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 RU2157920

Вітроелектростанція

Ім'я винахідника: Гурницкий В.М .; Марьяша Ю.А.
Ім'я патентовласника: Ставропольського державного СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКА АКАДЕМІЯ
Адреса для листування: 355017, Ставрополь, пров. Зоотехнічний 12, сільськогосподарська академія, патентний відділ
Дата початку дії патенту: 1997.05.28

Винахід відноситься до вітроенергетики, а саме до вітряних електричних станцій (ВЕС). Технічний результат полягає в підвищенні надійності та технологічності конструкції, досягається за рахунок того, що в вітроелектростанції, що містить орієнтовані за напрямками панівних вітрів конфузор і турбогенератор, що включає електричний генератор і турбіну з лопатками, відповідно до винаходу поперечний переріз конфузора по всій осьової довжині має форму квадрата, при цьому конфузор виконані у вигляді окремих секцій, товщина стінок яких змінюється пропорційно навантаженню, кожна секція містить зовнішні елементи жорсткості, що утворюють рівнобедрений прямокутні трикутники, а сопла конфузорів у вигляді прямокутників розташовані зліва і праворуч від турбіни з вертикальною віссю обертання, насадженої на вал генератора вище останнього, що представляє собою асинхронний електродвигун в рекуперативному режимі, причому лопатки турбіни виготовлені у формі прямокутних тарілок з отворами, що знаходяться на дні останніх в шаховому порядку.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до вітряних електричних станцій (ВЕС) і призначене для виробництва електроенергії в економічно обгрунтованих випадках.

Відома ВЕС, яка містить циліндричний корпус з вхідним конфузорів і вихідним дифузором, в середній частині якого знаходяться лопатеві вітроколеса, вали яких розташовані в площині, перпендикулярній осі корпусу, з утворенням багатокутника і кінематично пов'язані між собою (Див. А.С. N 1815413. Кл . F 03 D 3/04).

Недоліком даної конструкції є складність каналізації механічної енергії, а й неможливість оптимальної орієнтації на напрямку пануючих вітрів.

Відома і ВЕС, що має на поворотній опорі корпус з вхідним конфузорів, горловиною і вихідним дифузором, розміщений в корпусі вал, закріплену на ньому в зоні горловини турбіну і направляючий апарат, розміщений в горловині (Див. А.с. N 1809158, Кл.F 03 D 1/04).

Основним недоліком пристрою є велика поворотна маса, що ускладнює отримання великих потужностей.

Відома конструкція вітродвигуна, що містить корпус з вхідним конфузорів і вихідним дифузором, розміщені в корпусі обтічник, пов'язаний з конфузорів за допомогою напрямних лопаток, лопатеве ветроколесо, розташоване за обтічником, і конус, встановлений в дифузорі і пов'язаний з ним за допомогою радіальних перемичок, причому поверхня дифузора виконана гофрованої в окружному напрямку з утворенням внутрішніх і зовнішніх клинчастих лотків, а конус пов'язаний з дифузором в зоні зовнішніх клинчастих лотків (Див. А. с. N 1592572, Кл. F 03 D 1/04). Дана конструкція при всіх наявних перевагах поєднує недоліки розглянутих ВЕС.

Найбільш близькою до заявляється винаходу і прийнятої авторами за прототип є ВЕС, яка містить барабанне ветроколесо з лопатями, закріпленими на горизонтальному валу, і два діаметрально встановлених щодо нього конфузора, вихідні отвори яких розташовані одне вище, а інше нижче валу (Див. А.с. N 1268792, Кл. F 03 D 3/04).

Недолік прототипу - неможливість оптимального орієнтування конфузорів на місцевості, так як напрямку пануючих вітрів рідко лежать на одній лінії, а й невисока використання матеріалів з конструкції конфузорів.

Мета винаходу - підвищення надійності та технологічності конструкції, що володіє високими питомими енергетичними показниками.

Поставлена ​​мета досягається тим, що вітроелектростанція містить орієнтовані за напрямками панівних вітрів конфузор і турбогенератор, що включає електричний генератор і турбіну з лопатками, причому поперечний переріз конфузора по всій осьової довжині має форму квадрата, крім того, конфузор виконані у вигляді окремих секцій, товщина стінок яких змінюється пропорційно навантаженню, кожна секція містить зовнішні елементи жорсткості, що утворюють рівнобедрений прямокутні трикутники, а сопла конфузорів у вигляді прямокутників розташовані зліва і праворуч від турбіни з вертикальною віссю обертання, насадженої на вал генератора вище останнього, що представляє собою асинхронний електродвигун в рекуперативному режимі, причому лопатки турбіни виготовлені у формі прямокутних тарілок з отворами, що знаходяться на дні в шаховому порядку.

