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 RU2118704

Ветродвігатель ВНИПИ-2У

Ім'я винахідника: Пікуль Вадим Миколайович
Ім'я патентовласника: Пікуль Вадим Миколайович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1994.06.20

Винахід відноситься до вітроенергетики, а саме до вітродвигуна з направляючими пристроями для повітряного потоку. Витяжна вежа має два виходи і складена з внутрішнього дифузора, який містить турбіну і встановлений на верхньому зрізі розтруба, що внизу баштового тракту, з оголовочной труби і вогнутовипускной обичайки. Остання охоплює дифузор з круговим зазором і своїм опуклим ярусом тангенциально пов'язана з нижнім поясом оголовочной труби. При цьому кут зустрічі ежектірующее каналів оголовка зі стінками труби більше кута сполучення нижнього пояса труби з обечайкой. Увігнутий же ярус обичайки за допомогою вертикальних радіально розташованих до турбінного валу пластин спирається на увігнуту поверхню розтруба і разом з нею утворює вихідну щілину. Ця кільцева дюза своїм зрізом звернена до вхідних решітці направляючого кільця повітрозабірника. Вітряк знаходить наддув не тільки каналів тильного сектора направляючого кільця, а наддувається і ті канали, що знаходяться з фронтальної сторони. Цей наддув відкриває можливість утилізувати енергію найслабших вітрів. Оголовок зменшується в розмірах і стає більш обтікаемим. Це важливо на випадок шквалу, штормової погоди, жорстокого урагану. Винахід дозволяє збільшити коефіцієнт використання вітру.

ОПИС ВИНАХОДИ

Дана розробка відноситься до вітроенергетики і стосується вітродвигунів з направляючими пристроями для повітряного потоку. Інакше кажучи, захоплення горизонтальних течій при робочому напрямку знизу вгору.

Відомий проект вітродвигуна "ВНИПИ-2". Того, що містить витяжну вежу з нижнім кільцевих повітрозабірником, що включає спіральні канали та зв'язаних з баштовим трактом за допомогою розтруба цієї вежі, а й повітряну турбіну на вертикальному валу в згаданому тракті і ежектірующее оголовок. Останній охоплює вершину вежі-труби своїми каналами. Вони однакові, звужуються в усіх румбів на осі баштового тракту і вигнуті вихідними ділянками догори. Словом, зустрічаються зі стінками труби під вельми гострим кутом.

Турбіна цього вітряка обертається під впливом напору повітряного вихору знизу і розрідження середовища, утвореного вітровим ежектором на верху двигуна. Вітряк зовсім не має рухомих частин зовні і дає можливість виробляти електроенергію при шквали, міцному вітрі і в штормову погоду. Експлуатація такої машини надзвичайно проста (а.с. SU, N 1657723, 1989 р, по кл. F 03 D 3/04).

Недолік описаного проекту - аналога? Підвітряні канали повітрозабірника не діють. Звідси чимала частка енергії вітру при контакті з конструкцією не утилізуються. Для підтримки необхідної частоти обертання ротора електрогенератора відпадає ймовірність використання навіть свіжого вітру. До того ж, занадто гострий кут зустрічі каналів ежектора зі стінками вежі трохи сприяє роботі двигуна і тільки збільшує лобове опір оголовка.

Щоб хоч частково зняти проблему, був створений другий проект розглянутого вітродвигуна. Удосконаленню тут піддався кільцевої заборник. Були введені пластинчасті виступи і направляє кільце. Розташоване воно зовні баштового розтруба, концентрично останньому і пов'язане з ним за допомогою зазначених пластин. Ці пластинчасті виступи мають серповидний профіль, а кільце своєї увігнутою, струеповоротной стороною і пластинами охоплює кромку розтруба, яка тут виконана округленої. І ще.

