Ветросиловая установка с расширяющейся всасывающей трубой Советский патент 1935 года по МПК F03D1/04 

Основным и общим принципиальным недостатком установок с ветровым колесе г является необходимость придавать большие размеры мехам для использования Энергии значительных количеств движущегося воздуха. Это обстоятельство, вместе с наличием автоматически регулирующих число оборотов приспособлений, располагаемых на движущихся элементах установки и требующих часто кинематических связей с рядом закрепленных деталей, сильно усложняет в конструктивном отношении, утяжеляет и удорожает установку и ее эксплоатацию, являясь фактором большого отрицательного значения, мещающр-;м массовому использованию энергии ветров.

Другим также общим и крупным недостатком систем этом группы является затруднительность использования их для целей электрификации из-за мзпооборотности ветровых колес и вытекающей отсюда необходимости применения мкогопйрных кинематических связей, понижающих коэфициент полезного действия установки.

Предлагаемая ветросиловая установка с расширяющейся кверху всасы(97)

вающей трубой имеет целью устранить означенные недостатки и позволяет использовать гораздо большие сечения ветрового потока, чем в обычных установках, уменьшает надобность в значительном подъеме установки над уровнем земли и во всяком случае, при осуществлении такового, подъему подлежат лишь неподвижные и простейшие части, тогда как двигатель, как таковой, располагается вблизи земной поверхности. Громоздкие части установки, несущие на себе значительную долю аэродинамических функций, являются тем не менее чрезвычайно простыми в конструктивном-и технологическом отношениях. Зз счет повышенного числа оборотов вала двигателя при той же мощности уменьшаются габариты последнего, а следовательно, и вес, стоимость, облегчается уход и пр. Благодаря перенесению функций регулирования числа оборотов на не вращающиеся части чрезвычайно упрощается конструкция вращающейся части-колеса воздушной турбины, при достаточно высоком коэфициенте полезного действия. При этом расположение отдельных частей принимает

весьма удобный в эксплоатации характер, т. к. вращающаяся часть установки располагается внизу, а воспринимающая ветровой поток - неподвижная часть-наверху.

Перечисленные качества повышают в значительной мере (экономическую) рентабельность ветро-силовой установки в целом.

На схематическом чертеже фиг. 1 изображает продольный разрез ветросиловой установки с расширяющейся всасывающей трубой для местностей с постоянным направлением ветров; фиг. 2-вид спереди ее; фиг. 3-продольный разрез установки в другой форме выполнения; фиг. 4-вид спереди ее; фиг. 5-продольный разрез формы выполнения установки для местностей с переменным направлением ветров; фиг. 6-вид спереди ее.

В ветросиловой установке, работающей f.a принципе использования основного воздушного потока в качестве вспомогательного, для образования рабочего потока, изображенной на фиг. 1,2, воздушный поток, показанный стрелками, встречает расположенную нормально к нему переднюю, подветренную стенку неподвижной, расширяющейся кверху всасывающей трубы, представляющую собой жесткую раму с малым лобовым сопротивлением, снабженную направляющими лопатками 2 с поперечным сечением в виде кривой наилучшей обтекаемости или близкой к ней.

После удара потока о лопатки 2 изменяются его направление и скорость, причем последняя возрастает за счет уменьшения сечения потока по новому направлению.

В подструйном пространстве 3 трубы возникает определенное, зависящее от скорости ветра и особенностей конструкции, разрежение, обязанное известному явлению увлечения быстродвижущимися струями воздуха соседних слоев, находившихся в покое. Результатом происходящего подсоса является равномерный ток воздуха в пространство 3 снизу, вызывающий вращение колеса горизонтальной Турбина 6, помещенной в трубе с раструбом 10; промежуточная часть 4 имеет

назначение по возможности без вихревых потерь изменить форму сечения потока от горловины 5 турбины к пространству 3. Задняя стенка 8 трубы служит для локализации разрежения и сообщения движению потока в пространстве 3 аэродинамической закономерности. Боковые стенки 9 препятствуют боковому подсосу.

Для создания благоприятных условий входа и выхода потоков служат раструб 10 и криволинейный,врв рртный отражатель 11; последний использует энергию вышележащих cinqeB для црнйжения давления в зоне выхода потоков.

