EA 32600B1 20190628 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2019\PDF/032600 Полный текст описания EA201700425 20170808 Регистрационный номер и дата заявки EAB1 Код вида документа [PDF] eab21906 Номер бюллетеня [GIF] EAB1\00000032\600BS000#(1916:1347) Основной чертеж [**] ВОЗДУШНО-СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИВОДА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Название документа [8] F03D 1/04, [8] F03D 9/32 Индексы МПК [BY] Константинов Игорь Павлович, [BY] Константинов Павел Игоревич, [BY] Константинова Татьяна Игоревна Сведения об авторах [BY] КОНСТАНТИНОВ ИГОРЬ ПАВЛОВИЧ, [BY] КОНСТАНТИНОВ ПАВЕЛ ИГОРЕВИЧ, [BY] КОНСТАНТИНОВА ТАТЬЯНА ИГОРЕВНА Сведения о патентообладателях [BY] КОНСТАНТИНОВ ИГОРЬ ПАВЛОВИЧ, [BY] КОНСТАНТИНОВ ПАВЕЛ ИГОРЕВИЧ, [BY] КОНСТАНТИНОВА ТАТЬЯНА ИГОРЕВНА Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea000032600b*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Воздушно-силовая установка для привода транспортного средства, содержащая ветроколесо с воздушным винтом и обтекатель (3), установленные в канале (10), электрический генератор (4) с ротором (5), который приводом (6) связан с ветроколесом, отличающаяся тем, что ветроколесо с воздушным винтом выполнены как осевая турбина (7) с рабочими лопатками, а канал (10) содержит входной диффузор (1) и направляющую решетку (2), установленную между обтекателем (3) и рабочими лопатками осевой турбины (7), при этом на обтекателе (3) смонтирована задвижка (8), поверхность которой выполнена в форме зонтичного конусного купола (9), работающего на раскрытие, а в канале (10) между осевой турбиной (7) и выходным диффузором (11) установлен центробежный регулятор скорости (12) с грузами (23) и штангами (24), которые снабжены складывающимся зонтичным куполом (27); привод (6) включает кинематически связанные между собой редуктор (13), соединенный с выходным валом осевой турбины (7), коническую зубчатую пару (14) и второй редуктор (15), которые соединены посредством соединительной муфты (16), а также маховик (17), установленный соосно с валом ротора (5) электрического генератора (4), причем второй редуктор (15) через соединительную муфту (18) соединен с валом ротора (5) электрического генератора (4), а через вторую соединительную муфту (19) связан с валом маховика (17).

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что поверхность зонтичного купола (9) задвижки (8) смонтирована навстречу воздушному потоку (21) с возможностью раскрытия посредством линейного электропривода (26).

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что осевая турбина (8) выполнена, по меньшей мере, двухступенчатой.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что соединительные муфты (16), (18) и (19) выполнены как электромагнитные управляемые муфты и смонтированы с возможностью отключения конической зубчатой пары (14), электрического генератора (4) и маховика (17) от второго редуктора (15), который выполнен коническим, в соответствии с режимом работы турбины (7).

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что электрический генератор (4) посредством электрической цепи (20) через электронную систему управления (22) соединен с нагрузкой (25).


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

1. Воздушно-силовая установка для привода транспортного средства, содержащая ветроколесо с воздушным винтом и обтекатель (3), установленные в канале (10), электрический генератор (4) с ротором (5), который приводом (6) связан с ветроколесом, отличающаяся тем, что ветроколесо с воздушным винтом выполнены как осевая турбина (7) с рабочими лопатками, а канал (10) содержит входной диффузор (1) и направляющую решетку (2), установленную между обтекателем (3) и рабочими лопатками осевой турбины (7), при этом на обтекателе (3) смонтирована задвижка (8), поверхность которой выполнена в форме зонтичного конусного купола (9), работающего на раскрытие, а в канале (10) между осевой турбиной (7) и выходным диффузором (11) установлен центробежный регулятор скорости (12) с грузами (23) и штангами (24), которые снабжены складывающимся зонтичным куполом (27); привод (6) включает кинематически связанные между собой редуктор (13), соединенный с выходным валом осевой турбины (7), коническую зубчатую пару (14) и второй редуктор (15), которые соединены посредством соединительной муфты (16), а также маховик (17), установленный соосно с валом ротора (5) электрического генератора (4), причем второй редуктор (15) через соединительную муфту (18) соединен с валом ротора (5) электрического генератора (4), а через вторую соединительную муфту (19) связан с валом маховика (17).

