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 RU2263816

Вітроенергетичні установки

Ім'я винахідника: Вергейчик Е.Н. (RU); Диваків М.М. (RU); Стоянов І.С.
Ім'я патентовласника: П'ятигорська державна фармацевтична академія
Адреса для листування: 357532, Ставропольський край, м П'ятигорськ, пр. Калініна, 11, П'ятигорська державна фармацевтична академія
Дата початку дії патенту: 2003.11.17

Винахід відноситься до області вітроенергетики. Технічний результат полягає в підвищенні коефіцієнта корисної дії (ККД) і потужності установки. Вітроенергетична установка містить встановлений в опорі з можливістю обертання вертикальний вал, прямокутні лопаті, встановлені на рівній відстані від вала з можливістю обертання навколо своїх осей, паралельних осі вала, з кутовою швидкістю, в два рази меншою кутовий швидкості можливого обертання валу, і в сторону, протилежну обертанню вала, при цьому лопаті виконані у вигляді симетричного профілю шириною, рівній подвоєній відстані від кромки вала до осі обертання лопатей, що мають кінематичну зв'язок з флюгером, а кут між площиною флюгера і площиною лопаті в момент її збігу з віссю вала становить 90 °, при цьому верхня опора вала знаходиться в траверсі, закріпленої в горизонтальному положенні на верхніх кінцях трьох вертикальних опор, які закріплені в грунті на рівній відстані відносно один одного.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області вітроенергетики і може бути використано як економічно вигідна вітроенергетична установка підвищеної потужності.

Відомі вітроенергетичні установки крильчатого типу, а й вертикально осьового типу ВЕУ-8 (НГТУ, фірма «НТЕК», Новосибірськ. Такі ВЕУ громіздкі, мають досить низький ККД і економічно недоцільні.

Найближчому аналогом винаходу є вітродвигун, що містить встановлений в опорі з можливістю обертання вертикальний вал, прямокутні лопаті, встановлені на рівній відстані від вала з можливістю обертання навколо своїх осей, паралельних осі вала з кутовою швидкістю, в два рази меншою кутовий швидкості можливого обертання валу, і в сторону, протилежну обертанню вала, при цьому лопаті виконані у вигляді симетричного профілю шириною, рівній подвоєній відстані від кромки вала до осі обертання лопатей, що мають кінематичну зв'язок з флюгером, а кут, укладений між площиною флюгера і площиною лопаті, в момент її можливого збіги з віссю вала становить 90 ° (див., наприклад, RU 2164624 С1, кл. F 03 D 3/06. 27.03.2001, 3C).

Цей аналог має недостатньо високі ККД і потужність.

Метою даного винаходу є підвищення ККД і потужності вітроенергетичної установки (ВЕУ).

Ця мета досягається вітроенергетичної установкою (ВЕУ), що має вал з нижньої і верхньої опорами, де верхня опора вала знаходиться в траверсі, закріпленої в горизонтальному положенні на верхніх кінцях трьох вертикальних опор, які закріплені в грунті на рівній відстані відносно один одного.

Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг.1 зображений загальний вид ВЕУ; на фіг.2 - вітроколесо ВЕУ, вид збоку; на Фіг.3 - розріз А-А; на фіг.4 - розріз А-А повернутий на кут 60 °; на фіг.5 - кінематична зв'язок лопатей з флюгером; на фіг.6 - графік зміни потужності, переданої лопатями на вал за один його оборот.

ВЕУ складається з вертикально встановленого на верхніх і нижніх опорах вала 1 із закріпленими на ньому трьома верхніми 2 і трьома нижніми 3 водилами, на кінцях яких за допомогою півосей 4 встановлені з можливістю обертання навколо своїх осей 5 три прямокутні лопаті 6 симетричного профілю (фіг.1 , 2). Верхня і нижня піввісь 4 закріплені на кінцях лонжерона 7, на якому закріплений каркас лопаті, обшитий легким і міцним матеріалом.

Лопаті 6 мають ширину d, що дорівнює подвоєному відстані d 'від кромки вала до осі обертання лопаті 5, тобто d = 2d '. Верхня опора вала 1 розташована в траверсі 8, закріпленої горизонтально на верхніх кінцях трьох вертикальних опор 9, які закріплені в грунті на рівній відстані відносно один одного (фіг.3 і 4). Кожна лопать 6 кинематически пов'язана з флюгером 10 через конічні шестерні 11, 12, 13, 14 і проміжний вал 15. Шестерні 13 і 14 розташовані в корпусі 19, закріпленому на кінці водила 2. Провідна шестерня 11, пов'язана кинематически з усіма лопатями 6, виконана заодно з трубчастим валом 16, що сидять рухомо на верхній кінцевій частині вала 1 (фіг.5) .Флюгер 10 з'єднаний з валом 16 через дишло 17. Відома шестерня 14 закріплена на верхній піввісь 4 і має число зубів в два рази більше ніж шестерня 13, а шестерні 11 і 12 мають однакове число зубів. Лопаті вітроколеса, розташованого над будівлею 18 ВЕУ, виставлені так, що кут, укладений між площинами сусідніх лопатей, дорівнює 60 °, тобто L = 60, а кут, укладений між площиною флюгера і площиною лопаті, в момент її можливого збіги з віссю вала становить 90 °. Шестерні 12 і 13 закріплені на кінцях вала 15, що проходить всередині водила 2. Нижня опора вала 1 розташована в будинку 18, в якому розташовані електрогенератор, з'єднаний з валом 1, і необхідне обладнання.

