Ветроэнергетическая установка
Номер патента: U 1026
Опубликовано: 30.09.2003
Авторы: Лаврентьев Николай Алексеевич, Быкадоров Андрей Викторович, Хлебцевич Всеволод Алексеевич, Науменко Виктор Дмитриевич
Текст
(71) Заявители Лаврентьев Николай Алексеевич Хлебцевич Всеволод Алексеевич(72) Авторы Лаврентьев Николай Алексеевич Хлебцевич Всеволод Алексеевич Быкадоров Андрей Викторович Науменко Виктор Дмитриевич(73) Патентообладатели Лаврентьев Николай Алексеевич Хлебцевич Всеволод Алексеевич(57) 1. Ветроэнергетическая установка, содержащая опору, энергетический блок с редуктором и электрогенератором, крыльчато-лопастной ветроротор со ступицей, отличающаяся тем, что концы крыльчатых лопастей снабжены интерцепторами, которые выполнены в виде геликоидов, с возможностью формирования вихря в периферийной зоне ветрового потока, ометаемого ветроротором в форме геликоидального шлейфового цилиндроида, а в наветренной зоне - в виде расширенного ветрового потока с геликоидальной оболочкой. 2. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что концы крыльчатых лопастей снабжены динамическими интерцепторами, выполненными в виде крыльчатолопастных ветророторов, с геликоидными интерцепторами, с контрроторным электрогенератором и приводными валами, при этом приводные валы пропущены через лопасти ветроэнергетической установки, а оси приводных валов наклонены под углами к оси вращения контрроторного электрогенератора. 10263. Ветроэнергетическая установка по п. 2, отличающаяся тем, что приводные валы динамических интерцепторов кинематически связаны между собой через коническую передачу с валом ротора контрроторного электрогенератора, а ступица крыльчатолопастного ветроротора связана с контрротором контрроторного электрогенератора, подвешенного через подшипниковый узел на опоре. 4. Ветроэнергетическая установка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что оси электрогенераторов совмещены с вертикальной осью опоры через шарнирную платформу с приводом управления угла наклона к оси опоры. 5. Ветроэнергетическая установка по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что опора выполнена в виде, по меньшей мере, трех стержневой системы, элементы которой наклонены к шарнирной платформе. 6. Ветроэнергетическая установка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что геликоидный интерцептор выполнен стреловидного профиля двухжелобчатой геликоидальной формы. 7. Ветроэнергетическая установка по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что геликоидные интерцепторы присоединены к концам лопастей со стороны вогнутой поверхности желоба геликоида. 8. Ветроэнергетическая установка по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что геликоидные интерцепторы присоединены к концам лопастей с наветренной и/или подветренной стороны ветроэнергетической установки.(56) 1. Патент США 4264279, МПК 03 3/06, 1981. 2. А.с. СССР 986402, МКИ 03 7/0, 9/00, 1982 (прототип). Устройство относится к механике к области конструирования ветроэнергетических установок и может быть использовано в различных областях хозяйственной деятельности. Основу современной ветроэнергетики составляют ветроэнергетические установки(ВЭУ) крыльчато-лопастного типа. Существенным недостатком, ограничивающим возможности использования лопастных ВЭУ, является их небольшая производительность в регионах с ярко выраженным континентальным климатом, характеризующимся невысокими скоростями ветра. Основные недостатки лопастных ВЭУ низкий крутящий момент крыльчато-лопастного ветроротора из-за малой движущей силы лопастей при скоростях ветра 2-6 м/с малая суточная продолжительность работы лопастных ВЭУ не более 5-8 ч,что снижает выработку энергии - главного показателя работы ВЭУ относительно высокая окружная скорость вращения ветроротора, превышающая в несколько раз скорость ветра,что создает дискомфортные звуковые частоты и повышенную экологическую и эксплуатационную опасность и также уменьшает жизненный цикл службы ВЭУ. Известны конструкции