АВТОДИНАМИЧЕСКАЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к области энергетики, а именно для преобразования энергии ветра в электроэнергию.
Известен ветродвигатель, содержащий вращающуюся опору с каркасом. На каркасе закреплены лопасти с возможностью поворота вокруг оси и ведомыми шестернями на их осях. Внутри каркаса - вал, на нем управляющая шестерня с количеством зубьев в два раза меньше чем у ведомых шестерен. Между управляющей и ведомыми расположены сателлитные шестерни. Ветродвигатель снабжен средством управления его фазовой ориентацией. Средство включает регулируемую лопасть, жестко связанную с управляющим валом и ориентированную в вертикальной радиальной плоскости и средство определения ориентации, обеспечивающее формирование сигналов на регулирование нагрузки на валу ротора (см. RU, 49136 U1, кл. F03D 3/02, 15.04.2005).
К недостаткам конструкции ветродвигателя относятся низкий коэффициент использования ветра из-за сложности конструкции и низкая надежность из-за большого количества элементов установки в т.ч. преобразователя сигналов для фазовой ориентации системы. Так же отметим высокую стоимость малошумящей планетарной передачи.
Известно рабочее колесо ветродвигателя, состоящее из чашек-полусфер, прикрепленных к ступице, установленной на вертикальном валу шарнирно в горизонтальной плоскости с грузами - противовесами. (см. RU, 91116 U1, кл. F03D 3\00, 21.04.2008).
К недостаткам конструкции рабочего колеса ветродвигателя относится низкий КПД из-за небольшой разницы коэффициента аэродинамического сопротивления прямой и обратной полусферы.
Известна турбина для работы в жидких и газообразных средах, содержащая станину, внутри которой вращается имеющий шкив или шестерню ротор на плечах которого закреплены оси парных лопаток, края которых рычагами связаны с эксцентричным валом (см. RU 31607 U1, кл. F01D 1\00, 24.08.2000), принятая по совокупности существенных признаков за прототип.
К недостаткам, предложенной в качестве ближайшего аналога (прототипа), установки относится:
- наличие дополнительного механизма ориентации в виде флюгера усложняет конструкцию и увеличивает габаритные размеры;
- слишком резкие колебания углов лопастей при незначительных изменениях направления ветра;
- не эффективная форма лопастей;
Задача, на решение которой направленно заявление на настоящее техническое решение, заключается в повышении эффективности использования энергии ветра.
Предлагаемое устройство имеет следующие отличия от прототипа:
- оси качания лопастей смещены от центра симметрии во внутрь на расстояние соответствующее 25-35% хорды лопастей для создания условия самоориентации их от давления ветра;
- форма лопастей выбрана выпуклой для увеличения коэффициента аэродинамического сопротивления, что повышает КПД установки;
- за счет связи всех самоориентирующихся лопастей система становится более инерционной и не будет реагировать на кратковременные изменения направления ветра, что способствует плавной работе устройства;
- отсутствуют внешние вспомогательные механизмы ориентации, что уменьшает габариты устройства.
Настоящая установка относится к вертикальным ветроэнергетическим установкам.
Схематически устройство АВУ, предлагаемой полезной модели, представлено на Фиг.1 и Фиг.2.
На Фиг.1 изображен вид сбоку АВУ. Здесь:
1 - лопасть выпуклой формы; 2 - ось качания, смещенная к центру от оси симметрии на расстояние соответствующие 25-35% хорды лопасти; 3 - тяги одинаковой длины, связывающие все лопасти на конце эксцентрика; 4 - эксцентрик, свободно вращающийся на центральном валу; 5 - трубчатый каркас, передающий момент вращения от лопастей на центральный вал; 6 - центральный вал; 7 - мультипликатор передачи момента с вала на генератор; 8 - генератор; 9 - трубчатая станина АВУ.
На Фиг.2 изображен вид сверху АВУ. Здесь:
10 - лопасть вставшая в наиболее выгодную позицию с максимальным коэффициентом аэродинамического сопротивления; 11 - лопасть вставшая из-за флюгирования в позицию с наименьшим коэффициентом аэродинамического сопротивления. Остальные цифровые обозначения не приведены ввиду легко устанавливаемого соответствия между отдельными элементами АВУ на обеих фигурах.
Стрелками показано направление ветра и движения лопастей АВУ.