Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям, преобразующим энергию ветра в полезную работу за счет сопротивления воздушному потоку активных элементов конструкции. The invention relates to wind energy, and in particular to wind engines that convert wind energy into useful work due to the resistance to air flow of active structural elements.
Известен ветродвигатель с защитой от перегрузок, включающий в себя ступицу ветроколеса с поворотными лопастями, насаженными на полый приводной вал с подпружиненной штангой, установленной в полости вала и кинематически связанной с лопастями, устанавливающимися с обеспечением их разворота при изменении ветровой нагрузки (см. SU, 1437567 A1, 15.11.1988, кл. F 03 D 7/00). A wind turbine with overload protection is known, which includes a wind wheel hub with rotary blades mounted on a hollow drive shaft with a spring-loaded rod installed in the shaft cavity and kinematically connected with the blades, which are installed to ensure their rotation when the wind load changes (see SU, 1437567 A1, 11/15/1988, CL F 03 D 7/00).
Недостатком ветродвигателя является кинематическое увеличение лобового сопротивления ветроколеса при усилении ветра, что может привести к разрушению конструкции при сильных порывах ветра. The disadvantage of a wind turbine is a kinematic increase in the drag of the wind wheel when the wind is amplified, which can lead to structural failure with strong gusts of wind.
Технический результат, заключающийся в увеличении надежности, упрощении конструкции, снижении веса при изготовлении в быстроразборном мобильном варианте и уменьшении закладываемого запаса прочности, достигается за счет того, что в ветродвигателе с защитой от перегрузок, включающем в себя ступицу ветроколеса с поворотными лопастями, насаженными на полый приводной вал с подпружиненной штангой, установленной в полости вала и кинематически связанной с лопастями, устанавливающимися с обеспечением их разворота при изменении ветровой нагрузки, согласно изобретению шарниры разворота лопастей смещены к передним кромкам и представляют собой закрепленные в спицах ступицы втулки, в которых свободно установлены оси лопастей, оснащенные пружинами для выборки зазоров и посадочными площадками крепления кривошипов, связанных с рабочей пружиной через коронку и штангу, выполненную в виде ходового винта. The technical result, which consists in increasing reliability, simplifying the design, reducing weight when manufacturing in a quick-detachable mobile version and reducing the safety margin, is achieved due to the fact that in a wind turbine with overload protection, which includes a wind wheel hub with rotary blades mounted on a hollow a drive shaft with a spring-loaded rod installed in the cavity of the shaft and kinematically connected with the blades that are installed to ensure their rotation when the wind load changes narrow, according to the invention, the hinges of the turn of the blades are displaced to the leading edges and are bushings fixed in the spokes of the hub, in which the axis of the blades are freely mounted, equipped with springs for selecting gaps and landing sites for attaching cranks connected to the working spring through a crown and a rod made in the form lead screw.
На чертеже представлен ветродвигатель с защитой от перегрузок (общий вид). The drawing shows a wind turbine with overload protection (general view).
На полом валу 1 закреплена ступица 2 ветроколеса 4, в полые спицы которой с обеих сторон впрессованы втулки 3, в которых свободно установлены лопасти 5, имеющие каждая четырехгранник (не показан) для установки кривошипного рычага 6, и резьбу для поджатия гайкой 7 пружины 8, необходимой для выборки зазоров в шарнире. Кривошипные рычаги 6 связаны штифтами 9 с коронкой 10, в которую ввинчивается регулировочная штанга 11. Рабочая пружина 12 упирается в регулировочную штангу 11. The hub 2 of the wind wheel 4 is fixed on the hollow shaft 1, into the hollow spokes of which there are pressed sleeves 3 on both sides, in which the blades 5 are freely mounted, each having a tetrahedron (not shown) for installing the crank arm 6, and the thread for preloading the spring 8 with the nut 7, necessary to select the gaps in the hinge. The crank levers 6 are connected by pins 9 with a crown 10, into which the adjustment rod 11 is screwed. The working spring 12 abuts against the adjustment rod 11.
Устройство работает следующим образом. Усилие ветра, вращающее лопасти 5 ветроколеса 4, при действии на каждую лопасть 5 раскладывается на две составляющиe - тангенциальную, создающую вращающий момент, и фронтальную, нагружающую конструкцию ветроустановки. Фронтальная составляющая стремится развернуть лопасти 5, не закрепленные жестко, во флюгерное положение. Развороту препятствует кинематически связанная с лопастями 5 рабочая пружина 12, усилия которой регулируются длиной штанги 11. При усилении ветра возросшая нагрузка разворачивает лопасти 5 по ветру. Лопасти 5 поворачиваются вокруг своих осей во втулках 3 ступицы 2, кривошипные рычаги 6 на осях лопастей 5 смещают коронку 10, которая через ввинченную штангу 11 преодолевает сопротивление рабочей пружины 12, уменьшая тем самым площадь лобового сопротивления. The device operates as follows. The force of the wind, rotating the blades 5 of the wind wheel 4, when acting on each blade 5, is decomposed into two components - the tangential, which creates torque, and the front, loading design of the wind turbine. The frontal component tends to deploy the blades 5, not fixed rigidly, to the vane position. The reversal is prevented by a working spring 12 kinematically connected with the blades 5, the efforts of which are regulated by the length of the rod 11. When the wind increases, the increased load turns the blades 5 in the wind. The blades 5 rotate around their axes in the bushings 3 of the hub 2, the crank levers 6 on the axes of the blades 5 displace the crown 10, which overcomes the resistance of the working spring 12 through the screwed rod 11, thereby reducing the drag area.