ВЕТРОКОЛЕСО ВЕТРОГЕНЕРАТОРА
WIND WHEEL OF WIND GENERATOR

Настоящее изобретение относится к области энергетики и, в частности, может быть использовано в ветроэнергетике для получения электрической энергии путем преобразования силы воздушного потока в электрическую энергию, а также в речных и ручьевых электростанциях.
Известна проблема гашения скорости вращения крыльчатки ветрогенератора при воздействии ветрового потока на лопасти крыльчатки, набегающие на ветровой поток. Это существенно снижает эффективность работы ветрогенератора.
Известен ветрогенератор, содержащий размещенные радиально в вертикальной плоскости перегородки, образующие каналы, в которых размещены ветрогенераторы, выполненный в виде трубчатой стойки, опорные элементы, с возможностью осевого вращения, и жестко закрепленные в радиальном направлении ветровые колеса, каждое из которых выполнено в виде закрепленных с опорными элементами двух рам и расположенных с ними в одной плоскости пластин, имеющих возможность одностороннего поворота в вертикальной плоскости, причем пластины размещены на одной половине колеса с надветренной, а на другой - с подветренной стороны воздушного потока, каркас ветровых колес, размещенных на периферии устройства, см. RU 93014714, H02N 1/00 от 22.03.1993.
Известно ветроколесо ветрогенератора, содержащее конусный корпус с закрученными вокруг оси вращения спиральными лопатками, см. UA 102689 «Ротор Онипко», F03D 1/06, F03B 3/12, В64С 11/00, В63Н 1/14 от 15.11. 2010, выбранный в качестве прототипа.
Недостатком известного ветрогенератора является его низкая эффективность, обусловленная снижением скорости вращения ветроколеса из-за дробления и рассеяния ветрового потока и его потери об его систему горизонтального крепления, см. журнал «Изобретатель и рационализатор», 12, 2013 г., стр. 12, а также возможная аварийность из-за высокой вероятности разрушения лопастей при высокой скорости вращения.
Целью создания настоящего изобретения является достижение технического результата по повышению эффективности использования ветрового потока и исключение возможной аварии при разрушении ветрового колеса.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном ветроколесе ветрогенератора, содержащем вращающуюся, например, по часовой стрелке крыльчатку с лопастями, установленными на вертикальной оси вращения, предлагается ввести цилиндрический корпус, заднюю боковую сторону которого выполнить открытой, а переднюю, обращенную к ветровому потоку, сторону предлагается разделить на две равные части, часть, закрывающая лопасти ветроколеса, набегающие навстречу ветровому потоку, выполнить в виде треугольной призмы, высота которой должна быть равна высоте корпуса, одну боковую сторону треугольной призмы предлагается выполнить совмещенной с частью передней стороны корпуса, закрывающей лопасти, набегающие на ветровой поток, вторую сторону треугольной призмы предлагается выполнить в виде плоской пластины, прилегающей касательно к поверхности цилиндрического корпуса и направленной навстречу вектору воздушного потока, третью сторону призмы предлагается выполнить в виде плоской или вогнутой пластины, один край которой соединен с выступающим краем второй стороны треугольной призмы, а другой край пластины выполнить прилегающим к ближайшему краю открытой части цилиндрического корпуса, на верхнем основании цилиндрического корпуса предлагается установить флюгер, крыльчатку выполнить из соединенных боковыми сторонами составных треугольных призм, образующих цилиндр, а между прилегающими сторонами составных треугольных призм установить пластинчатые лопасти.
Изобретение поясняется графическими материалами. На Фиг. 1 представлена общая конструкция ветроколеса, на Фиг. 2 показана упрощенная конструкция крыльчатки, собранная из составленных трегугольных призм с лопастями.
На Фиг. 1 показано ветроколесо ветрогенератора, на котором отражены:
1 - корпус ветроколеса;
2 - крыльчатка;
3 - задняя сторона корпуса;
4 - передняя сторона корпуса;
5 - ветровой поток;
6 - треугольная призма;
7 - флюгер;
8 - лопасти крыльчатки;
9 - составные треугольные призмы;
10 - вторая сторона треугольной призмы;
11 - третья сторона треугольной призмы.
Ветроколесо ветрогенератора содержит крыльчатку 2 с лопастями, закрытую цилиндрическим корпусом 1. Задняя сторона 3 корпуса 1 выполнена открытой, его передняя сторона 4, обращенная к ветровому потоку 5, разделена на две равные части. Часть передней стороны 5, закрывающая крыльчатку 2, лопасти которой вращаются навстречу набегающему ветровому потоку 5, выполнена в виде треугольной призмы 6, высота которой равна высоте корпуса 1. Одна боковая грань треугольной призмы 6 является общей стороной той части передней стороны корпуса, которая закрывает лопасти 8, набегающие на ветровой поток 5, вторая сторона 10 треугольной призмы 6 выполнена в виде плоской пластины, касательно прилегающей к поверхности цилиндрического корпуса 1 и направленной навстречу вектору воздушного потока 5, третья сторона 11 треугольной призмы 6 выполнена в виде плоской или вогнутой пластины, один край которой соединен с выступающим краем второй стороны 10 треугольной призмы 6, а другой ее край соединен с ближайшим краем открытой части корпуса 1. На верхнем основании цилиндрического корпуса 1 установлен флюгер 7, при этом крыльчатка 2 выполнена из соединенных боковыми сторонами составных треугольных призм 9, образующих цилиндр, между их прилегающими сторонами установлены пластинчатые лопасти 6.
Ветроколесо работает следующим образом.
Воздушный поток 5, набегая на корпус 1 ветроколеса, ориентирует его посредством флюгера 7 таким образом, что корпус 1 разворачивается своей передней частью точно навстречу ветровому потоку 5. При этом часть ветрового потока 5 свободно проходит через открытую часть передней стороны 4 корпуса 1 ветроколеса и свободно выходит через заднюю сторону 3 корпуса 1, приводя во вращение крыльчатку 2. Часть ветрового потока 5, направленная на закрытую часть передней стороны корпуса 1, при контакте с корпусом 1 упирается в плоскую или вогнутую пластину третьей стороны 11 треугольной призмы 6 и соскальзывает в открытую часть передней стороны 4 корпуса 1, дополнительно усиливая давление на лопасти крыльчатки 2 и увеличивая скорость вращения ветроколеса.
В зависимости от розы ветров в местности использования ветрогенератора для исключения возможности разрушения ветроколеса количество составных треугольных призм 9, а значит и количество лопастей 6 может быть изменено.
Настоящее изобретение кроме использования при преобразовании энергии ветра в электроэнергию может быть использовано и как движитель в ручьевых и речных электростанциях.
Настоящее изобретение является новым и ранее нигде не использовавшимся, что говорит о его соответствии критерию патентоспособности новизна.
Заявленное ветроколесо может быть изготовлено в любой мастерской из подручных материалов с помощью подручных средств, что говорит о его соответствии критерию патентоспособности промышленная применимость.