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что поверхность зонтичного купола (9) задвижки (8) смонтирована навстречу воздушному потоку (21) с возможностью раскрытия посредством линейного электропривода (26).

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что осевая турбина (8) выполнена, по меньшей мере, двухступенчатой.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что соединительные муфты (16), (18) и (19) выполнены как электромагнитные управляемые муфты и смонтированы с возможностью отключения конической зубчатой пары (14), электрического генератора (4) и маховика (17) от второго редуктора (15), который выполнен коническим, в соответствии с режимом работы турбины (7).

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что электрический генератор (4) посредством электрической цепи (20) через электронную систему управления (22) соединен с нагрузкой (25).


Евразийское 032600 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2019.06.28
(21) Номер заявки 201700425
(22) Дата подачи заявки
2017.08.08
(51) Int. Cl. F03D 1/04 (2006.01) F03D 9/32 (2016.01)
(54) ВОЗДУШНО-СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИВОДА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
(43) 2019.02.28
(96) 2017/EA/0064 (BY) 2017.08.08
(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: КОНСТАНТИНОВ ИГОРЬ ПАВЛОВИЧ; КОНСТАНТИНОВ ПАВЕЛ ИГОРЕВИЧ;
КОНСТАНТИНОВА ТАТЬЯНА ИГОРЕВНА (BY)
(74) Представитель:
Самцов В.П. (BY)
(56) KR-B1-101052132 RU-C1-2540888 SU-A1-1502876 EA-A1-200400278
Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для транспортных средств с ветросиловой установкой, снабженной электрогенератором.
Известна ветросиловая установка транспортного средства, содержащая конфузорный воздухозаборник, расположенный внутри транспортного средства с расположенным на выходе ветроколесом [1]. Ветроколесо приводит в движение ротор электрогенератора, заряжающего аккумулятор. Воздухозаборник размещен не по всей длине кузова и имеет свой выход под днищем задка кузова для создания воздушной подушки и повышения грузоподъемности транспортного средства.
Недостатком такого устройства является дополнительное аэродинамическое сопротивление за счет организации воздушного потока в конфузорном воздухосборнике и установке ветроколеса на выходе воздухозаборника. Недостатком также является низкий КПД использования энергии ветрового потока, обусловленный конструктивным исполнением ветроколеса.
Известно также техническое решение узла ветровоздушного двигателя и механическое транспортное средство с этим узлом [2]. Ветровоздушный двигатель содержит независимые друг от друга двигатель с высоким давлением воздуха, а также двигатель, работающий от сопротивления ветра. Двигатель с высоким давлением воздуха с помощью струйной подачи воздуха вырабатывает основную мощность. Работающий от сопротивления ветра двигатель содержит камеру крыльчатки и крыльчатку. Камера крыльчатки оборудована воздухозаборником для принятия внешнего воздушного потока (сопротивления воздуха), который вращает крыльчатку, за счет чего вырабатывается дополнительная мощность.
Недостатком устройства является низкий КПД преобразования энергии воздушного потока крыльчаткой в следствии ее конструктивного исполнения.
Известны системы с электрическим генератором для транспортного средства [3, 4]. Техническое решение [3] включает: ветряную турбину, электрический генератор, механически соединенный с ветровой турбиной и выполненный с возможностью подключения к устройству хранения электрической энергии, сконфигурированному для хранения электрической энергии на борту транспортного средства, и жесткий конический корпус, образующий внутреннюю камеру, корпус, имеющий входной конец и выходной конец, причем входной конец имеет больший диаметр, чем выходной конец, и выполнен с возможностью направления потока ветра в ветряную турбину. Система также включает устройство отклонения ветра для сочлененного транспортного средства и содержащее ветряную турбину. Электрический генератор в системе механически соединен с ветровой турбиной и выполнен с возможностью подключения к устройству хранения электрической энергии, сконфигурированному для хранения электрической энергии на борту транспортного средства. Дополнительно в систему входит электрический генератор, который сконфигурирован для генерирования электрической энергии от механической энергии, создаваемой ветровой турбиной, и жесткий корпус для подачи ветра, выполнен с возможностью отклонения потока ветра на заданную высоту, большую, чем крыша транспортного средства, и дополнительно обеспечивает отклонение потока ветра в смежно прикрепленный конический корпус, образующий внутреннюю камеру.
