| 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) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2147693
Вітроелектростанція
Ім'я винахідника: Артамонов Олександр Сергійович
Ім'я патентовласника: Артамонов Олександр Сергійович
Адреса для листування: 414052, Астрахань, ул.Яблочкова, д.44, кв.57, Артамонову А.С.
Дата початку дії патенту: 1998.06.01
Винахід відноситься до вітроенергетики, а саме до вітряних електростанцій. Технічний результат, що полягає в підвищенні коефіцієнта використання енергії вітру і питомої потужності двигуна, розширенні сфери його застосування, підвищення ККД генераторів газу, що використовуються в якості приводу турбіни вітродвигуна в періоди слабких вітрів або при його повній відсутності, досягається за рахунок того, що в вітроелектростанції, містить встановлений на підтримуючої конструкції вітродвигун з турбіною, яка має конфузор підведення повітряного потоку, а й електрогенератор і систему автоматики і управління, відповідно до винаходу турбіна виконана багатоступінчастої, має напрямні соплові апарати і ежектор, причому ежектор виконаний багатоступеневим у вигляді кільцевих сопел, розміщених коаксиально відносно один друга, а остання щабель турбіни забезпечена бандажем з лопатями, що мають аеродинамічний профіль.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до вітроенергетики, а саме до вітряних електростанцій.
Відома вітроелектростанція, що містить встановлений на підтримуючої конструкції вітродвигун з турбіною, яка має конфузор підведення повітряного потоку, а й електрогенератор і систему автоматики і управління (див. US, 4088419, 09.05.78, кл F 03 D 7/00), прийнята за прототип.
До недоліків відомого технічного рішення відноситься складність конструкції, недостатня надійність вхідних в неї агрегатів, низька питома потужність вітродвигунів як складових елементів вітроелектростанції.
Технічний результат, що полягає в підвищенні коефіцієнта використання енергії вітру і питомої потужності двигуна, розширенні сфери його застосування, підвищення ККД генераторів газу, що використовуються в якості приводу турбіни вітродвигуна в періоди слабких вітрів або при його повній відсутності, досягається за рахунок того, що в вітроелектростанції, містить встановлений на підтримуючої конструкції вітродвигун з турбіною, яка має конфузор підведення повітряного потоку, а й електрогенератор і систему автоматики і управління, відповідно до винаходу турбіна виконана багатоступінчастої, має напрямні соплові апарати і ежектор, причому ежектор виконаний багатоступеневим у вигляді кільцевих сопел, розміщених коаксиально відносно один друга, а остання щабель турбіни забезпечена бандажем з лопатями, що мають аеродинамічний профіль.
Вітроелектростанція додатково містить багатоконтурний турбореактивний двигун як джерело газів для приводу турбін вітродвигуна.
Форсунка камери згоряння багатоконтурного турбореактивного двигуна розміщена в зовнішньому і внутрішньому корпусі з утворенням з останнім кільцевої камери, стінки якої виконані з діелектричного матеріалу, причому внутрішній корпус з одного боку має електрод, а з іншого боку - патрубок для подачі концентрованого водного розчину сильного електроліту з розміщеним в ньому шнеком.
Система автоматики і управління виконана у вигляді багатоповерхової башти.
Зовнішня поверхня останнього ступеня кільцевих сопел забезпечена козирком.
Вітродвигун забезпечений поворотним опорним механізмом.
Електрогенератор забезпечений редуктором.
Лопатки останнього ступеня багатоступінчастої турбіни розміщені в звуженої частини першої ступені ежектора.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
На фіг. 1 зображений вітродвигун (поздовжній розріз) з ежектором, багатоступінчастої турбіною, і передачею обертання від вала турбіни через конічну передачу на вертикальний вал;
на фіг. 2 - подовжній перетин вітродвигуна з ежектором і відхиляють козирком;
на фіг. 3 - багатоповерхова підтримуюча конструкція - вежа з розміщеними на кожному її поверсі вітродвигуни з електрогенераторами і редукторами, встановленими на нижчих подуровнях;
на фіг.4 - схема вежі і вітродвигунів на поворотній балці;
на фіг. 5 - багатоконтурний турбореактивний двигун (поздовжній розріз);
на фіг. 6 - вітродвигун з генераторами газу, турбінами протилежного обертання і опорним механізмом для можливості повороту за вітром двигуна;
на фіг. 7 - форсунка камери згоряння багатоконтурного турбореактивного двигуна (поздовжній розріз) і принципова схема генератора електричних імпульсів;
на фіг. 8 - вид А на фіг.5.