самозапускающихся ветроэнергетических установок, содержащие ветроротор лопастного типа с горизонтальной осью вращения, имеющий, по меньшей мере, две лопасти каплевидного аэродинамического сечения, смонтированные с возможностью вращения вокруг своей вертикальной оси. Лопасть имеет устройство,обеспечивающее высокие аэродинамические характеристики при большом сопротивлении реверсивного потока и большом перемещении центра давления, благодаря чему запуск ротора возможен при относительно малой скорости ветра 1. Известная ВЭУ обеспечивает постоянство подъемной силы лопастей ветроротора. Недостаток известного объекта связан со скачкообразным изменением давления воздушных масс в рабочем ветровом потоке при переходе через плоскость вращения плоского крыльчато-лопастного ветроротора, что приводит к резкому изменению в плоскости вращения энергии потока в процессе граничного преобразования ламинарного характера 2 1026 движения воздушных масс в хаотичный турбулентный шлейфовый след, распространяющийся на значительное расстояние от ветроротора. Это приводит к неоправданному увеличению землеотвода под строительство ветроэлектростанций (ВЭС). Кроме того, вследствие флаттера концов лопастей ветроротора работа ВЭУ сопровождается генерированием низких звуковых частот, отрицательно воздействующих на экологию окружающей среды. Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа, является ветроэнергетическая установка, содержащая опору, ветроротор крыльчато-лопастной с валом и со ступицей, имеющий, по меньшей мере, две лопасти каплевидного аэродинамического сечения и энергетический блок с редуктором и электрогенератором, кинематически связанный с валом ветроротора крыльчато-лопастного 2. Известная установка реализует способ управления отбора мощности ветрового потока,ометаемого ее ветроротором, включающий формирование вихревого потока в форме геликоида с наветренной стороны ветроротора, уплотненного по своему периметру в осевой зоне, примыкающей к ветроротору путем формирования концами лопастей, а с подветренной стороны ветроротора формирование турбулентного хаотичного шлейфового следа,распространяющегося на значительное расстояние от ветроротора. Известный объект характеризуется достаточно высоким значением коэффициента использования энергии ветра до 0,30-0,35 при скоростях ветрового потока 11-15 м/с. Недостаток прототипа так же связан со скачкообразным изменением давления воздушных масс в рабочем ветровом потоке при переходе через плоскость вращения плоского крыльчато-лопастного ветроротора, что приводит к резкому изменению крыльчатолопастного ветроротора, что приводит к резкому изменению в плоскости вращения энергии потока в процессе граничного преобразования ламинарного характера движения воздушных масс в турбулентный хаотичный шлейфовый след, распространяющийся на значительное расстояние от ветроротора. Это приводит к неоправданному увеличению землеотвода под строительство ветроэлектростанций (ВЭС). Кроме того, вследствие флаттера концов лопастей ветроротора работа ВЭУ сопровождается генерированием низких звуковых частот, отрицательно воздействующих на экологию окружающей среды. В основу новой конструкции ВЭУ положена задача увеличения производительности при отборе мощности ветрового потока ветроротором ВЭУ путем создания новой аэродинамики лопастей ветроротора за счет образования струйного окружного геликоидонаправленного дополнительного винтового потока вдоль внешней образующей рабочего ветрового потока и следового шлейфа и улучшение экологии. Поставленная задача достигается тем, что в ветроэнергетической установке, содержащей опору, энергетический блок с редуктором и электрогенератором, крыльчато-лопастной ветроротор со ступицей, согласно техническому решению, концы крыльчатых лопастей снабжены интерцепторами, которые выполнены в виде геликоидов, с возможностью формирования вихря в периферийной зоне ветрового потока, ометаемого ветроротором в форме геликоидального шлейфового цилиндроида, в виде расширенного ветрового потока с геликоидальной оболочкой. В ветроэнергетической установке концы крыльчатых лопастей снабжены динамическими интерцепторами, выполненными в виде крыльчато-лопастных, с геликоидными интерцепторами, ветророторов с контрроторным электрогенератором и приводными валами,при этом приводные валы пропущены через лопасти ветроэнергетической установки, а оси приводных валов наклонены под углами к оси вращения контрроторного электрогенератора. В ветроэнергетической установке приводные валы динамических интерцепторов кинематически связаны между собой через коническую передачу с валом ротора контрроторного электрогенератора, а ступица крыльчато-лопастного ветроротора связана с контр 3 1026 ротором контрроторного электрогенератора, подвешенного через подшипниковый узел на опоре. В ветроэнергетической установке оси электрогенераторов совмещены с вертикальной осью опоры через шарнирную платформу с приводом управления угла наклона к оси опоры. В ветроэнергетической установке опора выполнена в виде, по меньшей мере, трехстержневой системы, элементы которой наклонены к шарнирной платформе. В ветроэнергетической установке геликоидный интерцептор выполнен стреловидного профиля двухжелобчатой геликоидальной формы. В ветроэнергетической установке геликоидные интерцепторы присоединены к концам лопастей со стороны вогнутой поверхности желоба геликоида. В ветроэнергетической установке геликоидные интерцепторы присоединены к концам лопастей с наветренной и/или подветренной стороны ветроэнергетической установки. Полезная модель поясняется чертежами фиг. 1 - диаграмма зональной зависимости давления воздушных масс от скорости ветрового потока в условиях работы крыльчато-лопастного ветроротора по прототипу фиг. 2 - диаграмма сил, воздействующих на крыльчатую лопасть по фиг. 1 в сечении С-С фиг. 3 - общий вид заявленной ветроустановки с геликоидными интерцепторами стреловидного исполнения, вид спереди фиг. 4 - общий вид по фиг. 3, вид сбоку фиг. 5 - диаграмма сил, воздействующих на лопасти в сечении С 1-С 1 по фиг. 3, 4 фиг. 6 - диаграмма сил, воздействующих на геликоидный интерцептор лопасти в режиме бейдевинд, вид А фиг. 7 - диаграмма сил, воздействующих на геликоидный интерцептор лопасти в режиме при его противоходе к ветровому потоку фиг. 8 - диаграмма сил, воздействующих на геликоидный интерцептор лопасти в режиме прямой парусности фиг. 9 - диаграмма зональной зависимости давления воздушных масс от скорости ветрового потока в условиях работы заявленного объекта по фиг. 3, 4 фиг. 10 - общий вид заявленной ветроустановки с геликоидный интерцепторами одножелобчатого исполнения, вид сбоку фиг. 11 - общий вид ВЭУ, крыльчатые лопасти снабжены динамическими интерцепторами, выполненными в виде крыльчато-лопастных ветророторов, с геликоидными интерцепторами, с контрроторным электрогенератором, по фиг. 3, 4, вид сбоку фиг. 12 - вид по стрелке К по фиг. 11 фиг. 13 - общий вид ВЭУ с вертикальным положением крыльчато-лопастного ветроротора по фиг. 11 фиг. 14 - общий вид ВЭУ вертикальной оси вращения крыльчато-лопастного ветроротора карусельного типа с динамическими интерцепторами, установленными под углом 1 к оси опоры, большим углафиг. 15 - диаграмма сил, воздействующих на лопасть в сечении С 2-С 2 по фиг. 11 фиг. 16 - общий вид ВЭУ с трехстержневой опорой. Ветроэнергетическая установка по прототипу по фиг. 1, 2 содержит крыльчатолопастной ветроротор 1 с крыльчатыми лопастями 2. Опора, энергетический блок с приводным валом, редуктором и электрогенератором на фиг. 1 условно не показаны. Заявленная ветроэнергетическая установка по фиг. 3, 4 содержит крыльчато-лопастной ветроротор 3 с крыльчатыми лопастями 4, концы крыльчатых лопастей 4 которого снабжены интерцепторами 5, 6, которые выполнены в виде геликоидов, с возможностью формирования вихря в периферийной зоне ветрового потока, ометаемого ветроротором, 3 в форме геликоидного шлейфового цилиндроида С. Геликоидные интерцепторы 5 могут быть выполнены одножелобчатого