Расчет вертикальных ветрогенераторов. Ветровое колесоВетровое колесоИзобретшие относится к области ветроэнергетики. В ветровом колесе, содержащем ступицу, спицы, обод, радиально расположенные лопасти, обод снабжен эластичной цельнолитой шиной, причем лопасти выполнены в виде турбинных лопаток и расположены на поверхности шины по винтовым линиям. В полости, образованной подковообразной шиной и ободом, размещена пневмокамера. Ветровое колесо несложно в изготовлении, что повышает возможность его массового производства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Известно ветровое колесо, содержащее ступицу, спицы, обод, лопасти [1]. В известном ветровом колесе лопасти расположены между ободом и ступицей и закреплены на спицах. Такое ветровое колесо отличается сложностью конструктивного исполнения, что ограничивает возможности его массового производства. Задачей изобретения является упрощение конструктивного исполнения ветрового колеса. Технический результат достигается тем, что в ветровом колесе, содержащем ступицу, спицы, бод, лопасти, обод снабжен эластичной шиной, причем лопасти выполнены на шине. Лопасти и шина выполнены цельнолитыми, причем лопасти расположены на поверхности шины по винтовым линиям. В полости, образованной шиной и ободом, размещена пневмокамера. На фиг.1 представлено ветровое колесо, на фиг.2 изображен фрагмент цельнолитой шины с лопастями, на фиг.3 показано поперечное сечение обода с шиной подковообразной формы. Ветровое колесо (фиг.1) содержит ступицу 1, тонкие металлические спицы 2, металлический обод 3, образующие, например, конструкцию переднего колеса дорожного велосипеда, спортивного велосипеда, мотоцикла. Эластичная шина 4, надеваемая на обод, может быть полнотелой (фиг.2) или полой, имеющей в поперечном сечении подковообразную форму (фиг.3). Шина снабжена лопастями 5, расположенными по ее поверхности по винтовым линиям 6. Лопасти и шина цельнолитые, изготовлены из одного материала, например резины. Лопасти, выполненные на шине с образованием воздушного винта, могут быть широкими или узкими, например, в виде турбинных лопаток. В полости 7, образованной шиной, имеющей в поперечном сечении подковообразную форму, и ободом, размещена резиновая пневмокамера 8. Ветровое колесо используется в конструкциях маломощных ветроэнергетических установок, предназначенных для размещения отдельно или группами: на открытых площадках, на плоских крышах многоэтажных домов и промышленных предприятий; в частном секторе. Для ветроэнергетических установок ветровое колесо может быть изготовлено: с цельнолитой шиной с лопастями; с шиной, имеющей в поперечном сечении подковообразную форму, с лопастями. 1. На переднее колесо от спортивного велосипеда, состоящее из ступицы 1, спиц 2 и обода 3, надевают с натяжением полнотелую шину 4 с расположенными по ее поверхности по винтовым линиям 6 радиальными лопастями 5. 2. На переднее колесо от дорожного велосипеда (мотоцикла) надевают подковообразную шину с лопастями, предварительно поместив в полость 7, образованную ободом и шиной, пневмокамеру 8. В пневмокамеру нагнетают воздух, при этом шина плотно охватывает обод. Предложенное ветровое колесо несложно в изготовлении, что повышает возможность его массового производства. Источник информации 1. Политехнический словарь. Гл. ред. И.И.Артоболевский. - М.: Советская Энциклопедия, 1976. - С.74 (Крыльчатый многолопастной ветродвигатель). 1. Ветровое колесо, содержащее ступицу, спицы, обод, радиально расположенные лопасти, отличающееся тем, что обод снабжен эластичной цельнолитой шиной с лопастями, причем лопасти выполнены в виде турбинных лопаток и расположены на поверхности шины по винтовым линиям. 2. Ветровое колесо по п.1, отличающееся тем, что в полости, образованной подковообразной шиной с лопастями и ободом, размещена пневмокамера. www.findpatent.ru Ветровое колесо - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1Ветровое колесоCтраница 1 Ветровое колесо может совершать полезную работу в случае, когда на его валу имеется достаточный крутящий момент. Величина крутящего момента зависит от силы сопротивления, которую оказывает крыло воздушному потоку, обтекающему его. [1] Ветровое колесо поворачивается при помощи боковой лопаты или за счет эксцентричного расположения ветрового колеса ( фиг. В этом случае ветровое колесо поворачивается под давлением ветра на угол А. При ослаблении ветра пружина 2 возвращает колесо в первоначальное положение. [2] Ветровое