ПЕРЕНОСНАЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям с ротором типа Ф-Дарье, и может быть использована для перевозки и быстрого монтажа как индивидуальный автономный источник электроэнергии в условиях удаленности от населенных пунктов (в геологоразведке, дальнем туризме, альпинизме, парусных экспедициях, среди кочевых племен, любителей загородных поездок и пр.).
Известно ветроэнергетическое устройство (ВЭУ) с ветроротором Дарье, который имеет вертикальную ось вращения с двумя и более лопастями, изогнутыми вдоль вертикальной плоскости и образующими пространственную овальную конструкцию, которая вращается под действием подъемных сил, возникающих на лопастях от ветрового потока (см. Е.Р. Абрамовский и др. Аэродинамика ветродвигателей. Учебное пособие. Днепропетровский государственный университет. Днепропетровск, 1987).
Известны также ветророторы Дарье, содержащие вертикальный вал и соединенные с валом и отдаленные от него продольные дугообразные узкие с крыльевым профилем лопасти (см. Ветроэнергетика. Под ред. Д. Рензо. - М.: Энергоатомиздат, 1982).
Известные технические решения обладают преимуществами, присущими ВЭУ с вертикальной осью вращения ветроротора типа ротора-Дарье, такими как независимость функционирования от направления ветрового потока, упрощение конструкции лопастей и др. Вместе с тем, установки имеют стационарное применение и не пригодны для перемещения вместе с потребителями энергии. Элементы конструкции таких ВЭУ (вал, лопасти) являются, как правило, громоздкими и тяжелыми.
Известна ветросиловая установка с ротором Дарье, выполненным с вертикальной осью вращения и в виде вала с прикрепленными к нему напрямую или с помощью траверс лопастями, выполненными в виде герметичной оболочки из ткани, при этом оболочка выполнена в виде рукава с размещенными внутри рукава нервюрами аэродинамического профиля, а внутреннее пространство оболочки соединяется воздуховодом с источником газонаполнения для поддержания внутри лопасти заданного избыточного давления (см. патент RU 2454564, МПК F03D 3/06, F03D 11/04, F03D 11/02, опубл. 27.06.2012).
В известной ветросиловой установке, принятой за прототип, существенно снижена масса лопастей ротора. Однако данное техническое решение также предназначено для стационарного применения и не является переносным.
Задача полезной модели заключается в создании компактной автономной переносной ВЭУ.
Техническим результатом, достигаемым в результате использования полезной модели, является возможность сборки-разборки конструкции, простота монтажа, снижение массы лопастей ротора, компактность в разобранном виде, возможность легкой фиксации ВЭУ в требуемом месте.
Указанный технический результат достигается тем, что в ветроэнергетической установке, содержащей ротор Дарье, который имеет вертикальную ось вращения в виде вала с прикрепленными к нему выполненными из герметичной ткани лопастями, которые выполнены с возможностью поддержания дугообразной формы от источника газонаполнения, согласно предложенному, вал ротора выполнен в виде телескопической мачты, по контурам лопастей имеются эластичные трубчатые кольца, внутреннее пространство которых соединяется с источником газонаполнения, а к нижнему концу вала с помощью разъемного соединения прикреплен штырь для фиксации ветроэнергетической установки. Трубчатые кольца лопастей имеют разновеликие диаметры сечения для придания лопастям аэродинамического профиля. Для более надежной фиксации штырь может быть выполнен с насечкой, с винтовой резьбой или с отверстиями для втулки-рукоятки (в случае фиксации на ледниках, твердых грунтах и т.д.). Источником газонаполнения трубчатых колец может служить компактный ручной пневмонасос.
Выполнение вала ротора в виде телескопической мачты и разъемность соединения вала со штырем дает возможность быстрой и удобной сборки-разборки конструкции ВЭУ и придает конструкции компактность в разобранном виде, что является неотъемлемым условием мобильности ВЭУ.
Выполнение лопастей ротора в виде надувных трубчатых колец, которые соединены по периметру герметичной тканью, обеспечивает снижение массы лопастей и всей конструкции ВЭУ, а также компактность ВЭУ после того, как из трубчатых колец выпущен воздух.
Использование штыря для фиксации ВЭУ дает возможность несложным способом зафиксировать установку в любом месте, где требуется потребление энергии, что также является условием мобильности и автономности ВЭУ.
На чертежах представлены: общий вид переносной ВЭУ с ротором Ф-Дарье (фиг. 1); вид ротора сверху (фиг. 2); переносная ВЭУ в собранном виде (фиг. 3).
Предложенная полезная модель содержит вал, представляющий собой двухколенную телескопическую стеклопластиковую мачту 1, неподвижно закрепленную на роторе 2. В двух противоположных точках на мачте 1 закреплено ветроколесо, выполненное из двух эластичных надувных трубчатых колец 3 разного диаметра сечения. Трубчатые кольца 3 располагаются на одной оси по аналогии с меридианами на глобусе и имеют две точки пересечения между собой в местах соединения с осью вращения, роль которой играет телескопическая мачта 1. Трубчатые кольца 3 соединены между собой по периметру герметичной, например, клеенчатой тканью 4, что в накачанном состоянии образует две диаметрально противоположно расположенные дугообразно изогнутые аэродинамические лопасти, то есть полный ротор типа Ф-Дарье. К нижнему концу мачты 1 с помощью разъемного соединения, например, резьбового, прикреплен штырь 5.
Переносная ветроэнергетическая установка работает следующим образом.
ВЭУ перевозят в собранном виде (фиг. 3) в дорожном футляре (кейсе, сумке и т.д.).
В нужном месте вынимают телескопическую мачту 1 и раскладывают ее.
Трубчатые кольца 3 ветроротора (фиг. 1) накачивают с помощью ручного пневмонасоса (не показан). Избыточное давление воздуха внутри колец 3 расправляет их, ткань 4 натягивается, и конструкция принимает форму двух дугообразных лопастей. Лопасти имеют аэродинамический профиль благодаря выполнению поперечных сечений трубчатых колец 3 с разными диаметрами, что показано на фиг.2.
В завершение к нижней части телескопической мачты 1 прикручивают штырь 5.
Собранную конструкцию ВЭУ втыкают штырем 5 в любой выступающий над поверхностью земли искусственный или природный объект (грунт, почву, ледник и т.д.). Кроме этого, ВЭУ за верхнюю часть мачты 1 можно привязать к дереву или к любым выступающим над поверхностью предметам.
Набегающие потоки ветра создают подъемную силу на лопастях, которая направлена по касательной к оси их вращения, и ветроротор начинает вращаться. Кинетическая энергия потока ветра преобразуется в электрическую энергию, подаваемую потребителю. Дальнейшее ее распределение и аккумулирование возможно в любых вариантах.
Предложенная полезная модель решает проблему энергообеспечения подвижных групп потребителей в отдаленных регионах. По весу и компактности она может быть переносима одним человеком. ВЭУ легко и быстро монтируется в полевых условиях в месте локального использования.