Вітроелектростанція містить встановлений на підтримуючої конструкції 1 (фіг. 3) вітродвигун 2 (фіг.1) з турбіною 3 (перший ступінь) (фіг.1), що має конфузор 4 підведення повітряного потоку (фіг.1), а й електрогенератор 5 (фіг .3) і систему автоматики і управління, виконану у вигляді багатоповерхової башти 6 (фіг.3), причому турбіна 3 виконана багатоступінчастої, має напрямні соплові апарати 7, 8 (фіг.1) і ежектор 9 (фіг.1), причому ежектор 9 виконаний багатоступеневим у вигляді кільцевих сопел 10 (фіг.1), розміщених коаксиально відносно один одного, а останній щабель 11 турбіни 3 забезпечена бандажем 12 з лопатями, що мають аеродинамічний профіль.
Станція містить додатково багатоконтурний турбореактивний двигун з корпусом 13 в якості джерела газів для приводу першого і другого ступеня 14 і 15 турбіни вітродвигуна 2.
Форсунка 16 камери згоряння 17 багатоконтурного турбореактивного двигуна 13 розміщена відповідно в зовнішньому і внутрішньому корпусі 18 і 19 з утворенням з останнім кільцевої камери 20, стінки якої виконані з діелектричного матеріалу 21, причому внутрішній корпус 19 з одного боку має електрод 22, а з іншого боку - патрубок 23 для подачі концентрованого водного розчину сильного електроліту 24 з розміщеним в ньому шнеком 25.
Зовнішня поверхня останнього ступеня кільцевих сопел 10 забезпечена козирком 26.
Вітродвигун 2 забезпечений поворотним опорним механізмом 27.
Електрогенератор 5 забезпечений редуктором 28.
Лопатки останнього ступеня 11 багатоступінчастої турбіни 3 розміщені в звуженої частини 29 першого ступеня 30 ежектора 9.
Перший ступінь турбіни 3 і останній ступінь 11 турбіни 3 мають вал 31, на якому знаходиться спрямляющій апарат 32.
Через косинки 33 кріпиться кільцеве сопло 10, утворюючи ежектор 9, що має вхідний кільцевий отвір 34.
Передача обертання від вала 31 турбіни 3 здійснюється через конічну передачу 35 на вал 36, який передає обертання редуктора 28, а від нього до електрогенератори 5.
У свою чергу кільцеве сопло 10 кріпиться на поворотному опорному механізмі 27, на якому по периметру встановлені опорні ролики 37, що спираються на внутрішню поверхню опорного кільця 38, розміщеного на балках 39 перекриття багатоповерхової башти 6. Вежа 6 виконується у вигляді багатоповерхової конструкції з основними поверхами 40 інижележащим рівнями 41 для розміщення допоміжних механізмів ветродвигателей 2 і електрогенератора 5. Вежа 6 спирається на фундаменти 42.
Робочі лопатки першого ступеня турбіни 3 і останнього ступеня 11 (фіг.1) встановлені на барабані 43.
У варіанті виконання вітродвигуна 2 в його корпусі 44 розміщені напрямні апарати 45, 46 (фіг.2) і турбіни 47 і 48 (фіг.2), остання з яких має зовнішнє кільце 49 із закріпленими на ньому лопатками 50, розміщеними в критичному перетині ежектора 9, що містить кільце 51 і корпус 44.
Ежектор 9 виконаний з двома вхідними кільцевими отворами 52 і 53 і косинками 54, 55, розташованими між корпусом 44 і кільцем 56, між кільцями 56 і 51.
Козирок 26 дозволяє створити вихреобразование за вихідним отвором 57 ежектора 9 з відривним плином повітряного потоку, що обтікає вітродвигун 2.
Двигуни 58 підвішені до поворотної балці 59.
Варіант вітродвигуна (див. Фіг. 6) складається з корпусу 60, що направляє соплового апарату 61, першого і другого ступеня 14, 15 (фіг. 6) турбіни, спрямляющего апарату 62, кільцевого сопла 63 ежектора 9, закріпленого за допомогою косинок 64 на корпусі 60, двох конічних передач 65 і 66 з передачею від них обертання на редуктор 28 і генератор 5 за допомогою двох вертикальних валів 67, 68.
Корпус 60 являє собою в перерізі сопло Вентурі і складається з двох багатоконтурних турбореактивних двигунів 69 з вхідним отвором 70.
Двигун 69 кріпиться на поворотному пристрої 71, що має кронштейни 72 з опорними роликами 73, вільно переміщаються при повороті двигуна 69 по внутрішній поверхні опорного кільця 74, розміщеного на балках 39 перекриття вежі 6.
Багатоконтурний турбореактивний двигун (фіг.5) складається з корпусу 13, компресора 75, камер згоряння 17 із загальним соплом 76. Турбіна 77 з напрямних 78 і спрямляются 79 апаратами розташована в третьому контурі двигуна.
Усередині корпусу 13 Разом із сопла 76 встановлені послідовно один за одним сопла 80, 81, 82, 83, в які через всмоктувальні отвори 84, 85, 86, 87 інжектується атмосферне повітря. Вал 88 турбіни 77 і компресора 75, пусковий двигун 89 встановлені попереду компресора 75 в кожусі 90.
Форсунка 16 камери згоряння 17 містить вибухову камеру 91 з отвором 92. Кільцева камера 20 містить сопла 93 в торцевій частині. Форсунки 16 встановлені в камерах згоряння 17 і підключені до генератора електричних імпульсів, що складається з джерела 94 постійної напруги, конденсатора 95 і пристрої 96, переключающего прилад.
Вітроелектростанція працює наступним чином
При швидкості вітру 5,5-6,0 м / с і установки всіх вітродвигунів 2 на вітер, потік, що набігає повітря в конфузорі 4 підвищує свою швидкість і через напрямні апарати 7, 8 надходить на робочі лопатки ступенів 11 турбіни 3, встановлені на барабані 43 , укріпленому на валу 31, який через конічну передачу 35 приводить в обертання вал 36, редуктор 28 і генератор 5.
При зміні напрямку вітру кожен вітродвигун 2 по висоті вежі 6, який є автономним джерелом енергії з передачею електричної потужності від всіх вітродвигунів 2 на загальний щит вітроелектростанції, встановлюється на вітер за рахунок різниці динамічного тиску вітру на бічні поверхні вітродвигуна 2 і кільцевого сопла 10.
Великі геометричні розміри кільця 10 в порівнянні з ветродвігателем 2, забезпечують більшу різницю сил динамічного тиску вітру і швидкий поворот двигунів 2 на вітер за допомогою переміщення роликів 37 по внутрішній поверхні опорного кільця 38.
Підвищення швидкості повітряного потоку вдвічі за рахунок суживающегося конфузора 4 і направляючого апарату 7 на лопатках турбіни 3 першого ступеня забезпечує восьмикратне збільшення потужності вітродвигуна 2, так як відомо, що кількість енергії, що міститься в вітрі, пропорційно площі перетину турбін і швидкості вітру в третього ступеня, а робота струминного апарату вітродвигуна 2 при вступі до нього повітря через вхідний отвір 34, дозволяє збільшити вихідну швидкість з першого ступеня турбіни 13 до чисельного значення приблизно рівного швидкості повітряного потоку на лопатках першого ступеня турбіни 3 і підвищити потужність всього вітродвигуна в 1,8-2 рази.
Багатоконтурний турбореактивний двигун працює наступним чином: пусковим двигуном 89 приводиться в обертання компресор 75, з якого стиснене повітря надходить в камери згоряння 17, змішується з паливом, що надходять з форсунок (яких немає на кресленні), і підпалюється запальним пристроєм, після чого горіння здійснюється в безперервному режимі. Одночасно стиснуте повітря з компресора 75 відбирається і омиває зовні камери згоряння 17, забезпечуючи нормальну температуру їх стінок, і змішується з продуктами згоряння, що випливають з камер 17. Суміш повітря і газів з температурою 1800-2000 o C випливає із загального сопла 76 і всмоктує атмосферне повітря через отвори 84, 85 з подальшим прискоренням в соплах 80, 81, з яких газоповітряна суміш з більш низькою швидкістю і температурою всмоктує повітря через такі отвори 82, 83, і ще з більш низькою температурою і швидкістю надходить на турбіну 77, яка обертає компресор 75.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Ветроелектростанция, що містить встановлений на підтримуючої конструкції вітродвигун з турбіною, яка має конфузор підведення повітряного потоку, а й електрогенератор і систему автоматики і управління, що відрізняється тим, що турбіна виконана багатоступінчастої, має напрямні соплові апарати і ежектор, причому ежектор виконаний багатоступеневим у вигляді кільцевих сопел, розміщених коаксиально відносно один одного, а останній ступінь турбіни забезпечена бандажем з лопатями, що мають аеродинамічний профіль.
2. Станція по п.1, що відрізняється тим, що додатково містить багатоконтурний турбореактивний двигун як джерело газів для приводу турбін вітродвигуна.
3. Станція по п.2, що відрізняється тим, що форсунка камери згоряння багатоконтурного турбореактивного двигуна розміщена в зовнішньому і внутрішньому корпусі з утворенням з останнім кільцевої камери, стінки якої виконані з діелектричного матеріалу, причому внутрішній корпус з одного боку має електрод, а з іншого боку - патрубок для подачі концентрованого водного розчину сильного електроліту з розміщеним в ньому шнеком.
4. Станція по п.1, що відрізняється тим, що система автоматики і управління виконана у вигляді багатоповерхової башти.
5. Станція по п.1, що відрізняється тим, що зовнішня поверхня останнього ступеня кільцевих сопел забезпечена козирком.
6. Станція по п.1, що відрізняється тим, що вітродвигун забезпечений поворотним опорним механізмом.
7. Станція по п.1, що відрізняється тим, що електрогенератор забезпечений редуктором.
8. Станція по п.1, що відрізняється тим, що лопатки останнього ступеня багатоступінчастої турбіни розміщені в звуженої частини першої ступені ежектора.
Версія для друку
Дата публікації 11.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.