ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 1996 года по МПК F03D1/04 

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к устройствам, преобразующим энергию ветра в другие виды энергии.

Известна ветроэлектрическая станция, содержащая раму, электроколеса, установленные в кожухах, и кинематически связанные с генератором, рама изогнута по дуге окружности и снабжена тележками, установленными на кольцевом пути.

Недостатки станции состоят в том, что тележка с колесами на кольцевом пути преодолевает не только силу трения качения, но и скольжения. В связи с этим установка, содержащая большое количество ветровых колес с кожухами, тележки и другие может ориентироваться и поворачиваться по направлению ветра только в случае больших скоростей ветра. При малых напорах ветра такая установка не работоспособна и не может отслеживать изменение направления ветра.

Наиболее близкой по технической сущности является сопловая ветродвигательная установка, содержащая генератор, опору, установленную на опоре раму, закрепленный на раме корпус с входным конфузором, расположенным горизонтально, и выходным каналом, размещенное за конфузором ветроколесо, кинематически связанное с генератором, верхний киль, закрепленный на корпусе.

Недостатки этого устройства следующие:
значительный вес конструкции, что затрудняет поворот при слабом напоре ветра;
отсутствие направляющего аппарата перед ветроколесом снижает эффективность установки;
незначительный перепад давления на ветроколесе и др.

Цель изобретения повышение эффективности работы установки, коэффициента использования энергии ветра, чувствительности при ориентации станции по направлению ветра без дополнительных затрат энергии.

Поставленная цель достигается тем, что ветроэнергетическая станция, содержащая генератор, опору, установленную на опоре раму, закрепленный на раме корпус с входным конфузором, расположенным горизонтально, и выходным каналом, размещенное за конфузором ветроколесо, кинематически связанное с генератором, верхний киль, закрепленный на корпусе, снабжена направляющим аппаратом, расположенным перед ветроколесом, аккумулятором-противовесом, нижним килем, эжектором, скрепленным с эжектором флюгером, кольцом и тросами с резьбовыми соединениями, при этом выходной канал выполнен в виде трубы Г-образной формы, на выходе которого установлен эжектор с флюгером, труба выполнена из заполненных газом, легче воздуха, торов, установленных друг на друга, внешний диаметр которых уменьшается по высоте, торы скреплены между собой кольцом, установленным в верхней части трубы, и тросами с резьбовыми соединениями, один конец которых закреплен на кольце, а другой на раме, основание выполнено с возможностью вращения относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести станции, аккумулятор-противовес закреплен на раме с эксцентриситетом относительно центра, а нижний киль закреплен на нижней части корпуса, на нижнем торе и раме.

Сопоставленный анализ с прототипом показывает, что заявляемая станция отличается тем, что она снабжена направляющим аппаратом, нижнем килем, аккумулятором-противовесом, эжектором, трубой Г-образной формы, выполненной из заполненных газом, легче воздуха, торов и другими элементами.

Таким образом, заявленная ветроэнергетическая станция соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями показало, что в предложенном решении появляются свойства, не совпадающие со свойствами известных решений; незначительное давление конструкции на опору (например, крышу данного домика, на котором может быть установлена станция), работоспособность при незначительных напорах ветра и др. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема ветроэнергетической станции.

На раме 1 установлен конфузор 2, который крепится хомутом 3 к раме 1. В узкой части конфузора 2 установлен направляющий аппарат 4, ветроколесо 5. Узкое сечение конфузора 2 соединено с вытяжной трубой 6, на другом конце которой установлен поворотный эжектор 7 с флюгером 8, установленным в нижней части эжектора 7. Труба 6 состоит из торов 9, наполненных газом, легче воздуха, например, инертными или водородом. С помощью кольца 10 и тросов 11 труба 6 установлена на раме 1. Тросы 11 снабжены резьбовыми соединениями для крепления торов 9 трубы 6 к раме 1. Труба 6 выполнена Г-образной формы для соединения конфузора 2 с поворотным эжектором 7. Киль 12 состоит из верхней и нижней частей и укреплен на раме 1, конфузоре 2, трубе 6, петле 13, установленной на верхней части большого диаметра конфузора 2. Крепления киля 12 осуществлено с помощью тросов, запасованных в соответствующие петли.

Каждый тор 9 имеет штуцер с ниппелем, присоединенные к общему коллектору (на чертеже не показаны), по которому газ поступает при заправке в торы 9.

Рама 1 установлена на вращающейся опоре 14, состоящей из оси 15, корпуса 16, подшипников 17, распорных колец 18, крышки 19, прикрепленной к раме 1. На раме 1 установлен противовес 20, одновременно выполняющий функции аккумулятора энергии.

Ветроэнергетическая станция работает следующим образом. При отсутствии напора ветра станция работает за счет тяги, создаваемой перепадом давления на верхнем и нижнем концах трубы 6. При появлении ветра сбоку станции создается момент относительно оси 15 вращения благодаря килю 12, станция разворачивается конфузором 2 в сторону ветра. В конфузоре 2 поток увеличивает скорость, направляющий аппарат 4 направляет воздушный поток перпендикулярно лопастям ветроколеса 5, которое является ротором турбины со встроенными магнитами. Статор генератора расположен в узком сечении конфузора 2. Дополнительная тяга создается трубой 6 и эжектором 7, который за счет флюгера 8 поворачивается по направлению ветра. Генератор соединен с аккумулятором 20 и нагрузкой, например, осветительной или отопительной системой.

Введение в установку надувных торов, наполненных например, гелием позволит сбалансировать нагрузки на раме 1, повысить чувствительность при ориентации по направлению ветра. Этому способствует киль 12, противовес 20, вращающаяся на подшипниках опора 14.

Внутренние диаметры нижних торов 9 выполнены асимметрично относительно главных осей тора для уменьшения потерь воздушного потока в Г-образной трубе.

Ветроэлектрическая станция сравнительно проста в монтаже, может быть установлена на крыше дачного или фермерского домика, на предприятиях, в горных районах и др.

Использование: в ветроэнергетике, а именно в ветроэлектрических станциях. Сущность изобретения: ветроэлектрическая станция содержит закрепленный на поворотной раме корпус с входным конфузором и выходным клапаном. Ветроколесо, кинематически связанное с генератором, размещено за конфузором. Выходной канал выполнен в виде трубы Г-образной формы, на выходе которого установлен эжектор с флюгером. Труба выполнена из заполненных газом, легче воздуха, торов, установленных друг на друге, внешний диаметр которых уменьшается по высоте. 1 ил.

ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ, содержащая генератор, опору, установленную на опоре раму, закрепленный на раме корпус с входным конфузором, расположенным горизонтально, и выходным каналом, размещенное за конфузором ветроколесо, кинематически связанное с генератором, и верхний киль, закрепленный на корпусе, отличающаяся тем, что станция снабжена направляющим аппаратом, расположенным перед ветроколесом, нижним килем, аккумулятором-противовесом, поворотным эжектором, скрепленным с эжектором флюгером, кольцом и тросами с резьбовыми соединениями, при этом выходной канал выполнен в виде трубы Г-образной формы и на его выходе установлен эжектор с флюгером, труба выполнена из заполненных газом легче воздуха торов, установленных друг на друге, внешний диаметр которых уменьшается по высоте, торы скреплены между собой кольцом, установленным в верхней части трубы, и тросами с резьбовыми соединениями, один конец которых закреплен на кольце, а другой - на раме, основание выполнено с возможностью вращения относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести станции, аккумулятор-противовес закреплен на раме с эксцентриситетом относительно центра тяжести, а нижний киль закреплен на нижней части корпуса, на нижнем торе и раме.