Ветродвигатель

 

Заявляемая полезная модель относится к области ветроэнергетики, а, именно, к устройствам для получения электроэнергии нетрадиционным способом. Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы ветродвигателя. Задача решается тем, что в ветродвигателе, содержащем ветроколесо с осесимметричным центральным телом и закрепленными внутри центрального тела подкосами, удерживающими расположенный над лопастями ветроколеса кольцевой обтекатель, на задней кромке которого размещены лепестки, лепестки изогнуты с образованием дугообразной формы в поперечном сечении и прямоугольной формы в плане, и расположены выпуклой частью в сторону передней кромки кольцевого обтекателя наружу от его оси симметрии. Полезная модель найдет широкое применение во всех отраслях, где имеется потребность в высокоэффективных и относительно малогабаритных нетрадиционных источниках получения электрической энергии.

1 нпфи, 2 фиг.

Заявляемая полезная модель относится к области ветроэнергетики, а, именно, к устройствам для получения электроэнергии нетрадиционным способом.

Известен ветродвигатель, содержащий ветроколесо с осесимметричным центральным телом с килем в хвостовой части и кольцевой обтекатель, закрепленный на центральном теле с помощью лопаток, на входе которого закреплена сетка (патент РФ на полезную модель 12195).

Недостатком этого ветродвигателя является относительно низкая эффективность.

Известен также ветродвигатель, являющимся наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели, содержащий ветроколесо с осесимметричным центральным телом и закрепленный на центральном теле с помощью лопаток или подкосов кольцевой обтекатель, задняя кромка которого выполнена в виде равномерно расположенных по окружности плоских лепестков (патент РФ на полезную модель 38364).

Данный ветродвигатель также недостаточно эффективен.

Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы ветродвигателя.

Задача решается тем, что в ветродвигателе, содержащем ветроколесо с осесимметричным центральным телом и закрепленными внутри центрального тела подкосами, удерживающими расположенный над лопастями ветроколеса кольцевой обтекатель, на задней кромке которого размещены лепестки, лепестки изогнуты с образованием дугообразной формы в поперечном сечении и прямоугольной формы в плане, и расположены выпуклой частью в сторону передней кромки кольцевого обтекателя наружу от его оси симметрии.

Конструкция ветродвигателя обеспечивает повышение эффективности работы, при которой повышение скорости потока достигается за счет создания комбинированного эффекта понижения давления в зоне истечения потока из кольцевого обтекателя и эжектирования этого потока внешним воздушным потоком.

Полезная модель поясняется чертежами. На Фиг.1 изображен схематично ветродвигатель, а на Фиг.2 - лепестки обтекателя. Представленный на Фиг.1 ветродвигатель содержит кольцевой обтекатель 1, внутренняя поверхность которого получена вращением вокруг продольной оси О-О ветродвигателя несимметричного крыльевого профиля 2, обращенного выпуклой частью внутрь кольцевого обтекателя 1. По периметру задней кромки кольцевого обтекателя 1 наружу от его продольной оси размещены лепестки 3, имеющие дугообразную форму в поперечном сечении и прямоугольную форму в плане и расположенные выпуклой частью в сторону передней кромки кольцевого обтекателя 1.

Кольцевой обтекатель 1 закреплен на силовой раме 4 с помощью подкосов 5, что существенно упрощает конструкцию ветродвигателя и повышает ее надежность. На силовой раме 4 шарнирно закреплена также ось 6 ветроколеса 7 с лопастями 8. Корневые части лопастей 8, ось 6 ветроколеса 7 и силовая рама 4 закрыты осесимметричным центральным телом 9.

Форма внутренней поверхности кольцевого обтекателя 1 и наружной поверхности осесимметричного центрального тела 9 формируют на входе в кольцевой обтекатель 1 перед лопастями 8 ветроколеса 7 конфузорный канал 10, а на выходе из кольцевого обтекателя 1 позади лопастей 8 ветроколеса 7 - диффузорный канал 11.

Принцип работы ветродвигателя

Ветродвигатель работает следующим образом. Воздушный поток, попадая в конфузорный канал 10, разгоняется и поступает на лопасти 8 ветроколеса 7, которое преобразует кинетическую энергию воздушного потока в механическую энергию вращения оси 6 ветроколеса 7.

После прохождения через лопасти 8 ветроколеса 7 воздушный поток поступает в диффузорный канал 11, где его скорость снижается, что приводит к общему снижению скорости потока внутри кольцевого обтекателя 1. Что бы снизить эффект торможения потока в диффузорном канале 11 по периметру задней кромки кольцевого обтекателя 1 размещены лепестки 3, которые благодаря их размещению наружу от продольной оси ветродвигателя позволяют задействовать дополнительные массы воздуха в передаче их кинетической энергии воздушному потоку. При обтекании лепестков 3 внешним по отношению к кольцевому обтекателю 1 воздушным потоком за лепестками 3 возникает процесс активного образования вихрей, способствующих созданию зон пониженного давления за задней кромкой кольцевого обтекателя 1 и, соответственно, увеличению скорости истечения потока из диффузорного канала 11. Кроме того, при протекании внешнего потока в промежутках между криволинейными поверхностями лепестков 3, его скорость увеличивается и способствует дополнительному эжектированию внутреннего воздушного потока. Размер лепестков и промежутка К между ними определяется расчетным путем из условий оптимального вихреобразования и получения максимально возможной скорости потока, протекающего между лепестками 3.

Создание комбинированного эффекта пониженного давления в зоне истечения потока из диффузорного канала 11 и эффекта его эжектирования внешним воздушным потоком обеспечивает повышение скорости потока, обтекающего ветротурбину, на 3-5% большее, чем при применении плоских, в том числе разнонаправленных лепестков, использованных в принятом в качестве прототипа ветродвигателе (свидетельство на полезную модель РФ 38364), и, как следствие, повышение на 10-15% мощности, снимаемой с оси ветроколеса.

Полезная модель найдет широкое применение во всех отраслях, где имеется потребность в высокоэффективных и относительно малогабаритных нетрадиционных источниках получения электрической энергии.

Ветродвигатель, содержащий ветроколесо с осесимметричным центральным телом и закрепленными внутри центрального тела подкосами, удерживающими расположенный над лопастями ветроколеса кольцевой обтекатель, на задней кромке которого размещены лепестки, отличающийся тем, что лепестки изогнуты с образованием дугообразной формы в поперечном сечении и прямоугольной формы в плане, и расположены выпуклой частью в сторону передней кромки кольцевого обтекателя наружу от его оси симметрии.



 

Наверх