Система повітряної турбіни

1. Вдосконалена легка вітрова турбіна з обертанням навколо вертикальної осі, що має підвищений показник перетворення кінетичної енергії вітру у використовувану енергію, яка містить основу, що збирає вітер, з нижньою поверхнею, що визначає ділянку, і з верхньою поверхнею, що визначає ділянку, в якій ділянка нижньої поверхні більша, ніж ділянка верхньої поверхні, і в якій верхня поверхня містить елемент, що передає енергію, і де основа, що збирає вітер, являє собою основу, яка звужується вгору, що має кут нахилу для плавного направлення вітрових потоків; вал, що обертається навколо вертикальної осі, з верхнім кінцем і нижнім кінцем, при цьому нижній кінець механічно з'єднаний з елементом, що передає енергію; пристрій, який використовує енергію, що сприймає рух вказаного вала за допомогою елемента, що передає енергію, верхньої поверхні основи; верхню пластину, прикріплену поблизу верхнього кінця вала, що обертається навколо вертикальної осі; нижню пластину, яка визначає діаметр і прикріплена до вала, що обертається навколо вертикальної осі, у місці над верхньою поверхнею основи; множину вертикально орієнтованих елементів, які створюють обертальний момент, що мають зовнішні кромки і внутрішні кромки, які розташовані по колу навколо вала, що обертається навколо вертикальної осі, між верхньою пластиною і нижньою пластиною і прикріплені на своїх кінцях до круглої верхньої пластини і до круглої нижньої пластини для утворення кліткового вузла; множину вертикально орієнтованих плоских вітронаправляючих елементів, розташованих по контуру навколо кліткового вузла і поряд із зовнішніми кромками вертикально орієнтованих плос 2 (19) 1 3 76188 4 показник перетворення кінетичної енергії вітру у елементів, що створюють обертальний момент; використовувану енергію, яка містить основу з кришку відкритого типу, що включає в себе конценижньою поверхнею, що визначає ділянку, і з вернтричні обойми кочення; демпфірувальний верхній хньою поверхнею, що визначає ділянку, в якій діекран над кришкою відкритого типу, що має лянка нижньої поверхні більша, ніж ділянка верхцентральну точку повороту і опуклу поверхню пеньої поверхні, при цьому верхня поверхня містить редньої сторони із зовнішнім кінцем над концентелемент, що передає енергію, і основа являє соричними обоймами кочення, вище кришки відкрибою основу, що звужується вгору, яка має кут натого типу; при цьому елементи вітрової турбіни хилу для плавного направлення вітрових потоків; виготовлені з легких неметалічних матеріалів, що вал, що обертається навколо вертикальної осі, з забезпечує можливість підвищення показника певерхнім кінцем і нижнім кінцем, при цьому нижній ретворення кінетичної енергії вітру у механічну кінець механічно з'єднаний з елементом, що переенергію за допомогою вітрової турбіни. дає енергію; пристрій, який використовує енергію, 12. Турбіна за п. 11, в якій легкі неметалічні матещо сприймає рух вказаного вала за допомогою ріали включають в себе багатошарові панелі, що елемента, який передає енергію, верхньої поверхмістять щонайменше два зовнішніх облицювальні основи; верхню пластину, прикріплену до вала, них шари і стільникову серцевину, яка з'єднує їх що обертається навколо вертикальної осі; нижню так, що комірки стільникової серцевини витягнуті пластину, яка визначає діаметр і прикріплена до перпендикулярно до облицювальних шарів. вала, що обертається навколо вертикальної осі; 13. Турбіна за п. 11, в якій демпфірувальний верхмножину вертикально орієнтованих плоских еленій екран додатково містить екран потоку повітря, ментів, які створюють обертальний момент, що що виходить, проти напрямку переважаючих вітмають зовнішні кромки і внутрішні кромки, які розрових потоків. ташовані по колу навколо вала, що обертається 14. Турбіна за п. 11, в якій кожний з плоских вітронавколо вертикальної осі, у просторі між верхньою направляючих елементів відхилений на кут близьпластиною і нижньою пластиною і прикріплені на ко 45° від центральної точки, яка визначається своїх кінцях до верхньої пластини і до нижньої валом, що обертається навколо вертикальної осі. пластини для утворення кліткового вузла; множину 15. Турбіна за п. 11, що додатково містить флюгер вертикально орієнтованих плоских вітронаправверхнього екрана, при цьому демпфірувальний ляючих елементів, розташованих по контуру наверхній екран виконаний з можливістю сприйняття вколо кліткового вузла і поряд із зовнішніми кромруху флюгера верхнього екрана. ками вертикально орієнтованих плоских елемен