колесо состоит из 24 лопастей ( фиг. В сечении лопасти представляют дугу. [3] Ветровое колесо останавливается ручной лебедкой 15, при помощи которой оно ставится ребром к ветру. [4] Крыльчатые ветровые колеса совершают работу только за счет подъемной силы крыла. Крылья закреплены на валу ( фиг. [5] Установка ветрового колеса на ветер при его расположении за башней приводит к тому, что оно само выполняет роль флюгера. В этом случае на систему действует аэродинамический момент ( фиг. [6] В крыльчатых ветровых колесах подъемная сила используется для создания крутящего момента. [7] Аэродинамические качества ветровых колес различных систем определяются опытным путем в аэродинамической трубе, в которой воздушный поток направляется на модель колеса, или в природных условиях на специально оборудованных вышках. [8] Вращение, сообщаемое ветровому колесу, передается через пару конических шестерен шатунно-криво-шипному механизму, приводящему в поступательное движение поршень насоса. [9] На ветродвигателях с диаметром ветрового колеса более 12м поворотной делают концевую часть лопасти, составляющую примерно 0 25 общей длины крыла ( фиг. [10] В современных ветродвигателях установка на ветер ветрового колеса осуществляется автоматически. Это делается при помощи хвостового оперения, помещенного сзади ветрового колеса. Для этих же целей служат виндрозы. Виндро-зы - это небольшие ветрянки, устанавливаемые позади ветрового колеса так, что плоскость их вращения перпендикулярна плоскости вращения ветрового колеса. [11] В последнее время за рубежом вместо традиционных ветровых колес с горизонтальным валом предложены новые решения. Рабочие части полуэллипсов изогнуты по форме вращения свободной нити, закрепленной сверху и снизу при помощи крепежных пластин. Ветровая турбина начинает вращаться от ветра при достижении ею окружной скорости лопастей, примерно в 3 раза превышающей скорость ветра. Для разгона ветровой турбины служат две барабанные ( роторные) ветровые турбины, установленные в верхней и нижней части вертикального вала. Вспомогательные барабанные турбины начинают работать при любом направлении ветра. Ветродвигатель после разгона вращается при любом направлении ветра и не требует ветроориентирующего устройства. [12] Карусельные, или роторные, ветродвигатели имеют ветровые колеса, установленные на вертикальном валу ( фиг. Колесо приводится в движение от действия ветра на половину лопастей; вторая половина их закрыта кожухом. Ветродвигатели карусельного типа относятся к устаревшим конструкциям и являются тихоходными. [13] Из-за малой плотности воздуха возникают трудности при конструировании ветровых колес. В результате проведенных в ряде стран исследований было установлено, что мощность ветродвигателя пропорциональна квадрату диаметра ветрового колеса и кубу скорости ветра. Следствием этих зависимостей является необходимость сооружения ветровых колес диаметрами, измеряемыми десятками метров. [14] Такие двигатели могут иметь значительно большую мощность, чем тихоходные ветровые колеса, а значит, и значительно больший диаметр омываемой их лопастями площади круга - до 250 и более квадратных метров. [15] Страницы: 1 2 3 4 www.ngpedia.ru Как сделать вертикальный ветрогенератор | Сам Себе Строитель Вертикальный ветрогенератор своими руками, чертежи, фото, видео ветряка с вертикальной осью. Ветрогенераторы подразделяются по типу размещения вращающейся оси (ротора) на вертикальные и горизонтальные. Конструкцию ветрогенератора с горизонтальным ротором мы рассматривали в прошлой статье, теперь поговорим о ветрогенераторе с вертикальным ротором. Прежде всего, рассмотрим преимущества и недостатки вертикального ветряка. Преимущества:
Недостатки:
Изготовление вертикального ветрогенератора.Прежде всего, ели вы решили изготовить ветряк с вертикальной осью нужно определиться с генератором. Поскольку вертикальный ветрогенератор низкооборотный, то соответственно понадобится генератор способный выдавать зарядку на аккумулятор при достаточно низких оборотах. Автомобильный генератор для этой конструкции не совсем подходит, так как он выдаёт зарядный ток при оборотах более 1000 об/мин. Для автомобильного генератора нужно использовать шкив с передаточным числом 4 – 5 и доработать сам генератор. В качестве генератора практичней использовать аксиальный генератор, его можно изготовить самостоятельно, процесс изготовления описан в этой статье. Схема аксиального генератора для ветрогенератора.
