початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2251022

Вітроенергетичні установки (ВІТРЯК)

Ім'я винахідника: Зазимко Вадим Миколайович
Ім'я патентовласника: Зазимко Вадим Миколайович
Адреса для листування: 193036, Санкт-Петербург, а / я 24, "НЕВІНПАТ", пат.пов. В.І.Андрееву
Дата початку дії патенту: 2003.11.13

Винахід відноситься до енергетики, що використовує відновлювальні джерела енергії, а більш конкретно до вітроелектричних установок з вітродвигуна, вітрова турбіна яких має вертикальну вісь обертання. Технічний результат полягає в збільшенні потужності установки і підвищення її ефективності без збільшення габаритів і займаних площ, а і без істотного ускладнення електричної частини установки. Установка містить вітряне колесо з лопастной вітрової турбіною з вертикальною віссю обертання, розташованої усередині лопатевого воздухонаправляющего апарату з нижньої і верхньої кришками, електрогенератор на верхньому кінці осі вітрової турбіни, накопичувач енергії і блок управління. Додатково установка містить фотоелектричний перетворювач світлової енергії, фотоелектричні елементи якого встановлені на верхній кришці воздухонаправляющего апарату і пов'язані з накопичувачем енергії.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до енергетики, що використовує відновлювальні джерела енергії, а більш конкретно до вітроелектричних установок з вітродвигуна, вітрова турбіна яких має вертикальну вісь обертання. Найуспішніше даний винахід може бути використано при застосуванні вітроенергетичної установки в умовах обмеженості вільних площ, наприклад на дахах будівель або в пересувних енергетичних установках.

З патенту РФ № 1471756, опублікованого 30.10.94, відома вітроенергетична установка, в якій для інтенсифікації повітряного потоку, що надходить на вітроагрегат, використовується тепло сонячної енергії. Ветроустановка містить встановлене під кутом поглинає підставу, розташоване над ним з утворенням повітряної порожнини прозоре покриття, повідомлений з цією порожниною робочий канал і встановлений в ньому вітроагрегат. Установка додатково містить обребрена поглинаючу поверхню, розміщену в порожнині. Поглинає підставу забезпечено чергуються поглибленнями і виступами. Ребра з боку підстави орієнтовані в напрямку робочого каналу, а з боку прозорого покриття мають відображає сонячне випромінювання покриття. Покриття може мати пилкоподібний профіль. Ребра можуть контактувати з поглинає підставою і покриттям.

Поглинаюча поверхня нагрівається сонячним випромінюванням і нагріває повітря з двох сторін. Внаслідок різниці температур і тисків об'єму повітря під прозорим покриттям і в робочому каналі, створюється потужний повітряний потік уздовж поглинає поверхні і її ребер, що надходить в робочий канал. З робочого каналу цей потужний потік повітря надходить на вітроагрегат, який виробляє електроенергію.

Таке рішення забезпечує підвищення ефективності роботи ветроагрегата. Однак для реалізації такого рішення потрібна наявність великих додаткових площ. Установка складна по конструкції, а її робота ефективна тільки при наявності сонячного світла.

Найближчою за конструкцією до заявляється винаходу, і обраної заявником як прототип, є вітроенергетична установка за патентом РФ № 2168059, опублікованому 25.05.2001. Установка містить вітрову турбіну з вертикальною віссю обертання, утворену з трьох осесиметричних профільованих лопатей, з'єднаних верхньої і нижньої кришками, що мають форму кола. Вітрова турбіна розташована всередині воздухонаправляющего апарату, що представляє із себе систему нерухомих осесиметричних напрямних стулок в кількості 6-11 штук, закріплених верхньої і нижньої кришками, і рівномірно розташованими по колу. Кожна з лопатей вітрової турбіни являє собою частину бічної поверхні циліндра з твірною, паралельною осі обертання. Поперечний переріз кожної з напрямних стулок має профіль у вигляді синусоїди. При цьому внутрішні і зовнішні кромки лопатей вітрової турбіни орієнтовані таким чином, щоб забезпечити плавне перетікання потоку повітря з направляючих стулок на лопаті вітрової турбіни. До вітротурбін підключено загальновідоме зовнішній пристрій, що виробляє електроенергію, наприклад, у вигляді генератора постійного струму, встановленого на осі вітротурбіни і пов'язаного через блок управління з акумулятором.

