Переносная ветроэнергетическая установка

Применение: в качестве ветродвигателя с ротором типа Ф-Дарье для перевозки и быстрого монтажа как индивидуальный автономный источник электроэнергии в условиях удаленности от населенных пунктов (в геологоразведке, дальнем туризме, альпинизме, парусных экспедициях, среди кочевых племен, любителей загородных поездок и пр.). Ветроэнергетическая установка имеет вертикальную ось вращения в виде вала, выполненного как телескопическая мачта, и прикрепленные к валу лопасти, выполненные из герметичной ткани с эластичными трубчатыми кольцами по контурам. Для придания лопастям дугообразной формы внутреннее пространство трубчатых колец соединяется с источником газонаполнения, например, ручным пневмонасосом. К нижнему концу вала с помощью разъемного соединения прикреплен штырь для фиксации ветроэнергетической установки. Трубчатые кольца лопастей имеют разновеликие диаметры сечения для придания лопастям аэродинамического профиля. Достигается возможность сборки-разборки конструкции, простота монтажа, снижение массы лопастей ротора, компактность в разобранном виде, возможность легкой фиксации ВЭУ в требуемом месте.

Полезная модель относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям с ротором типа Ф-Дарье, и может быть использована для перевозки и быстрого монтажа как индивидуальный автономный источник электроэнергии в условиях удаленности от населенных пунктов (в геологоразведке, дальнем туризме, альпинизме, парусных экспедициях, среди кочевых племен, любителей загородных поездок и пр.).

Известно ветроэнергетическое устройство (ВЭУ) с ветроротором Дарье, который имеет вертикальную ось вращения с двумя и более лопастями, изогнутыми вдоль вертикальной плоскости и образующими пространственную овальную конструкцию, которая вращается под действием подъемных сил, возникающих на лопастях от ветрового потока (см. Е.Р. Абрамовский и др. Аэродинамика ветродвигателей. Учебное пособие. Днепропетровский государственный университет. Днепропетровск, 1987).

Известны также ветророторы Дарье, содержащие вертикальный вал и соединенные с валом и отдаленные от него продольные дугообразные узкие с крыльевым профилем лопасти (см. Ветроэнергетика. Под ред. Д. Рензо. - М.: Энергоатомиздат, 1982).

Известные технические решения обладают преимуществами, присущими ВЭУ с вертикальной осью вращения ветроротора типа ротора-Дарье, такими как независимость функционирования от направления ветрового потока, упрощение конструкции лопастей и др. Вместе с тем, установки имеют стационарное применение и не пригодны для перемещения вместе с потребителями энергии. Элементы конструкции таких ВЭУ (вал, лопасти) являются, как правило, громоздкими и тяжелыми.

Известна ветросиловая установка с ротором Дарье, выполненным с вертикальной осью вращения и в виде вала с прикрепленными к нему напрямую или с помощью траверс лопастями, выполненными в виде герметичной оболочки из ткани, при этом оболочка выполнена в виде рукава с размещенными внутри рукава нервюрами аэродинамического профиля, а внутреннее пространство оболочки соединяется воздуховодом с источником газонаполнения для поддержания внутри лопасти заданного избыточного давления (см. патент RU 2454564, МПК F03D 3/06, F03D 11/04, F03D 11/02, опубл. 27.06.2012).

В известной ветросиловой установке, принятой за прототип, существенно снижена масса лопастей ротора. Однако данное техническое решение также предназначено для стационарного применения и не является переносным.

Задача полезной модели заключается в создании компактной автономной переносной ВЭУ.

Техническим результатом, достигаемым в результате использования полезной модели, является возможность сборки-разборки конструкции, простота монтажа, снижение массы лопастей ротора, компактность в разобранном виде, возможность легкой фиксации ВЭУ в требуемом месте.

Указанный технический результат достигается тем, что в ветроэнергетической установке, содержащей ротор Дарье, который имеет вертикальную ось вращения в виде вала с прикрепленными к нему выполненными из герметичной ткани лопастями, которые выполнены с возможностью поддержания дугообразной формы от источника газонаполнения, согласно предложенному, вал ротора выполнен в виде телескопической мачты, по контурам лопастей имеются эластичные трубчатые кольца, внутреннее пространство которых соединяется с источником газонаполнения, а к нижнему концу вала с помощью разъемного соединения прикреплен штырь для фиксации ветроэнергетической установки. Трубчатые кольца лопастей имеют разновеликие диаметры сечения для придания лопастям аэродинамического профиля. Для более надежной фиксации штырь может быть выполнен с насечкой, с винтовой резьбой или с отверстиями для втулки-рукоятки (в случае фиксации на ледниках, твердых грунтах и т.д.). Источником газонаполнения трубчатых колец может служить компактный ручной пневмонасос.