Аксиальный генератор.
Изготовление ветроколеса.Ветроколесо (турбина) вертикального ветрогенератора состоит из двух опор верхней и нижней, а также из лопастей.
Ветроколесо изготовляется из листов алюминия или нержавейки, также ветроколесо можно вырезать из тонкостенной бочки. Высота ветроколеса должна быть не менее 1 метра.
В этом ветроколесе угол изгиба лопастей задаёт скорость вращения ротора, чем больше изгиб, тем больше скорость вращения. Ветроколесо крепится болтами сразу к шкиву генератора.
Для установки вертикального ветрогенератора можно использовать любую мачту, изготовление мачты подробно описано в этой статье. Схема подключения ветогенератора.Генератор подключается к контроллеру, тот в свою очередь к аккумулятору. В качестве накопителя энергии практичней использовать автомобильный аккумулятор. Поскольку бытовые приборы работают от переменного тока, нам понадобится инвертор для преобразования постоянного тока 12 V в переменный 220V. Для подключения используется медный провод сечением до 2,5 квадрата. Схема подключения подробно описана тут. Видео где показан ветрогенератор в работе. Популярные самоделки из этой рубрики Солнечный коллектор своими руками: фото сборки с о... Солнечная электростанция своими руками: фото сборк... Как установить солнечные батареи... Гидроэлектростанция своими руками на приусадебном ... Как подключить солнечную батарею... Бензогенератор своими руками... Как сделать солнечную батарею для зарядки телефона... Мачта для ветрогенератора Самодельный ветрогенератор... Самодельный ветрогенератор из генератора от тракто... Тепловая мини электростанция: генератор на элемент... sam-stroitel.com Ветровое колесоИзобретение относится к области ветроэнергетики. Ветровое колесо содержит ступицу с прикрепленными к ней спицами, радиально установленные лопасти на обращенной к ступице поверхности обода и на внешней его поверхности. Ступица и спицы выполнены неподвижными относительно вращающегося обода, причем, по меньшей мере, на одной из спиц установлен генератор электрического тока, прилегающий вращающейся деталью к боковой поверхности обода. Обод расположен между парами спиц, имеет по окружности на боковых поверхностях желоба для качения шариков, установленных в полусферических держателях, закрепленных на спицах. Лопасти, установленные на обращенной к ступице поверхности обода, и лопасти, установленные на внешней его поверхности, имеют одинаковые/разные углы наклона. Ступица выполнена состоящей из двух частей, входящих одна в другую, с элементом их фиксации. Концевая часть лопасти, установленной на внешней поверхности обода, имеет треугольной формы бортик. Изобретение расширяет функциональные возможности ветрового колеса. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Известно ветровое колесо, содержащее ступицу с прикрепленными к ней спицами радиально установленный лопасти на обращенной к ступице поверхности обода [1]. Такое колесо может иметь лопасти и на внешней поверхности обода. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей ветрового колеса. Технический результат решения поставленной задачи достигается тем, что в ветровом колесе, содержащем ступицу с прикрепленными к ней спицами, радиально установленные лопасти на обращенной к ступице поверхности обода и на внешней его поверхности, ступица и спицы выполнены неподвижными относительно вращающегося обода, причем, по меньшей мере, на одной из спиц установлен генератор электрического тока, прилегающий вращающейся деталью к боковой поверхности обода. Обод расположен между парами спиц, имеет по окружности на боковых поверхностях желоба для качения шариков, установленных в полусферических держателях, закрепленных на спицах. Лопасти, установленные на обращенной к ступице поверхности обода, и лопасти, установленные на внешней его поверхности, имеют одинаковые/разные углы наклона Ступица выполнена состоящей из двух частей, входящих одна в другую, с элементом их фиксации. Концевая часть лопасти, установленной на внешней поверхности обода, имеет треугольной формы бортик. На фиг.1 изображено ветровое колесо с радиально установленными на ободе лопастями, вид спереди; на фиг.2 - сечение фиг.1 по А-А; на фиг.3 и 4 изображены поперечные сечения прямых лопастей соответственно по В-В и С-С; на фиг. 5 и 6 показаны