В техническом решении [4] предложена система для преобразования энергии воздушного потока, противоположного встречному транспортному средству, в электрическую энергию и для аэродинамического торможения. Система содержит воздухозаборник прямоугольного сечения, установленный на крыше транспортного средства, где поперечно равномерно установлены по меньшей мере два ветроколе-са, валы которых соединены с роторами реверсивных электрических машин. Концы обмоток электрических машин соединены друг с другом и подсоединен к устройству хранения электрической энергии. Система также включает автоматическое устройство управления напряжением для одновременного подключения обмоток реверсивных электрических машин в режиме генератора в случае высокой скорости вращения ветроколеса или последовательно в случае их низкой скорости вращения. Обратимые электрические машины изготовлены с возможностью преобразования энергии потока воздуха в электрическую энергию в режиме генератора, а также аэродинамического торможения транспортного средства путем установки в обратном направлении ветроколеса в режиме двигателя.
Недостатком известных систем является не высокий КПД ветроколеса из-за конструктивного исполнения его лопастей. Недостатком является также невозможность накопления кинетической энергии воздушного потока для ее дальнейшего использования в период ослабления ветра.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является ветросиловая установка транспортного средства с ветроколесом в виде многолопастного воздушного винта, выбранная в качестве прототипа [4]. Ветроколесо соединено с ротором электрогенератора и выполнено в виде многолопастного воздушного винта, который установлен в кольце на входе в профилированный канал. Указанный канал заканчивается профилированной насадкой и расположен внутри лобового обтекателя, напротив выполненного в нем на передней стенке отверстия. Длина профилированной насадки равна длине дефлектора, закрепленного на обтекателе. На передней стенке обтекателя выполнено два отверстия, при этом напротив второго отверстия внутри обтекателя также установлена система: многолопастной воздушный винт в кольце - профилированный канал - профилированная насадка, а на обтекателе установлен второй дефлектор. Конструктивно система "лобовой обтекатель -профилированная насадка - дефлектор -фургон" работает как "разрезное крыло", снижается лобовое сопротивление транспортного средства, по
вышается аэродинамическое качество системы "транспортное средство - фургон полуприцепа". Электрогенератор соединен приводом с воздушным многолопастным винтом и электрической цепью. При движении транспортного средства энергия набегающего потока воздуха со скоростью V приводит во вращение воздушный многолопастный винт, что увеличивает скорость и давление воздушного потока на выходе из профилированной насадки. При этом лобовой обтекатель, профилированная насадка, дефлектор и лобовой торец фургона образуют "разрезное крыло", которое обеспечивает уменьшение лобового сопротивления фургона, а также затягивание срыва потока с лобового обтекателя и верхней части фургона. При этом давление P0 над дефлектором меньше давления P1 между обтекателем и фургоном. Энергия набегающего воздушного потока, вращающая винт, через привод передается на ротор электрогенератора, который вырабатывает электроэнергию и через электрическую цепь передает ее потребляющим установкам (охлаждающим, обогревающим или каким-либо другим). Боковые дефлекторы работают без дополнительного обдува. Применение многолопастного воздушного винта в кольце позволяет снизить диаметр ветроколеса и повысить его КПД.
Недостатком прототипа является не возможность регулирования скорости вращения ветроколеса при изменении скорости воздушного потока. Недостатком также является невозможность накопления кинетической энергии воздушного потока и, как следствие, использование ее при стоянке автотранспортного средства или снижении мощности набегающего потока ветра.
Задачей изобретения является устранение отмеченных недостатков и повышение эффективности воздухосиловой установки.
Техническим результатом изобретения является повышение стабильности параметров передачи механической на электрогенератор в процессе движения транспортного средства при изменении режима набегающего воздушного потока. Техническим результатом является также обеспечение работы электрогенератора и выработки им электрической энергии во время стоянки транспортного средства или снижении мощности воздушного потока при изменении скорости движения транспортного средства.
Технический результат достигается тем, что воздухосиловая установка для привода транспортного средства, содержащая ветроколесо с воздушным винтом, обтекатель установленные в канале, электрический генератор с ротором, который приводом связан с ветроколесом, согласно изобретению, ветроколесо с воздушным винтом представляет собой осевую турбину с рабочими лопатками, а канал содержит входной диффузор и направляющую решетку установленную между обтекателем и рабочими лопатками осевой турбины, при этом на обтекателе смонтирована задвижка, поверхность которой выполнена в форме зонтичного конусного купола работающего на раскрытие, а в канале между осевой турбиной и выходным диффузором установлен центробежный регулятор скорости с грузами и штангами, которые снабжены складывающимся зонтичным куполом; привода включает кинематически связанные между собой редуктор, соединенный с выходным валом осевой турбины, коническую зубчатую пару и второй редуктор, которые соединены посредством соединительной муфты, маховик, установленный соосно с валом ротора электрического генератора, причем второй редуктор через соединительную муфту соединен с валом ротора электрического генератора, а через вторую соединительную муфту связан с валом маховика.
Поверхность зонтичного купола задвижки смонтирована навстречу воздушному потоку с возможностью раскрытия посредством привода с линейным двигателем.
Осевая турбина выполнена, по меньшей мере, двухступенчатой.
Соединительные муфты могут представлять собой электромагнитные управляемые муфты, которые смонтированы с возможностью отключения конической зубчатой пары, электрического генератора и маховика от второго редуктора, который выполнен коническим, в соответствии с режимом работы турбины.
Электрический генератор посредством электрической цепи соединен с нагрузкой. Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена принципиальная схема воздухоси-ловой установки.
Воздухосиловая установка включает ветроколесо с осевой турбиной 7, обтекатель 3 установленные в канале 10, электрический генератор 4 с ротором 5, привод 6 связанный с осевой турбиной 7 с рабочими лопатками, входной диффузор 1 и выходной диффузор 11 канала 10, направляющую решетку 2 установленную между обтекателем 3 и рабочими лопатками осевой турбины 7; линейный электрический привод 26 для управления раскрытием зонтичного конусного купола 9 задвижки 8 смонтированной на обтекателе 3; установленный в канале 10 между осевой турбиной 7 центробежный регулятор скорости 12 со штангами 24, снабженные складывающимся зонтичным куполом 27; привода 6 содержащий кинематически связанные между собой редуктор 13 соединенный с валом осевой турбины 7, коническую зубчатую пару 14, соединенную с редуктором 13, муфтой 16 соединенную со вторым редуктором 15 выполненным коническим и связан с маховиком 17 и валом ротора 5 электрического генератора 4 посредством муфт 19 и 18 соответственно.
Изобретение реализуют следующим образом.
После сборки и отладки воздухосиловую установку устанавливают на транспортном средстве (на чертеже не показано), которое дополнительно оснащают резервным накопителем электрической энергии
- аккумулятором (на чертеже не показано), за счет которого обеспечивают стартовое движение транспортного средства. В процессе движения транспортного средства воздушный 21 поток направляется по кольцевому каналу 10 между обечайкой входного диффузора 1 и поверхностью задвижки 8 в форме зонтичного конусного купола 9 на обтекателе 3. Задвижка 8 работает на раскрытие и открывается на требуемый угол посредством линейного электропривода 26, что обеспечивает регулируемую подачу воздушного потока 21 на направляющую решетку 2 и далее на периферийную часть рабочих лопаток осевой турбины 7 и ускоряет ее пуск. По мере возрастания давления воздушного потока 21 на рабочие лопатки осевой турбины 7 задвижку 8 открывают полностью, при этом для стабилизации скорости вращения осевой турбины 7 используют центробежный регулятор скорости (ЦРС)12, установленный между осевой турбиной 7 и выходным диффузором 11 канала 10, который соединен с валом осевой турбины 7 через редуктор 13. При вращении осевой турбины 7, за счет центробежных сил, грузы 23 со штангами 24 ЦРС 12 поднимаются, а связанный со штангами 24 складывающийся зонтичный купол 27 раскрывается на встречу воздушному потоку и перекрывает определенную часть площади сечения перед выходным диффузором 11, и тем самым увеличивает аэродинамическое сопротивление, уменьшая скорость воздушного потока 21, который поступает на рабочие лопатки осевой турбины 7 через входной диффузор 1. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не устанавливается скорость вращения осевой турбины 7, при которой центробежная сила, действующая на грузы 23 ЦРС 12, не уравновешивается суммой сил, действующих на конус зонтичного купола 9 задвижки 8 со стороны воздушного потока 21. Таким образом производится автоматическое саморегулирование и стабилизация скорости вращения рабочих лопаток осевой турбины 7 в процессе движения транспортного средства. Для обеспечения необходимой мощности осевую турбину 7 выполнят, по меньшей мере, двухступенчатой.
