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 неподвижно закрепленными на нем рабочими лопастями и расположенными в плане между рабочими лопастями дополнительными лопастями, вращающимися в другой плоскости, установленными 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 c целью уменьшения диаметра ветрового колеса, увеличения крутящего момента на валу ветродвигателя и более эффективного использования силы ветра центральной, средней и периферийной зон.
Настоящая техническая сущность достигается тем, что в ветродвигателе, содержащем горизонтальный вал с установленным на нем в направлении ветрового потока колесом с лопастями, конусный направитель и наружную обечайку, на наружной обечайке равномерно по периметру размещены лопасти второго уровня в количестве, равном длине наружной обечайки в метрах, обеспечивая значительное повышение суммарной площади лопастей и крутящего момента. Наличие ребер жесткости и растяжек для крепления лопастей второго уровня на наружной обечайке повышает прочность конструкции ветроколеса в периферийной зоне.
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 ветроэнергетической установки.
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 восьмилопастного колеса 1, насаженного на горизонтальный вал 2. На внутренней обечайке 4 ступицы 3 восьмилопастного колеса 1 закреплен конусный направитель 6 воздушного потока. Лопасти 5 восьмилопастного колеса 1 крепятся к обечайке 4, конусному направителю 6 и наружной обечайке 7, обеспечивая достаточную жесткость конструкции ветрового колеса.
На наружной обечайке 7 равномерно через каждый метр закреплены лопасти 8 меньшего размера второго уровня. Крепление лопастей 8 к обечайке 7 обеспечивается дополнительно ребрами жесткости 10, а также ребрами 12 с растяжками 9 круглого сечения. Образующие лопастей 8, также как и образующие лопастей 5 первого энергетического 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. В центральной зоне конусный направитель 6 смещает воздушный поток на первый энергетический уровень непосредственно на лопасти 5 восьмилопастного колеса 1, обеспечивая повышенный крутящий момент на валу 2 ветродвигателя. Наличие лопастей 8 второго энергетического уровня с большой суммарной рабочей поверхностью значительно повышает мощность ветроэнергетической установки за счет эффективного использования энергии ветра периферийной зоны. Такое количество лопастей 8, определяемое по длине обечайки 7 в метрах, обеспечивает равномерность распределения ветровой нагрузки на обечайку 7 и плавную работу ветроколеса в целом.