При обтіканні установки вітром напрямні стулки направляють повітряний потік на увігнуту поверхню лопатей вітрової турбіни, затінюючи опуклу поверхню лопатей. Потік повітря після гальмування на одній з лопатей турбіни перетікає на іншу, де ще раз гальмується. Таким чином забезпечується висока ступінь віддачі енергії повітряного потоку вітрової турбіни і перетворення його в електроенергію.

Однак робота установки, а саме її потужність і ефективність роботи, повністю залежить від наявності вітру і його сили.

В основу винаходу була покладена задача розробити вітроенергетичну установку, яка була б виконана таким чином, щоб забезпечувалося збільшення потужності установки і ефективності її роботи без збільшення габаритів установки і займаних нею площ, а так само істотного ускладнення її електричної частини.

Поставлена ​​задача вирішується тим, що в вітроенергетичної установки, яка містить вітряне колесо з лопастной вітрової турбіною з вертикальною віссю обертання, розташованої усередині лопатевого воздухонаправляющего апарату з нижньої і верхньої кришками, електрогенератор на осі вітрової турбіни, накопичувач енергії і блок управління, новим є те, що установка додатково містить фотоелектричний перетворювач світлової енергії, фотоелектричні елементи якого встановлені на верхній кришці воздухонаправляющего апарату і пов'язані з накопичувачем енергії.

Завдяки такому рішенню збільшується обсяг електроенергії, що виробляється установкою, і її робота стає більш стабільною при постійно мінливій силі вітру. При цьому габарити установки і займана ним площа зберігається колишніми, а електрична частина установки практично не ускладнюється, тому що електрична енергія від фотоелектричного перетворювача світлової енергії подається на штатний накопичувач енергії установки. Все це і забезпечує вирішення поставленого завдання.

Новим так само є те, що в центрі верхньої кришки воздухонаправляющего апарату встановлена ​​воздухоотводящие труба, в якій на верхньому кінці осі обертання вітрової турбіни встановлений електричний генератор.

Завдяки такому рішенню додатково збільшується електропроізводітельность установки, спрощується її конструкція і займана ним площа.

Нижче сутність цього винаходу більш детально роз'яснюється докладними прикладами його здійснення, з посиланнями на прикладені креслення, на яких:

	на фіг.1 схематично представлений загальний вид заявляється установки в аксонометрии; на фіг 2 - перетин А-А по фіг.1; на Фіг.3 - електрична схема установки. Конструкцію вітроенергетичної установки розглянемо в варіанті застосування для вироблення електроенергії генератора постійного струму і накопичувача енергії у вигляді акумуляторної батареї. Електростанції установка містить воздухонаправляющего апарат 1 (фіг.1), що складається з профільованих направляючих лопастей 2, закріплених між верхньою кришкою 3 і нижньої кришкою 4, і розташованих рівномірно по колу. У центрі верхньої кришки 3 встановлена ​​воздухоотводящие труба 5. Усередині воздухонаправляющего апарату 1 (фіг.2) на вертикальній осі 6 встановлена ​​вітрова турбіна 7 з профільованими осесиметричними лопатями 8, закріпленими верхньої і нижньої кришками (не показані), і рівномірно розташованими по колу. На верхньому кінці осі 6 (фіг.1) вітрової турбіни встановлений електрогенератор 9 постійного струму.