соответственно концевые части прямой и изогнутой лопастей с бортиками треугольной формы. Ветровое колесо (фиг.1) содержит надетую на полую не вращающуюся ось 1 неподвижную (не вращающуюся) ступицу 2 с попарно прикрепленными к ней спицами 3. Ступица и спицы, числом не менее трех, могут быть изготовлены (отлиты) из одного материала. По меньшей мере, на одной из спиц установлен генератор 4 электрического тока, прилегающий вращающейся деталью 5 к боковой поверхности 6 вращающегося обода 7. Генератор электрическим кабелем 8 соединен через полость оси с устройством, аккумулирующим энергию (не показано). Обод расположен между парами спиц, имеет по окружности на боковых поверхностях желоба 9 для качения шариков 10, установленных в полусферических держателях 11, расположенных на спицах. Ступица может быть выполнена состоящей из двух частей 12 и 13, входящих (возможно с винтовым соединением) одна в другую, с элементом 14 их фиксации (фиг.2). На обращенной к ступице поверхности 15 обода установлены радиально, под углом α (фиг.1 и 3) по отношению к плоскости обода, прямые (изогнутые) лопасти 16. На внешней поверхности 17 обода установлены радиально, под углом β (фиг.1 и 4) по отношению к плоскости обода, прямые (изогнутые) лопасти 18. Лопасти на ободе могут быть расположены одна напротив другой (фиг.1 и 2) или со смещением одна относительно другой, причем углы наклона лопастей могут быть одинаковыми (α=β) или разными (α ≠ β). Число лопастей на обращенной к ступице поверхности обода и на внешней его поверхности может быть одинаковым или разным, четным или нечетным. Концевая часть 19 как прямой (фиг.5), так и изогнутой (фиг.6) лопасти, установленной на внешней поверхности обода, может иметь треугольной формы бортик.20. Процесс изготовления ветрового колеса включает следующие операции. Из пластмассы, например, полиуретана, изготавливают методом точного литья разъемную ступицу 2, состоящую из двух частей 12 и 13, имеющих одинаковое число спиц с полусферическими держателями 11 для шариков 10. Шарики изготавливают из прочного материала, не требующего смазки,- например, из той же пластмассы или графита. Из пластмассы изготавливают прямые (изогнутые) лопасти 16 и прямые (изогнутые) лопасти 18 с бортиком 20 на концевой части 19. Число, форму, длину лопастей (диаметр колеса по лопастям) определяют, исходя из ветровой нагрузки. Из пластмассы изготавливают обод 7, имеющий на боковых поверхностях 6 желоба 9 для качения шариков. На обращенную к ступице поверхность 15 обода устанавливают радиально, например, под углом α=30° по отношению к плоскости обода прямые лопасти 16. На внешней поверхности 17 обода устанавливают радиально, например, под углом β=25° по отношению, к плоскости обода, прямые лопасти 18. На ободе вместо прямых лопастей могут быть установлены изогнутые лопасти, например, аналогичные лопастям пропеллера или турбины. Затем осуществляют сборку ветрового колеса (согласно фиг.1), скрепляя части ступицы элементом 14 фиксации. Заключительной операцией является, установка на спицу (спицы) генератора (генераторов) 4 так, чтобы деталь 5, изготовленная, например, из резины, плотно прилегала к боковой поверхности обода например, с возможностью качения по желобу, образуя фрикционную передачу. Возможна, вместо фрикционной, зубчатая передача при условии выполнения на боковой поверхности обода (вне желоба) зубчатого зацепления с вращающейся зубчатой деталью генератора. Ветровое колесо закрепляют неподвижно на металлической (стальной) оси 1, через полость которой пропускают электрический кабель (кабели) 8, соединяющий генератор (генераторы) электрического тока с устройством, аккумулирующим энергию. В составе ветроэнергетической установки (не показана) ось, снабженная направляющим ветер хвостовым пером, может иметь возможность кругового поворота в горизонтальной плоскости. Расположение желоба (желобов) на боковой поверхности вращающегося обода исключает осаждение в нем пыли, жидких и твердых осадков, препятствующих качению шариков. Различные углы наклона лопастей (α; β) в одном ветровом колесе исключают возникновение резонансных шумов. Бортики на концевых частях вращающихся лопастей препятствует смещению части потока воздуха (ветра) в радиальном направлении вследствие. действия центробежных сил. При наличии ветра, воздействующего на ветровое колесо, каждый электрический генератор начинает вырабатывать электрический ток. Присутствие в ветровом колесе двух и более генераторов гарантирует выработку электроэнергии даже в случае выхода из строя любого из них. Источники информации 1. Политехнический словарь / Гл. ред. И.