КАПЛЕПРОФИЛИРОВАННАЯ ВЕТРОТУРБИНА Российский патент 2012 года по МПК F03D1/04 B63H13/00 

1. Область техники, к которой относится изобретение

К технике, превращающей энергию ветра в механическую энергию, и к технике, вырабатывающей электроэнергию за счет энергии ветра.

2. Уровень техники

Энергия ветра людьми используется с далеких времен различными ветроустановками с целью получения механической энергии, а в настоящее время и электрической энергии, а получение электрической энергии ветротурбинами я не знал до написания этого изобретения.

Изобретенная мною ветротурбина перед своим ближайшим аналогом - ветротурбиной, содержащей удобообтекаемое тело, турбину, расположенную в самой утолщенной части, при этом удобообтекаемое тело состоит из двух частей: лобовой и обтекаемой. Турбина имеет профилированные лопатки и, несмотря на сходство, предложенная мною ветротурбина имеет отличительные признаки, к которым относятся дополнительные части, позволяющие вырабатывать механическую энергию и передавать ее на водяной винт для движения плавсредств, а также вырабатывать электроэнергию при вращении электрогенератора турбиной, установленной на земной поверхности. Но главным предназначением предложенной мною ветротурбины будет использование ее для обеспечения движения плавсредств путем передачи энергии, полученной ветротурбиной, на водяной винт. Не исключаю возможности передачи энергии ветротурбины на колеса специальной платформы, на которой она будет установлена, для движения по земле для производства различных работ по перевозки грузов.

3. Раскрытие изобретения

Отличительными признаками предлагаемой ветротурбины будут следующие:

- в своем составе она имеет удобообтекаемое тело и саму турбину, расположенную в самой утолщенной его части; при этом удобообтекаемое тело состоит из двух частей: лобовой и обтекаемой;

- турбина имеет профилированные лопатки, установленные вертикально по всей окружности с установочным углом от 22,5° в комлевой части и до 45° и более в концевой части по отношению к продольной оси удобообтекаемого тела. Ветротурбина включает стержень в обтекаемой части для монтажа подшипника с шестерней, на которых установлена турбина, гайку для фиксации обтекаемой части. Через лобовую часть пропущен стержень, имеет гайку для крепления лобовой части. Лобовая и обтекаемая части имеют диски для сохранения формы;

- турбина выполнена для вращения электрогенератора для выработки электроэнергии и для вращения водяного винта для осуществления движения плавсредств, используя энергию ветра.

Кроме перечисленных выше признаков ветротурбина:

- имеет высокий КПД по превращению энергии ветра в электрическую энергию или механическую энергию на вращение водяного винта для движения плавсредств, доходящий до 87% за счет установки удобообтекаемого тела, которое как бы сужает поперечное сечение движения воздуха. А раз так, то это вызывает увеличение скорости на профилированные лопатки;

- при установке на плавсредствах (ветроходах), имеющих вид двух спаренных подлодок по принципу катамарана и опущенных в воду ниже основания волн, а ветротурбина располагается выше гребня волны, может приводить его в движение в различных направлениях посредством вращения водяного винта, опущенного в воду ниже основания волн, где отсутствует движение воды;

- профилированные лопатки по виду сходны с профилями крыла и воздушных винтов самолетов;

- имеет диск (ветрочет), с помощью которого ветротурбину устанавливают по равнодействующей направлению движения плавсредства и направлению движения ветра, и закрепляют диск винтом, чтобы не смещался в стороны во время движения плавсредства по воде. Это позволяет снимать самую наибольшую энергию ветра ветротурбиной.

4. Краткое описание чертежей

На чертеже расположены следующие конструктивные элементы каплепрофилированной турбины:

- удобообтекаемое тело 1 предназначено для увеличения скорости ветра на турбину, расположенную в самой утолщенной его части, где за счет сужения потока воздуха статическое давление падает, а динамическое увеличивается, но сумма их постоянна. Удобообтекаемое тело состоит из двух частей: передней лобовой части 2 для изменения направления ветра по кривой при ее обтекании, а равно и увеличения его скорости, а также для восприятия лобового давления от двигающегося ветра, и задней - обтекаемой части 3;

- обтекаемая часть 3 предназначена для ламинарного движения воздуха (при ветре), который создает статическое давление на клиновидный обтекатель и, таким образом, уменьшает общее сопротивление воздуха, приходящееся на лобовую (переднюю) часть;

- каплепрофилированная турбина 4 предназначена для преобразования энергии набегающего потока воздуха (ветра) в механическую энергию при обтекании лопаток турбины, получая при этом общую аэродинамическую силу, которая вращает турбину посредством каждой лопатки, установленной по всей окружности турбины;

- лопатки турбины 5 для получения аэродинамической силы при обтекании их потоком воздуха (ветра), создавая вращение турбины;

- стержень 6 в обтекаемой части для монтажа подшипника 7 с шестерней 8, на которых установлена турбина 4, и устойчивости обтекаемой части 3;

- электрогенератор 9 для выработки электрического тока; вал электрогенератора 10 для монтажа электрогенератора 9;

- диск (ветрочет) 11 для установки турбины по равнодействующей скоростей: скорости движения плавсредства и скорости ветра; диск крепится после его установки винтом 12;

- окружная лента 13 для удержания верхней части лопаток 5 на определенном расстоянии друг от друга, удержания потока воздуха (ветра) для обтекания лопаток 5 и для прочности конструкции турбины 4.

