ТУРБОДЕФЛЕКТОРНЫЙ МОДУЛЬ Российский патент 2000 года по МПК F03B3/04 F03D1/04 

Изобретение относится к ветрогидроэнергетическим установкам, преобразующим энергию воздушных и водных потоков в электрическую.

Известно конфузорное ветроколесо по а.с. N 1550206 F 03 D 1/04. Энергетический потенциал его определяется входным диаметром конфузора, который не защищен от попадания посторонних предметов на лопатки ветроколеса. Схема конструктива не обладает аэродинамическими качествами, что снижает его надежность при штормовых ветрах и ограничивает масштабы энергополучения. Известна ветроэнергетическая установка (ВЭУ) по а.с. N 1502876 F 03 D 1/04. Эта ВЭУ также не защищена от попадания посторонних предметов, находящихся в потоке, что ограничивает масштабы энергополучения и долговечность.

Известно также устройство по заявке N 94022974 МПК 6 F 030 D 5/00, содержащее турбину и электрогенератор, диффузор, узел отвода потока за турбиной, осесимметричный обтекатель, внешнюю оболочку, расположенную над узлом отвода потока.

Реализация конструкции этого устройства представляет собой сложную техническую и технологическую задачу, которая потребует использования высокоточной авиационной оснастки и технологии. Это касается в первую очередь изготовления параболической осесиметричной оболочки 1 и осесимметричного кольцевого канала 8.

Возможность попадания посторонних предметов, находящихся в потоке, в раструб диффузора 2 снижает надежность и долговечность работы установки, увеличивает расходы на эксплуатацию ее.

Размыкание воздушного потока на донном срезе установки ухудшает аэродинамические качества ее, в результате чего усложняется возможность ориентации ее по потоку. Срыв потока на данном срезе приводит к нежелательному вихреобразованию и потерям энергополучения.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства и увеличение надежности и долговечности его эксплуатации.

На чертеже представлен принципиальный конструктив установки турбодефлекторного модуля (ТДМ).

ТДМ содержит первый 1 и второй 2 обтекатели, торцы которых соединены силовыми перемычками 3, кольцевой конфузорный пояс 4, потокозаборник 5, в котором установлена турбина 6, на оси которой расположен генератор 7, защитное устройство 8 и киль 9.

При работе ТДМ киль 9 ориентирует устройство по потоку, ориентировка может быть осуществлена также любым известным способом.

Поток среды (воздуха или воды), проходя участок кольцевой активной зоны (КАЗ) между обтекателями 1 и 2, расположенный по диаметру устройства, со скоростью, превосходящей скорость свободной среды за счет сжатия линий потока при обтекании корпуса ТДМ, создает разность давления в КАЗ. Конфузорное кольцо 4, расположенное над промежутком между торцами обтекателей 1 и 2, образующим рабочую зону, также способствует концентрации энергии потока, что приводит к еще большему увеличению скорости потока в рабочей зоне, внутри обтекателей скорость перемещения среды близка к нулевой, поэтому в полостях обтекателей величина давления превышает давление в потоке внутри кольцевого конфузорного пояса 4. Это приводит к тому, что воздух (или вода), находящиеся внутри полостей обтекателей 1 и 2, будет вытягиваться через промежуток между обтекателями, в связи с этим создается поток и в потокозаборном устройстве 5, на пути которого установлена турбина 6. Поток воздуха (или воды) выходит через турбину с другого открытого конца потокозаборного устройства 5 и попадает в полости обтекателей, после чего выходит через промежуток между торцами обтекателей 1 и 2 в свободный поток на выходном диаметре кольцевого конфузорного пояса 4.

Энергетика устройства определяется площадью входного диаметра кольцевого конфузорного пояса 4.

Оптимальное соотношение диаметров пояса 4 и диаметров торцов обтекателей 1 и 2 определяются при разработке рабочих чертежей устройства. Устройство может быть использовано в воздушных и водных средах.

1. В воздушной среде в качестве ветроагрегата для получения электроэнергии.

2. В условиях океанских и морских течений. Предлагаемый цилиндрический конструктив более технологичен по сравнению с установкой "Кориолис - 1", описанной в книге А. Голдина "Океаны энергии" М. "Знание" 1983 г., стр. 87.

Предлагаемый конструктив позволит расширить проблему увеличения энергополучения в потоке.

Увеличение габаритов крыльчатых агрегатов, роторно-лопастных (Дарье) и роторных с поворотными лопастями приводит к обратному экономическому результату.

Налицо тупиковость состояния технических решений по использованию энергии потока с помощью традиционных устройств.

Увеличение же габаритов (диаметра) обтекателей предлагаемого устройства приводит к пропорциональному увеличению энергополучения.

Кроме того, использование комбинации турбогенераторов с аккумулирующими агрегатами позволит использовать полную энергию штормовых ветров при скоростях ветра на порядок выше, чем у крыльчатых или роторных агрегатов. Раструбно-конфузорные агрегаты - "пожиратели ветра" - не выдерживают никакой критики по поводу экологичности, аэродинамики и, соответственно, экономической целесообразности.

Предлагаемый турбодефлекторный модуль позволит расширить диапазон скоростей потока.

Турбина будет работать при самых низких скоростях ветра, например при V = 1 - 2 м/с, и будет исправно функционировать при штормовых ветрах, если генератор нагрузить на аккумулирующие энергоприемники известного типа.

Защитное устройство 8, установленное на входе потокосборника 5, исключает возможность попадания посторонних предметов, находящихся в потоке, например птиц, то соответственно увеличивается экологичность и снижаются затраты на эксплуатацию устройства.

Устройство предназначено для преобразования энергии воздушных и водных потоков в электрическую. Турбодефлекторный модуль содержит первый и второй обтекатели, расположенные торцами на некотором расстоянии между собой. Обтекатели соединены силовыми перемычками, образуя кольцевую активную зону по диаметру. Над кольцевой активной зоной расположен на некотором расстоянии кольцевой конфузорный пояс. Турбина установлена в потокозаборнике и соединена генератором. На входном конце потокозаборника установлено защитное устройство. Достигается упрощение конструкции, увеличение надежности и долговечности в работе. 1 ил.

Турбодефлекторный модуль для воздушных и водных потоков, содержащий турбину, соединенную с генератором, установленным внутри обтекателя, снабженного потокозаборником, и кольцевой конфузорный пояс, отличающийся тем, что турбодефлекторный модуль содержит первый и второй обтекатели, расположенные торцами на некотором расстоянии между собой, соединенные силовыми перемычками, образуя кольцевую активную зону по диаметру, над которой расположен на некотором расстоянии кольцевой конфузорный пояс, и защитное устройство, установленное на входном конце потокозаборника.