| 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 RU2269674
Ветродвігатель
Ім'я винахідника: Атаманенко Михайло Едуардович (RU); Тищенко Олег Миколайович (RU); Свєтлаков Сергій Сергійович (RU)
Ім'я патентовласника: Атаманенко Михайло Едуардович (RU); Тищенко Олег Миколайович (RU); Свєтлаков Сергій Сергійович (RU)
Адреса для листування: 121351, Москва, вул. Полоцька, 8, кв.30, М.Е. Атаманенко
Дата початку дії патенту: 2004.02.19
Винахід відноситься до області вітроенергетики. Технічний результат полягає в створенні компактної, повноворотна навколо вертикальної осі конструкції, підвищенні коефіцієнта корисної дії (ККД) вітродвигуна, забезпеченні модульності і можливості роботи в широкому діапазоні швидкостей набігаючого вітру. Вітродвигун містить дволанковий співвісний вертикальний вал, з'єднаний з розташованим на землі електрогенератором, конфузор з флюгером і пристроєм, що регулює витрату повітря через нього, ротор з двома ярусами лопаток, розділених горизонтальною площиною, відповідно до винаходу, і являє собою енергетичний модуль, що включає в себе горизонтальне вітроколесо , жорстко поєднане з вертикальним валом і представляє собою плоский коло, по кромці якого, з двох його сторін, прикріплені лопатки в два яруси, до яких примикають, затуляючи собою всю або частину його площі, закриті кожухом конфузор, насаджені на вал і можуть вільно обертатися навколо нього і забезпечені ребрами і площинами жорсткості, одночасно формують всередині конфузорів високошвидкісний потік, крім того, передбачені ролики, що фіксують вітроколесо між конфузорів, фартух, що скріплює конфузор в одне ціле і захищає обидва ярусу лопаток від зовнішнього вітру, який, пройшовши вихідні канали конфузорів, входить в контакт з лопатками обох ярусів під оптимальним кутом до вектора їх окружної швидкості, обертаючи вал і з'єднаний з ними електрогенератор.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області вітроенергетики і може бути використано для енергозабезпечення різних споживачів.
Аналогами заявленого винаходу можна вважати наступні:
1. вітрових (пат. РФ №1783144, F 03 D 3/04), розташований в приземної площині і містить ряд повітроводів з повноповоротними збірними пристроями, що сходяться в один конфузор і далі в робочий канал, в якому розташована повітряна турбіна, що задає своїм розміром його мінімальний діаметр. Отработавший повітря скидається через повноповоротні пристрою. Позитивними якостями вітродвигуна є:
- Використання конфузора для отримання швидкісного повітряного потоку.
- Наявність декількох забірних пристроїв, що працюють на одну турбіну.
- Можливість роботи в широкому інтервалі швидкостей вітру і будь-яких його напрямків. Недоліки вітродвигуна.
- Використання тільки приземного, як правило, ослабленого повітряного потоку.
- Велике аеродинамічний опір і лобової динамічний напір, високі витрати на експлуатацію допоміжних пристроїв.
2. вітрових (пат. РФ №2156885, F 03 D 3/04), що містить послідовно розташовані по напрямку вітру: повітрозабірні пристрій з розсікачем, закручують повітряний потік, конфузор з робочим каналом, вітротурбіну, регулятор її обертання, забезпечений зубчастими передачами, дифузор , флюгерну лопать. Все це розміщено на поворотній платформі, що має можливість вільно обертатися навколо вертикального вала, вміщеного всередині стаціонарній вежі. Крім цього, два зубчастих поворотних вузла послідовно змінюють напрямок осі обертання турбіни для її приєднання до електрогенератори.
Позитивні якості вітродвигуна.
- Створення прискореного і закрученого повітряного потоку, що має зменшений лобовий динамічний напір.
- Автоматична орієнтація вітродвигуна за вітром.
- Розміщення електрогенератора на землі.
- Наявність механізмів, що регулюють витрату повітря. Недоліки вітродвигуна:
- Неможливість збільшення потужності за рахунок роботи декількох двигунів на один вал.
- Великі лінійні розміри і наявність зубчастих передач, які ускладнюють вирішення питань економічності і надійності.
Як прототип заявником обраний вітродвигун (пат. РФ №2028504, 6 F 03 D 3/02), як найбільш близький йому за сукупністю суттєвих ознак.
Вітродвигун містить дволанковий, співвісний вертикальний вал, який, разом з електрогенератором, розташованим на землі, знаходиться всередині капітального будови у вигляді вежі. У верхній частині внутрішнього ланки валу розташовується камера, розділена навпіл горизонтальною перегородкою. У кожній половині знаходиться свій ротор, навколо якого розташовані лопаті-напрямні. Ротори незалежно обертають з'єднані з ними ланки валу в протилежні сторони. Камера, разом з приєднаними до неї конфузорів і флюгером, вільно обертається навколо вертикальної осі. Повітряний потік, пройшовши конфузор і лопаті-напрямні, потрапляє на лопаті роторів. При сильних поривах вітру надлишок повітря скидається через бічні отвори на конфузорі.