Пластини виставлені рівномірно по колу і в площинах, радіальних до осі баштового тракту. Пластинчасті виступи плавно подстиковани до вертикальних перегородок заборника ... А що в результаті? Вітер захоплюється не тільки фронтальними каналами. Деякі повітряні струми стали затікати і в підвітряні спіральні проходи. Сприяє цьому те, що верхній торець поворотного кільця піднесений над округленій кромкою розтруба, а нижній торці розділяє вхідні грати згаданих каналів на два яруси.

Перепад тисків на турбінних лопатках збільшується і вирівнюється за часом вітрових подувів. Виникає можливість утилізувати енергію не тільки свіжого вітру, але і помірного. Сприймати подиху з будь-якого румба, причому автоматично і без всякого роду поворотних механізмів. (А.с. SU, N 1765492, 1990 г., по кл. F 03 D 3/04).

До недоліку проекту - прототипу слід віднести нездатність великого двигуна виробляти електроенергію як при слабких вітрах, так і безвідмовно утилізувати силу верхових потоків атмосферного повітря під час урагану. Чому? Через труднощі підйому холодних повітряних мас в вертикальному тракті великої висоти. Аж надто багато енергії висхідного вихору витрачається при цьому.

Іншими словами - чим більшими вітряк ВНИПИ-2, тим менше співвідношення його висотного розміру до діаметральному габариту. Що цьому сприяє? Вельми невелика рівномірність і щільність енергій в каналах поворотного кільця. Тим паче, що навітряний сектор останнього не працює зовсім! А крім того? Оголовок відомої компонування надмірно громіздкий і має дуже поганий обтічністю. Значить? Лобове опір ежектора на висоті, де ураганний вітер особливо сильний, зростає до небезпечних значень ...

Двигун же орієнтований переважно саме на такі повітряні течії, на великі потужності. На комбінування з сонячними елементами, які зручно розміщувати навколо баштового стовбура між заборником і оголовком. Очевидно, що вирішувати ці проблеми краще комплексно.

Отже, метою цієї розробки є збільшення коефіцієнта використання енергії вітру і надійності двигуна ВНИПИ-2. Розширення діапазону дії і потужності на вітрах, як слабких, так і ураганних, шляхом підйому мас холодного повітря в баштовому тракті одночасно на два висотні рівні. З тим, щоб частково розвантажити оголовок, зробити його менш громіздким. З тим, щоб інтенсифікувати роботу поворотного кільця.

Мета досягається за допомогою вітродвигуна ВНИПИ-2, що містить витяжну вежу-трубу з нижнім повітрозабірником, у якого струеповоротние спіральні канали повідомлені з вертикальним баштовим трактом за допомогою розтруба, повітряну турбіну на вертикальному валу в цьому тракті і ежектірующее оголовок, що охоплює вершину труби своїми каналами, що звужуються з усіх румбів на осі баштового тракту, вигнутими вихідними ділянками догори і зустрічаються цими ділянками під гострим кутом.

Передбачено в названому вітряк і направляє кільце. Воно виконане з серповидним струеповоротним профілем на увігнутій стороні і охоплює округлений кромку розтруба. При цьому з'єднане кільце з розтрубом і спіральними каналами радіальними до турбінного валу виступами вертикальних перегородок того повітрозабірника. Причому верхній торець кільця піднесений над округленій кромкою розтруба, а нижній торець розділяє вхідні грати спіральних каналів на два яруси.

Відрізняється вітродвигун тим, що його витяжна вежа виконана з другим виходом. Розташоване ж роздвоєння баштового тракту на рівні, що підноситься над турбіною. При цьому вежа складена з внутрішнього дифузора, сполученого з верхнім зрізом розтруба, з оголовочной труби, яка по діаметру менше дифузора, і ще вогнутовипуклой обичайки, що охоплює дифузор з круговим зазором і своїм опуклим ярусом поєднаної з нижнім поясом оголовочной труби тангенциально. Причому увігнутий ярус обичайки за допомогою вертикальних і розташованих радіально до валу пластин спирається на увігнуту поверхню розтруба і разом з нею утворює вихідну щілину-дюзу. Ця кругова дюза циліндричним зрізом звернена до вхідних решітці направляючого кільця.

