ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ
WIND MOTOR

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения ветроколеса, расположенного по потоку ветра.
Известен ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал, закрепленное на нем ветроколесо (Ветроэнергетика. М.: Энергоиздат, 1982, с.26, рис.1.3, А-8). Недостатком данного колеса является то, что в нем практически не используется сила ветра центральной его зоной и недостаточная площадь лопастей.
Наиболее близким по своей технической сущности является ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал, с закрепленными на нем рабочими лопастями неподвижно и расположенными в плане между рабочими лопастями дополнительные лопасти, вращающиеся в другой плоскости, установлены под большим углом к плоскости вращения, чем рабочие лопасти (заявка RU 2009111088, 10.10.2010).
Недостатком данного технического решения является то, что не используется сила ветра центральной его зоной.
Технической сущностью настоящего изобретения является значительное повышение суммарной площади лопастей с целью уменьшения диаметра ветроколеса, увеличения крутящего момента на валу ветродвигателя и лучшего использования силы ветра центральной, средней и периферийной зонами ветроколеса.
Настоящая техническая сущность достигается тем, что ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал с установленным на нем колесом с лопастями, дополнительно содержит закрепленный на обечайке ступицы колеса конусный направитель воздушного потока и наружную обечайку, на которой равномерно размещены лопасти второго уровня, при этом лопасти первого уровня крепятся к обечайке ступицы колеса и конусному направителю, а образующие лопасти первого и второго уровня выполнены криволинейными с возрастающим углом атаки воздушному потоку.
Приведенные конструктивные изменения ветродвигателя, расположенного по потоку ветра по сравнению с существующими, позволяют при прочих равных условиях значительно уменьшить диаметр ветроколеса в расчете на установленную мощность.
На фиг.1 дан вид ветродвигателя спереди.
На фиг.2 показан разрез по А-А.
На фиг.3 дана развертка части наружной обечайки с лопастями второго уровня.
На фиг.4 дана развертка лопасти первого уровня.
На фиг.5 дан вид сверху на лопасть первого уровня.
Ветродвигатель состоит из шестилопастного колеса 1, насаженного на горизонтальный вал 2. На обечайке 4 ступицы 3 шестилопастного колеса 1 закреплен конусный направитель 6 воздушного потока. Лопасти 5 шестилопастного колеса 1 крепятся к обечайке 4 и конусному направителю 6, что обеспечивает им дополнительную жесткость. Обечайка 7 в свою очередь также обеспечивает дополнительно жесткость при работе лопастей 5 ветроколеса и снижает вибрацию. На наружной обечайке 7 равномерно размещены дополнительные лопасти 8 второго уровня, образующие 9 которых, также, как и образующие 10 лопастей 5 первого уровня, выполнены криволинейными с возрастающим углом атаки воздушному потоку.
Устройство работает следующим образом. Набегающий воздушный поток, огибая ветроэнергетическую установку, направляется к ветродвигателю. Известно, что энергетическая мощность ветроустановок в первую очередь зависит от скорости ветра в кубической зависимости, а в прямой зависимости от диаметра ветроколеса и площади рабочей поверхности лопастей. Поэтому, увеличивая рабочую площадь лопастей в два раза, можно уменьшить диаметр ветроколеса в два раза по принципу рычага Архимеда. В центральной зоне конусный направитель 6 смещает воздушный поток в среднюю зону, непосредственно на лопасти 5 первого уровня шестилопастного колеса 1, обеспечивая повышенный крутящий момент на валу 2 ветродвигателя за счет увеличения скорости воздушного потока. Наличие обечайки 7 обеспечивает совместную жесткость при работе лопастей 5 и обечайки 7, что позволяет дополнительно закрепить на ней лопасти меньшего размера второго уровня и значительно эффективнее использовать энергию ветра периферийной зоны.