ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
WIND-DRIVEN POWER PLANT

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок (ВЭУ) с горизонтальной осью вращения ветродвигателя.
Известна ВЭУ с ветродвигателем для уходящего воздушного потока, содержащая горизонтальный вал, закрепленное на нем ветроколесо за башней (Ветроэнергетика. - М.: Энергоиздат, 1982 с. 26, рис. 1.3 А-8). Недостатком такой ВЭУ является то, что практически не используется сила ветра центральной зоны и недостаточная площадь рабочих лопастей ветродвигателя.
Известна ВЭУ с ветродвигателем для набегающего воздушного потока, содержащая корпус, с размещенным в нем горизонтальным валом, ветроколесо, установленное на валу перед башней (Ветроэнергетика. - М.: Энергоиздат, 1982, с. 26, рис. 1.3, А-7).
Недостатком такой ВЭУ является то, что незначительно используется сила ветра центральной зоны и недостаточная площадь лопастей ветродвигателя.
Технической сущностью настоящего изобретения является повышение мощности ВЭУ при одновременном уменьшении диаметра ветроколеса за счет увеличения суммарной площади лопастей и эффективного использования силы воздушного потока центральной, средней и периферийной зон.
Настоящая техническая сущность достигается тем, что ветроэнергетическая установка, содержащая корпус с размещенным в нем горизонтальным валом, ветроколесо, установленное на валу за башней с лопастями повышенной рабочей площади в направлении воздушного потока, дополнительно содержит на валу перед башней ветроколесо с лопастями повышенной площади в направлении воздушного по тока, блокирующее кольцо с расположенными на нем лопастями меньшего размера и тороидальной направитель воздушного потока в центральной зоне, а ее корпус снабжен стабилизаторами, выполненными в виде ребер жесткости.
Приведенные конструктивные изменения ВЭУ по сравнению с существующими позволяют при прочих равных условиях значительно уменьшить диаметры ветроколес в расчете на установленную мощность.
На фиг. 1 дан вид спереди ветродвигателя за башней.
На фиг. 2 дан вид спереди ветродвигателя перед башней.
На фиг. 3 показан вид сбоку на ВЭУ (ветродвигатели в разрезе по А-А).
На фиг. 4 показан вид спереди на ВЭУ (ветродвигатели условно не показаны).
На фиг. 5 дана развертка части блокирующего кольца ветродвигателя перед башней.
На фиг. 6 дана развертка части наружной обечайки ветродвигателя за башней.
На фиг. 7 дана развертка основной лопасти ветродвигателя за башней.
На фиг 8 дана развертка основной лопасти ветродвигателя перед башней.
Часть ветроэнергетической установки, расположенной за башней 12, состоит из восьмилопастного колеса 1 (фиг. 1), насаженного на горизонтальный вал 2 (фиг. 3). На внутренней обечайке 4 ступицы 3 восьмилопастного колеса закреплен конусный направитель 6 воздушного потока и лопасти 5 первого энергетического уровня. На наружной обечайке 7 (фиг. 1) равномерно закреплены лопасти 8 меньшего размера второго энергетического уровня ребрами жесткости 10 (фиг. 6). Образующие лопастей 8, также как и образующие лопастей 5 первого энергетического уровня выполнены криволинейными с возрастающим углом атаки воздушному потоку.
Ветроколесо с прямым набеганием потока воздуха, меньшего диаметра состоит из 8-лопастного колеса (фиг. 2), насаженного на горизонтальный вал 2 (фиг. 3). На внутренней обечайке 4 ступицы 3 восьмилопастного колеса 1 закреплены конусный направитель 6 воздушного потока средней зоны, лопасти 14 первого энергетического уровня и тороидальный направитель 13 воздушного потока центральной зоны.
Лопасти 14 восьмилопастного колеса крепятся к внутренней обечайке 4, конусному направителю 6 и взаимно фиксируются блокирующим кольцом 15 с помощью взаимных пазов (фиг. 5, 8).
На блокирующем кольце 15 (фиг. 2) в промежутках между основными лопастями 14 дополнительно закреплены лопасти 9 меньшего размера.
Образующие лопастей 14, как и лопастей 9, выполнены криволинейными с возрастающим углом атаки воздушному потоку (фиг. 5).
Устройство работает следующим образом. Набегающий воздушный поток к ВЭУ условно разделяется на три зоны воздействия по отношению к оси вращения ветродвигателей: центральную, среднюю и периферийную.
Воздушный поток центральной зоны с помощью тороидального направителя 13 ветроколеса перед башней 12 смещается в среднюю зону на основные лопасти 14 певого энергетического уровня, повышая крутящий момент на валу 2 (фиг. 3) ветродвигателя.
Воздушный поток средней и периферийной зон воздействует на лопасти 14 и лопасти 9 (фиг. 3) второго энергетического уровня ветроколеса перед башней.
Воздушный поток средней и периферийной зон воздействует на ветродвигатель за башней 12 (фиг 3-4), на лопасти 5 и 8, что обеспечивает значительное повышение суммарной мощности ВЭУ. Для дополнительной ориентации ВЭУ по потоку ветра установлены ребра жесткости 11 (фиг. 3-4).