Валик 14 с шестернями 15, 16, для передачи вращения электрогенератору 9 посредством шестерни 17, подшипник 18 для облегчения вращения турбины 4. Трубка 19 для фиксации подшипника 18, гайка 20 для фиксации обтекаемой части 3, стержень 21 передней части 2, гайка 22 для крепления передней части 2, диски 23, 24 для сохранения формы лобовой и обтекаемой частей 2, 3, шайба 25, трубка 26 для помещения валика 14 и крепления турбины 4 к диску 11, а диск крепится к платформе 27, водяной винт 28.

5. Осуществление изобретения

Каплепрофилированная ветротурбина состоит из следующих основных частей:

- удобообтекаемого тела 1, по форме напоминающее каплю с удлинением 1:3, имеющее малое сопротивление потоку воздуха (ветра) при его обтекании, выполняющее роль увеличения скорости ветра в его утолщенной части;

- турбина 4, выполненная на основе профилированных лопаток с изменяемыми по всей длине установочными углами от 22,5° в комлевой части до 45° и более в концевой части;

- набора шестеренок для передачи вращения турбины 4 посредством вала 14 электрогенератору и на водяной винт 28 плавсредства;

- диска 11 для установки направления ветротурбины по равнодействующей скоростей плавсредства и скорости ветра.

Работа ветротурбины

Для включения в работу ветротурбины достаточно выбрать участок местности, где наблюдаются наиболее сильные ветры, и направить ее строго навстречу ветру. Ветротурбина 4 будет при изменении направления ветра работать как флюгер. В этом случае диск 11 не закрепляется винтами.

Для снятия наибольшей работы ветротурбины 4 ее желательно установить на специально построенную площадку определенной высоты до 10 и более метров, ибо скорость ветра у самой земли меньше, чем на высоте из-за торможения всеми имеющимися препятствиями на земле. Но лучше установить там, где расположены потребители электроэнергии. Все шестеренки и подшипники надо смазывать маслами для уменьшения трения и преждевременного износа. Ветротурбина на плавсредстве устанавливается выше гребня волны, а водяной винт - под основанием волны, что и обеспечит плавание плавсредства.

Предложения по внедрению ветротурбины

Удобообтекаемое тело целесообразно изготавливать из дюраля, он достаточно прочен, легок и не подвержен коррозии. Можно красить верхнюю поверхность и делать ее гладкой для уменьшения трения от набегающего воздуха (ветра) о его поверхность.

Лопатки турбины можно выполнить из дерева, но обязательно красить эмалевой краской или покрывать лаком. Поверхность лопаток должна быть обязательно отполирована, быть гладкой, чтобы избежать потерь энергии ветра.

Окружная лента может быть выполнена из дюраля, внутреннее кольцо турбины, на котором монтируются лопатки, должно иметь достаточную прочность, чтобы сохранить установленное положение лопаток, чтобы они не разворачивались вокруг продольной оси. Шестеренки из надежного металла, чтобы работали долго и безотказно.

Изобретение относится к ветродвигателям. Ветротурбина содержит удобообтекаемое тело и турбину, расположенную в самой утолщенной его части. Удобообтекаемое тело состоит из двух частей: лобовой и обтекаемой. Турбина имеет профилированные лопатки, установленные вертикально по всей окружности, с установочным углом от 22,5° в комлевой части и до 45° и более в концевой части по отношению к продольной оси удобообтекаемого тела. Ветротурбина включает стержень в обтекаемой части для монтажа подшипника с шестерней, на которых установлена турбина. Ветротурбина включает гайку для фиксации обтекаемой части, стержень лобовой части, гайку для крепления лобовой части и диски для сохранения формы лобовой и обтекаемой частей. Турбина выполнена для вращения электрогенератора для выработки электроэнергии и для вращения водяного винта плавсредства для его движения. Изобретение направлено на повышение КПД и упрощение производства ветротурбины. 1 ил.

Ветротурбина, содержащая удобообтекаемое тело, турбину, расположенную в самой утолщенной его части, при этом удобообтекаемое тело состоит из двух частей: лобовой и обтекаемой; турбина имеет профилированные лопатки, установленные вертикально по всей окружности, с установочным углом от 22,5° в комлевой части и до 45° и более в концевой части по отношению к продольной оси удобообтекаемого тела; ветротурбина включает стержень в обтекаемой части для монтажа подшипника с шестерней, на которых установлена турбина, гайку для фиксации обтекаемой части, стержень лобовой части, гайку для крепления лобовой части и диски для сохранения формы лобовой и обтекаемой частей; турбина выполнена для вращения электрогенератора для выработки электроэнергии и для вращения водяного винта плавсредства для его движения.