Даний винахід відноситься до вдосконалених вітрових турбін, що мають вертикальну вісь, з підвищеним показником перетворення кінетичної енергії вітру у механічну енергію. Турбіни з вертикальною віссю звичайно мають довгу вісь, що дозволяє використовувати великі стовпи повітря. Такі пристрої відрізняються від вітряних двигунів з горизонтальною віссю (пропелерного типу), які звичайно обертаються навколо вертикальної осі, щоб бути повернутими до вітру. Вдосконалення відповідно до винаходу полягає у використанні легких матеріалів для виготовлення компонентів вітрової турбіни. Переважні такі легкі матеріали, як неметалічні композиційні багатошарові панелі. Турбіни з вертикальною віссю відповідно до даного винаходу призначені для використання як ефективного альтернативного джерела енергії при будь-яких вітрових режимах. Використання вітру як джерела енергії являє собою ідею, яка вже обговорювалася деякий час. Відповідно до одного джерела є докази, які свідчать про те, що вітряні двигуни використовувалися у Вавилоні та у Китаї ще за 2000 років до нашої ери. Відомством з патентів і товарних знаків США видаються патенти на вітряні двигуни вже з середини 1800-х років. Незважаючи на безперервні дослідження і розробки у цій старій області техніки, до нашого часу відсутні вітряні двигуни або вітрові турбіни, в яких були б успішно вирішені деякі з найбільш важливих проблем, які, очевидно, роблять використання вітру економічно невигідним. Хоча вітер, безперечно, є великим потенційним джерелом енергії, що оцінюється у США як близько 5кВт на кожний акр, непостійність швидкості робить його ненадійним джерелом. Для вироблення енергії в основу багатьох пристроїв, наприклад описаних у патентах США №№ 4850792 (Yeoman), 4035658 (Diggs) і 2406268 (Terhune), покладена здатність уловлювання вітрів від слабкого до помірного. В інших пристроях, подібних до показаних у патентах США №№ 4834610 (Bond) і 4075500 (Oman et al.), останній відноситься до турбіни з горизонтальною віссю, здійснюється використання вітру із змінною швидкістю за допомогою сучасних регуляторів швидкості. У наш час заявнику невідомий пристрій, в якому можна було б успішно використовувати як слабкий, так і сильний вітер для вироблення енергії. Стосовно даного розгляду сильні вітри характеризуються як потоки, що мають середню швидкість понад 45миль/год. з поривами понад 60миль/год. Багато пристроїв сконструйовані так, що при вітрі, який досягає певного рівня, складаються і/або переходять у флюгерний режим роботи. Такі пристрої показані у патентах США №№ 4818181 (Kodric), 4632637 (Traudt) і 3942909 (Yengst). Хоча при використанні цих технічних прийомів передбачається збереження конструктивної цілісності вітряного двигуна, але здатність пристрою виробляти енергію знижується. В інших пристроях, наприклад у патенті 5 76188 6 США №5391926 (Staley and Elder) зроблена спрорешкоджає використанню кінетичної енергії вітру. ба використати для вироблення енергії сильний Іншою областю дослідження і розробки є напрям вітер, що приходить з будь-якого напрямку, але вітру. Вітрові потоки звичайно є непередбачувавітри від слабкого до помірного не здатні створюними, а через топографію, збурення у верхніх шавати обертальний момент, достатній для безперерах повітря, зміни погодних умов або внаслідок рвного надійного вироблення енергії. До появи сезонних змін вони рідко протікають в одному і даного винаходу фахівцями в області техніки, до тому ж напрямку протягом значного проміжку часу. якої відноситься винахід, вітер змінних напрямків З цієї причини ефективні вітрові машини повинні був невикористовуваним джерелом енергії. бути здатні уловлювати вітер з усіх 360°. Були Останнім часом намагаються використовувати спроби вирішити дану задачу у деяких пристроях енергію вітру за допомогою електричних генератоза допомогою поворотних екранів і статорів або рів всіх видів, що приводяться в дію вітром. При вітронаправляючих лопатей. Такий підхід викорисконструюванні деяких пристроїв зусилля зосеретаний у патентах СІНА №№ 4474529 (Kinsey), джували на забезпеченні роботи у діапазоні вітрів 537494 (Stevens et al.), у патенті Yengst та у багавід слабкого до помірного, і вони періодично вихотьох інших пристроях. Як згадувалося раніше, додили з ладу внаслідок сильного вітру, що виникав даткові рухомі деталі звичайно погіршують еконочас від часу, тоді як інші добре працювали у діапамічну ефективність. У машинах з горизонтальною зоні вітрів від помірного до сильного при малоусвіссю, що не відносяться до