ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

Заявляемая полезная модель относится к области ветроэнергетики, а, именно, к устройствам для получения электроэнергии нетрадиционным способом.
Известен ветродвигатель, содержащий ветроколесо с осесимметричным центральным телом с килем в хвостовой части и кольцевой обтекатель, закрепленный на центральном теле с помощью лопаток, на входе которого закреплена сетка (патент РФ на полезную модель №12195).
Недостатком этого ветродвигателя является относительно низкая эффективность.
Известен также ветродвигатель, являющимся наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели, содержащий ветроколесо с осесимметричным центральным телом и закрепленный на центральном теле с помощью лопаток или подкосов кольцевой обтекатель, задняя кромка которого выполнена в виде равномерно расположенных по окружности плоских лепестков (патент РФ на полезную модель №38364).
Данный ветродвигатель также недостаточно эффективен.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы ветродвигателя.
Задача решается тем, что в ветродвигателе, содержащем ветроколесо с осесимметричным центральным телом и закрепленными внутри центрального тела подкосами, удерживающими расположенный над лопастями ветроколеса кольцевой обтекатель, на задней кромке которого размещены лепестки, лепестки изогнуты с образованием дугообразной формы в поперечном сечении и прямоугольной формы в плане, и расположены выпуклой частью в сторону передней кромки кольцевого обтекателя наружу от его оси симметрии.
Конструкция ветродвигателя обеспечивает повышение эффективности работы, при которой повышение скорости потока достигается за счет создания комбинированного эффекта понижения давления в зоне истечения потока из кольцевого обтекателя и эжектирования этого потока внешним воздушным потоком.
Полезная модель поясняется чертежами. На Фиг.1 изображен схематично ветродвигатель, а на Фиг.2 - лепестки обтекателя. Представленный на Фиг.1 ветродвигатель содержит кольцевой обтекатель 1, внутренняя поверхность которого получена вращением вокруг продольной оси О-О ветродвигателя несимметричного крыльевого профиля 2, обращенного выпуклой частью внутрь кольцевого обтекателя 1. По периметру задней кромки кольцевого обтекателя 1 наружу от его продольной оси размещены лепестки 3, имеющие дугообразную форму в поперечном сечении и прямоугольную форму в плане и расположенные выпуклой частью в сторону передней кромки кольцевого обтекателя 1.
Кольцевой обтекатель 1 закреплен на силовой раме 4 с помощью подкосов 5, что существенно упрощает конструкцию ветродвигателя и повышает ее надежность. На силовой раме 4 шарнирно закреплена также ось 6 ветроколеса 7 с лопастями 8. Корневые части лопастей 8, ось 6 ветроколеса 7 и силовая рама 4 закрыты осесимметричным центральным телом 9.
Форма внутренней поверхности кольцевого обтекателя 1 и наружной поверхности осесимметричного центрального тела 9 формируют на входе в кольцевой обтекатель 1 перед лопастями 8 ветроколеса 7 конфузорный канал 10, а на выходе из кольцевого обтекателя 1 позади лопастей 8 ветроколеса 7 - диффузорный канал 11.
Принцип работы ветродвигателя
Ветродвигатель работает следующим образом. Воздушный поток, попадая в конфузорный канал 10, разгоняется и поступает на лопасти 8 ветроколеса 7, которое преобразует кинетическую энергию воздушного потока в механическую энергию вращения оси 6 ветроколеса 7.
После прохождения через лопасти 8 ветроколеса 7 воздушный поток поступает в диффузорный канал 11, где его скорость снижается, что приводит к общему снижению скорости потока внутри кольцевого обтекателя 1. Что бы снизить эффект торможения потока в диффузорном канале 11 по периметру задней кромки кольцевого обтекателя 1 размещены лепестки 3, которые благодаря их размещению наружу от продольной оси ветродвигателя позволяют задействовать дополнительные массы воздуха в передаче их кинетической энергии воздушному потоку. При обтекании лепестков 3 внешним по отношению к кольцевому обтекателю 1 воздушным потоком за лепестками 3 возникает процесс активного образования вихрей, способствующих созданию зон пониженного давления за задней кромкой кольцевого обтекателя 1 и, соответственно, увеличению скорости истечения потока из диффузорного канала 11. Кроме того, при протекании внешнего потока в промежутках между криволинейными поверхностями лепестков 3, его скорость увеличивается и способствует дополнительному эжектированию внутреннего воздушного потока. Размер лепестков и промежутка К между ними определяется расчетным путем из условий оптимального вихреобразования и получения максимально возможной скорости потока, протекающего между лепестками 3.
Создание комбинированного эффекта пониженного давления в зоне истечения потока из диффузорного канала 11 и эффекта его эжектирования внешним воздушным потоком обеспечивает повышение скорости потока, обтекающего ветротурбину, на 3-5% большее, чем при применении плоских, в том числе разнонаправленных лепестков, использованных в принятом в качестве прототипа ветродвигателе (свидетельство на полезную модель РФ №38364), и, как следствие, повышение на 10-15% мощности, снимаемой с оси ветроколеса.
Полезная модель найдет широкое применение во всех отраслях, где имеется потребность в высокоэффективных и относительно малогабаритных нетрадиционных источниках получения электрической энергии.