Крыло ветроустановки

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Климук Василий Афанасьевич(72) Автор Климук Василий Афанасьевич(73) Патентообладатель Климук Василий Афанасьевич(57) 1. Крыло ветроустановки, содержащее парус, закрепленный на несущем каркасе крыла и расчлененный на элементы, а также ограничитель перемещения упомянутых элементов в флюгерную сторону крыла в виде опорной сетки, отличающееся тем, что преимущественно верхняя часть каркаса крыла снабжена по меньшей мере одной лопастью, подвешенной на опоре, прикрепленной к каркасу крыла, с возможностью отклонения лопасти в флюгерную сторону крыла под напором ветра при скорости его выше установленной,причем элементы паруса крыла выполнены в виде полосок паруса из тонкого, гибкого,легкого, плотного и прочного материала и подвешены с рабочей стороны крыла на горизонтальных струнах опорной сетки крыла с перекрытием смежных полосок паруса по вертикали и горизонтали, причем нижние кромки полосок паруса последовательно соединены между собой свободно подвешенными нитями, верхние концы которых перекинуты через горизонтальную планку каркаса крыла и прикреплены к подвижной кромке лопасти,а нижние концы указанных нитей прикреплены к нижней кромке каркаса крыла, при этом лопасть выполнена аналогично конструкции упомянутого крыла, а именно содержит опорную сетку и полоски паруса из тонкого, гибкого, легкого, плотного и прочного материала, подвешенные с рабочей стороны крыла на горизонтальных струнах опорной сетки лопасти с перекрытием смежных полосок по вертикали и горизонтали. 2. Крыло по п. 1, отличающееся тем, что нижние кромки полосок паруса лопасти последовательно соединены между собой свободно подвешенными нитями, верхние концы которых прикреплены к верхней кромке лопасти, а нижние концы - к нижней кромке лопасти.(56) 1. А.с. СР 117831, МПК 4 03 3/00. - Опубл. 15.09.1989 // Бюл.34 (прототип). Предлагаемое техническое решение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в парусных ветроустановках, преимущественно карусельного типа. Известно крыло парусной ветроустановки, содержащее установленную на вертикальной оси раму с закрепленным на ней парусом, расчлененным на элементы с окнами и перекрывающими их клапанами, а также опорную сетку из упругого материала 1. Недостатком указанной конструкции является малый диапазон рабочих скоростей ветра, обусловленный малыми пределами регулирования ветровой нагрузки, и недостаточная защита от разрушения во время бури. Задача - расширение диапазона рабочих скоростей ветра и повышение надежности защиты ветроустановки во время бури путем расширения пределов регулирования ветровой нагрузки. Поставленная задача решается тем, что предложено крыло ветроустановки, содержащее парус, закрепленный на несущем каркасе крыла и расчлененный на элементы, а также ограничитель перемещения упомянутых элементов в флюгерную (нерабочую) сторону крыла в виде опорной сетки, в котором, в соответствии с данным техническим решением,преимущественно верхняя часть крыла снабжена по меньшей мере одной лопастью, подвешенной на опоре, прикрепленной к каркасу крыла, с возможностью отклонения лопасти в флюгерную сторону крыла (нерабочую, противоположную рабочей стороне крыла) под напором ветра при его скорости выше установленной, а элементы паруса остальной части крыла выполнены в виде полосок паруса (далее - полосок) из гибкого, тонкого, легкого,плотного и прочного материала и подвешены с рабочей стороны крыла на горизонтальных струнах опорной сетки с перекрытием смежных полосок по вертикали и горизонтали, с величиной перекрытия, обеспечивающей самоуплотняемость стыков смежных полосок давлением ветра, причем нижние кромки полосок соединены последовательно между собой свободно подвешенными нитями, верхние концы которых перекинуты