області даного винапішному або безуспішному використанні вітру з ходу, звичайно передбачений поворот усього ронизькою швидкістю. Відсутній прототип, що ефекторного вузла для того, щоб він міг бути повернутивно одержує корисну енергію з вітру у діапазоні тий проти вітру. В інших конструкціях роторний від легкого вітру до штормового вітру. Можливо, вузол залишають відкритим (тобто не використоодна з найбільш важливих причин цього у всіх вивують вітронаправляючі лопаті або статори), так готовлених вітрових турбінах полягає у відсутності що потоки повітря з будь-якого горизонтального конструктивної цілісності типових вітрових принапрямку можуть приводити роторний вузол до строїв. Багато конструкцій виготовляються легкиобертання. Тим самим ротор залишається повнісми, недостатньо закріпленими і з матеріалів, що тю відкритим для жорсткого і руйнівного впливу не задовольняють вимогам. Ряд таких пристроїв вітру. Ще раз, даним винаходом вирішується ця включає в себе велику кількість рухомих деталей, проблема шляхом уловлювання вітру у межах таких, як ротори, статори, флюгери, екрани і т.п. Ці 360° при всіх вітрових режимах. деталі не тільки погіршують цілісність машини, але Одне важливе застосування вітрової турбіни, також потребують безперервного технічного обздатної реагувати на вітер з усіх напрямків, що слуговування, ремонту і/або заміни. Для такого має змінну швидкість, полягає у використанні її як пристрою, який може виробляти тільки декілька генератора електричної енергії на дахах високих кіловат енергії, витрати починають переважати будівель. Однією основою для цього є те, що звинад вигодою. Інша широко використовувана кончайно швидкість вітру зростає із збільшенням вицепція полягає у виготовленні великих багатопосоти відносно землі. Наприклад, швидкість вітру верхових вітрових турбін, здатних виробляти енерна даху 36-поверхової будівлі у середньому на гію у діапазоні мегават. Два таких пристрої 18миль/год. вище, ніж на землі, а на даху 70показані у патентах США №№ 3902072 (Quinn) і поверхової будівлі звичайно вище на 45миль/год. 3994621 (Bogie). Вважають, що витрати на ці приНаприклад, швидкість вітру на даху будівлі Sears строї складуть близько 100 мільйонів доларів на Tower у Чикаго, штат Іллінойс, в середньому склавиготовлення і декілька сотень тисяч кожного року дає 70миль/год. Очевидно, що такий вітер на дана технічне обслуговування. Іншим прикладом є хах високих будівель є потенційним джерелом генератор потужністю 1,25МВт, який був встановенергії. Вітрова турбіна, досить велика для того, лений поблизу Ратленду, штат Вермонт. Він вващоб вона була економічно ефективною при устажається найбільшим вітряним двигуном, який був новці на даху високої будівлі, має висоту близько коли-небудь побудований у США, що мав дві ос20 футів і ширину 20 футів. Вітрова турбіна таких новні лопаті, кожна діаметром 175 футів. Ця устарозмірів, виготовлена з традиційних матеріалів новка з перервами працювала у період з 1941 по таких, як сталеві листи товщиною 1/2 дюйма, ма1945 роки, у роки світової війни, коли велика частиме масу близько 28000 фунтів, а додаткові кріптина ресурсів використовувалася для ведення лення, необхідні для утримання турбіни на місці, війни. У 1945 році одна з лопатей зламалася через матимуть масу близько 60000 фунтів. Проблема, утому матеріалу і ніколи не відновлювалася, очепов'язана з турбіною таких розмірів, полягає у товидно, внаслідок втрати економічної ефективності. му, що вона буде нечутливою до легкого вітру, і їй Аналогічно до менш великих установок такі великі буде потрібен вітер зі швидкістю щонайменше пристрої стають непомірно дорогими при збіль18миль/год. для початку обертання. Крім того, з шенні розмірів. Даним винаходом вирішується ця початком обертання виникає гіроскопічний ефект, друга проблема шляхом розробки дешевої, екопов'язаний з турбіною, який зростає у міру підвиномічно ефективної вітрової турбіни, що потребує щення частоти обертання, а у приміщенні як реактехнічного обслуговування невеликого обсягу. Хоція на обертальний момент турбіни буде виникати ча деякі аспекти конструкції відомі, до даного видодаткове напруження. На додаток до цього у винаходу шляхом відповідного поєднання елементів, падку традиційних матеріалів таких, як сталь, внанових і старих, не було створено комерційно житслідок їх питомої теплопровідності на лопатях туртєздатного виробу. біни буде утворюватися лід, який буде негативно Звичайно, не тільки змінна швидкість вітру певпливати на плавність протікання потоку повітря 