Фіг. 1 показаний вид збоку
Фіг. 2 - вид зверху даної ВЕС (навіс умовно не показаний)	На фіг. 3 зображена конструкція конфузора
Фіг. 4 представлений загальний вид турбіни	Фіг. 5 - вид окремої лопаті

ВЕС складається, як мінімум, з двох орієнтованих на напрямку пануючих вітрів конфузорів 1, 2 (фіг. 2), складених з окремих секцій 3, встановлених за допомогою опор 4 на фундаменті 5, що представляє собою зварену конструкцію з сталевих профілів у вигляді трапеції, крайні точки якої з'єднані з забитими в землю палями 6. Додатково конфузор 1, 2 кріпляться до фундаменту 5 розтяжками 7. По всій осьової довжині конфузор мають форму квадрата і містять зовнішні трикутні елементи жорсткості 8 (фіг. 3), утворені виступаючими частинами куточків 9, що обрамляють кожну секцію, з привареними до них перекладинами 10. Форсунки 11 (фіг. 2) конфузорів 1, 2 спрямовані на турбіну 12 з вертикальною віссю обертання, що має лопатки 13 у вигляді глибоких прямокутних тарілок з отворами в дні 14 (фіг. 5). Лопатки 13 кріпляться одним краєм до барабану 15 (фіг. 4), іншим своїм краєм вони приварені до сталевих ободів 16. Турбіна 12 насаджена на вал електрогенератора 17 (фіг. 1), що представляє собою асинхронний двигун, що працює в рекуперативному режимі. Електрогенератор 17 має фланцеве кріплення і встановлений на підставі 18, виконаному у вигляді будови, усередині якого розташований блок управління 19. Зверху турбіна 12 і електрогенератор 17 накриті навісом 20, укріпленим на опорних стовпах 21.

ВЕС працює наступним чином. Прискорившись в конфузорі 1, що складається з окремих секцій 3, потік повітря через форсунку 11 потрапляє на лопатки 13 турбіни 12, викликаючи обертання останньої. Частина повітря проникає в отвори лопаток 13; при цьому зменшується розрідження перед попередньої лопаткою; для подальшої лопатки зменшується опір входження її в спрямований потік повітря; крім того, це сприяє меншому відображенню потоку повітря від лопатки; проходячи крізь отвори 14, потік повітря додатково зменшує свою кінетичну енергію за рахунок сил тертя; все це підвищує коефіцієнт використання енергії вітрового потоку. При досягненні електрогенератором 17 кутової швидкості вище синхронної блок управління 19 підключає його до електромережі; при цьому ведений мережею електрогенератор віддає в неї електроенергію стандартної якості. Невеликі зміни напрямку вітру щодо пануючого трохи позначаються на роботі ВЕС внаслідок досить великого кута сходження стінок конфузора 1. При зміні пануючого напрямку вітру працює конфузор і в економічно доцільних випадках можлива установка додаткових конфузорів. Навіс 20, що стоїть на опорних стовпах 21, захищає робочу зону від впливу опадів. Виконання підстави 18 у вигляді приміщення дозволило розмістити в ньому блок управління 19. Запропонована конструкція турбіни дозволяє зменшити масу лопаток 13, не знижуючи ефективність роботи, тому що обіду 16 мають мале аеродинамічний опір, а порожнистий барабан 15 - низький момент інерції. Стійкість конфузорів 1, 2 забезпечується поєднанням опор 4 і розтяжок 7, закріпленими на фундаменті 5, який, в свою чергу, кріпиться за допомогою паль 6. Зовнішні елементи жорсткості 8, утворені виступаючими частинами куточків 9 і перекладинами 10, надають конфузора 1, 2 необхідну жорсткість в поперечному напрямку.

Пропонований винахід має такі переваги порівняно з прототипом: пропонованої конструкції ВЕС безпечно заледеніння; установка конфузорів на напрямку пануючих вітрів забезпечує максимальне використання енергії повітряних мас в даній місцевості, застосування блоку автоматичного керування і малі габарити обертових частин, а й відсутність механічних передач помітно знижують експлуатаційні витрати даної ВЕС, а висока технологічність і застосування в якості генератора асинхронного електродвигуна дозволяють виготовити її в умовах ремонтних майстерень. Дану ВЕС можна встановлювати на дахах будівель і виробничих корпусів, таким чином можна не тільки економити електроенергію, а й опалювати будівлі в зимовий період, компенсуючи їх охолодження вітром.

Технічний результат, який досягається при реалізації даного винаходу, полягає в тому, що при високих питомих енергетичних показниках ВЕС знижується її вартість і зменшуються габарити обертових частин.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Вітроелектростанція, що містить орієнтовані за напрямками панівних вітрів конфузор і турбогенератор, що включає електричний генератор і турбіну з лопатками, що відрізняється тим, що поперечний переріз конфузора по всій осьової довжині має форму квадрата, при цьому конфузор виконані у вигляді окремих секцій, товщина стінок яких змінюється пропорційно навантаженню , кожна секція містить зовнішні елементи жорсткості, що утворюють рівнобедрений прямокутні трикутники, а сопла конфузорів у вигляді прямокутників розташовані зліва і праворуч від турбіни з вертикальною віссю обертання, насадженої на вал генератора вище останнього, що представляє собою асинхронний електродвигун в рекуперативному режимі, причому лопатки турбіни виготовлені в формі прямокутних тарілок з отворами, що знаходяться на дні останніх в шаховому порядку.

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