через горизонтальную планку каркаса крыла и прикреплены к нижней (подвижной) кромке лопасти, а нижние концы упомянутых нитей прикреплены к нижней кромке каркаса крыла. При этом в крыле ветроустановки лопасть, аналогично остальной части крыла, также снабжена опорной сеткой, на горизонтальных струнах которой с рабочей стороны крыла подвешены полоски паруса из тонкого, гибкого, легкого, плотного и прочного материала с перекрытием смежных полосок по вертикали и горизонтали. Кроме того, нижние кромки полосок лопасти соединены последовательно между собой свободно подвешенными нитями, верхние концы которых прикреплены к верхней кромке лопасти, а нижние концы - к нижней кромке лопасти. На фиг. 1 схематически изображено крыло ветроустановки, общий вид на фиг. 2 - вид сверху на фиг. 1 на фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 1 - крыло ветроустановки при отсутствии ветра на фиг. 4 - разрез по А-А на фиг. 1 - в наветренном положении рабочей стороны крыла на фиг. 5 - разрез по А-А на фиг. 1 - крыло при его перемещении флюгерной стороной против ветра малой скорости на фиг. 6 - разрез по А-А на фиг. 1 - крыло при частично приподнятом (отклоненном) положении лопасти для пропуска избыточной массы ветра с рабочей стороны крыла (при скорости ветра выше установленной) на фиг. 7 - то же, что и на фиг. 6, но при полностью (горизонтально) поднятой лопасти при ураганном ветре на фиг. 8 - разрез по А-А на фиг. 1 - крыло при его перемещении флюгерной стороной против ветра средней и высокой скорости. Крыло ветроустановки содержит несущий каркас 1, втулку 2, насаженную на ось 3. На несущем каркасе 1 и лопасти 7 закреплены соответственно опорные сетки 4 а и 4 б (на 26622006.04.30 фиг. 1 изображены пунктиром), выполненные в виде пересекающихся струн, скрепленных между собой, например, наглухо в точках пересечения. На горизонтальных струнах опорных сеток 4 а и 4 б (фиг. 1, 3) с рабочей стороны крыла подвешены соответственно полоски паруса 5 а и 5 б с перекрытием смежных из них по вертикали и горизонтали. Нижние кромки полосок 5 а соединены последовательно между собой свободно (с небольшим прослаблением) подвешенными нитями 6 а (фиг. 3), верхние концы которых перекинуты через горизонтальную планку 8 каркаса 1 крыла и прикреплены к нижней(подвижной) кромке лопасти 7, а нижние концы нитей 6 а прикреплены к нижней кромке каркаса 1 крыла (фиг. 3, 4). Устройство лопасти 7 крыла аналогично устройству остальной части крыла, но с тем отличием, что лопасть 7 подвешена к стойке 9 каркаса 1 крыла с возможностью отклонения упомянутой лопасти 7 в флюгерную сторону крыла и верхние концы свободно подвешенных нитей 6 б, соединяющих нижние кромки полосок 5 б лопасти 7, прикреплены непосредственно к верхней кромке лопасти 7, а нижние концы - к нижней кромке лопасти 7. Крыло ветроустановки, в соответствии с предложенным техническим решением, работает следующим образом. При отсутствии ветра полоски 5 а и 5 б свободно повисают на горизонтальных струнах соответствующих опорных сеток 4 а и 4 б (фиг. 3). При появлении слабого ветра (например, 1-2 м/сек) с рабочей стороны крыла (фиг. 4) полоски 5 а и 5 б прижимаются к своим опорным сеткам 4 а и 4 б и, перекрывая смежные из них, уплотняя стыки, образуют сплошной парус. Полоски 5 а и 5 б крыла ветроустановки, обращенного при этом рабочей стороной в подветренную сторону (фиг. 5), поднимаются давлением ветра вверх, в положение,близкое к горизонтальному, и через образовавшиеся между ними щели ветер проходит,встречая значительно меньшее сопротивление, чем у крыла ветроустановки, обращенного рабочей стороной в наветренную сторону (фиг. 4). Начинается вращение крыльев ветроустановки. При оптимальных скоростях ветра (например, 2-14 м/сек) ветроустановка работает в нормальном режиме. При