Позитивні якості прототипу.
- Використання концентратора-прискорювача повітряного потоку.
- Наявність двухзвенного вала.
- Розташування електрогенератора на землі.
- Наявність пристроїв відтинають надлишки повітря при сильних поривах вітру.
Недоліки прототипу.
- Ні резерву збільшення потужності установки за рахунок збільшення числа роторів на одному валу по вертикалі.
- Велике аеродинамічний опір через наявність напрямних лопаток і складного маршруту потоку повітря всередині камери.
- Малий коефіцієнт прискорення повітряного середовища через розташування габаритного вітроколеса у вихідному каналі конфузора.
- Високі капітальні витрати при будівництві.
Завданням запропонованого винаходу є:
- Ефективне використання енергії малоскоростной, розсіяного вітрового потоку.
- Можливість роботи в широкому діапазоні швидкостей набігаючого вітру та потужностей виробленої енергії.
- Невисокі капітальні та експлуатаційні витрати.
- Висока надійність та екологічна безпека.
Технічним результатом розробленого винаходу можна вважати наступне:
- Компактна, повноповоротна навколо вертикальної осі конструкція, автоматично уловлює, що концентрує і прискорює вітер з будь-якого боку.
Додаток №2 до рішення про видачу патенту на винахід за заявкою №2004104736 / 06
- Високий ККД використання енергії вітру за рахунок оптимальних умов взаємодії лопаток вітроколеса і вітрової середовища, велика швидкість сконцентрованого повітряного потоку, мале аеродинамічний опір.
- Модульність конструкції і можливість створення окремих двигунів потужністю (1-5) кВт, при вітрі від 5 м / сек і вище, до десятків тисяч кВт, коли на одному вертикальному валу розміщується кілька двигунів.
- Можливість роботи в широкому діапазоні швидкостей набігаючого вітру, що забезпечується регулюванням витрати повітря через установку; міцна, обтічна і компактна форма енергомодуля, що дозволяє використовувати систему тросового кріплення.
- Конструкція великий заводської готовності.
- Вітрових не створює електропомех, екологічно безпечний. Рішення завдання, зазначеної вище, досягається тим, що вітродвигун містить дволанковий співвісний вертикальний вал, з'єднаний з розташованим на землі електрогенератором, конфузор, забезпечений флюгером і пристроєм, що регулює витрату повітря через нього, ротор з двома ярусами лопаток, розділених горизонтальною площиною. При цьому вітродвигун являє собою енергетичний модуль, що включає в себе горизонтальне вітроколесо, жорстко поєднане з вертикальним валом і представляє собою плоский коло, по кромці якого, з двох його сторін, прикріплені лопатки, що утворюють два яруси, до яких примикають, затуляючи собою всю або частину його площі, закриті кожухом два основні елементи конструкції - конфузор, насаджені на вал і можуть вільно обертатися навколо нього і забезпечені ребрами і площинами жорсткості, одночасно формують всередині конфузорів високошвидкісний потік, крім цього, передбачені ролики, що фіксують вітроколесо між конфузорів, фартух, міцно скріплює конфузор по контуру енергомодуля в одне ціле, що захищає обидва ярусу лопаток від зовнішнього вітру, який, пройшовши вихідні канали конфузорів, входить в контакт з лопатками обох ярусів під оптимальним кутом до вектора їх окружної швидкості, обертаючи вал і з'єднаний з ними електрогенератор.
Усередині вінця лопаток кожного ярусу основного вітроколеса, що обертає вал, поміщається додатковий і співвісно йому вітроколесо зі своїм ярусом лопаток, що може вільно обертатися навколо спільного вертикального валу, але в іншу сторону, використовуючи прискорений потік повітря з камери наявного конфузора, розділеного суцільною стінкою на два відсіки , а інша частина потоку, що має протилежний зміст, надходить як, і перш, на основне вітроколесо, при цьому, що виникають реактивні сили на конфузорі від потоків з різних відсіків гасять один одного, що полегшує орієнтацію енергомодуля по відношенню до зовнішнього вітрі, а вміщене в зазорі між вітроколесами реверсивний пристрій дозволяє заповнити утворену втрату потужності на основному ветроколесе, що виникла в силу поділу потоків.
 |
 |
На фіг.1 зображений двухзвенний вал з двома енергомодуля, з яких один (верхній) забезпечений додатковими вітроколесами.
- Заштриховані вузли обертання - жорстке з'єднання.
- Знаки (+) і (-) - напрямки прискореного потоку з камер конфузора щодо спостерігача.
На фіг.2 дана схема взаємного розташування в енергомодуля основного і додаткового вітроколіс і двокамерного конфузора.
Фігури містять:
1. Електрогенератор.
2. Нижня ланка двухзвенного вертикального вала.
3. Регулятор витрати повітря.