7 76188 8 через турбіну. Облицювальні шари можуть бути ламінованими. Різні варіанти здійснення даного винаходу наУ вітровій турбіні також передбачений надійправлені на розв'язання цих та інших проблем і на ний і ефективний засіб для направлення повітряподолання багатьох обмежень, з якими стикаютьних потоків в та з роторного кліткового вузла. Зася фахівці в області техніки, до якої відноситься мість розробки системи, яка забезпечує винахід. У багатьох пристроях і способах викорисможливість тільки додаткового поліпшення характовується складання або перехід у флюгерний теристик і конструкції у порівнянні з попереднім режим в умовах сильного вітру, і тому в них не рівнем техніки, у даному винаході використані поможе бути реалізована потенційна енергія сильних єднання і способи, які раніше не розглядалися як вітрів. В інших, у таких, як в патенті Staley and можливі для одержання характеристик, що не маElder, зроблені спроби звернути увагу на руйнівні ють собі рівних у попередньому рівні техніки. Щоб характеристики сильних вітрів шляхом підвищення оптимізувати потенційне вироблення енергії шляконструктивної цілісності і тривалої міцності за хом використання енергії сильних вітрів, а також рахунок принесення в жертву здатності створюваслабких і помірних вітрів, і щоб оптимізувати ввети достатній обертальний момент у діапазоні швидення і випускання повітряного потоку при забездкостей вітру від слабкого до помірного. Але екопеченні уловлювання потоків повітря з будь-якого номічно невигідно виготовляти вітрову турбіну, яка заданого напрямку, робота винаходу здійснюється може виробляти механічну енергію тільки під час при мінімальному числі рухомих деталей. періодів сильного вітру. Щоб турбіна була комерУ загальних рисах, винахід включає в себе ріційно життєздатною, необхідно повністю викорисзні варіанти здійснення вітрової турбіни з вертикатати весь діапазон вітрових режимів. Крім того, льною віссю. Численними елементами даного існують такі проблеми, як висока вартість і технічпристрою вирішуються різні задачі, але при об'єдне обслуговування у великому обсязі, але ці пронанні вони забезпечують згадане вище поліпшенблеми не вирішуються належним чином фахівцяня характеристик. У переважному варіанті здійсми в області техніки, до якої відноситься винахід. нення винаходу розкриті нерухомі статори, Хоча вітер з високою швидкістю є добре відомим призначені для більш ефективного направлення природним явищем, пов'язаним з високою кінетичпотоків у роторний клітковий вузол з метою наданною енергією, його значення при розробці вітрових ня більш високої частоти обертання і більшого турбін з вертикальною віссю не тільки певною міобертального моменту валу турбіни за допомогою рою ігнорують, але часто на нього дивляться як на декількох елементів, що створюють обертальний шкідливе. Ідеї у попередньому рівні техніки далекі момент таких, як роторні лопаті. На додаток до від даного винаходу і полягають у наданні міцності цього нерухомі статори забезпечують конструктикріпленню ротора і кривизни статору. Замість розвну цілісність, необхідну для роботи під час сильробки системи, яка забезпечує можливість тільки ного вітру. Цим аспектом також запобігається пододаткового поліпшення характеристик у поріврушення обертання при екрануванні роторів нянні з попереднім рівнем техніки, у даному винапотоками повітря з протилежного напрямку, що ході використані способи, які раніше не розглядаможе виникати, коли вітер повертає. Запропонолися як можливі для одержання різкого стрибка вана вітрова турбіна містить статорні лопаті, які характеристик у порівнянні з попереднім рівнем виконані прямолінійними, і при цьому статорні лотехніки. Крім того, у даному винаході досягнуте паті нахилені на оптимальний кут, так що вони більш повне використання чудового природного здійснюють мінімальний вплив на втрату кінетичджерела - вітру, що раніше недостатньо викорисної енергії вітру. товувалося. Суттєво, що у винаході здійснено відхід від деУ даному винаході розкрита вдосконалена віткількох традицій, яких додержуються у викорисрова турбіна, яка забезпечує підвищений показник танні вітру. У даному винаході вказані задачі виріперетворення кінетичної енергії вітру у механічну шуються шляхом виявлення і використання енергію і яка працює при всіх вітрових режимах, потенційної енергії всіх вітрів і шляхом проектунаприклад при швидкості аж до 130миль/год., і при вання установки, що протистоїть руйнівній дії цих частій зміні напрямку вітру. Вдосконалення полявітрів під час