Генератор 9 розташований всередині воздухоотводящие труби 5 на вільному кінці осі 6. Це дозволяє виключити проміжні елементи для передачі обертального моменту, необхідні при розташуванні генератора в нижній частині установки. Це спрощує установку і зменшує займану їй площа. Генератор 9 (фіг.3) пов'язаний з електричним перетворювачем 10, сполученим з накопичувачем енергії, виконаним у вигляді акумуляторної батареї 11. Електричний перетворювач 10 і акумуляторна батарея 11 пов'язані з блоком управління 12. Якщо для користувача електроенергії необхідно змінну напругу, тоді на виході електричної частини вітроенергетичної установки встановлено інвертор 13, пов'язаний з акумуляторною батареєю 11.

Установка додатково містить фотоелектричний перетворювач 14 світлової енергії (сонячну батарею), фотоелектричні елементи 15 якого розміщені на верхній кришці 3 воздухонаправляющего апарату. Верхня кришка 3 має велику площу, що дозволяє розмістити на ній велика кількість фотоелектричних елементів 15, істотно збільшують електричну потужність енергетичної установки, при збереженні габаритів установки і займаної нею площі. При цьому фотоелектрична установка не заважає роботі вітроелектричної установки, а вітроелектрична установка не заважає роботі фотоелектричної установки. Ця особливість заявляється установки має дуже важливе значення при її використанні в умовах обмежених площ, наприклад на дахах будівель або в пересувних енергетичних установках. Фотоелектричний перетворювач 14 світлової енергії пов'язаний з електричним перетворювачем 16, який в свою чергу пов'язаний з акумуляторною батареєю 11 установки і блоком управління 12.

ВСТАНОВЛЕННЯ працює наступним чином

При наявності вітру вітрової потік надходить на профільовані направляючі лопаті 2 воздухонаправляющего апарату 1, які направляють його на вітрову турбіну 7. Вітровий потік потрапляє на увігнуту поверхню лопатей 8 турбіни 7, а їх опукла поверхня залишається затіненій напрямними лопатями 2. При цьому на опуклих поверхнях лопатей 8 турбіни створюється зона розрядження, а на увігнутих поверхнях - зона підвищеного тиску. В результаті цього створюється обертовий момент, що приводить в обертання вісь 6 вітрової турбіни 7. Пов'язаний з верхнім кінцем осі 6 генератор 9 постійного струму виробляє електроенергію, яка через його електричний перетворювач 10 надходить в акумуляторну батарею 11. Потік повітря, віддавши частину енергії однієї з лопатей 8 турбіни 7, надходить на іншу лопать, віддаючи частину енергії їй, і так далі. Таким чином повітряний потік майже повністю віддає свою кінетичну енергію вітрової турбіни, яка за допомогою генератора 9 перетворює її в електричну енергію. Віддавши свою енергію потік повітря видаляється з воздуіной турбіни через водухоотводящую трубу 5. При цьому через різницю тисків повітря на вході в воздухонаправляющего апарат 1 і на верхньому зрізі воздухоотводящие труби 5 інтенсифікується віддача енергії від повітряного потоку вітрової турбіни 7. Це додатково збільшує електропроізводітельность установки і покращує видалення відпрацьованого повітря в атмосферу.

У денний час доби працює фотоелектричний перетворювач 14 світлової енергії. Фотоелектричні елементи 15 перетворювача виробляють електроенергію. Сумарний потік електроенергії надходить від фотоелектричного перетворювача 14 14 світлової енергії через його електричний перетворювач 16 на акумуляторну батарею 11 вітроенергетичної установки і накопичується в ній. При цьому чим більше інтенсивність світлового потоку, тим більше потік електроенергії, що надходить в акумуляторну батарею.

Електричний перетворювач 10 генератора 9 вітрової турбіни 7 і електричний перетворювач 16 фотоелектричного перетворювача 14 світлової енергії виконані із загальновідомих електричних елементів і по загальновідомими схемами. Вони забезпечують безперервне надходження потоку електроенергії, що виробляється генератором 9 і фотоелектричним перетворювачем 14 в акумуляторну батарею 11, незалежно від потужностей потоків і величини рівня зарядки батареї.

