ВЕТРОГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2010 года по МПК F03D5/00 F03D3/04 

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для устойчивой работы ветродвигателей при умеренных скоростях ветра.

Известна ветроэнергетическая установка с ротором, содержащим вертикальный вал с лопастями на его внешней поверхности, которые выполнены с увеличивающимся радиальным размером по высоте ротора, при этом лопасти ротора установлены по спиралям так, что конец каждой последующей лопасти на верхнем уровне ротора перекрывает начало предшествующей лопасти на нижнем уровне ротора, а внешняя поверхность вала ротора имеет цилиндрическую или конусную форму с вершиной конуса, расположенной на нижнем уровне ротора (RU №2293211, F03D 5/00, 10.02.2007), по совокупности существенных признаков принятая за ближайший аналог изобретения.

При всех достоинствах в период безветрия ветроэнергетическая установка с описанным ротором будет иметь нулевой коэффициент полезного действия (КПД).

Целью предлагаемого технического решения является повышение КПД ветроустановки с конструкцией ротора по типу прототипа за счет использования солнечного тепла, тем самым сглаживая эффект цикличности энергии ветра.

Технический результат, заключающийся в повышении эффективности использования возобновляемой энергии в роторах, ориентированных вертикально при умеренных скоростях ветра, обеспечивается в ветроэнергетической установке, содержащей ротор, образованный вертикальным валом с лопастями на внешней поверхности, выполненными с увеличивающимся радиальным размером по высоте ротора, лопасти ротора установлены по спиралям так, что конец каждой последующей лопасти на верхнем уровне ротора перекрывает начало предшествующей лопасти на нижнем уровне ротора, причем нижняя часть ротора смонтирована с возможностью вращения в усеченно-конусном раструбе, сопряженном, по крайней мере, по меньшему диаметру с плоским коллектором солнечной энергии, представляющим собой две прочные полимерные пленки - прозрачную верхнюю и черную нижнюю большего радиального размера в горизонтальной плоскости в сравнении с высотой ротора. Коллектор солнечной энергии может быть смонтирован в пустынной местности, в том числе песчаной или заболоченной, или расположен в естественном или искуственно созданном соляном пруду.

На фиг.1 изображен вариант ротора ветрогелиоэнергетической установки, вид сверху. На фиг.2 изображена ветрогелиоэнергетическая установка (без электрогенератора), общий вид.

Ветрогелиоэнергетическая установка содержит ротор 1, образованный вертикальным валом 2 с лопастями на внешней поверхности, выполненными с увеличивающимся радиальным размером по высоте ротора 1, когда лопасти ротора 1 установлены по спиралям так, что конец каждой последующей лопасти на верхнем уровне ротора 1 перекрывает начало предшествующей лопасти на нижнем уровне ротора 1. При этом нижняя часть ротора 1 смонтирована для вращения в усеченноконусном раструбе 3, который может быть не сплошным, а в виде направляющего аппарата, сопряженном, по крайней мере, по меньшему из диаметров с плоским коллектором солнечной энергии, представляющим собой две прочные полимерные пленки - прозрачную верхнюю 4 и черную нижнюю 5 - большого (в сравнении с высотой ротора 1) радикального размера в горизонтальной плоскости. При этом плоский коллектор солнечной энергии может быть смонтирован на пустынной местности (в том числе песчаной, заболоченной…) или может быть расположен в естественном или искусственно созданном соляном пруду.

Ветрогелиоэнергетическая установка предлагаемой конструкции работает следующим образом.

Поток ветра, ударяясь в лопасти ротора 1, соответствующим образом ориентированные к набегающему потоку, передает лопастям свою кинетическую энергию, заставляя тем самым вращаться ротор 1 ветроэнергетической установки и вал 2, к которому лопасти прикреплены. Кроме того, внутри конуса ротора 1 и усеченно-конусном раструбе 3, сопряженном с плоским коллектором солнечной энергии, образуется закрученный поток ветра, который согласно закону неразрывности потока увеличивает суммарную кинетическую энергию, а также мощность и КПД ветроустановки. Эффект существенно усиливается при солнечном нагреве постоянно обновляемого воздуха в области между двумя прочными полимерными пленками - прозрачной верхней 4 и черной нижней 5 - большого (в сравнении с высотой ротора 1) радиального размера, образующими собой плоский коллектор солнечной энергии.

Таким образом, полнее используя диапазон низких, но наиболее повторяющихся скоростей ветра v=2-6 м/с, можно обеспечить работу ветроэнергетической установки в режиме, близком к непрерывному, тем самым увеличивая не только коэффициент использования энергии ветра, но и рабочее время ветроустановки, например, когда преобладает солнечная, но почти безветренная погода.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для устойчивой работы ветродвигателей при умеренных скоростях ветра. Ветрогелиоэнергетическая установка содержит ротор, образованный вертикальным валом с лопастями на внешней поверхности, выполненными с увеличивающимся радиальным размером по высоте ротора. Лопасти ротора установлены по спиралям так, что конец каждой последующей лопасти на верхнем уровне ротора перекрывает начало предшествующей лопасти на нижнем уровне ротора. Нижняя часть ротора смонтирована с возможностью вращения в усеченно-конусном раструбе, сопряженном, по крайней мере, по меньшему диаметру с плоским коллектором солнечной энергии, представляющим собой две прочные полимерные пленки - прозрачную верхнюю и черную нижнюю большего радиального размера в горизонтальной плоскости в сравнении с высотой ротора. Коллектор солнечной энергии может быть смонтирован в пустынной местности, в том числе песчаной или заболоченной, или расположен в естественном или искуственно созданном соляном пруду. Используя диапазон низких, но наиболее повторяющихся скоростей ветра v=2-6 м/с, можно обеспечить работу ветроэнергетической установки в режиме, близком к непрерывному, тем самым увеличивая не только коэффициент использования энергии ветра, но и рабочее время ветроустановки, например, когда преобладает солнечная, но почти безветренная, погода. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

1. Ветрогелиоэнергетическая установка, содержащая ротор, образованный вертикальным валом с лопастями на внешней поверхности, выполненными с увеличивающимся радиальным размером по высоте ротора, лопасти ротора установлены по спиралям так, что конец каждой последующей лопасти на верхнем уровне ротора перекрывает начало предшествующей лопасти на нижнем уровне ротора, отличающаяся тем, что нижняя часть ротора смонтирована с возможностью вращения в усеченноконусном раструбе, сопряженном, по крайней мере, по меньшему диаметру с плоским коллектором солнечной энергии, представляющим собой две прочные полимерные пленки - прозрачную верхнюю и черную нижнюю большего радиального размера в горизонтальной плоскости в сравнении с высотой ротора.

2. Ветрогелиоэнергетичесая установка по п.1, отличающаяся тем, что коллектор солнечной энергии может быть смонтирован в пустынной местности, в том числе, песчаной или заболоченной, или расположен в естественном или искуственно созданном соляном пруду.