звичайної роботи. гає у використанні легких сучасних конструктивних Таким чином, відповідно до даного винаходу матеріалів таких, як легкі композиційні багатошазапропонована турбіна з вертикальною віссю для рові матеріали, з метою зниження маси важкої всіх напрямків вітру, яку можна використовувати у турбіни, а поліпшені теплові властивості таких мабагатьох різних оточуючих умовах, у тому числі на теріалів сприяють ослабленню тенденції утворендахах високих будівель. У заявленому винаході ня льоду на лопатях турбіни. Неметалічні матеріапри використанні вітру як альтернативного джерели такі, як скловолокно або композиційні матеріали ла енергії здійснюється робота по перетворенню на основі вуглецевого волокна, є такими ж міцнивітрових потоків у механічну енергію, і ця енергія ми, як сталь, але мають тільки частину її маси. може бути передана далі від турбіни для викорисПереважними матеріалами є стільникові багатотання шляхом безпосереднього впливу на водяшарові панелі, які звичайно мають стільникову ний насос або для приведення у рух електричного серцевину, виготовлену з арамідного волокна, з генератора (або більш узагальнено, пристрою, що різноманітними неметалічними облицювальними використовує енергію). Турбіна може бути обладшарами, наприклад епоксидними, скловолоконнинана деякою кількістю роторів і статорів, які під час ми, фенольними і кевларовими. Як альтернатива у роботи взаємодіють зі змінними вітровими потокаконструкції стільникової серцевини можуть бути ми. На додаток до цього використовується мінімавикористані легкі метали, наприклад алюміній. льна кількість рухомих деталей, що підвищує на 9 76188 10 дійність, спрощує технічне обслуговування і знистільникової панелі, що використовується при вижує витрати на виробництво. готовленні винаходу, з показом прямокутних Задача даного винаходу полягає у створенні комірок. проекту і конструкції вітрової турбіни, яка може Наведений нижче опис і згадані креслення віпрацювати з підвищеним коефіцієнтом корисної дії дносяться до відібраних переважних прикладів при різних вітрових режимах. Такі режими вклюздійснення даного винаходу. Природно, у приклачають в себе, але не обмежені ними, вітер з будьдах здійснення, що розкриваються, можуть бути якого напрямку, який має горизонтальну складову, зроблені зміни, однак такі, що попадають у межі навіть у випадку, коли напрямок вітру може часто об'єму і сутності даного винаходу і патенту, видазмінюватися, вітер, що досягає швидкості ного винахіднику. 130миль/год. або більше, і вітер зі швидкістю, що Вдосконалення відповідно до винаходу полябезперервно змінюється. Задача полягає у тому, гає у використанні легких матеріалів, що забезпещоб даний винахід був працездатним під час існучує можливість більш ефективного перетворення вання таких умов без якої-небудь необхідності кінетичної енергії вітру у механічну енергію у консвикористання складання або переходу у флюгертрукції компонентів вітрової турбіни. Така конструний режим, або регулювання швидкості, або загакція має особливо велике значення для прикладів льмування установки. здійснення, призначених для використання на даІнша задача даного винаходу полягає у ствохах будівель. Неметалічні матеріали, такі, як склоренні вдосконаленої конструкції, яка може зразу ж волокно або композиційні матеріали на основі вугсприймати з будь-якого напрямку вітер, що має лецевого волокна, мають таку ж міцність, що і горизонтальну складову, як було заявлено раніше. сталь, але тільки частину її маси. Переважними Задача полягає у тому, щоб негайна готовність матеріалами є стільникові багатошарові панелі, даного винаходу досягалася без рухомих деталей. наприклад такі, що виготовляються EuroТому задача даного винаходу полягає у ствоComposites Group, показані на Фігурах 8А і 8В. ренні конструкції, в якій з метою підвищення наДані панелі звичайно мають стільникову серцевидійності використовується мінімальна кількість ну, виготовлену з арамідного волокна, і різні немерухомих частин. талічні облицювальні шари, наприклад епоксидні, Задача полягає в тому, щоб необхідність техскловолоконні, фенольні та кевларові. Як можна нічного обслуговування і заміна всіх деталей була бачити з креслень, комірки стільникової серцевини зведена до мінімуму, а довговічність всієї установвитягнуті перпендикулярно до облицювальних ки значною мірою збільшена. Крім того, задача шарів панелей. Відмітною особливістю стільникоданого винаходу полягає у створенні вдосконалевої серцевини одного типу є гексагональна комірної вітрової