УСТРОЙСТВО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F03D1/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции устройств для вырабатывания электрической энергии, которые используют энергию ветрового потока.

Известна энергетическая ветроустановка, содержащая диффузор и ветроколесо, лопасти которого закреплены на центральной втулке оси вращения, систему передачи вращающего момента и генератор (см. кн. «Ветроэнергетика» под ред. D. де Рензо: пер. с англ. под ред. Я.И.Шефтера. - М.: Энергоатомиздат, 1982 г., с.134).

Недостатком такой конструкции является наличие значительных изгибающих моментов в лопастях ветроколеса, что ограничивает диаметр ветроколеса, а следовательно, и мощность установки. Удельная стоимость лопастей подобных установок высокая. При этом отбор вращающего момента с центральной втулки оси ветроколеса снижает эффективность ветроустановки в целом.

Также в таких установках возникают периодические срывы потока при обтекании лопастей, что приводит к появлению колебательных процессов резонансного характера низкочастотных диапазонов. Влияние подобных процессов на окружающую среду негативно отражается как на механизмы и строения, так и на живые организмы (см. книгу И.Г.Хорбенко «Звук, ультразвук, инфразвук». Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Знание, 1986 г., - с.178-180).

Известна также конструкция устройства с бесконсольным креплением лопастей, у которого лопасти ветроколеса, установленного в диффузоре, крепятся и на оси вращения, и по периферии лопастей в полости диффузора. При этом периферийные части лопастей соединены ободьями, взаимодействующими с одним и более генераторами электроэнергии (см. патент Российской Федерации №2136957, МКИ 7 F 03 D 1/00, 7/00 по заявке №97121672/06 от 09.12.97 г., опубл. 10.09.99 г., бюл. №25, авторы Калашников С.П., Малышкин В.М. - Ветроэнергетическое устройство с бесконсольным креплением лопастей и способ регулирования частоты вращения ветроколеса).

Такая конструкция установки и возможность использования нескольких электрогенераторов способствует повышению эффективности ее применения. При этом, хотя в такой установке и снижается уровень динамических колебательных процессов за счет повышения жесткости периферийных участков лопастей кольцевыми ободьями, срывные процессы при обтекании лопастей ветровым потоком имеют место, а турбулентные образования за ветроколесом генерируют в пространстве низкочастотные колебания.

Техническим результатом предложенного изобретения является повышение эффективности применения устройства энергетического обеспечения в наземных условиях, снижение удельной стоимости устройства и вырабатываемой электроэнергии, а также улучшение экологической обстановки.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве энергетического обеспечения, состоящего из наземной платформы, поворотного ветроколеса с лопастями, объединенными внешним кольцевым ободом, взаимодействующим с одним и более генераторами электрической энергии, на кольцевом ободе ветроколеса между чередующимися лопастями по направлению вращения ветроколеса установлены профилированные закрученные плоскости, которые консолью с минимальным углом атаки α_min пристыкованы к консоли предыдущей лопасти ветроколеса, а консолью с максимальным углом атаки α_max пристыкованы к консоли последующей лопасти ветроколеса.

Предложенное техническое решение иллюстрируется графически, где на фиг.1 показан вид установки спереди, со стороны набегающего ветрового потока, а на фиг.2 - вид по А-А фиг.1, на фиг.3 - вид по Б-Б фиг.1.

Установка энергетического обеспечения содержит поворотную платформу 1 (фиг.1, 2, 3) для ориентации установки по направлению ветрового потока. На платформе 1 посредством управляемой муфты-втулки 2 и оси 3 закреплено осевое ветроколесо 4 с лопастями 5. По периферии лопасти 5 объединены внешним кольцевым ободом 6. Между чередующимися лопастями 5 по направлению вращения ветроколеса 4 установлены профилированные закрученные плоскости 7. Закрутка плоскостей 7 выполнена с учетом направления вращения ветроколеса 4. При этом консолью с минимальным углом атаки α_min 8 плоскость 7 пристыкована к предыдущей 9 лопасти ветроколеса 4, а консолью с максимальным углом атаки α_max 10 плоскость 7 пристыкована к последующей 11 лопасти ветроколеса 4.

На внешнем кольцевом ободе 6, с задней стороны 6а (фиг.2, 3), имеется ведомое тыльное кольцо 12, взаимодействующее с ведущими колесами 13 одного и более генераторов 14, установленных на пилонах 15. Пилоны 15 размещены на управляемой муфте-втулке 2 поворотной платформы 1. Генераторы 14 связаны с наземными потребителями вырабатываемой электроэнергии кабелями 16.

Установка работает следующим образом.

Поворотной платформой 1 ветроколесо 4 установки ориентируется навстречу ветровому потоку. Управляемая муфта-втулка 2 включает свободный ход ветроколесу 4. Ветровой поток, набегая на лопасти 5 и профилированные закрученные плоскости 7 со стороны консоли с минимальным углом атаки α_min 8 в сторону консоли с максимальным углом атаки α_max 10, генерирует центробежные массовые силы, которые усиливают вращающий момент ветроколеса 4 в целом.

Вращающееся ветроколесо 4 своим ведомым кольцом 12 взаимодействует с ведущими колесами 13 одного и более генераторов 14, которые вырабатывают электроэнергию, передаваемую по кабелям 16 к электролинии потребителя.

Кольцевой обод 6 повышает динамические свойства ветроколеса 4, снижая уровень колебаний лопастей 5.

Взаимодействие воздушных масс, проходящих через осевое ветроколесо 4 и через профилированные закрученные плоскости 7, способствует уменьшению вихревых и срывных образований за ветроколесом 4, а следовательно, уменьшает шумовые явления.

Предложенная установка энергетического обеспечения позволяет повысить нагрузочную способность и единичную мощность установки, а следовательно, увеличивается эффективность применения такой конструкции, снижает удельную себестоимость устройства и вырабатываемой электроэнергии, способствует улучшению экологической обстановки.

Изобретение относится к конструкции устройств, предназначенных для выработки электрической энергии с использованием энергии ветрового потока. В устройстве энергетического обеспечения, состоящем из наземной платформы, поворотного ветроколеса с лопастями, объединенными внешним кольцевым ободом, взаимодействующим с одним и более генераторами электрической энергии, на кольцевом ободе ветроколеса между чередующимися лопастями по направлению вращения ветроколеса установлены профилированные закрученные плоскости, которые консолью с минимальным углом атаки α_min пристыкованы к консоли предыдущей лопасти ветроколеса, а консолью с максимальным углом атаки α_max пристыкованы к консоли последующей лопасти ветроколеса. Изобретение позволяет повысить эффективность применения устройства энергетического обеспечения в наземных условиях, снизить удельную стоимость устройства и вырабатываемой электроэнергии, а также способствует улучшению экологической обстановки. 3 ил.

Устройство энергетического обеспечения, состоящее из наземной платформы, поворотного ветроколеса с лопастями, объединенными внешним кольцевым ободом, взаимодействующим с одним и более генераторами электрической энергии, отличающееся тем, что на кольцевом ободе ветроколеса, между чередующимися лопастями по направлению вращения ветроколеса, установлены профилированные закрученные плоскости, которые консолью с минимальным углом атаки α_min пристыкованы к консоли предыдущей лопасти ветроколеса, а консолью с максимальным углом атаки α_max пристыкованы к консоли последующей лопасти ветроколеса.