Карусельный ветродвигатель

Использование: В электроэнергетике для преобразования ветровой энергии в энергию электрическую. В зависимости от габаритных размеров может изготовляться как для индивидуального, так и для коллективного использования.

Сущность изобретения: Геликоидные лопасти размещены на поверхности вращающегося вала, размещенного внутри цилиндрического корпуса, в котором переднее и заднее окна-основания выполнены прозрачными для ветрового потока.

Ветродвигатель оснащен электрическим генератором, а также - конфузором и флюгером, направляющими ветровой поток вдоль оси вала.

Высота геликоидных лопастей определяется разностью между радиусом цилиндра корпуса и радиусом вращающегося вала.

Предложенная конструкция имеет более высокий коэффициент использования энергии ветра и обеспечивает получение большей полезной мощности по сравнению с аналогичными установками таких же габаритов.

Настоящая полезная модель относится к ветроэнергетике для получения электрической энергии от использования энергии ветра.

Известны устройства аналогичного назначения, например, [1] «Ветродвигатель» по авторскому свидетельству СССР 985402 (аналог), содержащий ротор с криволинейными лопастями на вертикальной оси, флюгер и две группы направляющих лопаток.

Такое конструктивное исполнение обеспечивает несколько лучшие показатели, чем имеют двигатели, половина диаметра которых закрывается защитным экраном.

Однако, поскольку поток ветра направлен перпендикулярно оси ветродвигателя, значительная часть лопастей не задействована в потоке.

Известна также ветроэнергетическая установка [2] «Ветродвигатель» по авторскому свидетельству СССР 1622609 (аналог), содержащая на центральном валу держатели с поворотными лопастями, которые закрываются при движении по ветру, образуя сплошную лопасть, равную половине диаметра ветроколеса, и открываются при движении навстречу ветру, свободно пропуская ветровой поток.

Недостатком подобной конструкции является также недостаточно полное использование энергии ветра, поскольку задействовано в работе только часть лопастей.

Наиболее близким к заявленному объекту (прототипом) является [3] «Карусельный ветродвигатель» по авторскому свидетельству СССР 1537885, содержащий вертикальный вал и радиальные лопасти с пластинами, отогнутыми на определенный угол для ускорения перевода их из флюгерного в рабочее положение.

Однако в прототипе ветровая энергия также используется с низким коэффициентом полезного действия, поскольку время контакта каждой лопасти с ветровым потоком ограничено. Максимальное давление на лопасть поток оказывает только в положении, когда ее плоскость перпендикулярна направлению ветрового потока.

Кроме того, задействовано в работу также только часть лопастей, расположенных на половине диаметра ветроколеса.

Общим недостатком карусельных двигателей является перпендикулярное расположение их оси вращения относительно направления ветра.

Задачей предлагаемого технического решения является создание устройства, лишенного указанных недостатков.

Технические преимущества заявленного объекта по сравнению с прототипом заключаются в следующем:

- вал расположен горизонтально и заключен в дополнительно введенный корпус, внутренняя поверхность которого выполнена цилиндрической с прозрачным для ветрового потока передним окном-основанием и задним окном-основанием (далее: «окнами»), в которых установлен на опорах в подшипниках вал с лопастями;

- лопасти выполнены криволинейными по геометрической геликоиде и расположены на поверхности вращающегося вала. Высота геликоидной лопасти определяется разностью между радиусом цилиндра корпуса и радиусом вращающегося вала;

- к переднему окну на вход в цилиндрический корпус присоединен конфузор, а ось вращающегося вала устанавливается с помощью поворотной мачты флюгером на поток ветра.

Совокупность указанных технических преимуществ по сравнению с прототипом обеспечивает технический результат, заключающийся в увеличении коэффициента использования энергии ветра и в получении большей полезной мощности по сравнению с аналогичными устройствами таких же габаритов.

На чертеже приведена схема предлагаемого карусельного двигателя. Схема представлена в продольном сечении.

Ветродвигатель содержит корпус 1 с внутренней цилиндрической поверхностью, передним окном 2 на его входе и задним окном 3 на выходе корпуса, прозрачными для ветрового потока. Окна выполнены, например, ввиде опор, в которые монтированы подшипники 4 для размещения в них оси вращающегося вала 5, причем на поверхности последнего размещены геликоидные лопасти 6.

Ветродвигатель также оснащен конфузором 7, опорной мачтой 8, электрическим генератором 9 и хвостовым опереньем - флюгером 10.

Карусельный ветродвигатель работает следующим образом.

Поток ветра «V» улавливается конфузором 7, направляется через прозрачное для ветра окно 2 на вход корпуса и далее на геликоидные лопасти 6, вращающие вал 5 и соединенный с ним генератор 9. Высота лопастей заполняет зазор между внутренним диаметром корпуса 1 и наружным диаметром вращающегося вала 5, поэтому лопасти воспринимают максимум давления ветрового потока. Геликоидные криволинейные лопасти имеют большую площадь, чем прямые или слегка изогнутые лопасти карусельных ветродвигателей, поэтому время контакта их поверхности с ветровым потоком больше, что эквивалентно увеличению площади ометания ветроколеса.

Количество геликоидных лопастей определяется конкретной конструкцией ветродвигателя. Ориентация его на направление ветрового потока осуществляется, например, флюгером 10, путем поворота корпуса 1 относительно мачты 8. Поток, направленный вдоль оси конструкции, взаимодействует одновременно со всеми лопастями, что повышает эффективность конструкции.

По мнению авторов технический результат, заявленной полезной модели заключается в следующем: предлагаемая конструкция проста в изготовлении, имеет более высокий коэффициент использования энергии ветра и может быть рекомендована для массового применения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Авторское свидетельство ССР 985402, МПК F03D 3/00 «Ветродвигатель». Автор Ю.А.Поволоцкий (аналог).

2. Авторское свидетельство СССР 1622609, МПК F03D 9/00 «Ветродвигатель». Автор В.М.Антипов (аналог).

3. Авторское свидетельство СССР, МПК F03D 3/00 «Карусельный ветродвигатель». Автор Г.С.Кириченко (прототип).

Карусельный ветродвигатель, содержащий на опорной поворотной мачте вал, на котором размещены лопасти, а его ось соединена с генератором, отличающийся тем, что вал заключен в дополнительно введенный горизонтально расположенный на поворотной мачте и ориентированный по его входу на направление ветра корпус с цилиндрической внутренней поверхностью, в котором по центру на опорах в подшипниках установлена ось вала, на поверхности которого размещены лопасти, выполненные виде геликоиды, а ко входу корпуса присоединен конфузор.

РИСУНКИ