исполнения профиля по фиг. 9, 10, 13, 16 или гелико 4 1026 идные интерцепторы 6 могут быть выполнены стреловидного двухжелобчатого исполнения профиля по фиг. 3, 4, 11-14. Концы крыльчатых лопастей 4 могут быть снабжены динамическими интерцепторы 7,выполненными в виде крыльчато-лопастных ветророторов по фиг. 3, 4. Крыльчато-лопастной ветроротор 3 по фиг. 3, 4, 9 валом 8 и ступицей 9 соединен через редуктор-мультипликатор 10 с электрогенератором 11 под наклоном 90 -к оси опоры 12 на шарнирной платформе 13 и стойке 14. Стойка 14 и шарнирная платформа 13 шарнирно между собой связаны винтовым приводом 15. Стойка 14 опирается соосно на опору 12 подшипниковым узлом 16. В ветроэнергетической установке по фиг. 11, 12 динамические интерцепторы 7 выполнены в виде крыльчато-лопастных ветророторов 3 по типу, изображенных на фиг. 3, 4,соответственно, с геликоидными интерцепторами 6 (или 5), образуя крыльчато-лопастной ветроротор 17, при этом валы 18 динамических интерцепторов 7 пропущены через подшипниковые узлы 19 к конической передаче 20 и связаны с ротором 21 контрроторного электрогенератора 22 горизонтальной оси вращения. Ступица 23 ветроротора 17 соединена с контрротором 24 контрроторного электрогенератора 22 в кожухе 25 через подшипниковые узлы 26, 27, 28. Кожух 25 через шарнирную платформу 29 жестко прикреплен к стойке 30 через опорный подшипниковый узел 31 на опоре 32 ВЭУ. На фиг. 11 динамический интерцептор 7 установлен в положение максимального использования энергии ветрового потока В, на фиг. 13 - минимального. По фиг. 13 приведено положение крыльчато-лопастного ветроротора 17 по фиг. 11,соосного с опорой 32 для обеспечения минимального воздействия ветрового потока В на ветроротор 17. Угол 1 наклона к ветровому потоку В динамических интерцепторов 7 максимален,190 - . По фиг. 14 возможно исполнение ВЭУ, в котором реализована фиксированная установка ветроротора 33 карусельного типа, связанного с опорой 32 соосно через кожух 25,стойку 30 и опорный подшипниковый узел 31. На фиг. 15 приведен разрез С 2-С 2 лопасти 34 крыльчато-лопастного ветроротора 17 и карусельного 33 с пропущенным через нее валом 18 динамического интерцептора 7. По фиг. 16 опора 12 выполнена в виде, по меньшей мере, трехстержневой системы,элементы 35 которой наклонены к шарнирной платформе 29, закрепленной на опорном подшипниковом узле 31, смонтированном жестко или шарнирно через основания 36 элементов 35 к платформе 29 и фундаменту 37. Такое исполнение опоры в виде трехстержневой системы с элементами 35 обеспечивает требования эксплуатации ВЭУ на топких и зыбучих грунтах. По фиг. 7 геликоидные интерцепторы 6 для формирования геликоидального вихря присоединены к концам лопастей 4 со стороны вогнутой поверхности геликоидного интерцептора 6. Геликоидные интерцепторы 6 для формирования геликоидального вихря присоединены к концам лопастей 4 с наветренной и/или подветренной стороны ветроэнергетической установки по фиг. 6, 7, 8. Ветровой поток В по фиг. 1 (известная технология), воздействуя на крыльчатые лопасти 4 ветроротора 1, создает подъемную силу п (фиг. 2), образованную от взаимодействия сил лобового и сил турбулентного за ветроротором сопротивлений л, а также равнодействующей силыот окружной силы о и продольной осевой в силы ветра. Недостаток прототипа и конструкции ВЭУ по фиг. 1 связан со скачкообразным изменением давления Р ветрового потока В при переходе через плоскость вращения в зонекрыльчато-лопастного ветроротора 1, так называемого ветроколеса. Это связано с потерей механической энергии рабочего ветрового потока В в процессе преобразования ламинарного течения потока В в винтообразный турбулизованный поток А за плоскостью враще 5 1026 ния ветроколеса вдоль направления ветра В к направлению А. На значительном удалении от образующей потока А давление Р нормализуется и становится равным исходному давлению Ро в зоне 0, т.