турбіни, яка може бути використана у ка, показана номером (20) на Фігурі 8А, тоді як на різноманітних оточуючих умовах, в тому числі на Фігурі 8В показана стільникова серцевина іншого дахах високих будівель, і в якій елементи турбіни типу з використанням прямокутної комірки (21). володіють стійкістю до льодоутворення. Облицювальні шари (22) звичайно виконані ламіПриродно, що додаткові задачі винаходу розкнованими. Подробиці відносно цих матеріалів мориті в інших розділах опису та у формулі винажна знайти на сайті Euro-Composites Group, euroходу. composites.com, зміст якого включений у дану заяНа кресленнях: вку за допомогою посилання. Неметалічні вуглеФігура 1 - перспективне зображення збоку цеві волокна є переважними конструкційними маприкладу здійснення винаходу; теріалами, але як альтернатива при виготовленні Фігура 1А - перспективне зображення зверху стільникової серцевини можуть бути використані нового винаходу; легкі метали, наприклад алюміній. Фігура 2 - вигляд збоку роторної клітки; Як обговорювалося вище, турбіна з розмірами Фігура 2А - концептуальне креслення з вигля20 футів на 20 футів, виготовлена з 1/2-дюймових дом збоку роторного кліткового вузла; сталевих панелей, матиме масу близько 28000 Фігура 3 - перспективне зображення зверху фунтів, і для неї буде потрібне додаткове кріпленроторної клітки, що ілюструє розташування роторня. Турбіна з рівнозначними розмірами, виготовних лопатей; лена з багатошарових панелей на основі вуглецеФігура 4 - вигляд збоку статорних лопатей; вого волокна товщиною від 3/4 до 7/8 дюйма, Фігура 4А - концептуальне креслення з вигляматиме масу тільки близько 1000 фунтів, і для неї дом збоку статорних лопатей; не буде потрібне додаткове кріплення. Обертання Фігура 4В - вигляд зверху статорних лопатей, турбіни з такою масою може починатися при швищо ілюструє їх розташування; дкості вітру всього 5миль/год, у порівнянні зі швидФігура 5 - вигляд кришки статорної клітки, що кістю 18миль/год., необхідною для варіанту здійсзабезпечує одержання винаходу «з відкритим вернення зі сталі, і обертання може здійснюватися з хом»; набагато більш високою кутовою швидкістю, ніж у Фігура 6 - вигляд збоку верхнього екрана; випадку варіанту здійснення зі сталі. У порівнянні з Фігура 7 - перспективне зображення зверху варіантом здійснення зі сталі турбіна, що має комверхнього екрана; поненти, виготовлені зі стільникових багатошароФігура 8А - вигляд з місцевим розрізом типової вих панелей, може виробляти енергію як при легстільникової панелі, що використовується при викому бризі, так і при більш сильному вітрі. Крім готовленні винаходу, з показом гексагональних того, внаслідок невеликої маси турбіни зі стільникомірок; і кових багатошарових панелей зменшується додаФігура 8В - вигляд з місцевим розрізом типової ткове навантаження на будівлю, обумовлене гіро 11 76188 12 скопічним ефектом турбіни, що обертається. На яє флюгер (7) верхнього екрана. Також передбадодаток до цього приклад здійснення турбіни зі чений другий приклад здійснення даного винахостільникових багатошарових панелей є більш ду, в якому верхній екран (6) не обладнаний флюефективним у порівнянні з варіантом здійснення гером. Верхній екран (6) створює на підвітряній турбіни зі сталі. Наприклад, випробування, провестороні турбіни (8) поверхню з меншою турбулентдені на турбіні, виявили, що сталева турбіна висоністю і підвищує здатність винаходу до випускання тою 2 фути і діаметром 4 фути працює з коефіцієповітряного потоку, що проходить через машину. У нтом корисної дії близько 20,3%, тобто той же час верхній екран (6) не перешкоджає надперетворює близько 20,3% кінетичної енергії вітру ходженню продуктивних потоків повітря з будьу використовувану енергію, наприклад в електричякого напрямку. При практичній реалізації описані ну енергію. Турбіна зі скловолокна тих же розмірів елементи виготовляють, використовуючи легкі працює з коефіцієнтом корисної дії близько 25,1%, матеріали, описані вище. а турбіна, виготовлена з використанням стільникоНа Фігурах 2 і 2А показана роторна клітка. Завих багатошарових панелей, які виробляє Euroгальна міцність і конструктивна цілісність можуть бути підвищені за допомогою верхньої пластини Composite Group, працює з коефіцієнтом корис(3) роторної клітки і нижньої пластини (4) роторної ної дії близько 32,3%. Турбіни, виготовлені зі стіклітки. льникових багатошарових панелей, на відміну від Потрібно зазначити, що верхня пластина (3) сталевих турбін стають більш ефективними у міру може бути виконана дещо зігнутою