Блок управління 12 вітроенергетичної установки забезпечує її роботу в автоматичному режимі при різних умовах вироблення електроенергії, її накопичення і споживання. При наявності вітру в світлий час доби і відсутності споживання електроенергії блок 12 управління забезпечує зарядку акумуляторної батареї 11 від паралельно працюють джерел електроенергії - генератора 9 і фотоелектричного перетворювача 14 світлової енергії. При наявності вітру в темний час доби забезпечується зарядка батареї 11 від генератора 9. При відсутності вітру в світлий час доби забезпечується зарядка акумуляторної батареї від фотоелектричного перетворювача 14. При споживанні електроенергії блок управління 12 включає в роботу інвертор 13, який перетворює постійний струм напругою 12 вольт від акумуляторної батареї 11 в змінний струм напругою 220 вольт з частотою 60 герц. При цьому за наявності вітру і в світлий час доби одночасно зі споживанням електоенергіі йде її надходження в акумуляторну батарею 11 від генератора 9 і фотоелектричного перетворювача 14 світлової енергії, що працюють паралельно. При роботі установки на одному з джерел електроенергії одночасно зі споживанням електроенергії йде її надходження в акумуляторну батарею 11 від працюючого джерела. І нарешті, при відсутності вітру в темний час доби споживання електроенергії йде за рахунок розрядки батареї 11.

Конструктивне рішення заявляється вітроенергетичної установки забезпечує наступні переваги, на додаток до зазначеного вище:

- Підвищення ефективності використання корисних площ за умов їх обмеженості;

- Збільшення на 20-25% кількості електроенергії, одержуваної з одиниці площі;

- Зменшення часу знаходження акумуляторної батареї без підзарядки, що збільшує термін її працездатності;

- Зменшення собівартості виробленої електроенергії за рахунок використання для двох джерел електрики загальних блоків - акумуляторної батареї, інвертора і блоку управління.

Детальний опис конструкції і роботи заявляється вітроенергетичної установки розглянуто в разі застосування генератора постійного струму і накопичувача енергії у вигляді акумуляторної батареї. Однак очевидно, що заявляється винахід може бути реалізовано і в разі застосування генераторів змінного струму та інших видів накопичувачів енергії, наприклад, акумуляторів водню, одержуваного електролізом води, або акумуляторів тепла.

З наведеного вище докладного опису винаходу для кожного фахівця в даній області цілком очевидною є можливість його реалізації із забезпеченням вирішення поставленого завдання. При цьому так само очевидно, що при реалізації винаходу можуть бути зроблені незначні зміни в її конструкції, які однак не виходитимуть за обсяг прав винахідника, що визначаються наведеній нижче формулою винаходу.

Заявляється вітроенергетична установка проста по конструкції і в реалізації. Вона виконується з простих і недорогих складових елементів. При цьому вона забезпечує отримання безлічі переваг, які детально розглянуті вище.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Вітроенергетична установка, що містить вітряне колесо з лопастной вітрової турбіною з вертикальною віссю обертання, розташованої усередині лопатевого воздухонаправляющего апарату з нижньої і верхньої кришками, електрогенератор на осі вітрової турбіни, накопичувач енергії і блок управління, що відрізняється тим, що установка додатково містить фотоелектричний перетворювач світловий енергії, фотоелектричні елементи якого встановлені на верхній кришці воздухонаправляющего апарату і пов'язані з накопичувачем енергії.

2. Вітроенергетична установка по п.1, що відрізняється тим, що в центрі верхньої кришки воздухонаправляющего апарату встановлена ​​воздухоотводящие труба, в якій на верхньому кінці осі обертання вітрової турбіни встановлений електричний генератор.

Версія для друку
Дата публікації 31.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів