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 RU2215898

РОТОРНІ Вітроелектростанція

Ім'я винахідника: Іванайскій Олексій Васильович; Іванайская Тетяна Сергіївна; Іванайскій Володимир Олексійович
Ім'я патентовласника: Іванайскій Олексій Васильович; Іванайская Тетяна Сергіївна; Іванайскій Володимир Олексійович
Адреса для листування: 127540, Москва, вул. Дубнинська, 6, корп.3, кв.170, А.В.Іванайскому
Дата початку дії патенту: 2002.11.19

Винахід відноситься до електроенергетики, а саме до конструкцій вітроелектричних установок з вертикальною віссю обертання ротора. Технічний результат, що полягає в підвищенні повноти використання енергії вітрового потоку, забезпеченні гнучкого управління режимом видачі електроенергії споживачу, спрощення конструкції і її експлуатації, забезпечується за рахунок того, що в роторної вітроелектростанції, що включає направляючий апарат з вигнутими лопатками і ротор з вигнутими лопатями, вал якого механічно пов'язаний з валом електрогенератора, відповідно до винаходу лопаті ротора виконані у формі аеродинамічних крил, встановлених з зазором щодо валу ротора, а лопатки направляючого апарату і виконані у формі аеродинамічних крил, при цьому лопатки й лопати своїми увігнутими поверхнями орієнтовані в протилежних окружних напрямках, а станція виконана з щонайменше одного модуля, кожен з яких складається з ротора і направляючого апарату, причому його лопатки встановлені з кутом входу потоку вітру 40-60 ^o і під кутом 30-80 ^o.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до електроенергетики, зокрема до конструкцій вітроелектричних установок, осі обертання роторів яких вертикальні і перпендикулярні напрямку потоку вітру, і може бути використано для вироблення електроенергії на вітрових електростанціях з видачею її як в приватну, так і суспільну енергосистеми.

Відомий вітродвигун, що містить ротор з криволінійними лопатями, направляючий апарат, встановлений з можливістю повороту щодо ротора і виконаний у вигляді двох груп лопаток, в кожній з яких довжина лопаток збільшується в напрямку обертання ротора, і флюгер, розташований в площині, що проходить між групами лопаток ( см. SU 985402 A, кл. F 03 D 3/00, 30.12.1982).

У відомому вітродвигунів частина потоку вітру безпосередньо впливає на вигнуті поверхні лопатей ротора, а інша частина потоку вловлюється напрямним апаратом і за допомогою його лопаток направляється на лопаті ротора, що забезпечує більш повне використання енергії вітру.

До недоліків відомого пристрою слід віднести неможливість його роботи без флюгера, наявність якого ускладнює конструкцію пристрою і підвищує інерційність його.

Ускладнює конструкцію і необхідність установки лопаток різної довжини, а натікання потоку практично під прямим кутом до поверхні лопатей призводить до їх ударної дії на лопаті і, як наслідок, появи зворотних потоків.

Крім того, лопаті ротора по всій довжині виконані плоскими, тобто без урахування аеродинаміки.

Відомий і вітродвигун, турбіна якого утворена рядом профільованих осесиметричних лопатей і розташована всередині направляючої системи, утвореної декількома встановленими нерухомо напрямними стулками, при цьому кожна з лопатей турбіни є частина бічної поверхні циліндра, поперечний переріз кожної із стулок має профіль у вигляді синусоїди, а кромки лопатей зорієнтовані так, щоб забезпечити плавне перетікання повітря з направляючих стулок на лопаті турбіни (див. RU 2168059 C2, кл. F 03 D 3/04, 27.05.2001).

На відміну від наведеного раніше пристрою даний вітродвигун може працювати без флюгера, що підвищує його маневреність і робить його більш простим у виготовленні.

Однак повнота використання енергії вітру в цьому пристрої недостатня, що є одним з головних недоліків відомого пристрою.

Найбільш близьким за технічною сутністю до винаходу є установка для перетворення вітрової енергії в електричну, що представляє собою роторну вітроелектростанцію, що складається з ротора з криволінійними лопатями, встановленого на вертикальній осі, пов'язаної з валом електрогенератора, і направляючого апарату, частково охоплює ротор і представляє собою ряд вигнутих лопаток, перетину і довжина яких виконані диференційовано в залежності від кута охоплення ротора напрямних апаратом. У відомому пристрої забезпечується плавне натікання вітрового потоку на лопаті ротора, використання його енергії і відведення відпрацьованого потоку у вертикальному напрямку вздовж осі ротора (див. DE 19739921 А1, кл. F 03 D 3/04, 06.05.1999).

Робота, якою забезпечуються відомим пристроєм схема руху вітрового потоку всередині пристрою підвищує ефективність використання енергії вітру, однак при цьому не в повній мірі.

Крім того, в відомому пристрої внаслідок наявності тільки одного ротора можна забезпечити зміну знімається електричної потужності, тобто не можна забезпечити роботу в гнучкому режимі видачі потужності, коли її величина строго конкретизована споживачем.

До недоліків відомого пристрою відноситься і те, що необхідний його поворот при зміні напрямку руху вітрового потоку, що ускладнює конструкцію і викликає інерційність роботи.

Ускладнено і виготовлення конструкції через необхідність наявності комплекту лопаток з різними геометричними параметрами.

Завданням винаходу є усунення зазначених недоліків найближчого аналога, а саме підвищити повноту використання енергії вітрового потоку, забезпечити гнучке управління режимом видачі електроенергії споживачу, спростити конструкцію і її експлуатацію.