ветре, скорость которого превышает установленную величину (например,14 м/сек), и при опасных порывах ветра с рабочей стороны крыла (например, 15-30 м/сек) полоски 5 б лопасти 7 сильнее прижимаются к сетке 4 б, и лопасть 7 силой ветра отклоняется в флюгерную сторону крыла на угол, соответствующий силе ветра, перемещая нити 6 а вверх (фиг. 6). При этом нити 6 а поднимают полоски 5 а крыла вверх по опорной сетке 4 а, образуя щели требуемой величины (соответствующие скоростному напору ветра) для прохождения избыточной массы ветра, регулируя таким образом ветровую нагрузку и стабилизируя скорость вращения крыльев ветроустановки. Полоски 5 а и 5 б крыла ветроустановки, обращенного рабочей стороной в подветренную сторону, при этом устанавливаются в горизонтальных плоскостях (фиг. 8). Ветроустановка работает в нормальном режиме. Щели максимальной величины образуются в крыле с его рабочей стороны при ветре ураганной силы (более 30 м/сек), когда лопасть 7 отклоняется на максимальный угол и устанавливается в горизонтальном положении, и полоски 5 а крыла, обращенного рабочей стороной в наветренную сторону, сворачиваются, складываются в своем крайнем верхнем положении (фиг. 7), а полоски 5 а и 5 б крыла, обращенного при этом рабочей стороной в подветренную сторону, устанавливаются в горизонтальных плоскостях (фиг. 8). Ветроустановка продолжает работать. Лопасти 7 крыла ветроустановки выполнены с возможностью удержания их в исходном вертикальном положении при допустимых (оптимальных) скоростях ветра и с возможностью отклонения в флюгерную сторону крыла при ветре, превышающем установленную величину, при опасных порывах ветра - с помощью известных средств 3(например, основанных на принципе маятника определенной массы, на принципе растяжения-сжатия упругого элемента и пр.). Отгиб (излом) каркаса 1 крыла в его рабочую сторону (фиг. 2) способствует лучшему захвату ветрового потока. Выполнение полосок 5 а и 5 б из тонкого, легкого, гибкого,плотного и прочного материала, например пленки, а также несущего каркаса 1 крыла из легкого и прочного материала (например, стеклопластика или древесины) позволяет значительно снизить материалоемкость ветроустановки, ее массу и стоимость. Полоски 5 а и 5 б легко отклоняются вверх и вниз силой напора ветра. Опусканию их в исходное вертикальное положение способствует и сила их тяжести (гравитации), что повышает надежность работы ветроустановки, а шум ветроустановки во время ее работы незначителен и максимально приближается к естественному шуму листьев дерева, не оказывая отрицательного действия на окружающую среду. При больших габаритах ветроустановки конструкция крыла может повторяться необходимое число раз как по высоте, так и по ширине крыла. Конструкция крыла позволяет существенно увеличить пределы регулирования ветровой нагрузки и, следовательно, продлить время рабочего функционирования ветроустановки при надежной защите ее во время бури. Форма выполнения полезной модели,показанная на чертежах и описанная выше, представляет собой только возможный предпочтительный вариант ее осуществления. Могут быть использованы различные вариации в отношении материала, формы, размеров и расположения отдельных элементов. Например, полоски паруса 5 а и 5 б могут быть выполнены из устойчивого к температурным и атмосферным воздействиям тонкого, гибкого, легкого, плотного и прочного материала ПВХ пленки, ленты и др. Ветроустановка с предложенным техническим решением применима для нормальной работы в широком диапазоне скоростей ветра, что весьма ценно для районов с неустойчивыми и слабыми скоростями ветра, т.е. применима во всех районах Республики Беларусь. Для реализации предложенного устройства не требуются дефицитные материалы и сложные узлы и детали. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.