Репеллер поперечно-крыльчатый

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Иванцов Иван Давидович(72) Автор Иванцов Иван Давидович(73) Патентообладатель Иванцов Иван Давидович(57) Репеллер поперечно-крыльчатый, содержащий ступицу и радиальные лопасти, отличающийся тем, что в подшипниковых узлах ступицы радиально установлены спицы с поперечно закрепленными на их концах крыльями лопастей, образуя радиальную поперечнокрыльчатую конструкцию, а каждое крыло лопасти с обтекаемым аэродинамическим профилем в среднем сечении плавно переходит в перпендикулярно поставленный по всей его периферийной кромке дефлектор.(56) 1. Лаврентьев Н.А. Ветроэнергоресурсы и условия возведения ветроэнергетических установок на территории Восточной Прибалтийско-Черноморской зоны Европы. - Минск Право и экономика, 2010. - С. 28-41, 166-172. 79292012.02.28 Полезная модель относится к ветроэнергетике и может быть использована как ветродвигатель с горизонтальной осью вращения, совпадающей с направлением ветра. Известны классические, получившие самое широкое распространение в основном трехлопастные репеллеры ветроэнергетических установок (ВЭУ), включающие в себя ступицу с горизонтальной осью вращения, совпадающей с направлением ветра (в дальнейшем ступица), и радиальные продольно-крыльчатые лопасти, имеющие профиль аэродинамического крыла, постепенно сужающийся к концу лопасти 1. Указанные репеллеры ВЭУ имеют ничтожно малый коэффициент использования ветра в периферийной, самой энергонасыщенной части ометаемой лопастями поверхности воздушного пространства. Как правило, максимальные значения мощности на валу репеллера в этих ВЭУ достигаются за счет нерационального увеличения его диаметра, который конструктивно уже приблизился к критическим, предельно допустимым значениям, имеющим большие энергетические потери мощности на валу репеллера. Вместо ожидаемого на конце рычага лопасти наибольшего положительного крутящего момента от силы ветра,получаются наоборот сильное торможение угловой скорости концами лопастей и высокая шумность, засоряющая экологическое пространство на несколько километров вокруг. Это происходит из-за того, что при больших диаметрах репеллеров, уже при угловых скоростях 60-120 оборотов в минуту, концы лопастей движутся с линейными скоростями, близкими к звуковому барьеру, с характерной для таких скоростей потерей энергии в ударных волнах, повышенным волновым сопротивлением, флаттером, сильной турбуляризацией потока воздуха, проходящего сквозь ометаемую лопастями поверхность. Цель полезной модели - увеличение мощности на валу репеллера при диаметре его значительно меньшем, чем у известных ВЭУ. Поставленная цель достигается тем, что в репеллере поперечно-крыльчатом, содержащем ступицу и радиальные лопасти, крылья лопастей крепятся к ступице не продольно,а поперечно на концах радиально установленных спиц, образуя радиальную поперечнокрыльчатую конструкцию. А каждое крыло лопасти с обтекаемым аэродинамическим профилем в среднем сечении плавно переходит в перпендикулярно поставленный по всей его периферийной кромке дефлектор. Техническая сущность полезной модели поясняется чертежами фиг. 1 - общий вид лопастей репеллера фиг. 2 - вид продольно-осевого разреза крыла лопасти по А-А фиг. 3 - вид поперечного сечения по Б-Б,где 1 - ступица, 2 - подшипниковый узел, 3 - спица, 4 - крыло лопасти, 5 - дефлектор. Репеллер поперечно-крыльчатый состоит из ступицы 1, в подшипниковых узлах 2 которой радиально установлены спицы 3 с поперечно закрепленными на их концах крыльями лопастей 4, образуя радиальную поперечно-крыльчатую конструкцию, а каждое крыло лопасти 4 с обтекаемым аэродинамическим профилем в среднем сечении плавно переходит в перпендикулярно поставленный по всей его периферийной кромке дефлектор 5. Работа репеллера происходит следующим образом. При воздействии ветрового потока репеллер вращается с номинальной скоростью, определяемой балансом мощности на валу,отбираемой от ветропотока, и мощностью нагрузки. Установленные в подшипниковых узлах 2 ступицы 1 спицы 3 позволяют постоянно регулировать оптимальную мощность на валу репеллера путем поворота крыла лопасти 4 на ветер под разными угламик плоскости вращения, вплоть до полного их выключения поворотом на угол 90 при штормовых ветрах. Это позволяет стабилизировать как угловую скорость вращения, так и оптимальную мощность на валу репеллера. Положительные принципиальные отличия репеллера поперечно-крыльчатого заключаются в том, что крепление крыльев лопастей на спицах до минимума снижает турбулентность в шлейфе воздушного потока в центральной части ометаемой поверхности, а радиальное поперечно-крыльчатое расположение лопастей на концах спиц позволяет эф 2 79292012.02.28 фективно использовать периферийную, наиболее энергонасыщенную часть сметаемой поверхности за счет сдвига равнодействующей сил давления ветра как можно ближе к концу рычага лопасти, чем обеспечивается достижение максимально возможных значений крутящего момента и мощности на валу. Этому же способствуют как высокие аэродинамические качества самого крыла, так и наличие дефлектора, которые создают дополнительный подпор воздуха с наветренной стороны и сильно разреженное пространство с подветренной стороны, увеличивая подъемную силу крыла. Кроме того, дефлектор уменьшает турбулентность воздушного потока, сходящего с лопастей, и при вращении выбрасывает его за наружные пределы ометаемой поверхности. Это создает центробежные силы, увлекающие воздушные массы за периферию вихревого шлейфа от лопастей, расширяя диаметр трубки тока, создавая еще более разреженное пространство за плоскостью вращения репеллера, что способствует многократному увеличению производительности ВЭУ. В совокупности эти факторы позволяют резко снизить энергетические потери, устранить шумность и флаттер, увеличить мощность на валу при значительно меньшем диаметре репеллера. Промышленное применение репеллера поперечно-крыльчатого ориентировано прежде всего для центрально-материковых регионов континентов, в которых среднегодовые скорости ветра лежат в диапазоне 2,5-4,5 м/сек, и увеличения при этом выработки электроэнергии как за счет повышения мощности, отбираемой от ветропотока, так и за счет коэффициента использования по времени работы ввиду чрезвычайной чувствительности репеллера к малым скоростям ветра. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3