ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВ1СА.
F04D 1/04
Ветроэнергетическая установка относится к области электроэнергетики и может быть использована для преобразования энергии ветра в электроэнергию.
Известна ветроэнергетическая установка датской фирмы «Элсампроект 1, предназначенная для преобразования энергии ветра в электроэнергию, состоящая из мачты с установленной на ней поворотной платформой, на которой смонтирована ветровая турбина с лопастями пропеллерного типа, муфты, соединяющей вал ветровой турбины с мультипликатором, обеспечивающим повышение числа оборотов, выходной вал которого соединен посредством муфты с валом электрогенератора.
Недостатком таких ветроэнергетических установок является их низкий к.н.д. и малая мощность при малых и средних скоростях ветрового потока.
Известна ветроэнергетическая установка 2, к.п.д. которой в 3-4 раза выше к.п.д. ветроэнергетической установки с ветровыми турбинами пропеллерного типа, состоящая из рабочего колеса с центральным обтекателем, на периферии которого установлены реактивные лопатки, а растеканию набегающего ветрового потока препятствует кольцевой цилиндрический обтекатель, установленный соосно с рабочим колесом. С тыльной стороной рабочего колеса контактирует бегунок электрогенератора, который установлен в обтекателе, формирующем внешний ветровой поток с плавным изменением скорости, вследствие чего на выходе воздуха из лопаточного пространства аппарата образуется разряжение, которое повышает перепад давления на лопатках.
Основным недостатком ветроэнергетических установок подобного типа являются конструкторско-технологические ограничения по увеличению мощности установок, связанные с возрастанием лобового сопротивления от набегающего ветрового потока и массы вращающихся частей рабочего колеса.
Наиболее близкой по технической сущности является ветроэнергетическая установка 3, состоящая из установленного на опоре энергоагрегата, содержащего по крайней мере одну ветровую турбину, связанную с электрогенератором, переднюю кольцевую оболочку с по крайней мере одним входным каналом ветровой турбины и подвижной выходной частью, во входной части которой установлена ветровая турбина, а электрогенератор помещен в центральную оболочку, установленную за
лопастями ветровой турбины и представляющую обтекаемую поверхность, образующую с выходной подвижной частью передней кольцевой оболочки выходной канал ветровой турбины, а с наружной кольцевой оболочкой, установленной концентрично передней кольцевой оболочке и центральной оболочке, диффузорный канал, проходное сечение которого регулируется подвижной выходной частью дополнительной кольцевой оболочки.
Недостатками ветроэнергетических установок подобного типа являются:
-малая мощность ветрового потока, непосредственно взаимодействующего с лопастями ветровой турбины из-за малого сечения центрального входного канала передней кольцевой оболочки, где расположена ветровая турбина;
-невозможность получения глубокого разряжения за лопастями ветровой турбины за счет повторного использования эффекта эжекции создаваемого наружной кольцевой оболочкой и центральной оболочкой и регулируемой подвижной частью дополнительной кольцевой оболочки из-за несоразмерного объема пропускаемого воздушного потока центрального входного канала передней кольцевой оболочки, внутри которой установлена ветровая турбина и кольцевого входного канана, образованного внутренней поверхностью наружной кольцевой оболочки и наружной поверхностью дополнительной.
Целью предлагаемой полезной модели является увеличение к.п.д. ветроэнергетической установки путем максимального использования энергии ветрового потока, непосредственно воздействующего на лопасти ветровой турбины.
Указанная цель достигается тем, что ветроэнергетическая установка, в виде установленного на опоре энергоафегата, содержащего по крайней мере одну ветровую турбину, связанную с электрогенератором, переднюю кольцевую оболочку с по крайней мере одним входным каналом ветровой турбины и подвижной выходной частью, в которой размещена ветровая турбина, а электрогенераторпомещен в центральную оболочку,
установленную за лопастями ветровой турбины и представляющую обтекаемую поверхность, образующую с выходной подвижной частью передней кольцевой оболочки выходной канал ветровой турбины, а с наружной кольцевой оболочкой, установленной концентрично передней кольцевой оболочке и центральной оболочке, диффузорный канал, имеет переднюю кольцевую оболочку и наружную кольцевую оболочку выполненные в виде воздуховодов, расширяющиеся части которых направлены в сторону набегающего ветрового потока и снабжены радиальными направляющими пластинами, при этом выходная часть наружной кольцевой оболочки выполнена с возможностью осевого перемещения, а ветровая турбина установлена в выходной части передней кольцевой оболочки.
части которых направлены в сторону набегающего воздупшого потока и снабжены радиальными направляющими пластинами, обеспечивается увеличение площади захвата набегающего воздущного потока и соответственно - энергии воздущного потока, непосредственно воздействующего на лопасти ветровой турбины, а также создающего перепад давления на лопастях ветровой турбины за счет эффекта эжекции, оптимальный режим которой достигается изменением проходного сечения выходного и диффузорного каналов посредством подвижной выходной части передней и наружной кольцевых оболочек, а это влечет за собой 2-3-кратное увеличение использования энергии ветрового потока по сравнению с ветроэнергетической установкой, принятой в качестве прототрша.
На фигЛ изображен обыщи вид ветроэнергетической установки, установленной на опоре 1.
На фиг.2 изображена ветроэнергетическая установка, содержащая ветровую турбину 2, переднюю кольцевую оболочку 3 с подвижной выходной частью передней кольцевой оболочки 4, центральную оболочку 5, обтекатель 6, наружную кольцевую оболочку 7 с подвижной выходной частью наружной кольцевой оболочки 8, радиальные направляющие пластины передней кольцевой оболочки 9 и радиальные направляющие пластины наружной кольцевой оболочки 10,
Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Набегающий ветровой поток, попадая во внутреннюю полость передней кольцевой оболочки 3, сжимается за счет сужения ее сечения и центрального обтекателя 6, увеличивает свою скорость и кинетическую энергию, при этом, проходя между радиально расположенными направляющими пластинами 9 стабилизирует направление своего движения. Выпрямленный ветровой поток воздействует на рабочие поверхности лопастей ветровой турбины 2, создавая крутящий момент на валу турбины 2. После прохождения лопастей ветровой турбины 2, ветровой поток попадает в выходной канал, образованный подвижной выходной частью передней кольцевой оболочки 4 и центральной оболочкой 5.
Набегающий ветровой поток, попавший в кольцевой канал, образованный наружной поверхностью передней кольцевой оболочки 3 и внутренней поверхностью наружной кольцевой оболочки 7, сжимается за счет сужения его сечения, увеличивая свою скорость и кинетическую энергию, при этом, проходя между радиально расположенными направляющими пластинами 10, стабилизирует направление своего движения. При выходе из кольцевого канала, сжатый воздушный поток поступает в диффузорный канал, образованный подвижной выходной частью наружной кольцевой оболочки 8 и центральной оболочкой 5. Воздушный поток диффузорного канала, имея большую скорость по сравнению со скоростью воздушного потока выходного канала, создает эффект эжекции и, как следствие, увеличивает перепад давления на лопастях ветровой турбины 2, еще более увеличивая крутящий момент на валу турбины 2.