для кращого збільшення розмірів турбіни, і можливий коефіцістиснення і направлення повітря або іншого текуєнт корисної дії аж до 45%. Крім того, матеріали у чого середовища у роторну клітку. Зворотний навигляді стільникових багатошарових панелей махил нижньої пластини (4) роторної клітки може ють набагато нижчий коефіцієнт питомої теплопсприяти розв'язанню тієї ж задачі, але при направровідності, ніж метали, наприклад сталь, і тому за леному вгору натиску. нормальних робочих умов не буде льодоутвоТільки верхня і нижня пластини роторної клітки рення. можуть бути прикріплені до вала. Ця унікальна Як можна бачити з креслень, основні принципи особливість винаходу може сприяти більш легкому даного винаходу можуть бути реалізовані числендоступу, підвищенню показника використання і ними різними способами. На Фігурах 1 і 1А показаполегшенню випускання потоку повітря або іншого ний переважний приклад здійснення вітрової туртекучого середовища. Конструктивна цілісність і біни (8), що має вал (1), який обертається за міцність можуть бути посилені шляхом закріплення допомогою роторних лопатей (2), прикріплених до роторних лопатей у двох місцях, а не прикріплення верхньої пластини (3) роторної клітки і до нижньої безпосередньо до ротора, як у попередньому рівні пластини (4) роторної клітки, і далі передає рух техніки. елементу (11), що передає енергію, і пристрою На Фігурі 3 показана схема розташування ро(12), що використовує енергію (обидва показані торних лопатей (2) відносно одна одної, а також такими, що знаходяться в або на основі). В одному відносно вала (1). Потрібно звернути особливу з переважних прикладів здійснення висота цих увагу на простір (13) між валом (1) і внутрішніми роторних лопатей складає 4 фути 8 дюймів, але кромками роторних лопатей (2). Серед ряду особзмінюється пропорційно при зміні розмірів устаноливостей цей простір є суттєвою деталлю одного вки. В іншому переважному прикладі здійснення, прикладу здійснення винаходу. По-перше, завдяки призначеному для використання на дахах високих забезпеченню можливості протікання деякої кільбудівель, роторні лопаті мають щонайменше високості повітря через центральну частину машини ту 20 футів при діаметрі 20 футів. Крім того, відпоповітря впливає на лопаті на підвітряній стороні відно до переважних прикладів здійснення даного винаходу, додаючись до натиску і сприяючи циклу винаходу можуть бути використані від 2 до 5 лопавипускання. Завдяки простору між валом і ротором тевих елементів. Потік повітря стискається і натакож може бути досягнутий більший обертальний правляється до роторних лопатей (2) за допомомомент за рахунок поширення кінетичної енергії гою численних статорних лопатей (5), які також вітру на додаткову відстань від центральної точки можуть бути виготовлені з легких матеріалів, та(тобто від вала). При плоских поверхнях роторних ких, як описані вище. Потік повітря з направленим лопатей забезпечується можливість передачі зупо діагоналі вниз натиском може сприйматися росилля потоком повітря і його негайного відхиленторними лопатями (2) завдяки використанню для ня. У випадку криволінійної або чашоподібної постаторної клітки кришки (10) відкритого типу, яка верхні (описаної у попередньому рівні техніки) надає турбіні (8) щонайменше частково відкритий може відбуватися уловлювання повітря у зігнутості зверху вигляд і підвищує коефіцієнт корисної дії за і ослаблення сили подальших потоків повітря. Хопопередньою оцінкою на 20% у порівнянні з будьча компонування роторної клітки показане відповіякою турбіною з попереднього рівня техніки. Потік дно до переважного прикладу здійснення, але неповітря, що намагається увійти в турбіну (8) проти обхідно згадати, що у компонуванні можуть бути напрямку переважаючого вітру і отже, проти назроблені зміни без відступу від широкого аспекту прямку руху роторів, відхиляється верхнім екраданого винаходу. ном (6). Верхній екран (6) має центральну точку Відхилене від роторних лопатей повітря може повороту і зовнішній кінець і переміщається навкотакож проходити через простір між валом і роторло відкритої верхньої частини турбіни (8) завдяки ними лопатями для підвищення показника випусвикористанню центральної опори (10А), бічних кання винаходу. У переважному прикладі здійсопор (10В) і обойми (10С) кочення. Переміщенню нення простір між роторними лопатями і валом верхнього екрана (6) у підвітряне положення спри 13 76188 14 змінюється пропорційно до розмірів агрегату. ня потік повітря з направленим вниз натиском таНа Фігурах 4, 