е атмосферному. Скоростьистечения турбулизованного потока А вдоль оси вращения ветроротора 1 уменьшается плавно от исходной скоростиламинарного потока В к уменьшенной скорости 2 турбулизованного потока А, ограниченного шлейфовой оболочкой Ш геликоидального следа Г. Это влияет на величину кинетической энергии потока 2/2,где- объем воздушного потока В- массовый расход воздуха через одно из выделенных сечение (0, , ), который определяется через скоростьи площадьсоответствующего сечения 000111222,где 0, 1, 2 - площадь соответствующего сечения (0, , ) по фиг. 1. Энергия возмущенного потока, проходящего через ометаемую поверхность , определяется из уравнения 31 0,2 где- скорость ламинарного потока В- плотность воздуха в зоне вращения крыльчато-лопастного ветроротора. За сечениемкрыльчато-лопастного ветроротора 1 образуется сложная вихревая масса. В этой массе можно выделить, по крайней мере, три основных группы вихрей осевой вихрь А возникает за счет вихревой закрутки текущего ветрового потока В лопастями 2 ветроротора 1 (фиг. 1) присоединенные вихри П на лопастях 4, циклически охватывающие профиль лопасти 4 и перемещающиеся центробежными силами к их концам свободный геликоидальный вихревой шлейф Ш, образующийся при протекании потока через концы лопастей 2 и соединяющийся с присоединенными вихрями П срывается в геликоидальный след Г. В реальном течении вся возмущающая часть заполнена вихрями, образующими силовой подпор прохождению ветрового потока В через сечение . В связи с изложенным фактически используемая энергия ветра определяется коэффициентомиспользования энергии ветрового потока ф. В лучших образцах известных ВЭУ коэффициентиспользования энергии ветрового потока достигает 0,45, причем оценка конструктивных энергетических показателей производится по коэффициенту момента окружных сил См/1,где М - момент, создаваемый окружной силой 2 10 - скоростной напор 22 - ометаемая ветроротором площадь- радиус ветроротора. Исходя из решаемой задачи заявленного объекта, заключающейся в увеличении производительности при отборе мощности ветрового потока крыльчато-лопастным ветроротором ВЭУ, путем создания новой аэродинамики лопастей ветроротора за счет образования струйного окружного геликоидо-направленного дополнительного винтового потока вдоль внешней образующей рабочего ветрового потока и следового шлейфа, в повышении коэффициента использования энергии ветрового потока до 0,50 и выше в номинальных рабочих скоростях ветра 1115 м/с и улучшение экологии. 6 1026 Достижение цели осуществляют следующим образом. Ветровой поток В по фиг. 9 (технология заявленная), воздействуя на лопасти 4 крыльчато-лопастного ветроротора 3, создает крутящий момент сил на валу 8 и, воздействуя одновременно на геликоидные интерцепторы 5, 6, ветровой потока В обеспечивает приращение момента вращения на валу 8 за счет толкающих сил в желоба геликоидных интерцепторов 5, 6, а также аэродинамических сил, создаваемых текучей составляющей Ж в желобах геликоидных интерцепторов 5, 6. Винтовая образующая желобов геликоидных интерцепторов 5, 6 обеспечивает преобразование направления течения струй Ж ветрового потока В в вихревые струи С, что значительно уменьшает сопротивление турбулуентных воздушных масс с подветренной стороны крыльчато-лопастного ветроротора 3 за счет их отсоса вихрем С, который при вращении создает центробежные силы, увлекающие турбулентные воздушные массы за периферию вихревого шлейфа и соответственно создает разрежение в центре вихря А. Разреженное пространство с подветренной стороны крыльчато-лопастного ветроротора 3 обеспечивает ускоренное прохождение через крыльчатолопастной ветроротор 3 ветрового потока В, расширенно ограниченного геликоидальной оболочкой Г, что способствует увеличению производительности ВЭУ. Создаваемый крыльчато-лопастным ветроротором 3 крутящий момент на валу 8 через редуктормультипликатор 10 обеспечивает вращение ротора электрогенератора 11. Ветровой поток В по фиг. 9 (технология заявленная), воздействуя на крыльчатые лопасти 4 крыльчато-лопастного ветроротора 3, создает подъемную силу п 1 (фиг. 5), а при вращении крыльчато-лопастного ветроротора 3 образуются центробежные силы ц 1 и окружная сила 1, создающие момент сил 1. При вращении крыльчато-лопастного ветроротора 3 на геликоидный интерцептор 6 действует сила п 1 подъемная,суммарная, ц 1 - центробежная, л - вектор силы ветрового потока вдоль поверхности лопасти 4, образующие окружную силу 1, и создает дополнительный момент силы М 2 на оси крыльчато-лопастного ветроротора 3. На геликоидный интерцептор 6 воздействует сила в вдоль ветрового потока, переменная в зависимости от угла установки каждого профиля по фиг. 6 (поз.