Silnik żaglowy wiatrowo-cieplny naddachowy

Przedmiotem wynalazku jest silnik żaglowy wiatrowo-cieplny na ddachowy wykorzystujący nie tylko wiatr, ale też energię jego nagrzewania, który nadaje się do zastosowania w budynkach o spadzistych dachach, do zasilania instalacji elektrycznej, szczególnie w domach jednorodzinnych.

Znany z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr 358086 s ilnik wiatrowy żaglowy, posiada elementy robocze w postaci żagli, korzystnie o powierzchni płaskiej i ustawionej prostopadle do kierunku wiatru, przymocowane do cięgien, przewijających się przez koła osadzone na dwóch wałach o osiach równoległych, z których jeden pełni funkcję napinającego, a drugi napędzanego, połączonego z odbiornikami mocy. Silnik ten jest wyposażony w zasłonę.

Z innego polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr 369085 znany jest w irnik wiatrowy, szczególnie do napędu niewielkich łodzi rekreacyjno-sportowych. Wirnik ten ma pionowy wał napędowy wyposażony jest w pionowe skrzydła w postaci konwencjonalnych żagli, umieszczonych w obrotowych, pionowych ramkach. Wirnik wiatrowy przeznaczony jest przede wszystkim do napędu małych łodzi rekreacyjno-sportowych, także do oświetlenia domków jedno i dwurodzinnych.

Najbliższym rozwiązaniem jest zwany żaglowy silnik, składający się z pionowo ułożyskowanego wału, na którego dole i szczycie są zamocowane dwa koła. Koła te połączone są masztami z obciągniętymi na nich żaglami o trapezowym kształcie, których wolne rogi zamocowane są do końców następnych masztów. Silnik ten działa niezależnie od kierunku wiatru, wykazuje jednak niską sprawność, bo ożaglowanie jachtowe działa najskuteczniej prostopadle do kierunku wiatru, co tu zachodzi praktycznie na ćwierci okręgu.

Istota silnika żaglowego, według wynalazku, polega na tym, że nad kalenicą do ścian szczytowych budynku, ma zamocowane co najmniej dwa wały za pomocą wsporników z łożyskami. Wały są ułożyskowane są poprzecznie i wzdłużnie. Na wałach zamocowane są tarczowe koła linowe z linami, w gniazdach których są osadzone maszty za pomocą uchwytów. Maszty są obciągnięte trapezowymi żaglami o krawędziach spływu zamocowanych do następnych masztów za pomocą troków.

Korzystnie, przestrzeń między kołami linowymi a ścianami szczytowymi budynku jest ukształtowana podobnie do rzeczywistej linii zwisu lin.

Korzystnym jest również to, że nad poprzecznie ułożyskowanymi wałami jest dodatkowy dach podpierany przez słupy, ponadto nad izolacją dachu są osadzone klapy.

Silnik według wynalazku, wykorzystuje przestrzeń nad kalenicą dachu spadzistego oraz zjawisko przylegania strugi powietrza do płaszczyzny dachu, którą opływa, co powoduje zwiększanie jego prędkości i gęstości a stąd i energii kinetycznej. Silnik wykorzystuje też energię strugi powietrza przewietrzającego poszycie dachu oraz energię cieplną, przejmowaną przez tę strugę od jego pokrycia, co powoduje zwiększanie jej objętości a stąd prędkości i energii kinetycznej.

Silnik żaglowy wiatrowo-cieplny na ddachowy ma pomiędzy ścianami szczytowymi budynku 1 a dodatkowym dachem 15 osadzone dwa pionowe wały 2 zamocowane do jego ścian szczytowych 1 za pomocą wsporników 3 z łożyskami 4, w których ułożyskowane są te wały 2 poprzecznie i wzdłużnie. Na tych wałach 2 zamocowane są tarczowe koła linowe 5 z gniazdami na uchwyty masztów 9 w linie 6 bez końców, a nad nimi identyczne koła linowe 7 z podobną liną 8. Do lin 6, 8 tych zamocowane są maszty 9 za pomocą uchwytów 10. Maszty są obciągnięte trapezowymi żaglami 11, których krawędzie spływu zamocowane są do następnych masztów 11 za pomocą troków 12. Przysłony 13 uszczelniające przestrzeń między kołami linowymi 5 a ścianami szczytowymi budynku 1, są ukształtowane podobnie do rzeczywistej linii zwisu lin 6, 8. Słupy 14 podpierają dodatkowy dach 15, w którym ułożyskowane są poprzecznie wały 2. Klapy 16, nad izolacją 17 dachu, służą do regulacji zasilania silnika w powietrze przewietrzające i jako zawory zwrotne.

Działanie silnika według wynalazku polega na przekształcaniu energii poruszanych wiatrem żagli 11 na mechaniczną energię ruchu liniowego lin 6, 8, a następnie poprzez tarczowe koła linowe 5, 7 na energię ruchu obrotowego wałów 2. Realizowane to jest przez napieranie strug powietrza opływającego połacie dachu na żagle 11, które poprzez maszty 10 działając na liny 6 i 8 poruszają je, a te poprzez koła linowe 5 i 7 obracają wały 2. Na wałach przewijane są liny 6, 8 wraz żaglami 11, które zmieniają w tych momentach swoje ustawienie w stosunku do lin 6, 8, a przez to działają na nie stale w jednym kierunku. Żagle 11 pracujące na stronie nawietrznej odchylają strugi powietrza w kierunku ruchu żagli 11 po stronie zawietrznej, co dodatnio wpływa na ich działanie.

Korzystnym jest zainstalowane w ścianach szczytowych budynku 1, okien służących do zasilania powietrzem przestrzeni pod kalenicą szczególnie, gdy wiatr wieje do niej równolegle.

Silnik żaglowy cieplno-wiatrowy naddachowy, może działać nawet przy braku wiatru poprzez wykorzystanie promieniowania słonecznego nagrzewającego pokrycie dachu, a przez to i powietrza nad i pod nim, wywołany spadkiem jego ciężaru właściwego, wywołuje prądy powietrzne. Wówczas zewnętrzna strona pokrycia dachu powinna mieć ciemne zabarwienie, zaś wewnętrzna jasne, ponadto wykonana z materiału łatwo przewodzącego ciepło.