ВЕТРЯНОЙ ПРИЕМНИК ДЛЯ ПИРАМИДАЛЬНОГО ВЕТРЯНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2008 года по МПК F03D3/06 

Изобретение относится к ветроэнергетике, к дополнительным устройствам, обеспечивающим эффективное работоспособное состояние пирамидальных ветряных двигателей.

Оно должно войти в разработанную мной группу изобретений, включающую в себя следующие технические решения: «Пирамидальный ветряной двигатель» (RU 2248463 С2, 20.03.2005), «Устройство для ограничения оборотов пирамидального ветряного двигателя» (RU 2260709 С2, 20.09.2005), «Устройство опорного узла для пирамидального ветряного двигателя» (см. RU 2261365 С2, 27.09.2005), «Устройство для гашения сотрясений ветросиловой установки» (RU 2272175 С2, 20.03.2006), «Ветросиловая установка большой мощности, использующая пирамидальный ветряной двигатель» (RU 2272172 С2, 20.03.2006).

Настоящее изобретение обусловлено тем, что при малых ветрах (ниже 6 м/с) предложенные мной модели пирамидальных ветряных двигателей (ПВД-1, ПВД-2, ПВД-3) не смогут эффективно работать: легко трогаться с места и быстро набирать необходимую скорость вращения.

Как известно, винтовые пропеллерные ветродвигатели весьма привередливы к выбору своего месторасположения и ниже 6 м/с, т.е. при малых ветрах, они вообще не способны крутить, скажем, электрогенераторы, преодолевать их мощные электромагнитные поля, обусловленные номинальным сопротивлением нагрузки. Выработана также формула, что «мощность ветрового потока возрастает пропорционально кубу его скорости». Форма лопастей ветродвигателя играет, наряду со скоростью ветра, важнейшую роль.

Практика имеет соответствующие наработки на использовании искусственного воздушного столба в шахтных вентиляторах, в рудничных выработках.

Цель изобретения - более эффективно улавливать турбулентный ветряной поток дополнительным устройством (ветряным приемником), делать ламинарным (упорядочивать, концентрировать) и направлять его прямо в пирамидальные (в условном смысле) карманы лопастей турбины.

Поставленная задача решается в ветряном приемнике для пирамидального ветряного двигателя, включающем вертикальную ось с равномерно закрепленными на ней пирамидальными лопастями, причем опорно-поворотный контур, опираясь в верхней своей части на подшипниковый узел, закрепленный на опорном контуре ветряного двигателя, содержит коромысло, на которое крепятся напротив друг друга по отношению к центральной части ветряного приемника хвостовое оперенье и входной раструб. Хвостовое оперенье асимметрично по отношению к оси ветряного двигателя и включает в себя термокамеру, увеличивающую ветровую тягу и являющуюся опорой для флюгарки, которая автоматически устанавливает входной раструб на ветер. Входной раструб выполнен в виде усеченной пирамиды на боку и включает в себя щит для направления воздушного потока и противовес для уравновешивания хвостового оперения и входного раструба.

При этом «паразитное», тормозящее сопротивление должно сводиться до минимума, поскольку в данном случае ветер бьет не во все части турбины, как имеет место при отсутствии ветряного приемника, а только туда, куда направляется специальным устройством - щитом.

Кроме того, наличие термокамеры в хвостовом оперении за счет нагрева воздуха в солнечную погоду должно увеличивать тяговые характеристики ветросиловой установки в целом.

Все это должно еще больше увеличить КПД ветросиловых установок на ПВД по сравнению с известными до настоящего времени аналогами.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-4 и на фото 1-20.

На фиг.1 изображены основные части ветряного приемника (ВП). Входной раструб 1 (направляющий щит - обязательная принадлежность в конструкции раструба, на фигуре не обозначена), центральная часть 3, термокамера 2, флюгарка 4. Основные узлы центральной части 3 изображены на фиг.2 и 3. Подшипниковый узел (опорно-подшипниковый блок) 5, через опорный контур 7 ВП опирается на опорный контур 6 ветряного двигателя (ветротурбины).

В нижней части смонтировано круговое основание-бордюр 8, к которому должны прикрепляться через определенные промежутки ролики, если установки до 100 кВт, а если больше, то здесь пригодится опыт строительной промышленности, где опорно-поворотные устройства, например башенных кранов, хорошо разработаны.

На фиг.3 изображено «беличье» колесо 12, которое посредством поддерживающих балок 11 и трубчатого кольца 10 надевается на вал 13 подшипникового узла (блока) 5. В нижней части колеса 12 расположен поворотный круг 14 достаточной ширины и имеет хорошую гладкую поверхность, по которой должны притираться ролики при его движении. На фото 5 показан вариант крепления роликов к бордюру, а поворотный круг облицован оцинкованным металлом.