И. Артоболевский. - М.: Советская энциклопедия, 1976. - С.217. 1. Ветровое колесо, содержащее ступицу с прикрепленными к ней спицами, радиально установленные лопасти на обращенной к ступице поверхности обода и на внешней его поверхности, отличающееся тем, что ступица и спицы выполнены неподвижными относительно вращающегося обода, причем по меньшей мере на одной из спиц установлен генератор электрического тока, прилегающий вращающейся деталью к боковой поверхности обода. 2. Ветровое колесо по п.1, отличающееся тем, что обод расположен между парами спиц, имеет по окружности на боковых поверхностях желоба для качения шариков, установленных в полусферических держателях, закрепленных на спицах. 3. Ветровое колесо по п.1, отличающееся тем, что лопасти, установленные на обращенной к ступице поверхности обода, и лопасти, установленные на внешней его поверхности, имеют одинаковые/разные углы наклона. 4. Ветровое колесо по п.1, отличающееся тем, что ступица выполнена состоящей из двух частей, входящих одна в другую, с элементом их фиксации. 5. Ветровое колесо по п.1, отличающееся тем, что концевая часть лопасти, установленной на внешней поверхности обода, имеет треугольной формы бортик. www.findpatent.ru ветровое колесо - патент РФ 2431760Изобретшие относится к области ветроэнергетики. В ветровом колесе, содержащем ступицу, спицы, обод, радиально расположенные лопасти, обод снабжен эластичной цельнолитой шиной, причем лопасти выполнены в виде турбинных лопаток и расположены на поверхности шины по винтовым линиям. В полости, образованной подковообразной шиной и ободом, размещена пневмокамера. Ветровое колесо несложно в изготовлении, что повышает возможность его массового производства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Рисунки к патенту РФ 2431760Изобретение относится к области ветроэнергетики. Известно ветровое колесо, содержащее ступицу, спицы, обод, лопасти [1]. В известном ветровом колесе лопасти расположены между ободом и ступицей и закреплены на спицах. Такое ветровое колесо отличается сложностью конструктивного исполнения, что ограничивает возможности его массового производства. Задачей изобретения является упрощение конструктивного исполнения ветрового колеса. Технический результат достигается тем, что в ветровом колесе, содержащем ступицу, спицы, бод, лопасти, обод снабжен эластичной шиной, причем лопасти выполнены на шине. Лопасти и шина выполнены цельнолитыми, причем лопасти расположены на поверхности шины по винтовым линиям. В полости, образованной шиной и ободом, размещена пневмокамера. На фиг.1 представлено ветровое колесо, на фиг.2 изображен фрагмент цельнолитой шины с лопастями, на фиг.3 показано поперечное сечение обода с шиной подковообразной формы. Ветровое колесо (фиг.1) содержит ступицу 1, тонкие металлические спицы 2, металлический обод 3, образующие, например, конструкцию переднего колеса дорожного велосипеда, спортивного велосипеда, мотоцикла. Эластичная шина 4, надеваемая на обод, может быть полнотелой (фиг.2) или полой, имеющей в поперечном сечении подковообразную форму (фиг.3). Шина снабжена лопастями 5, расположенными по ее поверхности по винтовым линиям 6. Лопасти и шина цельнолитые, изготовлены из одного материала, например резины. Лопасти, выполненные на шине с образованием воздушного винта, могут быть широкими или узкими, например, в виде турбинных лопаток. В полости 7, образованной шиной, имеющей в поперечном сечении подковообразную форму, и ободом, размещена резиновая пневмокамера 8. Ветровое колесо используется в конструкциях маломощных ветроэнергетических установок, предназначенных для размещения отдельно или группами: на открытых площадках, на плоских крышах многоэтажных домов и промышленных предприятий; в частном секторе. Для ветроэнергетических установок ветровое колесо может быть изготовлено: с цельнолитой шиной с лопастями; с шиной, имеющей в поперечном сечении подковообразную форму, с лопастями. 