а,б,в) к направлению ветра В при вращении крыльчато-лопастного ветроротора 3. Максимум величины силы в приходится на минимум величины силы . Применение второго геликоидального желоба обеспечивает приращение силы п 4 и соответственно момента сил М 3. Соответственно меняется ввиду скольжения потока сила л 3-лобового сопротивления,причем подъемные силы п 3 и п 4 по фиг. 6 на обоих желобах сохраняются практически без изменения до момента перехода в режим прямой парусности по фиг. 8 при воздействии ветрового потока на геликоидный интерцептор 6 в направлении Е. Движение в направлении Е-режим бейдевинд по фиг. 6, 7 реакция б силы рб постоянно превышают осевую силу о 3. Это превышение б над о 3 создает момент силы М 4 на валу 8. Переход от режима бейдевинд к режиму прямой парусности по фиг. 8 на одной лопасти 4 вследствие плавности воздействия вектора силыветрового потока В на геликоидные интерцепторы двух других лопастей в переходных режимах сглаживают циклическую пульсацию моментов М 2 и М 3, производных от силыпо мере вращения крыльчато-лопастного ветроротора 3. Таким образом, изобретение обеспечивает получение на крыльчато-лопастном ветророторе 1 суммарного момента М 1 М 2 М 3 М 4 сил п 1, 3, 4, п 3, значительно превышающего суммарный момент сил, получаемый на крыльчато-лопастном ветророторе 3 по известной технологии по фиг. 1 при одинаковой скорости ветра. Ветровые струи В, попадая в желоба одно- или двухжелобчатых геликоидных интерцепторов 5, 6, образуют вихревое движение воздушной массы вдоль ветрового следа геликоидных интерцепторов 5, 6 (фиг. 9), образованного по внешнему периметру вращения крыльчато-лопастного ветроротора 3. Стекая с интерцепторов 5, 6 эти воздушные струи Ж формируют укороченный шлейфовый ветровой поток А воздушной массы в ометаемом 7 1026 геликоидными интерцепторами 5, 6 пространстве, частично преобразуя шлейфовый поток А в ламинарный поток В, т.е. обеспечивая увеличение плотности застройки площадей для создания ветроэнергетической станции из нескольких ВЭУ. Более того, наличие на концах лопастей 4 геликоидных интерцепторов 5, 6 устраняет срыв потоков, движущихся вдоль лопастей 4, присоединенных вихрей П, преобразуя эти потоки в геликоидальные плены Г с винтовыми струями Ж на сходе потоков с желобов желобчатых геликоидных интерцепторов 5, 6. Такое завихрение шлейфа потока А снижает турбулентность в подветренном пространстве за крыльчато-лопастным ветроротором 3, увеличивая пропускную способность ветрового потока В через ометаемую крыльчато-лопастным ветророторм 3 поверхность в зоне , и соответственно повышают производительность ВЭУ. По фиг. 10 исполнения геликоидного интерцептора 5 одножелобчатым обеспечивает эффективность эксплуатации заявленного объекта в условиях среднегодовых скоростей более высоких чем при исполнении геликоидных интерцепторов 6 двухжелобчатыми. При необходимости, в целях регулирования скорости вращения крыльчато-лопастного ветроротора 3 и величины моментов М сил изменяют уголориентации оси вращения крыльчато-лопастного ветроротора 3 относительно опоры 11. Увеличение угланаклона оси вращения крыльчато-лопастного ветроротора 3 к вертикали уменьшает воздействие ветрового потока В на геликоидные интерцепторы 5, 6, а уменьшение угланаклона оси вращения крыльчато-лопастного ветроротора 3 относительно направления ветра приводит к уменьшению площади ометаемой поверхности крыльчато-лопастным