Зазначена задача вирішена тим, що певною роторної вітроелектростанції, що включає направляючий апарат з вигнутими лопатками і ротор з вигнутими лопатями, вал якого механічно пов'язаний з валом електрогенератора, відповідно до винаходу лопаті ротора виконані у формі аеродинамічних крил, спрямованих в бік валу ротора і встановлених з зазором щодо нього, а лопатки направляючого апарату і виконані у формі аеродинамічних крил, але спрямованих до периферії апарату, при цьому лопатки й лопати своїми увігнутими поверхнями орієнтовані в протилежних окружних напрямках, а сама вітроелектростанція виконана з щонайменше одного модуля, кожен з яких складається з ротора і направляючого апарату, причому його лопатки встановлені з кутом входу потоку вітру 40-60 ^o і під кутом 30-80 ^o на виході.

Крім того, роторна вітроелектростанція може характеризуватися тим, що профіль кожної лопаті ротора пов'язаний з її довжиною наступними співвідношеннями: х ₁ = 0,519b, x ₂ = 0,489b, r ₁ = 0,663b, r ₂ = 0,553b, y ₁ = 0,463b , y ₂ = 0,215b, z ₁ = 0,139b, z ₂ = 0,338b, R = 0,035b, де b - довжина лопаті; х _1, у _1, х _2, у ₂ - координати центрів кіл радіусів r _1, r _2, що утворюють відповідно нижню і верхню межу профілю лопаті; z ₁ - ширина профілю лопаті в найвищій його точці, відстань до якої від горизонтальної осі становить величину z _2; R - радіус округлення однієї зі сторін профілю. Кількість лопатей доцільно мати не менше 12 штук.

Винахід ілюструється кресленнями, на яких зображено: на фіг.1 - загальний вигляд пристрою, на фіг.2 - його поперечний переріз, на фіг.3 показаний профіль лопаті ротора із зазначенням його геометричних характеристик.

Роторна вітроелектростанція виконана з щонайменше одного модуля, кожен з яких складається з ротора 1 з вертикальною віссю обертання і сполученого з ним кільцевого направляючого апарату 2. Модулі зв'язані між собою за допомогою рознімних з'єднань і встановлені на загальному валу 3.

На верхньому кінці вала 3 встановлений тахогенератор 4, нагорі електростанції закріплений блискавковідвід 5.

У генераторному відділенні 6 на валу 7, пов'язаному з валом 3, встановлені групи електрогенераторів 8 (одно-, дво- або багатоярусні електрогенератори). Вихід навантаження генераторів 8 проводиться через перетворювач (умовно не показаний) і регулятор 9, електрично пов'язані з розподільним щитом 10. Крім того, генератори 8 пов'язані з акумуляторною батареєю 11 і струмоведучими шинами 12.

Лопаті 13 ротора 1 виконані у формі аеродинамічних крил, звернених в бік осі вала 3 ротора 1 і встановлених з зазором щодо вала 3, а лопатки 14 направляючого апарату 2 виконані у формі аеродинамічних крил, звернених від вала 3 ротора 1, тобто назовні направляючого апарату 2.

Лопатки 14 направляючого апарату 2 встановлені з кутом входу потоку вітру 40-60 ^o і під кутом 30-80 ^o на виході, а щодо лопатей 13 ротора 1 лопатки 14 орієнтовані в протилежних окружних напрямках, тобто таким чином, що, наприклад, увігнуті поверхні лопатей 13 орієнтовані за годинниковою стрілкою, а лопаток 14 - проти годинникової стрілки.

Доцільно зовнішній діаметр направляючого апарату 2 виконати з діаметром не менше 1,3 величини зовнішнього діаметра ротора 1.

РОБОТА ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ ЗДІЙСНЮЄТЬСЯ наступним чином

Потік вітру надходить на лопатки 14 направляючого апарату 2, прискорюється на них і надходить на лопаті 13 ротора 1, де перетворюється в вихровий потік, який, віддавши свою енергію лопатей 13, залишає обсяг ротора в вертикальному напрямку.

Як відомо, при обтіканні геометричних тіл потоком вітру завжди виникають вихори, а при утворенні вихрового повітряного потоку його швидкість збільшується в кілька разів у порівнянні зі швидкістю вітру на вході в установку, причому найбільша швидкість його спостерігається на лопатях ротора, тоді як уздовж осі ротора ( в центральній його частині) швидкість повітряного потоку практично дорівнює нулю, що і використано для видалення відпрацьованого потоку повітря в вертикальному напрямку - вздовж осі установки.

Використання вихрового потоку у винаході дозволить максимально підвищити ККД перетворення енергії вітру в механічну енергію, а генераторна група забезпечує високий ККД на всіх швидкостях вітру.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Роторна вітроелектростанція, що включає направляючий апарат з вигнутими лопатками і ротор з вигнутими лопатями, вал якого механічно пов'язаний з валом електрогенератора, що відрізняється тим, що лопаті ротора виконані у формі аеродинамічних крил, встановлених з зазором щодо валу ротора, а лопатки направляючого апарату і виконані у формі аеродинамічних крил, при цьому лопатки й лопати своїми увігнутими поверхнями орієнтовані в протилежних окружних напрямках, а станція виконана з щонайменше одного модуля, кожен з яких складається з ротора і направляючого апарату, причому його лопатки встановлені з кутом входу потоку вітру 40-60 ^o і під кутом 30-80 ^o на виході.

Версія для друку
Дата публікації 11.01.2007гг

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