1. На переднее колесо от спортивного велосипеда, состоящее из ступицы 1, спиц 2 и обода 3, надевают с натяжением полнотелую шину 4 с расположенными по ее поверхности по винтовым линиям 6 радиальными лопастями 5. 2. На переднее колесо от дорожного велосипеда (мотоцикла) надевают подковообразную шину с лопастями, предварительно поместив в полость 7, образованную ободом и шиной, пневмокамеру 8. В пневмокамеру нагнетают воздух, при этом шина плотно охватывает обод. Предложенное ветровое колесо несложно в изготовлении, что повышает возможность его массового производства. Источник информации 1. Политехнический словарь. Гл. ред. И.И.Артоболевский. - М.: Советская Энциклопедия, 1976. - С.74 (Крыльчатый многолопастной ветродвигатель). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Ветровое колесо, содержащее ступицу, спицы, обод, радиально расположенные лопасти, отличающееся тем, что обод снабжен эластичной цельнолитой шиной с лопастями, причем лопасти выполнены в виде турбинных лопаток и расположены на поверхности шины по винтовым линиям. 2. Ветровое колесо по п.1, отличающееся тем, что в полости, образованной подковообразной шиной с лопастями и ободом, размещена пневмокамера. www.freepatent.ru Ветровое колесоИзобретение относится к области ветро-гелиоэнергетики. Ветровое колесо содержит ступицу с радиально прикрепленными к ней лопастями. Каждая лопасть имеет выемку для размещения в ней фотоэлектрического генератора. Выемка выполнена с одной стороны лопасти. Выемки могут быть выполнены с каждой стороны лопасти. Изобретение расширяет функциональные возможности ветрового колеса и позволяет использовать его в качестве единой ветрогелиоэнергетической установки. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к области ветро-гелиоэнергетики. Известно ветровое колесо, содержащее ступицу с радиально прикрепленными к ней лопастями [1]. Такое колесо может иметь прямые или изогнутые лопасти, приспособления поворота лопастей для поддержания постоянной частоты вращения. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей ветрового колеса. Технический результат решения поставленной задачи достигается тем, что в ветровом колесе, содержащем ступицу с радиально прикрепленными к ней лопастями, каждая лопасть имеет выемку для размещения в ней фотоэлектрического генератора. Выемка выполнена с одной стороны лопасти. Выемки выполнены с каждой стороны лопасти. На фиг.1 изображено ветровое колесо с прямыми лопастями, вид спереди; на фиг.2 - вид на фиг, 1 сверху; на фиг.3 изображено поперечное сечение прямой лопасти с выемкой для одностороннего размещения в ней фотоэлектрического генератора; на фиг.4 показано поперечное сечение прямой лопасти с выемками для двухстороннего размещения в них фотоэлектрических генераторов; на фиг.5 изображено поперечное сечение изогнутой лопасти с выемкой для одностороннего размещения в ней фотоэлектрического генератора; на фиг.6 показано поперечное сечение изогнутой лопасти с выемками для двухстороннего размещения в них фотоэлектрических генераторов; на фиг.7 изображена схема получения электроэнергии при работе ветрового колеса. Ветровое колесо (фиг.1 и 2) содержит надетую на полый вал 1 ступицу 2 с радиально прикрепленными к ней с помощью держателей 3 прямыми лопастями 4. К ступице могут быть прикреплены две, три и более как прямые, так и изогнутые в виде воздушного винта (пропеллера) лопасти. Каждая лопасть имеет выемку 5 для размещения в ней фотоэлектрического генератора (солнечной батареи) 6. Выемка может быть выполнена с одной стороны лопасти (фиг.3 и 5) или с каждой стороны лопасти (фиг.4 и 6). Фотоэлектрические генераторы электрическим кабелем 7 соединены через полость вала с токосъемным устройством 8. Вал имеет кинематическое соединение с электрическим генератором 9 (фиг.7). Из пластмассы, например полиуретана, изготавливают лопасти 4 с выемками 5 и держателями 3. В выемки устанавливают фотоэлектрические генераторы 6 с прикрепленным к ним электрическим кабелем 7. Из металла изготавливают ступицу 2 и полый вал 1. Лопасти прикрепляют к ступице, а кабель пропускают через полость вала к токосъемному устройству 8, состоящему, например, из изолированно закрепленных на валу медных колец и примыкающих к ним щеток. Вал соединяют с электрическим генератором 9. Ветровое колесо с прямыми (фиг.1-4) иди изогнутыми (фиг.5; 