ветроротором 3,соответственно к снижению величины моментов сил на валу 9 крыльчато-лопастного ветроротора 3. Ветровой поток В по фиг. 3, 4, 10, воздействуя на лопасти 34 и динамические интерцепторы 7, выполненные в виде крыльчато-лопастных ветророторов 3 с одно- или двухжелобчатыми геликоидными интерцепторами 5, 6 за счет удвоения радиуса крыльчатолопастных ветроторов 3 трансформируется в карусельный ветроротор 33 класса карусельных ветротурбин. Такое конструктивное исполнение ВЭУ с удвоенным интегрированным радиусом/2 ометаемой поверхности ветрового потока В в сечении карусельного ветроротора 33 используют для выработки электроэнергии с площади ометаемой поверхности 42. Таким конструктивным исполнением помимо унификации применения крыльчатолопастных ветророторв 3 по фиг. 11 достигают дополнительный эффект, связанный с получением снижения передаточного числа редуктора-мультипликатора 10 и, как следствие,увеличением коэффициента полезного действия ВЭУ. При вращении динамических интерцепторов 7 под воздействием ветрового потока В валы 18, например, через коническую передачу 20 вращают ротор 21 контрроторного электрогенератора 22. Возникающие силы сопротивления в конической передаче 20 в случае приложения нагрузки к обмоткам контрротора 24 вращают ступицу 23 на противоходе к ротору 21 в подшипниковых узлах 26, 27, 28 кожуха 25 и обеспечивая при этом наполнение воздушного пространства крыльчато-лопастного ветроротора 17. В этом случае возникает естественное ускорение пересекающихся электромагнитных полей ротора 21 и контрротора 24 контрроторного электрогенератора 22. Вырабатываемая электроэнергия отводится от контрроторного электрогенератора 22 к пользователю. Регулировка частоты вращения динамических интерцепторов 7 крыльчато-лопастного ветроротора 17 в комплексе осуществляется регулировкой подачи на ротор 21 или контрротор 24 регулируемых балластных нагрузок. Установка крыльчато-лопастного ветроротора 17 к ветровому потоку В не требует специальных средств управления, т.к. приведенное на фиг. 14 конструктивное исполнение идентично исполнению стандартизованных роторно-лопастных флюгеров-анеморумбометров, широко известных в метеорологии для оценки режимов ветровых потоков. 8 1026 Ветровой поток по фиг. 14 воздействует на динамические интерцепторы 7 поочередно,т.к. карусельный ветроротор 33, вращаясь вокруг вертикальной оси кожуха 25, поочередно подставляется под активный набегающий рабочий ветровой поток В с наветренной стороны одним или двумя динамическими интерцепторами 7 или, соответственно, подставляет последовательно упомянутые динамические интерцепторы 7 под турбулентный поток А с подветренной стороны от потока В, используя остаточную энергию турбулентного потока. По фиг. 15 ветровой поток В, воздействуя на лопасть 34, выполненную в форме крыла с валом 18 и динамического интерцептора 7, создает дополнительную подъемную силу п 5 на каждом динамическом интерцепторе 7 и соответственно дополнительные моменты сил М 5. Такое исполнение крыльчато-лопастного ветротора 17 обеспечивает получение на крыльчато-лопастном ветророторе 17 интегрального момента М(М 1 М 2 М 3 М 4 М 5),где- количество динамических интерцепторов 7. Таким образом, заявленное устройство реализует поставленную задачу. Устройство прошло опытное макетирование и конструкция продута в аэродинамической трубе. Промышленные испытания прошли на территории Заславского водохранилища. Промышленное освоение заявленного объекта предполагается в зоне Белорусского региона и СНГ. Фиг. 16 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
МПК / Метки
Метки: ветроэнергетическая, установка
Код ссылки
<a href="https://bypatents.com/11-u1026-vetroenergeticheskaya-ustanovka.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Ветроэнергетическая установка</a>
Предыдущий патент: Устройство измерения расхода топлива
Следующий патент: Обогревательное устройство Королева
Случайный патент: Способ получения дуплексного текстильного настенного покрытия