ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2189493
ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
Имя изобретателя: Мельников Роман Анатольевич
Имя патентообладателя: Мельников Роман Анатольевич
Адрес для переписки: 123480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, 6, корп.1, кв.140, Р.А.Мельникову
Дата начала действия патента: 2000.10.12
Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к установкам,
предназначенным для преобразования энергии ветра в механическую, электрическую и
прочие виды энергии. Технический результат, заключающийся в повышении кпд установки,
обеспечивается за счет того, что в ветровой энергетической установке, содержащей
ветротурбину, состоящую из внутреннего и внешнего колец, между которыми находятся
лопасти, согласно изобретению между лопастями, внутренним и внешним кольцами
образованы воздушные каналы с замкнутым контуром и переменным сечением таким образом,
что площадь входного сечения больше площади выходного сечения канала.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к установкам,
предназначенным для преобразования энергии ветра в механическую, электрическую и
прочие виды энергии.
Известен ветряной двигатель, содержащий лопастное колесо в качестве ротора с
каналами внутри лопастей для пропуска воздуха от центра к периферии (см. SU, 55996 A, кл. F 03 D
1/00, 30.11.1939).
Недостатками двигателя являются низкий кпд и невысокая надежность.
Известна ветровая энергетическая установка, содержащая ветротурбину, состоящую из
внутреннего и внешнего колец, между которыми находятся лопасти (см. RU, 2078990 C1, кл. F 03 D 1/00,
10.05.1997), по совокупности существенных признаков принятая за ближайший аналог (прототип)
изобретения.
Недостатками указанной установки являются низкий кпд за счет потерь при передаче
мощности, а также невысокая прочность и надежность ветротурбины.
Технический результат, заключающийся в повышении коэффициента полезного действия
установки, обеспечивается за счет того, что в ветровой энергетической установке,
содержащей ветротурбину, состоящую из внутреннего и внешнего колец, между которыми
находятся лопасти, согласно изобретению между лопастями, внутренним и внешним
кольцами образованы воздушные каналы с замкнутым контуром и переменным сечением таким
образом, что площадь входного сечения больше площади выходного сечения канала.
|
|
|
|
|
|
На фиг. 1 изображена ветровая турбина (общий вид).
На фиг. 2 изображена ветровая энергетическая установка (общий вид).
На фиг. 3 изображено изменение толщины профиля лопастей ветротурбины по направлению от
внешнего к внутреннему кольцу.
На фиг. 4 изображено направление движения потока воздуха в воздушных каналах
ветротурбины, образующих замкнутый контур.
Ветровая энергетическая установка содержит ветротурбину, состоящую из внутреннего 1 и
внешнего 2 колец, между которыми находятся перекрывающие друг друга лопасти 3, при этом
между лопастями 3, внутренним и внешним кольцами 1 и 2 образованы воздушные каналы 4 с
замкнутым контуром и переменным сечением так, что площадь входного сечения А-В-С-D
больше площади выходного сечения канала 4 E-F-G-H. При этом лопасти 3, в количестве 24 штук,
крепятся к кольцам 1 и 2 жестко, и образуют соответственно 24 воздушных канала с
замкнутым контуром и переменным сечением. Внутреннее кольцо 1 крепится к центральной
втулке (не показана) посредством подшипников 5. Задняя часть внутреннего кольца 1
соединена со звездочкой генератора 6 роликовой цепью 7, а генератор 6 крепится к корпусу
8, который надевается на подшипники мачты (не показана).
|
Учитывая закон о неразрывности потока - уравнение Бернулли, поток воздуха, входящий в
канал 4 с сечением А-В-С-D шириной Вн = В-С (см. фиг. 4) со скоростью VB должен
выйти в конце канала E-F-G-H с шириной Вk = F-G и со скоростью V = VB х (Вн/Вk).
В данной ветротурбине на максимальном диаметре перед внешним кольцом 2 отношение Вн/Вk
скорость выходящего потока воздуха будет соответственно в 4 раза больше скорости ветра
и направлена по касательной к окружности проекции ветротурбины. Выходное сечение E-F-G-H
имеет постоянную ширину Bk по всей длине лопасти, чтобы скорость выхода потока
была пропорциональна расстоянию от центра вращения и лопасть 3 была нагружена
равномерно.
Для данной ветротурбины с диаметром 1,9 м при скорости ветра Vв = 1,5 м/с, скорость
вращения равна
при этом при коэффициенте передачи, равном, например, 18, генератор 6 может вращаться со
скоростью v = 1100 об/мин (стартовая скорость).
Ветровая энергетическая установка работает следующим образом.
Ветер, попадая в каналы 4 (входное сечение А-В-С-D) между лопастями 3, изменяет свое
направление и, увеличивая свою скорость за счет уменьшения сечения канала 4, выходит из
него через сечение E-F-G-H.
В результате взаимодействия воздуха с лопастями 3 кинетическая энергия ветра
передается ветротурбине, которая начинает вращаться. Посредством цепи 7 энергия
вращения колеса передается с внутреннего кольца 1 на звездочку (не показана) гораздо
меньшего диаметра генератора 6, сообщая ему необходимые для получения электроэнергии
высокие обороты.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ветровая энергетическая установка, содержащая ветротурбину, состоящую из
внутреннего и внешнего колец, между которыми находятся лопасти, отличающаяся тем,
что между лопастями, внутренним и внешним кольцами образованы воздушные каналы с
замкнутым контуром и переменным сечением таким образом, что площадь входного
сечения больше площади выходного сечения канала.
Версия для печати
Дата публикации 02.02.2007гг
вверх
|