Поток, пронизывающий стенку 1, является вспомогательным потоком, а вращающий турбину-рабочим.

Вопросы регулирования числа оборотов и предохранения от разрушений при буре являются технически просто разрешимыми.

Лопатки 2 передней стенки трубы образуют единую кинематическую систему, находящуюся всегда под действием двух сил-силы давления воздушного потока, изменяющего свое направление и скорость, и силы пружины, действующей непосредственно или помощью промежуточного механизма в противоположном направлении. Результирующее положение лопаток определяет помощью несложных кинематических связей размер щели 12, впускающей в пространство 3-при увеличении скорости ветра выше желаемой-часть воздуха помимо рабочего пространства коллектора 4. С другой стороны превышение скорости ветра сверх допустимой величины вызовет, помимо полного отклонения лопаток 2 передней стенки до положения, определяющего минимум лобового сопротивления их, и максимального увеличения размеров щели 12, еще отклонение поворотно установленных на осях 13 створок задней стенки 8 трубы, кинематически связанных между собою, так что лобовое сопротивление всей задней стенки 8 может быть уменьшено в необходимой степени.

Описанная установка, в зависимости от метереологических особенностей района, может иметь две формы выполнения-установки (фиг. 1-4) с неизменным расположением плоскости передней стенки трубы относительно меридиана для местностей с постоянным направлением ветров и установки (фкг. 5, 6), автоматически устанавливающей плоскость подветренной передней стенки трубы нормально к направлению ветра для районов с переменным направлением ветров. Сообразно с технико-экономическими выгодами установки могут быть выполнены в виде вертикального или горизонтального типов- в отношении расположения вала агрегата-турбины, связанной или спаренной с динамомашиной 7.

В форме выполнения установки, изображенной на фиг. 3, 4, с неизменно ориентированной трубой, пространство 3 всасывающей, расширяющейся кверху трубы переходит по всей ширине в полость горизонтальной трубы 4, снабженной раструбами 10 и являющейся трубЬпроводом и отчасти резервуаром разрежения.

Рабочий поток может вращать при этом пару вертикальных ветряных турбин 6j сидящих на общем валу и вращающих якорь динамомашины непосредственно или с помощью привода.

В форме выполнения установки, применимой в местностях с переменным направлением ветра, изображенной на фиг. 5, б, всасывающая расширяющаяся кверху труба выполнена поворотной тл легко может быть оборудована автоматическим установом трубы (с электрическим управлением или особым механическим). Здесь также имеется коллектор 4 разрежения, переходящий плавно в мощный воздухопровод 5, отводящий отработанный поток из турбины; пространство под турбинным колесом открыто со всех сторон для уменьшения сопротивлений рабочему потоку со стороны входа. Рабочая поверхность трубы, представляющая собой жесткую раму, имеет вертикальную ось вращения, опирающуюся на подпятник внизу и удерживаемую в верхней части помощью растяжек.

Предмет изобретения.

1.Ветросиловая установка с расширяющейся всасывающей трубой рля местностей с постоянным направлением ветра, отличающаяся тем, что передняя, подветренная стенка неподвижной, расширяющейся кверху трубы выполнена в виде рамы I, снабженной криволинейным поворотным отражателем И и направляющими криволинейными лопатками 2, удерживаемыми пружиной, а противоположная задняя сгенка 8, с целью регулирования работы ветряка, снабжена применяющимися в ветродвигателях створками, поворотно установленными на осях 13, каковая расширяющаяся кверху труба установлена над горизонтальной ветряною турбиною 6, помещенною в трубе с раструбом 10 (фиг. 1, 2).

2.Форма выполнения установки по п. 1, отличающаяся тем, что всасывающая, расщиряющаяся кверху труба установлена на горизонтальной трубе с боковыми раструбами 10, заключающими вертикальные ветряные турбины 6 (фиг. 3, 4).

3.Форма выполнения установки по п. 1, применимая в местностях с переменным направлением ветра. Отличающаяся тем, что всасывающая расширяющаяся кверху труба выполнена поворотной (фиг. 5, 6).