ДИФФУЗОРНАЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С ПОНИЖЕННЫМ УРОВНЕМ ШУМА
DIFFUSER WIND-DRIVEN POWER PLANT WITH LOW NOISE LEVEL

Изобретение относится к области энергетики, а именно к осевым ветроэнергетическим установкам и может быть использована в промышленности, сельском хозяйстве, энергоснабжении жилых зданий и т.п. Установка относится в ветроустановкам с ускорителями потока, в частности с диффузорными ускорителями.
Известна ветроэнергетическая установка, содержащая неподвижно закрепленные на оси передний и задний обтекатели, расположенный между ними ротор в виде втулки с лопатками основной ветротурбины и кольцевой диффузорный ускоритель, зафиксированный на обтекателях посредством неподвижных стоек и лопаток направляющего аппарата (см. патент RU 2331791, кл. F03D 1/04, опубл. 20.08.2008). Недостатком известного устройства является интенсивное акустическое воздействие на окружающую среду.
Задачей изобретения является устранение указанного недостатка. Технический результат заключается в снижении уровня шума. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в ветроэнергетической установке с пониженным уровнем шума, содержащей неподвижно закрепленные на оси передний и задний обтекатели, расположенный между ними ротор в виде втулки с лопатками основной ветротурбины и кольцевой диффузорный ускоритель, зафиксированный на обтекателях посредством неподвижных стоек и лопаток направляющего аппарата, за основной ветротурбиной по направлению потока размещена по крайней мере одна дополнительная ветротурбина, расположенная внутри кольцевой обечайки, диаметр которой меньше внутреннего диаметра кольцевого диффузорного ускорителя. Лопатки дополнительной ветротурбины могут быть закреплены на втулке ротора основной ветротурбины. Кольцевой диффузорный ускоритель может быть выполнен в виде трех кольцевых крыльев, расположенных вдоль оси друг за другом и имеющих последовательно увеличивающиеся диаметры.
На чертеже представлено продольное сечение предлагаемой ветроэнергетической установки.
Наиболее эффективным способом уменьшения акустической мощности турбины является уменьшение окружной скорости, при которой она обеспечивает необходимые параметры по срабатываемому перепаду давления и расходу воздуха. Однако, при уменьшении окружной скорости увеличивается аэродинамическая нагруженность лопаточных венцов турбины особенно в привтулочной их части (требуются большие углы поворота потока, большие густоты решеток профилей, возникает опасность возникновения отрыва потока). Это приводит к необходимости значительного увеличения диаметра втулки турбины, что существенно уменьшает ометаемую площадь и снижает энергетическую эффективность установки или (если не уменьшать ометаемую площадь турбины) существенно ограничивает нижний предел по окружной скорости.
Предлагаемая ветроэнергетическая установка содержит центральное тело, выполненное в виде неподвижно закрепленных на оси 1 переднего обтекателя (кока) 2 и заднего обтекателя 3. На обтекателях 2 и 3 посредством неподвижных стоек 4 и лопаток направляющего аппарата 5 зафиксирован кольцевой диффузорный ускоритель 6 в виде трех кольцевых крыльев, расположенных вдоль оси друг за другом и имеющих последовательно увеличивающиеся диаметры. Между обтекателями 2 и 3 на оси 1 расположен ротор в виде втулки 7 с лопатками основной ветротурбины 8 (диаметр которой практически равен внутреннему диаметру ускорителя 6) и следующей за ней по направлению потока дополнительной ветротурбины 9 меньшего диаметра. Малая ветротурбина 9 расположена внутри неподвижной кольцевой обечайки 10, снабженной спрямляющими лопатками 11. Диаметр обечайки 9 соответствует диаметру ветротурбины 8, т.е. меньше внутреннего диаметра кольцевого диффузорного ускорителя. В случае необходимости, установка может быть снабжена несколькими дополнительными турбинами со своими обечайками уменьшающегося диаметра.
Работает установка точно так же, как и подобные ей установки с диффузорным ускорителем.
В предлагаемой установке за счет разделения перепада давления, срабатываемого в привтулочной части, между двумя или несколькими ветротутурбинами разного диаметра существенно снижается их аэродинамическая нагруженность. Это позволяет обеспечить значительное снижение окружной скорости и шума ветроустановки без увеличения диаметра втулки турбины и, соответственно, без ухудшения ее энергетической эффективности и увеличения габаритов.