ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к ветроэнергетике, а именно к устройствам, преобразующим энергию ветра в другие виды энергии.
Известна ветроэнергетическая установка малой мощности крыльчатого типа, содержащая входной конфузор и ветроколесо, направляющий аппарат с гладкой конической поверхностью, установленный в конфузоре перед ветроколесом и жестко связанный с валом ветродвигателя механической энергии вращения вала в электрическую энергию, поворотную головку с устройством ориентации ветроколеса по ветру и мачту. Установка дополнительно снабжена вторым соосным ветроколесом такого же диаметра, но с меньшим количеством лопастей, причем оба ветроколеса жестко связаны с валом ветродвигателя и размещены в цилиндрическом турбинном отсеке, к передающему торцу которого присоединен входной конфузор, а к заднему прикреплен режектор, при этом, ветроколесо с большим количеством лопастей расположено со стороны входного конфузора. Суммарная площадь выходных окон режектора превышает площадь отверстия входного конфузора.[1]
Недостатком данной установки является малая мощность.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту является ветроэнергетическая установка, содержащая опору, головку, размещенную на ее верхней части, выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, и состоящую из корпуса, имеющего форму конуса, с крышкой в основании, и расположенных в корпусе горизонтальной оси и по крайней мере одного электрогенератора, кинетически соединенного с горизонтальной осью, один концевой участок которой размещен в верхней части конуса, а другой выступает из крышки, и на нем установлено ветроколесо, состоящее из крепежных элементов и радиальных лопастей крыловидной формы, при этом большая часть каждой лопасти выступает над кромкой конуса. [2]
Недостатком прототипа является то, что в кинетической цепи соединения генератора с горизонтальной осью происходит потеря мощности.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение КПД установки за счет эффективного использования энергии ветра.
Указанный результат достигается тем, что в ветроэнергетической установке, содержащей вертикальную опору, ветроколесо, головку, выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной опоры, корпус в форме конуса и расположенные в нем ось генератора и генератор, генератор оснащен обтекателем, выполненным в форме конуса, на оси генератора расположено несколько дополнительных ветроколес с лопастями, имеющими разные углы атаки, а корпус имеет руль направления.
Корпус и обтекатель генератора имеют форму конуса и взаимно расположены своими вершинами навстречу друг другу. Такое расположение обеспечивает сжатие воздушного потока, за счет чего увеличивается скорость ветра, что, соответственно, увеличивает ветровой напор на ветроколеса.
Для получения наилучших эксплуатационных характеристик ветроколес, вращающихся на оси генератора, необходимо обеспечить постоянную коллениарность оси генератора и направления ветра. Необходимость ориентации на ветер требует наличия в конструкции ветроэнергетической установки механизма ориентации на ветер для непрерывного слежения за ветровой обстановкой, поиска направления с максимальным ветровым потенциалом и расположения ветроколес в этом направлении. Руль направления при взаимодействии с воздушным потоком обеспечивает разворот головки на ветер без настройки по розе ветров.
За счет выбора оптимального угла атаки, достигается повышение коэффициента использования ветра. При трогании угол атаки должен быть больше, а по мере увеличения угловой скорости уменьшаться. Наличие дополнительных ветроколес с лопастями, имеющими разные углы атаки, обеспечивает эффективную работу хотя бы одного из них при различной силе ветра, что повышает эффективность использования энергии ветра.
Таким образом, за счет эффективного использования энергии ветра повышается КПД установки.
Заявляемое устройство иллюстрируется чертежом, где на фигуре изображен общий вид ветроэнергетической установки.
Ветроэнергетическая установка содержит вертикальную опору 1, ветроколесо 2, головку 3, выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной опоры 1, корпус 4 в форме конуса, ось генератора 5 и генератор 6, расположенные в корпусе 4. Генератор 6 оснащен обтекателем 7, выполненным в форме конуса. На оси генератора 6 расположено несколько дополнительных ветроколес 8 с лопастями, имеющими разные углы атаки, корпус 4 имеет руль направления 9 в виде пластины, установленной в вертикальной плоскости.
Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Закрепляют вертикальную опору 1 на установочной поверхности и придают ей устойчивость с помощью растяжек 10. Ветроколеса крыльчатого типа 2, 8 вращаются на оси генератора 5, так что их необходимо поворачивать на ветер, чтобы получить наилучшие эксплуатационные характеристики. Руль направления 9 - пластина, установленная в вертикальной плоскости, обеспечивает при взаимодействии с воздушным потоком разворот головки 3 на ветер без настройки по розе ветров. Благодаря конической форме корпуса 4 воздушный поток ускоряется. Под воздействием давления ветрового потока, передаваемого на лопасти ветроколес 2, 8 лопасти начинают вращаться, передавая крутящий момент на ось генератора 5 и на генератор 6. Из нескольких ветровых колес 8 по крайней мере одно имеет лопасти с большими углами атаки, поэтому вращение начинается даже при малых скоростях ветра. Обтекатель 7 укрывает генератор 6 и ветроколеса 2, 8 от атмосферных осадков. Корпус 4 и обтекатель генератора 7 имеют форму конуса и взаимно расположены своими вершинами навстречу друг другу. Такое расположение обеспечивает сжатие воздушного потока, за счет чего увеличивается скорость ветра, что, соответственно, увеличивает ветровой напор на ветроколеса.
Невысокая стоимость, простота устройства и установки, легкая транспортировка позволяют применять данную ветроэнергетическую установку в различных районах и климатических поясах.
Источники информации:
1. Заявка на изобретение №2001130861 (Федичев А.З., Шумахер Ю.В., Луцишин А.И., Михайличенко О.П.), 12.11.2000 г., «Ветроэнергетическая установка малой мощности крыльчатого типа».
2. Патент РФ на изобретение №2177562 (Потапов Ю.С., Потапов С.Ю., Толмачев Г.Ф.), 03.04.2002 г., «Ветроэнергетическая установка».