ВЕТРОЭЛЕКТРОУСТАНОВКА

Полезная модель относится к альтернативным источникам электрической энергии и предназначена для использования как в сельских, так и в городских условиях с долговременными господствующими ветрами.
Известна ветроэлектроустановка, содержащая четырехлопастное ветроколесо с вогнутыми лопастями, обрамленными сверху и снизу обечайками, имеющее вертикально расположенный вал, верхняя вращательная опора которого жестко вязана с крышей ветроустановки, а нижняя упорно-вращательная опора вала жестко связана с основанием установки, вал ветроколеса связан муфтой с вертикальным валом конического мультипликатора-генератора, установленного на чердаке строения, ветроустановка имеет конфузор, который выполнен полым прямоугольного сечения, а сечение концентратора ветра на выходе из конфузора соответствует сечению ометаемой площади рабочей части ветроколеса, при этом боковая стенка конфузора, его нижнее и верхнее основания охватывают лопасти ветроколеса в пределах 270°, измеряемых от направления ветра (патент РФ №120470, МПК F03D 1/04, 20.09.2012).
Основной недостаток известной ветроэлектроустановки заключается в том, что она имеет постоянные параметры выходного сечения конфузора, которые не позволяют подбирать оптимальные режимы работы ветроколеса, поскольку непрерывно изменяется скорость ветра и его давление на лопасти ветроколеса.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы регулировать выходное сечение конфузора, как по величине, так и по расположению, и подбирать оптимальные режимы работы ветроколеса с наивысшими значениями коэффициента полезного действия.
Технический результат заключается в том, что в ветроэлектроустановке, содержащей четырехлопастное ветроколесо с вогнутыми лопастями, обрамленными сверху и снизу обечайками, имеющее вертикально расположенный вал, верхняя вращательная опора которого жестко вязана с крышей ветроустановки, а нижняя упорно-вращательная опора вала жестко связана с основанием установки, вал ветроколеса связан муфтой с вертикальным валом конического мультипликатора-генератора, установленного на чердаке строения, ветроустановка имеет конфузор, который выполнен полым прямоугольного сечения, а сечение концентратора ветра на выходе из конфузора соответствует сечению ометаемой площади рабочей части ветроколеса, при этом боковая стенка конфузора, его нижнее и верхнее основания охватывают лопасти ветроколеса в пределах 270°, измеряемых от направления ветра, согласно нашему предложению, боковая стенка конфузора выполнена гибкой и установлена подвижно с возможностью регулирования выходного сечения конфузора.
При этом боковая стенка конфузора выполнена из тонкой упругой листовой стали, жестко связанной со стержнями, снабженными подшипниками по концам, размещенными в направляющих пазах, огибающих ометаемую площадь ветроколеса снизу и сверху по периметру.
При этом шаг установки стержней на боковой стенке конфузора выбирается в зависимости от радиуса окружности, ограничивающей ометаемую лопастями ветроколеса площадь, и модуля упругости тонкой упругой листовой стали.
При этом боковая стенка конфузора снабжена рукояткой.
Такое исполнение ветроэлектроустановки позволило регулировать выходное сечение конфузора, как по величине, так и по расположению, и подбирать наиболее оптимальные режимы ее работы при различной силе ветра.
На фиг.1 представлена схема ветроэлектроустановки, на фиг.2 - батарея ветроколес с конфузорами (разрез «А-А» на фиг.1), на фиг.3 - конфузор ветроколеса, на фиг.4 - разрез боковой стенки конфузора (разрез «Б-Б» на фиг.3).
Пример конкретного выполнения.
Ветроэлектроустановка (фиг.1) содержит четырехлопастное ветроколесо 1 с вогнутыми лопастями, обрамленными сверху и снизу обечайками, имеющее вертикально расположенный вал 2. Верхняя вращательная опора 3 вертикального вала 2 ветроколеса жестко связана с крышей 4 ветроэлектроустановки, а нижняя упорно-вращательная опора 5 вертикального вала 2 ветроколеса жестко связана с основанием 6 ветроэлектроустановки. Вертикальный вал 2 ветроколеса связан муфтой 7 с вертикальным валом конического мультипликатора-генератора 8, установленного на чердаке строения.
Ветроэлектроустановка имеет конфузор 9 (фиг.3), который выполнен полым прямоугольного сечения, а сечение концентратора ветра на выходе из конфузора 9 соответствует сечению ометаемой площади рабочей части ветроколеса 1. При этом боковая стенка 10 конфузора, его нижнее и верхнее основания охватывают лопасти ветроколеса 1 в пределах 270°, измеряемых от направления ветра (фиг.2).
Боковая стенка 10 конфузора снабжена рукояткой 15 и выполнена гибкой и установлена подвижно с возможностью регулирования выходного сечения конфузора 9, например, из тонкой упругой листовой стали 11 (фиг.4), жестко связанной со стержнями 12. Стержни 12 снабжены подшипниками 13 по концам, размещенными в направляющих пазах 14, огибающих ометаемую площадь ветроколеса 1 снизу и сверху по периметру.
Шаг h установки стержней на боковой стенке 10 конфузора выбирается в зависимости от радиуса R окружности, ограничивающей ометаемую лопастями ветроколеса 1 площадь, и модуля упругости тонкой упругой листовой стали 11.
Ветроэлектроустановка работает следующим образом.
Конфузор 9 (фиг.2) концентрирует ветер, увеличивает его скорость и подает на лопасти правой (рабочей) части ветроколеса 1. Поскольку боковая стенка 10 конфузора, его нижнее и верхнее основания могут охватывать лопасти ветроколеса 1 в пределах 270°, то давление ветра на лопасти сохраняется постоянным. Скорость господствующего ветра может изменяться, например, уменьшаться. При этом может нарушаться режим работы генератора. Перемещая боковую стенку 10 конфузора с помощью рукоятки 15, можно подбирать наиболее оптимальные режимы работы генератора при различной силе ветра. В результате перемещения боковой стенки 10 выходное сечение конфузора 9 можно регулировать, как по величине, так и по положению, и тем самым подбирать наилучшие режимы работы ветроколеса, а, следовательно, и генератора.
Описанную ветроэлектроустановку, имеющую ветроколесо с регулируемым выходным сечением конфузора, лучше использовать в ветроэлектроустановках, имеющих в своем составе батареи ветроколес (фиг.2). При создании батареи ветроколес электрические цепи генераторов соединяются параллельно, а электрический ток используется в соответствии с потребностями.
Использование предлагаемой полезной модели позволит регулировать выходное сечение конфузора, как по величине, так и по расположению, и подбирать оптимальные режимы работы ветроколеса с наивысшими значениями коэффициента полезного действия.