4. Нижній конфузор нижнього енергомодуля.
5. Фартух.
6. Два яруси лопаток основного вітроколеса.
7. Верхній конфузор нижнього енергомодуля.
8. Вузол вільного обертання.
9. Вузол роз'ємного з'єднання ланок валу.
10. Лопатки допоміжних вітроколіс.
11. Жорстке кріплення основного вітроколеса до валу.
12. енергомодуля з додатковими вітроколесами і двокамерними конфузора.
13. - 16. Варіант кріплення двухзвенного вала.
17. Реверсивне пристрій.
18. Перетини робочих каналів з двокамерного конфузора.
19. Флюгер.
20. Верхнє ланка двухзвенного вала.
21. Основне і допоміжне вітроколеса.
22. Робочі канали.
23. Камери конфузора.
24. Кожух.
Вітродвигун працює наступним чином.
Завдяки флюгерам 19 конфузор 7 і 4 нижнього енергомодуля, рухливо пов'язаного з нижньою ланкою вала 2, і такі ж конфузор верхнього енергомодуля, і рухливо пов'язані з верхньою ланкою валу 20, орієнтуються своїми вхідними перетинами назустріч вітру, використовуючи вузли вільного обертання 8. Залежно від потужності зовнішнього потоку пристрій 3 (наприклад, заслінка) запрограмовано займає певне положення, задаючи витрата повітря через конфузор від нуля до оптимального. При цьому вплив зовнішнього середовища на вітроколеса 21 виключається наявністю фартуха 5. Пройшовши обидва конфузора енергомодуля, повітря в вигляді двох вузьких високошвидкісних потоків потрапляє на двоярусні лопатки 6, обертаючі вітроколесо, жорстко поєднане з нижньою ланкою вала 2. Аналогічним чином, у верхньому енергомодуля 12 основне ветроколесо, жорстко поєднане з верхньою ланкою валу 20, обертає його, але в іншу сторону, по відношенню до ланки 2. Разом з тим, повітряний потік, залишаючи конфузор, буде відхиляти енергомодуля від його оптимального положення щодо напрямку вітру за рахунок виникає реактивної сили. Щоб згладити цей ефект, можна розташувати флюгер 19 під деяким кутом до вектора швидкості зовнішнього вітру. А щоб взагалі звести до мінімуму дезорієнтацію модуля щодо напрямку вітру, пропонується зробити конфузор двокамерним 23, виходи з яких 18, 22 направлені в протилежні сторони, забезпечуючи тим самим обертання основного вітроколеса 6 і допоміжного 10. Це, з одного боку, призведе до взаємної компенсації реактивних сил на конфузора, а з іншого, використовуючи обертання допоміжних коліс і реверсивні пристрої, дозволить заповнити втрату потужності на основному ветроколесе, що виникла в результаті поділу потоку.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. вітрових турбін, що містить дволанковий співвісний вертикальний вал, з'єднаний з розташованим на землі електрогенератором, конфузор, забезпечений флюгером і пристроєм, що регулює витрату повітря через нього, ротор з двома ярусами лопаток, розділених горизонтальною площиною, що відрізняється тим, що вітродвигун являє собою енергетичний модуль, що включає в себе горизонтальне вітроколесо, жорстко поєднане з вертикальним валом і представляє собою плоский коло, по кромці якого з двох його сторін прикріплені лопатки, що утворюють два яруси, до яких примикають, затуляючи собою всю або частину його площі, закриті кожухом два основні елементи конструкції - конфузор, насаджені на вал і можуть вільно обертатися навколо нього, забезпечені ребрами і площинами жорсткості, одночасно формують всередині конфузорів високошвидкісний потік, крім того, передбачені ролики, що фіксують вітроколесо між конфузорів, фартух, міцно скріплює конфузор по контуру енергомодуля в одне ціле і захищає обидва ярусу лопаток від зовнішнього вітру, який, пройшовши вихідні канали конфузорів, входить в контакт з лопатками обох ярусів під оптимальним кутом до вектора їх окружної швидкості, обертаючи вал, і з'єднаний з ними електрогенератор.
2. Ветродвігатель по п.1, що відрізняється тим, що всередині вінця лопаток кожного ярусу основного вітроколеса, що обертає вал, поміщається додатковий і співвісно з ним вітроколесо зі своїм ярусом лопаток, що може вільно обертатися навколо спільного вертикального валу, але в іншу сторону, використовуючи прискорений потік повітря з камери наявного конфузора, розділеного суцільною стінкою на два відсіки, а інша частина потоку, що має протилежний зміст, надходить, як і раніше, на основне вітроколесо, при цьому виникають реактивні сили на конфузорі від потоків з різних відсіків гасять один одного, що полегшує орієнтацію енергомодуля по відношенню до зовнішнього вітрі, а вміщене в зазорі між вітроколесами реверсивний пристрій дозволяє заповнити утворену втрату потужності на основному ветроколесе, що виникла в силу поділу потоків.
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.