Хвостовое оперение (хвостовая часть), состоящее из термокамеры 2 и флюгарки 4, в целом, должно быть устроено как флюгер, используемый в метеорологии для определения направления ветра. За счет своей асимметричности по отношению к оси ветроустановки хвостовое оперение должно автоматически устанавливать входной раструб 1 ВП под ветер. На фото 3, 9-12 можно видеть вариант хвостового оперения (хвостовой части), где флюгарка одинарная, а не двойная, как на фиг.1, 4, то есть она может быть разная, в зависимости от мощности ветродвигателя подбирается и все остальное: раструб, центральная часть и хвостовое оперение (хвостовая часть) ВП.

Входной раструб 1 - это усеченная пирамида, у которой большее основание по отношению к меньшему находится в соотношении 2:1. Так, если скажем, большее 100 м², то меньшее, прилегающее к центральной части ВП, будет 50 м² минус 8-10 м², та площадь, которую «заберет» направляющий щит, который хорошо виден на фото 15. Он направляет поток воздуха в карманы турбины и никуда больше. Как и в метеорологическом флюгере, поскольку хвостовое оперение (хвостовая часть) все же тяжелее входного раструба, требуется устроить противовес. На фото 16 можно видеть его устройство. В него входят две консоли, прочно закрепленные на нижних углах входного раструба, и две трубчато-уголковые балки, которые могут за счет специального устройства по консолям передвигаться, когда надо точно установить противовес по отношению к хвостовому оперению, подобно передвижной гире на весах.

В целом же, как вариант конструктивного решения (фото 19, 20), должно быть устроено коромысло над центральной частью ВП, на которое должны вешаться напротив на обе ее стороны как при помощи крючков, так и при помощи монтажных тросов входной раструб и хвостовое оперение (фиг.4, фото 18-20). Делаться это должно в тихую безветренную погоду и желательно одновременно двумя кранами, если ВП предназначен для мощного ветродвигателя, с таким расчетом, что как только работы по закреплению раструба и хвостового оперения будут завершены, краны убираются и ветряной приемник должен заработать при наличии ветра (см. Фото 1-20).

При проектировании ВП перед конструкторами встанет вопрос: из какого материала его изготавливать? Конечно, ВП не должен быть слишком тяжелым. В противном случае опорный контур ветряного двигателя 6 (фиг.2) и опорную вышку и трос с анкерами устройства гашения сотрясений придется резко усиливать. Конечно, запас прочности должен быть в обязательном порядке. Современная промышленность выпускает различные металло- и стеклопластики, пленки, рассчитанные на многолетнюю службу, и дюралюминий не сказал своего последнего слова - все это пригодно для применения как в каркасе ВП, так и для его обшивки.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к конструкциям пирамидальных ветряных двигателей. Ветряной приемник для пирамидального ветряного двигателя, включающий вертикальную ось с равномерно закрепленными на ней пирамидальными лопастями, содержит опорно-поворотный контур, который опирается в верхней своей части на подшипниковый узел, закрепленный на опорном контуре ветродвигателя, коромысло, на которое крепятся напротив друг друга по отношению к центральной части ветроприемника хвостовое оперенье и входной раструб. Хвостовое оперенье асимметрично по отношению к оси ветродвигателя и включает в себя термокамеру, увеличивающую ветровую тягу и являющуюся опорой для флюгарки, которая автоматически устанавливает входной раструб на ветер. Входной раструб в виде усеченной пирамиды на боку включает в себя для направления воздушного потока щит и противовес для уравновешивания хвостовой и раструбной частей. Ветряной приемник обеспечивает повышение коэффициента полезного действия, надежности, экономическую эффективность и безопасность эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 24 ил.

1. Ветряной приемник для пирамидального ветряного двигателя, включающий вертикальную ось с равномерно закрепленными на ней пирамидальными лопастями, отличающийся тем, что опорно-поворотный контур, опираясь в верхней своей части на подшипниковый узел, закрепленный на опорном контуре ветродвигателя, содержит коромысло, на которое крепятся напротив друг друга, по отношению к центральной части ветроприемника, хвостовое оперенье и входной раструб.2. Ветряной приемник для пирамидального ветряного двигателя по п.1, отличающийся тем, что хвостовое оперенье асимметрично по отношению к оси ветродвигателя и включает в себя термокамеру, увеличивающую ветровую тягу и являющуюся опорой для флюгарки, которая автоматически устанавливает входной раструб на ветер.3. Ветряной приемник для пирамидального ветряного двигателя по п.1, отличающийся тем, что входной раструб в виде усеченной пирамиды на боку включает в себя для направления воздушного потока щит и противовес для уравновешивания хвостовой и раструбной частей.