ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2043536
ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
Имя изобретателя: Раковский Владимир Федорович
Имя патентообладателя: Раковский Владимир Федорович
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1990.05.07
Использование: в ветроэнергетике. Сущность изобретения: ветроэнергетическая
установка содержит лопастную часть 12, смонтированную в подшипниковом узле,
закрепленную на вертикальной несущей конструкции, электрогенератор 15, механически
связанный с лопастной частью 12 посредством силового вала 13, концентрационно-направляющие
элементы, установленные на фундаменте. Лопастная часть снабжена конфузором 11.
Концентрационно-направляющие элементы представляют собой спиральное кольцо с
равномерно расположенными вертикальными прорезями. К кольцу в зоне прорезей
вертикально примыкают плоские экраны щиты, которые монтируются в плоскости,
совпадающей с касательной к окружности кольца и удерживаются с помощью откосов и
растяжек.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к ветроэнергетике.
Известна ветроэнергетическая установка, содержащая лопастную часть,
механически связанный с лопастной частью электрогенератор, направляющий аппарат.
Целью изобретения является повышение эффективности установки и повышение
прочности конструкции.
Указанная цель достигается тем, что ветроэнергетическая установка состоит из
лопастной части, механически связанной с ней электрической части генератором, несущей
конструкции, устройств для преобразования и аккумулирования энергии ветра,
дополнительно содержит смонтированные на фундаменте вихреобразующие концентрационно-направляющие
элементы, а ось ветроагрегата устанавливается вертикально и совпадает с центральной
осью вихревого восходящего потока.
Концентрационно-направляющие элементы представляют собой цилиндрическое кольцо с
шестью равномерно расположенными вертикальными прорезями (воздушными щелями) и шестью
вертикально примыкающими к кольцу в зоне прорезей плоских аэродинамических экранов-щитов,
причем щиты монтируются в плоскости, совпадающей с касательной к окружности кольца, а
прорезь располагается в вершине фигуры (угла), образованной щитом и кольцом.
Лопастная часть смонтирована в подшипниковом узле, закрепленном на вертикальной
несущей конструкции (мачте), снабжена концентрирующим поток конфузорным элементом, а с
генератором, установленным внизу на поверхности, соединена протяженным в вертикальном
направлении силовым валом.
Лопастная часть выполнена по типу соосно-многороторной с переменным диаметром каждого
последующего ротора конгруэнтно профилю диффузорного элемента.
На фиг.1 показана ветроэнергетическая установка, вид сбоку; на фиг.2 то же, вид сверху.
Ветроэнергетическая установка состоит из наземной 1 и надземной 2 части. Наземная часть
1 содержит спиральное кольцо 3 с шестью прорезями-щелями 4 для прохода воздушного потока.
К кольцу 3 в районе прорезей примыкают шесть аэродинамических экранов 5. Экран 5
выполнен как тонкостенный плоский щит в форме протяженного параллелограмма. Каждый
экран 5 ориентируется по касательной к окружности кольца 3 таким образом, что прорезь 4
располагается в вершине фигуры угла, образованной горизонтальной осью экрана и
образующей кольца. Верхняя кромка каждого экрана 5 снабжена козырьком 6, установленным
под углом 90о (или несколько меньшим) к экрану. Козырек ориентирован к образующим
кольца. Экран фиксируется в вертикальном положении откосами и растяжками 7.
Цилиндрическое кольцо 3 монтируется из нескольких (в данном случае шести или кратным
шести) элементов. Каждый элемент описан частью окружности, крепление всех элементов
обеспечено верхним 8 и нижним 9 металлическими бандажами.
Надземная часть 2 включает мачту-треножник 10, к верхней части которой прикреплен
конфузорный элемент 11. Внутри конфузорного элемента 11, вдоль его вертикальной оси,
устанавливается с эксплуатационным зазором многороторный лопастной агрегат (лопастная
часть) 12. Ось лопастной части вертикальна. Силовой вал 13 соединяет лопастную часть 12 с
установленным на фундаменте 14 электрической частью генератором 15. Фундаментные плиты
14, заложенные под кольцо 3, имеют не плоскую конфигурацию, а спрофилированы (уложены)
таким образом, что образуют слабовыраженную коническую поверхность. Вершина конуса
возвышается над периферией образующей кольца 3. Угол конусности 120-160о. Генератор
15 монтируется на вершине конуса (конус усечен) и закрывается кожухом 16, также имеющим
коническую форму. Исполнение генератора 15 типовое. Мачта-треножник 10 смонтирована из
трех ферм, каждая "нога" которой укрепляется на фундаментной плите вне кольца, или
при достаточной жесткости (см. фиг.1, 2) укрепляется непосредственно на верхнем бандаже 8
кольца 3. Во всех исполнениях мачта 10 стабилизируется тросовыми растяжками. Щели в
кольце 3 в отдельных случаях (особо крупные установки) могут оборудоваться
управляемыми (закрыто-открыто) шторками-жалюзями (не показаны).
Электрическая часть генератор 15 связана с устройством 17 ветроводородного
аккумулирования.
Ветроэнергетическая установка функционирует следующим образом. Ветровой поток
попадает в фрагменты плоскости, образуемые экранами 5. При дальнейшем движении
воздушные массы частично изменив свое направление движения, устремляются к кольцу 3,
увеличивая по пути концентрацию энергии потока, скорость потока нарастает. При этом
эффективно работает половина экранов, т.е. три фрагмента. Козырек 6 экрана 5 уменьшает
перетечки потока в вертикальном направлении, оптимизирует поток. Сконцентрированный
поток затем через щель-прорезь 4 поступает с большой скоростью внутрь кольца 3. Вектор
скорости ориентирован экраном 5 по касательной к окружности, поэтому внутри кольца
линейный характер движения потока меняется на вращательный. Благодаря конически
спрофилированной поверхности фундамента 14, часть (нижняя) потока вовлекается в
восходящее движение вверх по вертикали. Стимулируется эффект воздушного вихря.
Дополнительный эффект дает улиткообразный (спиралеобразный) профиль кольца,
благоприятствующий максимальной концентрации энергии вихря в центре кольца. Из
центральной части вверх вдоль вертикальной оси поднимается искусственный вихрь, далее
в конфузорном элементе 11 он стабилизируется, достигается еще более высокой степени
концентрации и направляется в лопастную часть 12. В интервале между верхом кольца 3 и
нижней кромкой диффузорного элемента 11 в динамическую структуру искусственного вихря
интенсивно вовлекаются близлежащие слои воздуха и повышают его энергетический
потенциал. Энергия вращения лопастной части 12 далее силовым валом передается
генератору 15, по классической схеме трансформируется и передается потребителю и на
ветроводородное аккумулирующее устройство 17.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая лопастную часть, смонтированную в
подшипниковом узле и укрепленную на вертикальной несущей конструкции, механически
связанный с лопастной частью посредством протяженного в вертикальном направлении
силового вала электрогенератор, концентрационно-направляющие элементы, установленные
на фундаменте, причем ось установки расположена вертикально и совпадает с центральной
осью вихревого восходящего потока, отличающаяся тем, что лопастная часть снабжена
конфузором, концентрационно-направляющие элементы представляют собой спиральное
кольцо с равномерно расположенными вертикальными прорезями, к кольцу в зоне прорезей
вертикально примыкают плоские аэродинамические экраны-щиты, при этом лопастная часть
установлена над концентрационно направляющими элементами, а экраны-щиты монтируются в
плоскости, совпадающей с касательной к окружности кольца.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что лопастная часть выполнена соосно-многороторной
с переменным диаметром каждого последующего ротора.
3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что экраны-щиты удерживаются в устойчивом
положении с помощью откосов и растяжек.
Версия для печати
Дата публикации 17.01.2007гг
вверх
|
