RU21425U1

RU21425U1 - Ветроустановка

Info

Publication number: RU21425U1
Application number: RU2001124231/20U
Authority: RU
Inventors: В.В. Кухарцев; А.Г. Спиридонов; Л.Н. Говорухин
Original assignee: Кухарцев Владислав Владимирович
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2002-01-20

Abstract

1. Ветроустановка, содержащая аэродинамический канал, состоящий из конфузора, рабочего канала и диффузора, установленную в рабочем канале ветротурбину и механизм управления вращением аэродинамического канала, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена механизмом управления пограничным слоем, механизмом управления формой сечения аэродинамического канала, механизмом запирания канала, а конфузор - системой шумопонижения, кроме того, ветротурбина снабжена механизмом поворота лопастей.2. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что она установлена на платформе, имеющей произвольный наклон относительно вертикали, с углом поворота от 0 до 360вокруг оси.3. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что форма поперечного сечения любой из частей аэродинамического канала может изменяться по длине аэродинамического канала по произвольному закону.4. Ветроустановка по п. 1, отличающаяся тем, что угол раскрытия как конфузора, так и диффузора может изменяться от 0 до 180, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.5. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что ветротурбина выполнена с осью вращения, имеющей произвольный угол относительно как вертикальной, так и горизонтальной осей и установлена в произвольном месте аэродинамического канала.6. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что ветротурбина оборудована системой механизации лопастей, обеспечивающей поворот лопастей путем отклонения предкрылков и закрылков на лопастях.

Description

2001124231

пшцп

г 4 г ,

Изобретение относится к области устройств для преобразования энергии ветра в механическую энергию и передачи этой энергии к месту ее использования, в частности с неподвижными направляющими средствами относительно вращающегося органа двигателя, несущего элементы, взаимодействующими с ветром.

Известна ветроэлектростанция (см. Патент РФ №2157920, М кл. F 03 D 3/04, публ.2000 Г./1/) представляющая собой агрегат, состоящий из ориентированных по направлениям господствующих ветров конфузоров, турбогенератора, включающего электрический генератор и турбины с лопатками, причем поперечное сечение конфузоров по всей длине имеет форму квадрата, кроме того, конфузоры вьшолнены в виде отдельных секций, толщина стенок которых изменяется пропорционально нагрузке, каждая секция содержит наружные элементы жесткости, образующие равнобедренные прямоугольные треугольники, а сопла конфузоров в виде прямоугольников расположены слева и справа от турбины с вертикальной осью вращения, насаженной на вал генератора вьщ1е последнего, представляющего собой асинхронный электродвигатель, работающий в рекуперативном режиме, причем лопатки турбины изготовлены в форме прямоугольных тарелок с отверстиями, находящимися на дне в шахматном порядке.

Несмотря на то, что использование конфузоров способствует получению компактного высокоскоростного ветрового потока, а вьшолнение их поворотными улавливанию ветра со всех направлений, данная установка обладает рядом недостатков, а именно:

ветротурбина не защищена от опасных воздействий окружающей среды, отсутствует возможность регулирования мощности на валу генератора, при этом конструкция громоздка, а отсутствие диффузоров приводит к неполному срабатьгоанию энергии ветрового потока.

М.кл. F 03 D 3/04

ВЕТРОУСТАНОВКА

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является ветросиловая энергоустановка вращающегося типа { см. Патент РФ №2156885, М.кл. F 03 D 3/04, публ. 2000 г. /2/). Наличие диффузора, клапана аварийного сброса воздуха, рассекателя воздуха, направляющей пластины, хвостового оперения позволяет более полно использовать энергию ветра для выработки электроэнергии. Установка предназначена для получения электрической энергии, для чего снабжена электрическим генератором и системой передач Установка позволяет более полно использовать энергию ветра для вьфаботки электроэнергии за счет того, что ее конструкция позволяет улавливать ветер со всех направлений, использовать высокоскоростной, энергоемкий, компактный ветровой поток, работать на слабом и среднем ветре со скоростью 5-10 м/с, стабилизировать скорость вращения независимо от изменения скорости ветра и обеспечивает защиту от разрущающего действия ветра.

Однако ветроустановка, описанная в /2/, имеет достаточно больпше габариты, необходимые для получения большой мощности на валу генератора, а также больщие потери на аэродинамическое сопротивление в канале.

Задачей, на рещение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение капитальных и эксплуатащюнных затрат и себестоимости вырабатываемой энергии.

Технический результат, который может быть достигнут при реализащ1и предлагаемого изобретения, - эффективное использование энергии низкопотенциального ветрового потока, простота конструкции и сравнительно небольщие габариты, возможность работать на слабом ветре менее 5 м/с, надежность и долговечность узлов и оборудования, защита установки от разрушающего воздействия окружающей среды и воздействия ветроагрегата на окружающую среду, повышение КПД, удобство монтажа и ремонта.

Указанный технический результат достигается за счет того, что ветроустановка, содержащая конфузор, рабочий канал, диффузор, установленную в рабочем канале ветротурбину и механизмом управления вращением аэродинамического канала, дополнительно снабжена механизмом управления пограничным слоем, механизмом управления формой сечения аэродинамического канала, механизмом запирания канала, а конфузор - системой шумопонижения, кроме того, ветротурбина снабжена механизмом поворота лопастей.