Выполнение вала ротора в виде телескопической мачты и разъемность соединения вала со штырем дает возможность быстрой и удобной сборки-разборки конструкции ВЭУ и придает конструкции компактность в разобранном виде, что является неотъемлемым условием мобильности ВЭУ.

Выполнение лопастей ротора в виде надувных трубчатых колец, которые соединены по периметру герметичной тканью, обеспечивает снижение массы лопастей и всей конструкции ВЭУ, а также компактность ВЭУ после того, как из трубчатых колец выпущен воздух.

Использование штыря для фиксации ВЭУ дает возможность несложным способом зафиксировать установку в любом месте, где требуется потребление энергии, что также является условием мобильности и автономности ВЭУ.

На чертежах представлены: общий вид переносной ВЭУ с ротором Ф-Дарье (фиг. 1); вид ротора сверху (фиг. 2); переносная ВЭУ в собранном виде (фиг. 3).

Предложенная полезная модель содержит вал, представляющий собой двухколенную телескопическую стеклопластиковую мачту 1, неподвижно закрепленную на роторе 2. В двух противоположных точках на мачте 1 закреплено ветроколесо, выполненное из двух эластичных надувных трубчатых колец 3 разного диаметра сечения. Трубчатые кольца 3 располагаются на одной оси по аналогии с меридианами на глобусе и имеют две точки пересечения между собой в местах соединения с осью вращения, роль которой играет телескопическая мачта 1. Трубчатые кольца 3 соединены между собой по периметру герметичной, например, клеенчатой тканью 4, что в накачанном состоянии образует две диаметрально противоположно расположенные дугообразно изогнутые аэродинамические лопасти, то есть полный ротор типа Ф-Дарье. К нижнему концу мачты 1 с помощью разъемного соединения, например, резьбового, прикреплен штырь 5.

Переносная ветроэнергетическая установка работает следующим образом.

ВЭУ перевозят в собранном виде (фиг. 3) в дорожном футляре (кейсе, сумке и т.д.).

В нужном месте вынимают телескопическую мачту 1 и раскладывают ее.

Трубчатые кольца 3 ветроротора (фиг. 1) накачивают с помощью ручного пневмонасоса (не показан). Избыточное давление воздуха внутри колец 3 расправляет их, ткань 4 натягивается, и конструкция принимает форму двух дугообразных лопастей. Лопасти имеют аэродинамический профиль благодаря выполнению поперечных сечений трубчатых колец 3 с разными диаметрами, что показано на фиг.2.

В завершение к нижней части телескопической мачты 1 прикручивают штырь 5.

Собранную конструкцию ВЭУ втыкают штырем 5 в любой выступающий над поверхностью земли искусственный или природный объект (грунт, почву, ледник и т.д.). Кроме этого, ВЭУ за верхнюю часть мачты 1 можно привязать к дереву или к любым выступающим над поверхностью предметам.

Набегающие потоки ветра создают подъемную силу на лопастях, которая направлена по касательной к оси их вращения, и ветроротор начинает вращаться. Кинетическая энергия потока ветра преобразуется в электрическую энергию, подаваемую потребителю. Дальнейшее ее распределение и аккумулирование возможно в любых вариантах.

Предложенная полезная модель решает проблему энергообеспечения подвижных групп потребителей в отдаленных регионах. По весу и компактности она может быть переносима одним человеком. ВЭУ легко и быстро монтируется в полевых условиях в месте локального использования.

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая ротор Дарье, который имеет вертикальную ось вращения в виде вала и прикрепленные к валу лопасти, выполненные из герметичной ткани и с возможностью поддержания дугообразной формы от источника газонаполнения, отличающаяся тем, что вал ротора выполнен в виде телескопической мачты, по контурам лопастей имеются эластичные трубчатые кольца, внутреннее пространство которых соединяется с источником газонаполнения, а к нижнему концу вала с помощью разъемного соединения прикреплен штырь для фиксации ветроэнергетической установки.

2. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что эластичные трубчатые кольца лопастей имеют неодинаковые диаметры сечения для придания лопастям аэродинамического профиля.

3. Ветроэнергетическая установка по любому из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве источника газонаполнения трубчатых колец используется компактный ручной пневмонасос.

4. Ветроэнергетическая установка по любому из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что штырь выполнен с насечкой, или с винтовой резьбой, или с отверстиями для втулки-рукоятки.

РИСУНКИ