ВЕУ працює наступним чином. При наявності вітру, як показано стрілками (фіг.3 і 4), флюгер, повертаючись за вітром, повертає в робоче положення «на вітер» все лопаті. Під тиском вітру на лопаті вітроколесо з валом 1 будуть обертатися. Обертатимуться навколо осей 5 і лопаті з кутовий швидкістю, в два рази меншою, ніж вал, і протилежну валу сторону. Це надає лопатей властивість парусності, завдяки якому лопаті в будь-якій точці кола з радіусом R сприймають на себе і передають на вал енергію вітру за винятком точки «К», в якій лопаті приймають положення, паралельне вітрі. Щоб визначити потужність на валу, складений графік (фіг.6) зміни потужності, переданої лопатями на вал за один його оборот.

На початку обороту, коли одна з лопатей перпендикулярна вітрі точка «Н» (фіг.3), вона сприймає і передає на вал всю енергію прямого удару вітрового потоку поперечним перерізом, рівним площі робочої поверхні лопаті, тобто передає на вал максимальну потужність N _м, що дорівнює

де С - коефіцієнт передачі лопатою потужності - на вал, він дорівнює С = Sin ² °, де ° - кут повороту лопаті до вітру; - Об'ємна вага повітря в кг / м ^3; F - площа робочої поверхні лопаті в м ^2; v - швидкість вітру в м / с; g = 9,81.

Коли лопать перпендикулярна вітрі C ​​= 1. Під іншими кутами повороту лопаті до вітру коеф. З зменшуватиметься і при повороті вала на 180 ° C = 0. Пропорційно З буде змінюватися і потужність, що передається на вал лопатою. Крива 1 (фіг.6) показує зміну потужності, що передається на вал однієї лопатою за один оборот валу. Криві 2 і 3 показують зміна потужності, що передається на вал двома іншими лопатями. Сумарна потужність, що передається трьома лопатями на вал за один його оборот, збільшиться в порівнянні з потужністю N _м в 1.5 рази (фіг.6). З огляду на можливі відхилення потужності, переданої на вал усіма лопатями, беремо коефіцієнт не 1,5, а 1,3 тоді постійна потужність N на валу ВЕУ буде дорівнює

Втрати потужності на обертання лопатей немає, тому що при обертанні вітроколеса лопаті самі здатні обертатися навколо своїх осей в потрібну сторону під впливом навколишнього їх повітряного середовища. Від флюгера потрібні лише невеликі зусилля при мінливому вітрі, щоб зберегти лопатей парусність. Число оборотів n вала під навантаженням тут буде дорівнює

де R - відстань від осі вала до осі обертання лопаті, = 3,14. При визначенні ККД ВЕУ враховуємо, що площа найбільшого поперечного вітрі перетину вітроколеса (миделевого перетин) дорівнює 1,5 площі лопаті (див. Вище), без урахування площі поздовжнього перерізу вала і водив, тоді потужність N _в вітрового потоку з таким перетином буде дорівнює

звідси відношення потужностей N / N _в - є ККД, тобто 1,3 / 1,5 = 0,866 ..., округляючи це число з урахуванням площі поздовжнього перерізу вала і водив знаходимо, що ККД ВЕУ буде не менше 0,8.

Істотним відмітною ознакою пропонованого винаходу є те, що ВЕУ має вал з двостороннім опорою, причому верхня опора знаходиться в траверсі, закріпленої на верхніх кінцях трьох вертикальних опор, закріплених в грунті.

Перевагою пропонованої конструкції є високі потужність і ККД, і потужність ВЕУ.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Вітроенергетична установка (ВЕУ), що містить встановлений в опорі з можливістю обертання вертикальний вал, прямокутні лопаті, встановлені на рівній відстані від вала з можливістю обертання навколо своїх осей, паралельних осі вала, з кутовою швидкістю, в два рази меншою кутовий швидкості можливого обертання валу, і в сторону, протилежну обертанню вала, при цьому лопаті виконані у вигляді симетричного профілю шириною, рівній подвоєній відстані від кромки вала до осі обертання лопатей, що мають кінематичну зв'язок з флюгером, а кут, укладений між площиною флюгера і площиною лопаті в момент її збігу з віссю вала, становить 90 °, що відрізняється тим, що верхня опора вала знаходиться в траверсі, закріпленої в горизонтальному положенні на верхніх кінцях трьох вертикальних опор, які закріплені в грунті на рівній відстані відносно один одного.

Версія для друку
Дата публікації 02.02.2007гг

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