ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ВЕТРА Российский патент 1994 года по МПК F03D5/00 F03D1/04 

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к энергоприводным устройствам, например, для подъема воды, может быть использовано в технологических и других установках локального энергоснабжения.

Известны преобразователи энергии ветра с воспринимающими элементами аэродинамического типа, которые обеспечивают рабочее направление воздушного потока, необходимое для более эффективной работы вторичных преобразователей энергии ветрового потока-механических и электрических турбин, располагаемых в рабочем потоке воздуха.

В этих преобразователях аэродинамические элементы имеют криволинейные выпуклые поверхности, контактирующие с набегающим ветровым потоком. Области контакта сообщаются системой каналов (отверстий, сопл, щелей) с областью, в которой располагается турбоагрегат. Благодаря создаваемому в этой области разрежению происходит подсос воздуха через систему каналов, что формирует рабочий воздушный поток постоянного направления. Этот поток и приводит в действие турбоагрегат (или другие исполнительные средства).

При малых скоростях ветра величина разрежения в зоне контакта будет незначительной, что существенно сказывается на энергетических возможностях рабочего потока.

Малая эффективность при малых скоростях ветра является основным недостатком упомянутых технических решений.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь, в котором аэродинамический ветровоспринимающий элемент представляет собой эжекторную трубу, ориентируемую по направлению ветра и установленную на верхнем конце вертикальной трубы, внизу которой имеется главное входное отверстие.

Ветровой поток, проходящий через эжекторную трубу, подсасывает рабочий воздушный поток, ускоряя его движение по вертикальной трубе, в которую он входит через главное отверстие. Ускоренный воздушный поток постоянного направления обеспечивает благоприятные условия работы ветроколеса, использующего кинетическую энергию этого потока.

Недостатком данного решения является сложность конструкции, необходимость ориентировать ветровоспринимающий элемент по направлению ветра и невысокий КПД, особенно при слабом ветре.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение КПД ветропреобразователя.

Указанная цель достигается тем, что аэродинамический ветровоспринимающий элемент выполнен в виде пространственного конфузора, образуемого двумя пустотелыми шаровыми сегментами с общей центральной осью, проходящей через вершины выпуклостей, обращенных друг к другу, причем внутренние полости шаровых сегментов сообщаются посредством каналов-стоек, скрепляющих последние между собой.

Предложенное конструктивное решение исключает необходимость ориентировать ветровоспринимающий элемент по направлению ветра и обеспечивает ускорение набегающего ветрового потока в месте его сужения между вершинами шаровых сегментов и соответствующее увеличение разрежения на контактной поверхности элемента, что ускоряет рабочий воздушный поток.

Общий вид преобразователя энергии ветра показан на чертеже.

Ветровоспринимающий элемент состоит из верхнего шарового сегмента 1, нижнего шарового сегмента 2, которые включают в себя днища 3, рабочие криволинейные поверхности 4 аэродинамического профиля с подсасывающими отверстиями 5 и внутренние полости 6, сообщающиеся между собой каналами-стойками 7. Каналы-стойки 7 скрепляют шаровые сегменты 1 и 2 между собой в единое целое-пространственный конфузор. В днище нижнего сегмента 2 имеется отверстие 8, сообщающее полости 6 с рабочим каналом 9, совмещенным с опорой 10. Нижний сегмент соединен с опорой 10 и укреплен вантовыми растяжками 11, размещенными по его периферии.

Работает преобразователь следующим образом.

Набегающий ветровой поток, движущийся со скоростью V, попадая в пространство между сегментами 1 и 2, ускоряется из-за местного сужения и аэродинамической кривизны поверхностей 4 контакта и достигает скорости V_max. На поверхностях 4 в соответствии с законами аэродинамики возникает разрежение, в результате которого через отверстия 5 подсасывается воздух из внутренних полостей 6 сегментов 1 и 2, а через каналы-стойки 7 и отверстие 8 и из рабочего канала 9, где создается воздушный поток постоянного направления.

По сравнению с прототипом предложенный преобразователь энергии ветра обеспечивает более высокую степень разрежения при малых скоростях ветра, более высокий КПД при простой и надежной конструкции.

(56) Заявка Франции N 2379709, кл. F 03 D 5/00, опублик. 1978.

Заявка ФРГ N 2402647, кл. F 03 D 1/04, опублик. 1977.

Использование: ветроэнергетика. Сущность изобретения: ветровоспринимающий элемент преобразователя энергии ветра выполнен в виде пространственного конфузора, образуемого двумя пустотелами шаровыми сегментами с общей центральной осью, проходящей через вершины выпуклостей шаровых сегментов, обращенных друг к другу. Внутренние полости шаровых сегментов сообщаются посредством каналов - стоек, скрепляющих последние между собой. 1 ил.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ВЕТРА, содержащий установленный на опоре аэродинамический ветровоспринимающий элемент, полость которого сообщена с рабочим каналом и окружающей средой, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД за счет увеличения разрежения, создаваемого ветровым потоком, ветровоспринимающий элемент выполнен в виде пространственного конфузора, образуемого двумя пустотелыми шаровыми сегментами с общей центральной осью, проходящей через вершины выпуклостей шаровых сегментов, обращенных друг к другу, причем внутренние полости шаровых сегментов сообщаются посредством каналов-стоек, скрепляющих последние между собой.