Ветроэнергетическая установка

Полезная модель относится к ветрогенераторам и солнечным панелям и может быть использована для получения электроэнергии, используемой в быту, а также для получения электроэнергии транспортных средств.
Известен энергетический модуль, содержащий симметричный корпус с размещенной над ним прозрачной торцовой оболочкой, фотопреобразователи солнечной энергии, расположенные под прозрачной торцовой оболочкой, аккумулятор и ветроколесо, закрепленное на вертикальном валу электрогенератора (RU 176074 U1, 27.12.2017).
Недостатком известной конструкции является ее сложность, а также отсутствие элементов, а также низкая скорость движения воздуха через плоскость ветроколеса.
Более близким аналогом полезной модели (прототипом) является ветроэнергетическая установка, известная из описания к патенту RU 191593 U1, 13.08.2019, содержащая солнечные панели и симметричный корпус с вертикальными ребрами на боковой поверхности, сужающейся к верхнему полусферическому обтекателю, имеющему аэродинамический щиток с диаметром, превышающим диаметр закрепленного на вертикальных ребрах нижнего кольцевого обтекателя, внутри которого установлено многолопастное ветроколесо, закрепленное на вертикальном валу электрогенератора.
Недостатком прототипа является расположение солнечных элементов на поверхности верхнего обтекателя. Такое расположение солнечных элементов приводит к тому, что неблагоприятные погодные условия (снег с дождем, пыльные бури, посторонние предметы, поднимаемые в воздух сильными ветрами, пыль, песок и т.д.) ухудшают производительность солнечных элементов и снижают выработку электроэнергии. Еще один недостаток известного технического решения заключается в слабом перепаде давлений относительно плоскости вращения ветроколеса, что не обеспечивает движение воздуха с высокой скоростью через плоскость ветроколеса.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании конструкции, обеспечивающей улучшенные условия эксплуатации солнечных элементов и увеличение скорости движения воздушного потока, проходящего через плоскость вращения ветроколеса.
Технический результат полезной модели заключается в повышении производительности ветроэнергетической установки.
Сущность полезной модели выражается в совокупности существенных признаков, в которой ветроэнергетическая установка, содержащая, солнечные панели, аккумулятор и симметричный корпус с вертикальными ребрами на боковой поверхности, сужающейся к верхнему полусферическому обтекателю, имеющему аэродинамический щиток с диаметром, превышающим диаметр закрепленного на вертикальных ребрах нижнего кольцевого обтекателя, внутри которого установлено многолопастное ветроколесо, закрепленное на вертикальном валу электрогенератора, отличается от ближайшего аналога тем, что солнечные панели установлены внутри верхнего прозрачного полусферического обтекателя, при этом внешняя поверхность нижнего кольцевого обтекателя выполнена в виде поверхности круглого цилиндра, а внутренняя поверхность кольцевого обтекателя выполнена выпуклой и имеет полукруглое поперечное сечение.
В частном случае своего выполнения или использования ветроэнергетическая установка может содержать полусферический обтекатель, выполненный из винипласта.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором
на фиг.1 - дан общий вид сбоку ветроэнергетической установки;
фиг.2 - вид сбоку на ветроэнергетическую установку в разрезе;
фиг.3 - принципиальная схема движения воздушных масс относительно работающей ветроэнергетической установки с частичным разрезом;
фиг.4 - принципиальная схема движения воздушных масс относительно работающей ветроэнергетической установки;
фиг.5 - вид на ветроэнергетическую установку сверху.
Ветроэнергетическая установка содержит солнечные панели 1, аккумулятор 2 и симметричный корпус 3 с вертикальными ребрами 4 на боковой поверхности.
Боковая поверхность корпуса 3 сужается к верхнему полусферическому обтекателю 5, имеющему аэродинамический щиток 6.
Диаметр аэродинамического щитка 6 превышает диаметр закрепленного на вертикальных ребрах 3 нижнего кольцевого обтекателя 7.
Внутри нижнего кольцевого обтекателя 7 установлено многолопастное ветроколесо 8, жестко закрепленное на вертикальном валу электрогенератора 9.
Солнечные панели 1 установлены внутри верхнего прозрачного полусферического обтекателя 5.
Внешняя поверхность нижнего кольцевого обтекателя 7 выполнена в виде поверхности круглого цилиндра.
Внутренняя поверхность кольцевого обтекателя 7 выполнена выпуклой и имеет полукруглое поперечное сечение.
Полусферический обтекатель 5 может быть выполнен из винипласта.
Ветроустановка работает следующим образом. Вне зависимости от направления ветра, воздушные массы, имея избыточное давление от кинетической энергии ветра, перемещаются в область пониженного давления (-) на верхнем полусферическом прозрачном обтекателе 5 и на аэродинамическом щитке 6 по сужающемуся симметричному корпусу 3 вдоль вертикальных ребер 4 до лопаток многолопастного ветроколеса 8, создавая аэродинамические силы, направленные в сторону вращения ветроколеса 8 (фиг.3).
Внешняя поверхность нижнего кольцевого обтекателя 7, выполненная в виде поверхности круглого цилиндра, и полукруглое поперечное сечение его выпуклой внутренней поверхности увеличивают скорость ветрового потока, обтекающего нижний кольцевой обтекатель, а выполнение аэродинамического щитка 6 с диаметром, превышающим диаметр закрепленного на вертикальных ребрах 3 нижнего кольцевого обтекателя 7, обеспечивает циркуляцию воздушных масс.
Ветроколесо 8, которое жестко закреплено на валу электрогенератора 9, при своем вращении вырабатывает электроэнергию, накапливая её в аккумуляторе 2 для дальнейшей передачи потребителям. Пройдя плоскость вращения ветроколеса 8, воздушные массы продолжают перемещаться в область пониженного давления, которое образуется от ветра на верхней прозрачной части обтекателя 5, на внешней боковой поверхности аэродинамического щитка 6 и на внешней боковой поверхности нижнего кольцевого обтекателя 7 (фиг.4).
В дневное время суток солнечные лучи через прозрачную поверхность верхнего обтекателя 5, воздействуя на солнечные панели 1 (фиг.5) вырабатывают, известным образом, электроэнергию, которая поступает в аккумулятор 2 вне зависимости от наличия и скорости ветра.