ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ
WIND ENGINE

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения ветроколеса с набегающим воздушным потоком.
Известен ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное ветроколесо (Ветроэнергетика. М.: Энергоиздат, 1982, с.26, рис.1.3, А4). Недостатком данного колеса является то, что в нем практически не используется сила ветра центральной зоны.
Технической сущностью настоящего изобретения является значительное повышение суммарной площади лопастей с целью уменьшения диаметра ветроколеса, увеличения крутящего момента на валу ветродвигателя и более эффективного использования силы ветра центральной, средней и периферийной зон.
Настоящая техническая сущность достигается тем, что ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал с установленным на нем многолопастным ветроколесом с лопастями повышенной площади в направлении воздушного потока, наружной обечайкой и конусным направителем воздушного потока средней зоны, дополнительно содержит на ступице основного ветроколеса многолопастное ветроколесо меньшего диаметра с тороидальным направителем воздушного потока центральной зоны, наружная обечайка которого крепится к лопастям основного ветроколеса. На наружных обечайках обоих ветроколес закреплены равномерно расположенные лопасти второго уровня. Концы лопастей основного ветроколеса связаны блокирующим тросом с помощью зажимов.
Приведенные конструктивные изменения ветродвигателя с набегающим воздушным потоком по сравнению с существующими позволяют при прочих равных условиях значительно уменьшить диаметр основного многолопастного ветроколеса в расчете на установленную мощность ветроэнергоустановки.
На фиг.1 дан вид ветродвигателя спереди.
На фиг.2 показан разрез по А-А.
На фиг.3 дана развертка части наружной обечайки основного ветроколеса с лопастями второго уровня.
На фиг.4 дана развертка лопасти основного ветроколеса.
На фиг.5 дана развертка части наружной обечайки дополнительного ветроколеса с лопастями второго уровня.
Ветродвигатель состоит из основного многолопастного ветроколеса 1 (фиг.1), насаженного на вал 2. Лопасти 5 основного ветроколеса 1 крепятся к ступице 3, конусному направителю 6 (фиг.2) воздушного потока средней зоны и наружной обечайке 7, на которой равномерно расположены лопасти 8 второго уровня с ребрами жесткости 16 (фиг.3). Для снижения вибрации лопасти 5 связаны блокирующим тросом 9 с помощью зажимов 10 (фиг.2).
На ступице 3 основного ветроколеса 1 насажено дополнительное многолопастное ветроколесо 4 (фиг.1, 2) меньшего диаметра, конструктивно выполненного из двух обечаек внутренней 11 и наружной 12, между которыми расположены лопасти 13. Лопасти 13 (фиг.2) выполнены расширяющимися в виде части вогнутой цилиндроидальной поверхности с увеличением углов атаки воздушному потоку. К внутренней обечайке 11 дополнительного ветроколеса 4 крепится тороидальный направитель 14 воздушного потока центральной зоны. Наружная обечайка 12 дополнительного ветроколеса 4 конструктивно связана взаимными пазами 17 (фиг.4, 5) с лопастями 5 основного ветроколеса 1, повышая прочность ветродвигателя. На наружной обечайке 12 закреплены равномерно расположенные лопасти 15 второго уровня.
Устройство работает следующим образом. Набегающий воздушный поток к ветродвигателю условно разделяется на 3 зоны воздействия: центральную, среднюю и периферийную. Воздушный поток центральной зоны с помощью тороидального направителя 14 с резко возрастающим углом атаки с увеличенной скоростью отбрасывается на лопасти 13 дополнительного ветроколеса 4 в среднюю зону, где конический направитель 6 воздушного потока средней зоны дополнительно увеличивает скорость ветра на лопастях 5 основного ветроколеса. Воздушный поток периферийной зоны воздействует наиболее эффективно на лопасти 5 основного ветроколеса 1 и на лопасти 8, 15 второго уровня обоих ветроколес, так как радиус (плечо силы) для создания крутящего момента на валу ветродвигателя, количество лопастей и их суммарная рабочая поверхность в этой зоне наибольшие, что повышает коэффициент использования энергии ветра и к.п.д. ветроэнергоустановки.