При установившейся скорости вращения осевой турбины 7 посредством привода 6 от редуктора 13, связанного с валом осевой турбины 7, после включения электромагнитной муфту 16 через коническую зубчатую пару 14 вращение передают на второй редуктор 15, при этом предварительно включают электромагнитную муфту 18 и передают вращающий момент через ротор 5 на электрический генератор 4. При включенной электромагнитной муфте 19 вращение передается также на маховик 17, при этом одновременно осуществляют накопление механической энергии, генерируемой осевой турбиной 7. На стоянках транспортного средства, когда осевая турбина 7 не вращается, или ее вращение замедляется при недостаточной мощности ветра, или сверхсильных воздушных потоках 21 в процессе движения, электромагнитную муфту 16 отключают, при этом запасенную маховиком 17 механическую энергию передают через электромагнитную муфту 19, второй конический редуктор 15 и далее посредством включенной электромагнитной муфты 18 на ротор 5 электрического генератора 4 и выработка электроэнергии продолжается. Посредством электрической цепи 20, вырабатываемая электрическая мощность, поступает в электронную систему управления 22 и далее на нагрузку 25, в частности, приводные электрические двигатели транспортного средства, а также в резервный накопитель электрической энергии - аккумулятор (на чертеже не показаны).
Источники информации:
1. RU №2158850 С1, 2000.10.11.
2. WO 2008/022556, 2008.02.28.
3. US № 8,618,683 В2, 2013.12.31.
4. MD № 1110 Y, 2016.12.31.
5. RU № 2237193 С1, 2003.01.10 (прототип).
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Воздушно-силовая установка для привода транспортного средства, содержащая ветроколесо с воздушным винтом и обтекатель (3), установленные в канале (10), электрический генератор (4) с ротором (5), который приводом (6) связан с ветроколесом, отличающаяся тем, что ветроколесо с воздушным винтом выполнены как осевая турбина (7) с рабочими лопатками, а канал (10) содержит входной диффузор (1) и направляющую решетку (2), установленную между обтекателем (3) и рабочими лопатками осевой турбины (7), при этом на обтекателе (3) смонтирована задвижка (8), поверхность которой выполнена в форме зонтичного конусного купола (9), работающего на раскрытие, а в канале (10) между осевой турбиной (7) и выходным диффузором (11) установлен центробежный регулятор скорости (12) с грузами (23) и штангами (24), которые снабжены складывающимся зонтичным куполом (27); привод (6) включает кинематически связанные между собой редуктор (13), соединенный с выходным валом осевой турбины (7), коническую зубчатую пару (14) и второй редуктор (15), которые соединены посредством соединительной муфты (16), а также маховик (17), установленный соосно с валом ротора (5) электрического генератора (4), причем второй редуктор (15) через соединительную муфту (18) соединен с валом ротора (5) электрического генератора (4), а через вторую соединительную муфту (19) связан с валом маховика (17).
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что поверхность зонтичного купола (9) задвижки (8) смонтирована навстречу воздушному потоку (21) с возможностью раскрытия посредством линейного электропривода (26).
1.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что осевая турбина (8) выполнена, по меньшей мере, двухступенчатой.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что соединительные муфты (16), (18) и (19) выполнены как электромагнитные управляемые муфты и смонтированы с возможностью отключения конической зубчатой пары (14), электрического генератора (4) и маховика (17) от второго редуктора (15), который выполнен коническим, в соответствии с режимом работы турбины (7).
5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что электрический генератор (4) посредством электрической цепи (20) через электронную систему управления (22) соединен с нагрузкой (25).
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
032600
- 1 -
(19)
032600
- 1 -
(19)
032600
- 1 -
(19)
032600
- 1 -
(19)
032600
- 5 -
(19)