десятков метров. В результате возникают проблемы обеспечения прочности и долговечности лопастей. В качестве прототипа выбрана лопасть ветраагрегата Р). Недостатком прототипа является невозможность использования дополнительного ветроколеса для уменьшения габаритов лопастей с прямолинейной осью пера. А именно такие лопасти используются в большинстве ветродвигателей.Цель изобретения - уменьшение габаритов лопасти (или увеличение производительности ветродвигателей при неизменных габаритах).Эта цель достигается тем; что в лопасти ветродвигателя, содержащей перо аэроди 50, 1776868 А 1(57) Использование: конструирование ло стей ветродвигателей. Сущность: лоп ветродвигателя содержит перо аэродин ческого профиля, связанное по крайней ре с одним ветроколесом, связанны электрогенератором. В лопасти выполн полость (сквозной вырез), в которой ра щена ветроколесо в виде ротора Савони при этом ось ротора Савониуса параллел аси пера, 1 ил. намического профиля, связанное по крайней мере с одним ветроколесом, связанным с электрагенератором, перо лопасти снабжено полостью, ветроколесо размещено в последней и выполнено в виде ротора Савониуса, при этом ось ротора Савониуса параллельна аси пера.От прототипа предложенное устройстзо отличается наличием в пере лопасти полости (сквозного выреза), установкой в этой полости ветроколеса в виде ротора Саваниуса, размещением оси ротора Савониуса параллельно оси пера,Другие близкие аналоги в ветратехнике автору неизвестны. Из аналогов в смежной области техники - судостроении отметим 33 иЕ 43 Отличия конструктивные. У аналогов используются роторы в виде цилиндров, Недостатки этих аналогов: необходимость дополнительного оборудования и затрат энергии на вращение цилиндров. Тем самым предлагаемое устройство имеет элементы новизны и существенные отличия ат рассмотренных аналогов и прототипа.На чертеже представлен общий вид лопасти, план и ее поперечное сечение.где Су" - коэффициент подъемной силы;Зл - площадь элемента лопасти;Ч - скорость набегающего на лопастьпотока,Чв и Чар(го) - скорость ветравращения элемента лопасти на р корость се г го,Устройство содержит перо 1 лопасти, полость 2 в лопасти, ротор Савониуса 3, злектрогенератор 4, кинематически связанный с осью ротора Савониуса 3.При воздействии сравнительно небольшого ветра независимо от его направления по отношению к оси ротора Савониуса первыми начнут вращаться роторы Савониуса, вырабатывая электроэнергию с помощью генераторов 4, Вокруг лопасти возникнет циркуляция скорости и соответствующий ей крутящий момент относительно оси вращения ветродвигателя. При некоторой величине скорости ветра, меньшей, чем в отсутствии ротора Савониуса, произойдет страгивание лопасти, начнется ее вращение вокруг оси двигателя, которое передастся на основной злектрогенератор. При рабочем режиме ветродвигателя вращение ротора Савониуса будет создавать дополнительную циркуляцию скорости на лопасти и пропорциональную ей дополнительную силу тяги и вращательный момент, В результате появляется возможность уменьшить габариты лопасти при заданной величине мощности двигателя или при неизменных габаритах увеличить выработку энергии.Оценим эффект от установки ротора Савониуса, например,в передней кромке лопасти, Пусть лопасть вращается вокруг оси вращения ветродвигателя против часовой стрелки, а ротор Савониуса - в противоположном направлении, При воздействии вера перпендикулярно плоскости вращения ротора крыльчатого ветродвигателя имеем:- на элементе пера лопасти, расположенном на радиусе г = сопзт, как на крыле образуется подьемная сила Одновременно от ветра придет во вращение ротор Савониуса. С началом вращения лопасти вокруг оси вращения ветродвигателя на засасывающей стороне 5 элемента лопасти скорость потока при этомувеличится, а на нагнетающей наоборот уменьшится, Возникающая от вращения ротора Савониуса циркуляция скорости даст дополнительную подъемную силу на эле менте лопасти, равнуюРдоп(го) Су Злрс Урс15 где СУР- коэффициент подъемной силы ротора Савониуса;Чрс - скорость потока, набегающего наротор.Найдем отношение20а"- лРь 1 Рс,при Чрс = Ч. Обычно Су" = 1,5. Для изолированного ротора Савониуса СуР - 1,6-3,0.С учетом влияния границ примем Сур =1/3(1,6 - 3,0) = 0,53-1,0, тогда0,53; 1,0 1,5 30Таким образом, размещение ротора Савониуса в лопасти позволяет по приведенной оценке увеличить подьемную силу лопасти, .а следовательно, и силу тяги и мощность на 35 35-67. Наибольший эффект может бытьдостигнут при оптимальном конструировании лопасти и оптимальном распределении энергии вращения роторов Савониуса на создание циркуляции и выработку энергии не посредственно на лопастных генераторах.С ротором Савониуса ветродвигатель начнет работать при меньшей скорости ветра.45формула изобретенияЛопасть ветродвигателя, содержащаяперо аэродинамического профиля, связан ное по крайней мере с одним ветроколесом,соединенным с электрогенератором, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшениягабаритов, перо снабжено полостью, ветроколесо размещено в последней и выполнено в виде ротора Савониуса, при этом ось ротора параллельна оси пера.1776868 А.Козориз ор едакт КНТ С цти арина, 10 ельский комб атент", г. Ужгоро изводственн аз 4109 ВНИИПИ Гвитель А.Соловьд М.Моргентал ТиражПодпи енного комитета по изобретениям и от 13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/