ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СООРУЖЕНИЕ
WIND-DRIVEN POWER PLANT

Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к установкам по использованию солнечной и ветровой энергии источников.
К аналогу изобретения можно отнести солнечную ветроустановку, содержащую воздушную полость, образованную прозрачным покрытием, сообщенный с полостью рабочий канал и установленный в последнем ветроагрегат (см. SU 1471756 А, 30.04.1994).
Недостатком аналога является то, что работает ветроустановка только от солнечной лучистой энергии. Она не обеспечивает непрерывность работы, что ограничивает возможность широкого использования устройства в малой энергетике.
Ближайшим аналогом (прототипом) изобретения является ветроэнергетическое сооружение, содержащее вытяжной воздуховод, ветродвигатель крыльчатого типа, установленный в вертикальном положении, полость, образованную светопрозрачным покрытием, расположенную вокруг вытяжного воздуховода, приточные окна для заполнения полости воздушной массой (см. GB 2302139 A, 08.01.1997).
Недостатком прототипа является невозможность обеспечения непрерывности работы.
Задача изобретения - обеспечение возможности непрерывной работы ветроэнергетического сооружения, расширение возможностей для массового использования в местах, не доступных для подсоединения к электросети общего пользования потребителей электроэнергии.
Данная задача решена в ветроэнергетическом сооружении, содержащем вытяжной воздуховод, ветродвигатель крыльчатого типа, установленный в вертикальном положении, полость, образованную светопрозрачным покрытием, расположенную вокруг вытяжного воздуховода, приточные окна для заполнения полости воздушной массой, в котором согласно изобретению, ветродвигатель установлен в вытяжном воздуховоде, выполненном поворотным и смонтированном на опоре в вертикальном положении с возможностью установки в автоматическом режиме навстречу воздушной массе, при этом полость сообщена посредством вытяжных окон с вытяжным воздуховодом для подачи расширенной воздушной массы к ветродвигателю, включающему крыльчатки, установленные на валу одна над другой с размещением лопастей одной крыльчатки в промежутках между лопастями другой.
На фиг.1 изображено ветроэнергетическое сооружение с ветродвигателем лопастного типа, вид сбоку в разрезе.
На фиг.2 изображены лопасти и размещение их в рядах, вид сверху в разрезе.
На фиг.3 изображен ветроагрегат с ветродвигателями лопастного и роторного типов, соединенных через обгонную муфту, вид сбоку верхней части сооружения, в разрезе.
На фиг.4 изображено ветроэнергетическое сооружение с ветродвигателем ветроагрегата роторного типа, вид сверху в разрезе по А-А.
Ветроэнергетическое сооружение содержит полость 1, образованную светопрозрачным покрытием 2 вокруг вытяжного воздуховода 3, смонтированного на опоре 4 в вертикальном положении. Приточный, поворотный, коленчатого типа воздуховод 5 смонтирован на вертикальной оси 6 с флюгарками 7. Воздух заполняет полость 1 по приточным окнам 8, а вытесняется образованное рабочее тело из полости 1 через вытяжные окна 9 к ветродвигателю 10 ветроагрегата 11 лопастного типа, установленного внутри воздуховода 3 в вертикальном положении. Ветродвигатель 10 состоит из крыльчаток 12 и 13 лопастей 14 и 15. Крыльчатки 12 и 13 установлены на валу 16 ветроагрегата 11, одна над другой, где лопасти 14 крыльчатки 12 размещены в промежутках между лопастями 15 крыльчатки 13. Над ветроагрегатом 11 установлен ветродвигатель 18, например, роторного типа. Вал 16 установлен на опорах 19. Вал 16 соединен с ветродвигателем 18 посредством обгонной муфты 20. Над сооружением установлен зонт 17.
Ветроэнергетическое сооружение работает следующим образом.
Воздух в сооружение поступает тремя путями. Первым путем воздух поступает через приточный, поворотный, коленчатого типа воздуховод 5, устанавливающийся в автоматическом режиме навстречу образованной природой движущейся воздушной массе флюгарками 7. Воздуховод 5 обеспечивает отбор и направление движущейся воздушной массы напрямую к ветродвигателю 10 ветроагрегата 11 по вытяжному воздуховоду 3. Лопасти 14 и 15 крыльчаток 12 и 13 принимают ветровую нагрузку, вначале лопасти 14 крыльчатки 12, а так как воздушный поток проходит в промежутках между лопастями 14, то проходящий воздушный поток воздействует и на лопасти 15 крыльчатки 13 и выходит из вытяжного воздуховода 3 наружу. Поэтажное расположение крыльчаток 12 и 13 и расположение лопастей 14 и 15 между собой обеспечивают наиболее полное использование движения воздушного потока для воздействия на лопасти 14 и 15, не создавая значительных препятствий воздушному потоку. По второму пути воздух заполняет полость 1 по приточным окнам 8. В замкнутой полости 1 сооружения воздушная масса нагревается проходящей через стенки покрытия 2 солнечной лучистой энергией, окружающей воздушной средой с наружных сторон полости и удерживается в пределах полости 1, до предела, когда нагретая воздушная масса увеличивается в объеме, создается давление внутри полости 1, и образованное рабочее тело из полости 1 вытесняется через вытяжные окна 9 внутренним давлением и воздушной массой, поступающей по приточным окнам 8, в вытяжной воздуховод 3 к ветродвигателю 10 ветроагрегата 11. Непрерывность поступления воздуха в полость 1, его прогрев, расширение воздушной массы и выход в зону ветродвигателя 10 создает условия непрерывной работы ветроагрегата 11. По третьему пути верхнее движение воздушных масс создает момент вращения ветродвигателя 18. Ветродвигатель 18, вращаясь, приводит во вращение обгонную муфту 20 и ветроагрегат 11. При отсутствии верхнего движения воздуха, ветродвигатель 18 не вращается. При этом обгонная муфта 20 не препятствует вращению вала 16, вращающегося силой рабочего тела, поступающего через воздуховод 5 и поступающей из полости 1 на крыльчатки 12 и 13, вращая ветроагрегат 11.
Вертикальное расположение ветроэнергетического сооружения создает возможность преобразования солнечной лучистой энергии в рабочее тело и использование разности давлений нижнего и верхнего слоев атмосферы, направляя рабочее тело и движение воздушных потоков через лопасти ветродвигателя 10. А движение верхних воздушных масс использовать для работы ветродвигателя 18. Использование природных явлений в конструктивных и технологических решениях сооружения в совокупности обеспечит выработку дешевой электроэнергии при надежной работе ветроэнергетического сооружения, непрерывность режима работы в любое время года, в любое время суток, в любых сезонных и климатических условиях. Аккумулирование электроэнергии создаст условие стабильности работы энергосистемы. Сооружение устанавливается на открытых для солнечных лучей и ветра площадках.