ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ
WIND ENGINE

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения ветроколеса и набегающим воздушным потоком, в основном для выработки электрической энергии.
Известен ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное колесо (Ветроэнергетика. М. Энергоиздат, 1982, с. 26, рис. 1, 3, a-4). Недостатком данного ветроколеса является то, что в нем практически не используется сила ветра центральной, средней и периферийной зоны.
Технической сущностью настоящего изобретения является значительное уменьшение диаметров ветродвигателей и повышение эффективности работы многолопастных ветроколес за счет лучшего использования силы ветра в центральной, средней и периферийной зонах.
Настоящая техническая сущность достигается тем, что в ветродвигателе, содержащем горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное ветроколесо с внутренней и наружной обечайками, между которыми расположены основные лопасти первого уровня, диаметр наружной обечайки в метрах равен количеству основных лопастей, а на внутренней поверхности наружной обечайки между основными лопастями дополнительно закреплены лопасти промежуточного уровня, связанные блокирующим кольцом. На наружной обечайке равномерно расположены лопасти второго уровня в количестве, равном длине наружной обечайки в метрах.
Приведенные конструктивные изменения многолопастного ветродвигателя с набегающим воздушным потоком по сравнению с существующими позволяют при прочих равных условиях значительно
уменьшить диаметр ветроколеса в расчете на установленную мощность ветроэнергетической установки.
На фиг. 1 дан вид ветродвигателя спереди.
На фиг. 2 показан разрез по А-А.
На фиг. 3 дана развертка части наружной обечайки с лопастями второго уровня.
На фиг. 4 дана развертка части блокирующего кольца с лопастями первого и промежуточного энергетических уровней.
<mrow><mi>π</mi><msub><mi>D</mi><mi>н</mi></msub></mrow>
<mrow><mi>π</mi><msub><mi>D</mi><mi>н</mi></msub></mrow>
Ветродвигатель состоит из многолопастного ветроколеса 1, насаженного на горизонтальный вал 2. На внутренней обечайке 4 ступицы 3 многолопастного колеса 1 с помощью конусного направителя (отбойника) 5 закреплены лопасти 6 первого уровня. При этом диаметр наружной обечайки 7 в метрах равен количеству основных лопастей 6, а ее длина составит
. Это условие обеспечивает расстояние между концами смежных лопастей 6 по наружной обечайки 7, равное числу π, т.е. 3,14 м, что позволяет равномерно закрепить между лопастями 6 на внутренней стороне обечайки 7 через каждый метр две лопасти 8 промежуточного уровня (фиг. 4). На наружной стороне обечайки 7 равномерно расположены лопасти 9 второго уровня с помощью ребер жесткости 10 в количестве, равном
в метрах (фиг. 3).
В центральной зоне спереди многолопастного ветроколеса 1 закреплен тороидальный направитель 11 ветрового потока. В средней зоне многолопастного ветроколеса 1 расположено блокирующее кольцо 12, связывающее лопасти 6 и концы лопастей 8 специальными пазами 13 (фиг. 4) для повышения прочности конструкции.
Устройство работает следующим образом. Набегающий воздушный поток к ветродвигателю условно разделяется на три зоны воздействия: центральную, среднюю и периферийную. Воздушный поток центральной зоны с помощью тороидального направителя 11 с увеличенной скоростью отбрасывается на основные лопасти 6 средней зоны. Воздушный поток
средней зоны одновременно воздействует на лопасти 6 первого энергетического уровня и лопасти 8 промежуточного уровня. Наиболее эффективен воздушный поток периферийной зоны для создания крутящего момента на валу ветродвигателя, поэтому там сосредоточено большое количество лопастей 9 второго уровня с целью значительного повышения коэффициента использования энергии ветра и мощности ветроэнергетической установки.