Ветроустановка

Изобретение относится к ветроэнергетике и может найти применение для автономного энергоснабжения. Задачей настоящего изобретения является разработка вихревой ветроустановки, позволяющей повысить коэффициент использования энергии ветра, надежность, снизить стоимость изготовления и эксплуатации. Технический результат достигается тем, что предлагаемая ветроустановка, содержащая вытяжной канал, направляющий аппарат и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным каналом, содержит генератор вихря, состоящий из осесимметричного полого конуса и крыла, образующего спираль Архимеда, который представляет собой сопрягающиеся окружности, радиусы которых R₂ и R ₃ находятся в соотношении R₃/R₂=1,618 соответствующему числу Фибоначчи и содержит механизм слежения за ветром. Ветроустановка также может выполнятся как с одним крылом, так и с тремя или четырьмя крыльями. Для более оптимального распределения потока образующая конуса генератора вихря представляет собой кривую вида f=kxⁿ (k=const, n=1, 2, 3). Использование изобретения позволяет повысить коэффициент использования ветра и надежность, а так же снизить стоимость изготовления и эксплуатационные затраты.

Изобретение относится к ветроэнергетике и в частности к конструкции ветроэнергетических установок.

Известна вихревая ветроустановка (патент РФ 2073111 от 05.05.1997 г.) содержащая башню с кольцевым воздухозаборником у основания, направляющий аппарат, ветроколесо и вытяжное устройство.

Недостатком данной установки является низкий КПД и конструктивная сложность установки.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является вихревая ветроустановка, содержащая вытяжное устройство, направляющий аппарат, выполненный в виде, по меньшей мере, двух коаксиально установленных в корпусе установки полых элементов в форме усеченных гиперболоидов вращения с разделяющими вертикальными перегородками, изогнутыми по спирали, и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным цилиндрическим каналом, образованным внутренними торцами вертикальных профилированных перегородок (патент РФ 2093702 от 27.06.1998).

Недостатком данного устройства является конструктивная сложность установки и эксплуатации. Наличие большого числа элементов, входящих в установку, снижает ее надежность.

Задачей настоящего изобретения является разработка ветроустановки, позволяющей повысить коэффициент использования энергии ветра. В результате использования предлагаемой ветроустановки повышается надежность и снижается стоимость изготовления и эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая ветроустановка, содержащая вытяжной канал, направляющий аппарат и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным каналом, содержит генератор вихря, состоящий из осесимметричного полого конуса и крыла, образующего спираль Архимеда, который представляет собой сопрягающиеся окружности, радиусы которых R₂ и R₃ находятся в соотношении R₃/R₂=1,618, соответствующему числу Фибоначчи и содержит механизм слежения за ветром.

В варианте конструкции ветроустановки, содержащей вытяжной канал, направляющий аппарат и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным каналом, содержит генератор вихря, состоящий из осесимметричного полого конуса и трех крыльев, начала которых расположены на линии основания конуса с шагом в 120° и образуют спирали Архимеда, которые представляют собой сопрягающиеся окружности, радиусы которых R₂ и R₃ находятся в соотношении R₃/R₂=1,618, соответствующему числу Фибоначчи.

В варианте конструкции ветроустановки, содержащей вытяжной канал, направляющий аппарат и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным каналом, содержит генератор вихря, состоящий из осесимметричного полого конуса и четырех крыльев, начала которых расположены на линии основания конуса с шагом в 90° и образуют спирали Архимеда, которые представляют собой сопрягающиеся окружности, радиусы которых R₂ и R₃ находятся в соотношении R₃ /R₂=1,618, соответствующему числу Фибоначчи.

Для оптимального распределения потоков воздуха в конструкции ветроустановки образующая конуса генератора вихря представляет собой параболу вида f=kхⁿ (k=const, n=1, 2, 3).

Для оптимального распределения потоков воздуха в конструкции ветроустановки образующая конуса генератора вихря представляет собой ветвь гиперболы.

В другом варианте ветроустановка, содержащая вытяжной канал, направляющий аппарат и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным каналом, содержит генератор вихря, состоящий из крыльев и осесимметричного полого конуса, находящегося внутри.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, 2, 3, 4 и 5.

На фиг.1 - показан общий вид ветроустановки с одним крылом.

На фиг.2 - представлен общий вид генератора вихря.

На фиг.3 - показан генератор вихря в плане.

На фиг.4 - показан генератор вихря с четырьмя крыльями

На фиг.5 - показан вариант исполнения конуса с образующей в виде параболы.

Ветроустановка содержит генератор вихря, образованный полым конусом 1 и крыльями 2, вытяжное устройство 3, служащее в качестве сопрягающего устройства между генератором вихря и ветроколесом 4, имеющего в центральной части отверстие для входа воздуха и отводные каналы 5, расположенные по осевой составляющей, перпендикулярной радиусу колеса, ориентированные выходами в направлении, противоположном направлению вращения колеса, вал электрогенератора 6, закрепленный в подшипниковом узле 7 и электрогенератор 8.

Радиус основания для осесимметричного полого конуса рассчитывается из соотношения R₂/R₁=1,618.

Ветроустановка работает следующим образом.

При попадании ветра в область генератора вихря происходит его закручивание вокруг конуса 1 и подъем с последующим попаданием в ветроколесо и преобразованием энергии ветра в механическую энергию вращения ветроколеса 4. Вращение ветроколеса 4 передается электрогенератору 8 посредством вала 6, закрепленному в подшипниковом узле 7. Подшипниковый узел 7 и электрогенератор 8 жестко закреплены на общей раме с генератором вихря.

Изобретение может быть использовано в ветроэнергетике при создании ветроустановок, осуществляющих преобразование энергии воздушного потока. Принцип действия ветроустановки позволяет ей работать на малых скоростях ветра.

Ветроустановка, содержащая вытяжной канал, направляющий аппарат и ветроколесо, выполненное в форме тела вращения, установленное над вытяжным каналом, отличающаяся тем, что она содержит генератор вихря, состоящий из крыльев и осесимметричного полого конуса, находящегося внутри.