При цьому кромка верхнього торця дифузора округлена, а кромка нижнього зрізу оголовочной труби загострена і заглиблена в тракт зазначеного дифузора. Причому кромка диффузорного торця округлена сильніше, ніж кромка розтруба. Кут же зустрічі каналів оголовка зі стінкою труби більше кута сполучення нижнього пояса згаданої труби з обечайкой. При цьому вихідна щілина по зовнішньому діаметру менше розтруба, а по висотному розміром поступається піднесенню верхнього торця кільця над округленій кромкою розтруба. Причому кільцевої тракт, утворений зазором між дифузором і обечайкой, по живому перерізу і висоті менше оголовочной труби. Незначно!

Працює двигун так. Вітрові струми вторгаються в вікна вхідних решіток як заборника, так і ежектірующего оголовка. Причому, якщо ежектор тут спрацьовує під впливом верхніх атмосферних течій і лише каналами навітряного сектора, то заборник підставляє під навколоземні потоки ще й підвітряні входи. Словом, і ті входи, що фронтальні, і ті, які у прототипу перебували в тіні.

Повітряні потоки, які вилітають із навітряні канали оголовка, утворюють тут швидкісний "козирок", який відсмоктує середу з тракту труби. Збільшений нахил каналів ежектора сприяє процесу. Струмені ж повітря, закручені на вході в турбіну, швидко обертають колесо останньої. Стікаючи з турбінних лопаток у вигляді залишкового вихору, вони розподіляються по обом трактах виходу. Центральна повітряна маса злітає вгору по оголовочной трубі. Периферійні ж завихрення затікають в кільцевої зазор. В той, що - між дифузором і обечайкой. втрати .

При цьому крутка струмів повітря з наближенням до дюзі утихомирює. У тому числі і за допомогою радіальних пластин. В результаті цього на вході буквально всіх поворотних каналів кільця створюється легкий наддув. Причому при слабких вітрах щілинна дюза генерує ежектірующее цівки. Вони підсмоктують навколишнє середовище в "затінені" спіральні канали.

Другий вихід баштового тракту з напрямком вниз частково розвантажує оголовок від ураганних вітрів і інтенсифікує роботу. Причому не тільки ежектора, а й направляє кільця. Інакше кажучи, полюс вітрових навантажень на конструкцію тут знижений! Двигун отримує можливість вловлювати найбільш швидкісні верхові вітри без шкоди для своєї надійності. Діапазон ветроіспользованія розширено. Від слабких подихів до урагану. Причому самостійно енергоджерел. Дана компоновка не виключає взаємодії заборника з кільцевої камерою перекидання вітрових струмів в тіньову зону направляючого кільця (див. Заявку N 9-3027450).

Конструктивна схема представлена ​​на кресленні. Загальний вигляд вітряка - на фіг. 1. Фіг. 2 ілюструє вузол, що складається з обичайки і її пластин. Двигун містить витяжну вежу з повітрозабірником 1 (фіг. 1) внизу і турбіну 2. Заборник 1 оснащений напрямних кільцем 3. турбіна ж своїм валом зчеплена з електрогенератором 4. Вежа на нижньому рівні складена з розтруба 5, дифузора 6, що піднесений над розтрубом, і увігнуто-опуклою обичайки 7 (див. фіг. 1 і 2).

Обечайка охоплює дифузор з круговим зазором "в" і за допомогою пластин 8 скріплена з розтрубом, утворюючи кругову дюзу "д". Вгорі вежа представлена ​​трубою 9, яка нижнім поясом з'єднана з опуклим ярусом обичайки. Верхня частина труби несе ежектірующее оголовок 10. Він зменшений. кут , Утворений шляхом зустрічі каналів оголовка з трубою, в два рази більше кута . Останній утворений між краєм опуклості обичайки і поясом оголовочной труби. І ще.

