ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Область техники
Полезная модель относится к ветродвигателям и может использоваться в области ветроэнергетики.
Уровень техники
Известны ветроэнергетические установки, имеющие рабочие колеса, прикрепленные к вертикальному валу и концентратор ветра, прикрепленный к поворотному корпусу (AM 2245 А, 03D 3/00, 2008 - прототип):
Недостатком известной конструкции является то, что увеличение скорости ветра ограничено и после определенного значения увеличение отношения площадей входного и выходного сечений концентратора не происходит существенное увеличение скорости потока воздуха.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является увеличение скорости потока воздуха, подаваемого на рабочие колеса ветроэнергетической установки и уменьшение диаметра вращающихся частей.
Суть полезной модели состоит в том, что в ветроэнергетической установке, которая имеет корпус, концентратор ветра и ротор, имеющий прикрепленные на вертикальном валу рабочие колеса, при этом корпус поворотный, с возможностью ориентации прикрепленного на нем концентратора ветра по направлению ветра, концентратор многоступенчатый, состоящий из не менее двух сопел, площадь выходного сечения которых меньше площади входного сечения, а между соплами имеются проемы для удаления торможенной части воздуха.
Описание чертежа
Суть полезной модели разъясняется на чертеже фиг. 1, где представлено принципиальное устройство ветроэнергетической установки.
Осуществление полезной модели
Ветроэнергетическая установка имеет установленный на поворотном корпусе многоступенчатый концентратор ветра (1), на выходной части которого установлены управляемые жалюзи (2), регулирующие количество воздуха и направление потока. На вертикальном валу (3) установки установлены рабочие колеса (4), по периметру которых установлены рабочие лопатки (5). Вращение вала (3) передается генератору (6). Концентратор ветра (1) и статор генератора (6) прикреплены к корпусу (7) установки, а положение вала (3) фиксируется по отношению корпуса (7) подшипниками (8). Тяжесть корпуса несут колеса (9), которые катятся по кольцевому рельсу (10).
Многоступенчатый концентратор ветра состоит из последовательно установленных не менее двух сопел, площадь выходного сечения которых меньше площади входного сечения. Между первым по ходу воздуха соплом (11) и вторым (12) имеется проем (13) для удаления торможенной части воздуха. Ветроэнергетическая установка работает следующим образом: По заданию автоматического регулятора корпус установки (7) поворачивается, двигаясь по кольцевому рельсу (10) настолько, чтобы многоступенчатый концентратор ветра входным сечением принял максимальный поток ветра. Часть m2 из потока воздуха, пройдя по проточной части концентратора и направляясь жалюзи (2) со скоростью w2 и оптимальным направлением, подается на рабочие лопатки (5) рабочего колеса (4).
Поток воздуха, обтекая по поверхности лопаток, центробежной силой им передает основную часть своей энергии и с минимальной скоростью вытекает из установки.
Увеличение скорости потока воздуха в соплах концентратора происходит за счет увеличения статического давления воздуха во входном сечении сужающегося сопла при частичном торможении поступающего потока воздуха.
0
0
1
1
0
1
1.
1
1
2
2
1
2
2
Масса воздуха m, поступившая благодаря ветру со скоростью w ко входу первого сопла концентратора (11) частично: массой m проходит по соплу, получив на выходе скорость w а частично: массой m-m, подвергается торможению и обтекает сопло (11), передавая энергию торможения массе m Масса воздуха m поступившая со скоростью w к входу второго сопла концентратора (12) частично: массой m проходит по соплу, получив на выходе скорость w, а частично: массой m-m, подвергается торможению и отходит через проем (13), передавая энергию торможения массе m.
Представленная ветроэнергетическая установка создает возможность увеличить скорость воздуха подаваемого на рабочие колеса ветроэнергетической установки и строить ветроэнергетические установки большой мощности с вращающимися частями относительно малого диаметра.