РОТОРНО-ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА Российский патент 2007 года по МПК F03D1/02 

Изобретение относится к области ветроэнергетики и касается двигателей с осью вращения, совпадающей с направлением ветра.

Заявителю известен ближайший аналог (прототип) заявляемого изобретения как наиболее близкий ему по совокупности существенных признаков. Данный аналог представляет собой роторно-ветровую энергоустановку, содержащую вертикальную опору, на которой установлен электрогенератор с горизонтальным валом, несущим ветроколесо, лопасти которого выполнены в виде цилиндров Магнуса, снабженных для их вращения приводами в виде роторов Савониуса, установленных на осях вращения цилиндров и жестко с ними связанных (RU 2189494, F 03 D 1/00, 20.09.2002).

Недостатком этой ветроустановки с роторами Магнуса является то, что ветроколесо расположено по одну сторону электрогенератора, что вызывает возникновение дополнительных радиальных сил, действующих на корпус электрогенератора и требует энергетических затрат на их преодоление. Кроме того, третья часть лопасти занята ротором Савониуса, что снижает аэродинамическую силу, возникающую за счет эффекта Магнуса.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение выходной мощности электрогенератора.

Техническим результатом изобретения является улучшение рабочих характеристик роторно-ветровой энергоустановки за счет увеличения крутящего момента на валу электрогенератора.

Упомянутая задача достигается тем, что роторно-ветровая энергоустановка содержит вертикальную опору, на которой установлен электрогенератор с горизонтальным валом, несущим ветроколесо, лопасти которого выполнены в виде цилиндров Магнуса, снабженных приводами для их вращения, при этом роторно-ветровая энергоустановка оснащена дополнительным ветроколесом, а ветроколеса размещены на противоположных концах горизонтального вала, в средней части которого расположена флюгерная лопатка, обеспечивающая вращение электрогенератора на вертикальной опоре с помощью подшипника, причем приводы вращения цилиндров Магнуса выполнены в виде электродвигателей и анемометрических чашек.

Предлагаемая роторно-ветровая энергоустановка иллюстрируется чертежами, предоставленными на фиг.1-3.

На фиг.1 показан общий вид роторно-ветровой энергоустановки, вид спереди.

На фиг.2 - то же, вид сбоку.

На фиг.3 - принципиальная схема эффекта Магнуса.

Роторно-ветровая энергоустановка содержит два ветроколеса, лопасти которых представляют собой полые цилиндры 1 Магнуса, приводимые во вращение с помощью анемометрических чашек 2 и электродвигателей 3 малой мощности. Полые цилиндры 1 Магнуса с помощью подшипников 4 насажены на оси 5, закрепленные жестко с двух сторон горизонтального вала 6, служащего осью электрогенератора 7, на котором жестко закреплена флюгерная лопатка 8 через упорный подшипник 9, насаживающая энергоустановку на вертикальную опору 10. На чертежах представлена энергоустановка, каждое ветроколесо которой имеет два цилиндра Магнуса. Электродвигатели 3 получают энергию через токосъемники 11 от аккумулятора 12, подзаряжаемого зарядно-выходным устройством 13.

В основе работы роторно-ветровой установки (Фиг.3) лежит эффект Магнуса. Он заключается в том, что вращающийся цилиндр в потоке воздуха создает аэродинамическую силу, направленную перпендикулярно к этому потоку за счет того, что с одной стороны цилиндра вектор скорости вращения цилиндра и вектор скорости потока воздуха направлены в одну сторону, а с другой стороны вектор скорости вращения цилиндра и вектор скорости потока направлены навстречу друг другу. Поэтому с одной стороны цилиндра создается разрежение, а с другой - повышенное давление. Разность давлений по обеим сторонам цилиндра создает аэродинамическую силу - Р, вектор которой направлен в сторону пониженного давления, т.е. в ту сторону, где вектора скоростей потока и вращения цилиндра совпадают по направлению.

Работа роторно-ветровой энергоустановки осуществляется следующим образом.

Полые цилиндры 1 Магнуса, вращаясь вокруг своих осей и находясь в ветровом потоке Vв, предварительно сориентировавшись по потоку с помощью флюгерной лопатки 8 и получая вращение от анемометрических чашек 2 или от электродвигателей 3, создают аэродинамическую силу Рц (фиг.1), которая направлена перпендикулярно ветровому потоку Vв (фиг.2). Т.к. сила Рц (тяга цилиндра) направлена перпендикулярно потоку ветра Vв (фиг.2), то создается крутящий момент, который заставляет вращаться ротор электрогенератора 7.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и позволяет обеспечить высокую выходную мощность электрогенератора. Роторно-ветровая энергоустановка содержит вертикальную опору, на которой установлен электрогенератор с горизонтальным валом, несущим ветроколесо. Лопасти ветроколеса выполнены в виде цилиндров Магнуса, снабженных приводами для их вращения. Энергоустановка оснащена дополнительным ветроколесом, при этом ветроколеса размещены на противоположных концах горизонтального вала, а в средней части горизонтального вала расположена флюгерная лопатка, обеспечивающая вращение электрогенератора на вертикальной опоре с помощью подшипника. Приводы вращения цилиндров Магнуса выполнены в виде электродвигателей и анемометрических чашек. Изобретение обеспечивает улучшение рабочих характеристик за счет увеличения крутящего момента на валу электрогенератора. 3 ил.

Роторно-ветровая энергоустановка, содержащая вертикальную опору, на которой установлен электрогенератор с горизонтальным валом, несущим ветроколесо, лопасти которого выполнены в виде цилиндров Магнуса, снабженных приводами для их вращения, отличающаяся тем, что она оснащена дополнительным ветроколесом, при этом ветроколеса размещены на противоположных концах горизонтального вала, а в средней части горизонтального вала расположена флюгерная лопатка, обеспечивающая вращение электрогенератора на вертикальной опоре с помощью подшипника, причем приводы вращения цилиндров Магнуса выполнены в виде электродвигателей и анемометрических чашек.