R> r,

де

r - радіус заокруглення кромки розтруба,

R - радіус заокруглення кромки внутрішнього дифузора.

Необхідність цієї вимоги обумовлюється тим, що другий вихід баштового тракту, як і перший, не повинен створювати турбіні підпору. Щоб живий перетин кільцевого тракту визначалося виключно кругової дюзой "д".

Вітер при цьому взаємодіє з вежею двигуна в чотирьох колишніх рівнях. Напрямок набігаючих повітряних струмів позначено на фіг. 1 світлими стрілками "е". Вторгаючись в канали заборника 1, струменя прискорюються, закручуються і тим самим обертають турбінне колесо 2.

Далі напрямок струмів вказано суцільними чорними стрілками "д". Причому повітря, який опинився в тракті "в", вторгається в щілинну дюзу "д". Тим часом козирькові струмінь "до" оголовка 10 ежектує середу з труби 9 по стрілці "м". З кругової ж щілини струмки "і" затікають в поворотні канали кільця 3. Не тільки з підвітряного боку, а й в канали фронтального сектора.

Це створює умови для посилення вихору на вході в турбіну, що особливо істотно при слабкому вітрі. А при урагані? Відносно невеликий і більш обтічний оголовок не створюватиме значного лобового опору. Оголовочная труба зможе підніматися вгору без побоювань. Як по частині міцності, так і щодо підпору з боку турбінного виходу. Словом, діапазон роботи вітряка розширюється.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Вітродвигун ВНИПИ-2в, що містить витяжну вежу-трубу з нижнім повітрозабірником, у якого спіральні канали повідомлені з вертикальним баштовим трактом за допомогою розтруба, повітряну турбіну на вертикальному валу в тому ж тракті і ежектірующее оголовок, що охоплює вершину труби своїми каналами, вигнутими вихідними ділянками догори і зустрічаються цими ділянками зі стінками вежі під гострим кутом, а й направляє кільце з серповидним струеповоротним профілем на увігнутій стороні, що охоплює округлений кромку розтруба і поєднане з останнім і спіральними каналами за допомогою радіальних до турбінного валу виступів вертикальних перегородок заборника, причому верхній торець кільця піднесений над округленої кромкою розтруба, а нижній розділяє вхідні грати спіральних каналів на два яруси, що відрізняється тим, що витяжна вежа виконана з другим виходом, а роздвоєння баштового тракту з такої причини здійснено на рівні, що підноситься над турбіною, при цьому вежа складена з внутрішнього дифузора, сполученого з верхнім зрізом розтруба, з оголовочной труби, яка по діаметру менше дифузора, і увігнуто-опуклою обичайки, що охоплює дифузор з круговим зазором і своїм опуклим ярусом поєднаної з нижнім поясом оголовочной труби тангенциально, причому увігнутий ярус обичайки за допомогою вертикальних радіально розташованих до валу пластин спирається на увігнуту поверхню розтруба і разом з нею утворює вихідну щілину-дюзу, яка циліндричним зрізом своїм звернена до вхідних решітці направляючого кільця.
2. Вітродвигун по п.1, що відрізняється тим, що зазначена щілину-дюза представлена ​​кругової, причому по зовнішньому діаметру дюза менше розтруба і по висотному розміром поступається піднесенню верхнього торця направляючого кільця над округленій кромкою розтруба, при цьому кромка верхнього торця дифузора округлена, а кромка нижнього зрізу оголовочной труби загострена і заглиблена в тракт згаданого дифузора, причому кромка диффузорного тракту округлена сильніше, ніж кромка розтруба, кут же зустрічі каналів оголовка зі стінкою труби більше кута сполучення нижнього пояса зазначеної труби з обечайкой.

Версія для друку
Дата публікації 14.11.2006гг

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