Снабжение ветроустановки механизмом управления пограничным слоем и механизмом

управления формой сечения аэродинамического канала позволяет превратить низкопотенциальный ветровой поток в компактный высокоскоростной, достичь высоких значений мощности при работе на малых скоростях ветра, существенно повысить общий коэффициент использования энергии ветра.

Снабжение ветроустановки механизмом запирания канала обеспечивает упрощение ремонта и монтажа ветроустановки.

Снабжение ветротурбины механизмом поворота лопастей обеспечивает повьпиение КПД преобразование энергии ветра в механическую и, при необходимости, в электрическую.

На че1Угеже (фиг. 1) представлена схема предлагаемой ветроустановки.

Установка содержит конфузор 1, рабочий канал 2, диффузор 3, ветротурбину 4, механизм управления пограничным слоем 5, механизм поворота лопастей 6 (на чертеже не показан), механизм управления формой сечения аэродинамического канала 7,механизм запирания канала 8, систему щумопонижения 9, элемент управления вращением аэродинамического канала 10.

Предлагаемая ветроустановка работает следующим образом.

Воздущный поток входит в конфузор 1. Геометрическая форма и размеры конфузора 1 оптимизированы для уменьщения аэродинамических потерь. В рабочем канале 2, через который затем проходит воздух, установлена ветротурбина 4. Форма диффузора 3, по которому дальще проходит поток также как и конфузора 1, оптимизирована с целью уменьщения аэродинамических потерь. В конфузоре 1 установлена система управления пограничным слоем 5, позволяющая придать профилю набегающего потока оптимальную форму. Лопасти ветротурбины снабжены механизмом поворота 6, обеспечивающим оптимальный угол атаки набегающего потока. Диффузор снабжен системой управления формой сечения аэродинамического канала 7, позволяющей изменять д.1шну канала и угол его раскрытия. Регулирование мощности ветроустановки или частоты его вращения осуществляется как изменением геометрии проточной части канала с помощью системы управления формой сечения аэродинамического канала 7, так и установкой запирающих устройств 8. Запирание ветроканала предусмотрено также для облегчения ремонта и с целью защиты ветроустановки 4 от разрущающих воздействий окружающей среды. Для того, чтобы установка размещенная, например, на крьщ1е жилого дома не создавала дискомфорта для проживающих в нем людей из -за повьш1ешюго уровня щума, сопровождающего ее работу, она снабжена системой щумопонижения 9, которая может бьпъ вьшолнена путем нанесения

на внешнюю поверхность установки специального шумопонижающего покрытия, либо установки специальных акустических глушителей шума. Направление воздушного потока отслеживается поворотом платформы, снабженной либо стабилизатором, либо другим приводом для более полного использования энергии набегаюшего ветрового потока.

Аэродинамический канал, состоящий из конфузора 1, рабочей части 2 и диффузора 3 или из одной или нескольких перечисленных компонентов, вьшолнен стационарным или на поворотной платформе с углом поворота от О до 360 градусов вокруг оси, имеющей произвольный наклон относительно вертикали.

Предусмотрено изменение угла раскрытия конфузора и диффузору от О до 180 градусов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, длина каждой из частей аэродинамического канала может быгь произвольной или изменяться по определенному закону.

Ветроустановка может быть снабжена системой изменения формы поперечного сечения любой из частей аэродинамического канала и системой по управлению пограничным слоем любой из частей аэродинамического канала. Ветроагрегат любого из известных типов, снабжен системой механизации лопастей, предназначенной для поворота лопастей за счет установки отклоняющихся предкрылков и закрылков на лопастях, а также оборудования ветроустановки системой управления пограничным слоем на стенках канала и лопастях.

Использование изобретения позволит превратить низкопотешщальный ветровой поток в компактный высокоскоростной, достичь высоких значений мощности при работе на малых скоростях ветра, существенно повысить общий коэффициент использования энергии ветра, а также упростить монтаж и ремонт ветроустановки.

Claims

1. Ветроустановка, содержащая аэродинамический канал, состоящий из конфузора, рабочего канала и диффузора, установленную в рабочем канале ветротурбину и механизм управления вращением аэродинамического канала, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена механизмом управления пограничным слоем, механизмом управления формой сечения аэродинамического канала, механизмом запирания канала, а конфузор - системой шумопонижения, кроме того, ветротурбина снабжена механизмом поворота лопастей.

2. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что она установлена на платформе, имеющей произвольный наклон относительно вертикали, с углом поворота от 0 до 360^o вокруг оси.

3. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что форма поперечного сечения любой из частей аэродинамического канала может изменяться по длине аэродинамического канала по произвольному закону.

4. Ветроустановка по п. 1, отличающаяся тем, что угол раскрытия как конфузора, так и диффузора может изменяться от 0 до 180^o, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.

5. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что ветротурбина выполнена с осью вращения, имеющей произвольный угол относительно как вертикальной, так и горизонтальной осей и установлена в произвольном месте аэродинамического канала.

6. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что ветротурбина оборудована системой механизации лопастей, обеспечивающей поворот лопастей путем отклонения предкрылков и закрылков на лопастях.