6) лопастями, снабженное фотоэлектрическими генераторами, монтируют, например, в поворотной головке, установленной на полой железобетонной колонне (не показана). При наличии ветра, воздействующего на ветровое колесо, электрический генератор (фиг.7) начинает вырабатывать электрический ток. Одновременно в светлое время суток электрический ток начинают вырабатывать фотоэлектрические генераторы, установленные в лопастях ветрового колеса, независимо от частоты его вращения. Изобретение расширяет функциональные возможности ветрового колеса. Позволяет использовать его в качестве единой ветрогелиоэнергетической установки. Источники информации 1. Энциклопедический словарь юного техника. Сост. Б.В. Зубков, С.В. Чумаков. - М.: Педагогика, 1980. - С.77-78. 1. Ветровое колесо, содержащее ступицу с радиально прикрепленными к ней лопастями, отличающееся тем, что каждая лопасть имеет выемку для размещения в ней фотоэлектрического генератора. 2. Ветровое колесо по п.1, отличающееся тем, что выемка выполнена с одной стороны лопасти. 3. Ветровое колесо по п.1, отличающееся тем, что выемки выполнены с каждой стороны лопасти. www.findpatent.ru Расчет вертикального ветряка для начинающихРасчет вертикального ветряка по сути ни чем не отличается от расчета обычного горизонтального. Но в расчете есть свои особенности так-как вертикальные ветряки типа "Бочка" работают не за счет подъемной силы, а за счет давления ветра на лопасти. Далее я приведу пример расчета ветряка в общих чертах. Расчет хоть и довольно точный, но он дает общее представление о мощности ветрогенератора, но не учитываются многие факторы, которые могут значительно влиять на реальный результат.Самодельный вертикальный ветрогенератор Для примера фото вертикального ветряка типа "Бочка"
К примеру мы хотим сделать ветрогенератор типа "Бочка" размером по ширине 2 метра, и высотой 3 метра. Количество лопастей не имеет особого значения, и скажем у нас 4 полукруглых лопасти. Для начала нам нужно узнать сколько энергии мы вообще можем получить с этого ротора.
Для расчета есть простая формула: P=0.6*S*V^3 где P- мощность Ватт S- площадь ометания лопастей кв.м. V^3- Скорость ветра в кубе м/с 0.6 - это скорость ветра. Ветер движущийся в пространстве принимается за единицу, но ветер при подходе к любому препятствию теряет свою скорость и мощность. Так-как потери в скорости нам не известны, то будем брать 0.6, это с учетом того что ветер потеряет скорость на 33%. Дополнительно формула расчета площади круга S=πr2, где π- 3,14 r- радиус окружности в квадрате Вообще вертикальные ветряки подобно рекламным щитам ветер тормозят очень сильно, и перед препятствием образуется воздушная подушка, натыкаясь на которую новые порции ветра расходятся по сторонам и 30-40% энергии ветра уходит не принимая участия в давлении на лопасти. По-этому общий КПД, или по правильному КИЭВ ветроколеса у вертикальных ветряков достаточно низкий и составляет всего 10-20% от энергии ветра. Из анализа самодельных вертикальных ветряков КИЭВ в основном 10% всего, но мы-же оптимисты, по-этому я буду брать КИЭВ 0.2, хотя здесь еще не учитывается КПД генератора и трансмиссии. Далее по формуле подставляя данные для этого ветроколеса получается что: 0.6*6*2*2*2*0.2=5,76 ватт при 2м/с 0.6*6*3*3*3*0.2=19,44 ватт при 3м/с 0.6*6*4*4*4*0.2=46,08 ватт при 4м/с 0.6*6*5*5*5*0.2=90 ватт при 5м/с 0.6*6*7*7*7*0.2=246 ватт при 7м/с 0.6*6*10*10*10*0.2=720 ватт при 10м/с Теперь понятно на что способен данный ротор. Далее нам нужно подогнать генератор к этому ротору чтобы генератор смог вырабатывать максимально возможную мощность, которая имеется на роторе, и при этом не перегружать ротор - чтобы он мог вращаться и его обороты сильно не падали. Иначе толку не будет, выработка энергии сильно упадет. Чтобы подогнать генератор нам нужно узнать обороты ветроколеса на каждой скорости ветра. В отличие от горизонтальных ветряков, где скорость вращения кончиков лопастей обычно в 5 раз быстрее скорости ветра, вертикальный ветрогенератор не может вращаться быстрее скорости ветра. Это связано с тем что тут ветер просто толкает лопасть, и она начинает двигаться с потоком проходящего ветра. А горизонтальный винт работает за счет подъемной силы, которая образуется у тыльной части лопасти, и она выдавливает лопасть вперед, и тут обороты ограничиваются только аэродинамическими свойствами лопасти и подъемной силой. Вдаваться в подробности не будем, и вернемся к нашему ветроколесу. Чтобы высчитать обороты ротора размером 2*3 метра, где ширина ротора 2 метра, нужно узнать длину окружности ротора. 2*3,14=6.28 метра, то-есть за один оборот кончик лопасти проходит путь в 6.28 метра. Это значит что в идеале полный оборот ротор сделает за проходящий поток ветра длинной 6.28 метра. Но так-как энергия тратится на вращение, на трансмиссию, да еще и на вращение генератора - который нагружен аккумулятором, то обороты упадут в среднем в два раза. И того полный оборот ротор сделает за 12 метров потока ветра. Тогда получается так, если ветер 3м/с, то при этом ветре за секунду ротор сделает 0,4 оборота, а за 4 секунды полный оборот. А за минуту при ветре 3м/с будет 60:4=15об/м. При 3м/с 12:3=4, 60:4=15об/м При 4м/с будет 12:4=3, 60:3=20об/м. При ветре 5м/с 12:5=2.4, 60:2.4=25об/м. При 7м/с 12:7=1.71, 60:1,71=35об/м При 10м/с 12:10=1.2, 60:1.2=50об/м С оборотами ветроколеса я думаю теперь понятно, и они известны. Чем больше в диаметре ветроколесо, тем меньше его обороты относительно скорости ветра. Так к примеру ветроколесо диаметром 1 метр будет крутится в два раза быстрее чем ветроколесо 2м в диаметре. Теперь нужен генератор, который на этих оборотах должен вырабатывать мощность не более чем может выдать ветроколесо. А если генератор будет мощнее, то он перегрузит ротор, и тот не сможет раскрутится до своих оборотов, и в итоге обороты будут низкие и общая мощность. При ветре 3м/с у нас 15 об/м, и мощность ветроколеса 19 ватт, вот нужно чтобы генератор нагружал ротор не более 19ватт. Это с учетом КПД редуктора (если он имеется) и КПД самого генератора. КПД редуктора и генератора обычно не известны, но на них тоже значительные потери, и в общем на этом теряется 20-50% энергии, и на выходе на аккумулятор уже поступает всего 50%, это в нашем случае 10ватт примерно. Если генератор перегрузит ветроколесо, то его обороты не выйдут на номинальные, и будут значительно ниже скорости ветра. От этого упадут обороты генератора и его мощность. Плюс еще значительно медленные по скорости лопасти относительно ветра, будут его сильно тормозить и ветер будет разбегаться в стороны, в итоге мощность ветроколеса упадет еще больше. Так со слишком мощным генератором энергии на аккумулятор будет в разы меньше чем могло бы быть. Или наоборот, когда генератор слишком слабый и при 15об/м ветроколеса не может на полную нагрузить ветроколесо, то то-же получается что мы берем гораздо меньше энергии от возможной. В итоге генератор должен соответствовать по мощности ветроколесу, только так мы можем снять максимально возможную мощность ветроколеса. Это можно сказать самая сложная задача так-как генератор может абсолютно разных характеристик напряжения и тока к оборотам. Чтобы подобрать генератор его нужно покрутить на аккумулятор и измерить отдаваемую энергию, или просчитать по формулам. А далее уже пробовать подгонять к ветроколесу. К примеру у вашего генератора при 300об/м 1Ампет на АКБ 14вольт, это примерно 14ватт, а ветроколесо выдает 19ватт при 15об/м. Значит мультипликатор нужен 1:20 чтобы генератор крутился при этом на 300об/м. При 5м/с обороты ветроколеса 25об/м, а генератор значит будет вращаться со скоростью 500об/м. Мощность ветроколеса у нас при этом всего 90ватт, а генератор превышает по мощности и дает 200ватт. Так не пойдет ветроколесо просто будет медленно вращаться и свои 90ватт не выдаст - а 200ватт тем-более. Выход - или жертвовать началом зарядки и делать редуктор 1:15, или увеличивать по высоте ветроколесо в два раза чтобы ветроколесо потянуло генератор. Так нужно чтобы генератор соответствовал по мощности и оборотам на всем диапазоне вращения ветроколеса. А если генератор не-дотягивает по мощности, то нужно или увеличивать передаточное число мультипликатора, или уменьшать ротор чтобы добиться баланса между оборотами и мощностью ветроколеса и генератора. Часто люди вообще без всяких расчетов ставят генераторы от чего найдут, и строят ветроколесо насмотревшись видео с ютюба, а в итоге получается что ветрогенератор не работает на малом ветру и по мощности просто мизер совсем. e-veterok.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