4А і 4В статорні лопаті (5) покакож може входити у вітрову турбіну. (Виконане зані у вигляді розташованих по контуру роторної моделювання показало, що у прикладі здійснення клітки рівновіддалених пар. У переважному прикз відкритим верхом робочі характеристики поліпладі здійснення показані 8 лопатей, але без значшуються приблизно на 20%). Верхній екран запоного відступу від широкого аспекту даного винахобігає входженню у винахід конфліктуючих потоків ду можна використовувати більше або менше повітря з підвітряної сторони, які перешкоджають лопатей. Заявником було виявлено, що на відміну обертанню або випусканню. Простір між верхнім від попереднього рівня техніки, в якому використаекраном і роторною кліткою може створювати безні криволінійні статорні лопаті, плоскі статорні ловітряну зону, яка може поліпшувати характеристипаті, які відхилені від центральної точки, забезпеки випускання винаходу і яка володіє демпфірувачують можливість входження повітря у турбіну з льними властивостями. Передня сторона або меншою турбулентністю і отже, з більшою силою. навітряна сторона, або сторона, на яку направлеПри спробі викривити або змінити напрямок повітний потік, верхнього екрана виконана злегка опукряних потоків (як зроблено у попередньому рівні лою відносно горизонтальної площини, що може техніки за допомогою криволінійних статорних лозапобігати вібрації верхнього екрана під час періопатей) сила потоку повітря може значно ослабитидів сильних вітрів. Центральна опора (10А) верхся. Плоскі статорні лопаті при направленні повітря нього екрана (6) може забезпечити можливість у винахід можуть здійснювати мінімальний вплив вільного повороту, тоді як ролики або опори (10В), на втрату кінетичної енергії. Статорна лопать була що спираються на концентричні обойми (10С) коперевірена при кутах відхилення від 30 до 60° при чення, можуть витримувати масу верхнього екраприростах кута 1° і було встановлено, що оптимана. Вітровий флюгер або хвостовий стабілізатор льний кут відхилення від центральної точки для верхнього екрана (7) може сприяти переміщенню статорних лопатей складає 45°. При зміні цього верхнього екрана у положення проти вітру і може кута на 1° можуть серйозно погіршитися робочі підвищувати стійкість екрана під час роботи. характеристики турбіни. Наприклад, випробування На додаток до цього сумарна маса компоненпоказали, що при швидкості вітру 40миль/год. і куті тів може бути загальною масою винаходу. Хоча відхилення 44° вироблення потужності буде менмаса (тобто вага) може бути використана для деше на 200кВт протягом періоду часу, що складає мпфірування або ослаблення вібрації, однак новий 24год., у порівнянні з тим, коли статорні лопаті винахід працює так плавно, що конструкція, вигознаходяться під кутом 45°. Вітрова турбіна розратовлена з використанням легких матеріалів на хована на сприйняття всіх можливих вітрів незаоснові вуглецевого волокна не буде піддаватися лежно від їх швидкості і тому немає необхідності у небезпеці порушення конструктивної цілісності, а демпфіруванні конструкції статора або в ослабтурбіна може бути розміщена на дахах існуючих ленні сили вітру. будівель або в районах з вразливим навколишнім На Фігурі 5 показане розташування кришки середовищем або у малодоступних районах, де статорної клітки. Вона складає частину винаходу, неможливий монтаж великого обладнання. яка дає можливість мати турбіну з фактично відкЯк можна було легко зрозуміти з попереднього ритим верхом для вхідних потоків повітря. Що стоопису, основні принципи даного винаходу можуть сується вітрової турбіни відповідно до прикладів бути реалізовані різними способами. При реалізаздійснення, то після відповідного закріплення стації передбачається використання легких матеріаторних лопатей турбіна стає конструктивно міцною лів у конструкції вітрових турбін, а також як вдосі здатною протистояти вітрам зі швидкістю понад коналених способів використання кінетичної 100миль/год. Повітряні потоки, які надходять у енергії, що стали можливими внаслідок застосуроторну клітку, що мають злегка направлений вниз вання легких конструкційних матеріалів, так і принатиск, проходять через відкритий верх (між обойстроїв для здійснення відповідного використання мами кочення) і впливають на роторні лопаті, виенергії. У даній заявці способи використання розккликаючи їх обертання. У попередньому рівні техриті як частина результатів, досягнутих за допомоніки передбачалася можливість використання гою різних описаних пристроїв, включаючи вузли тільки вітрових потоків, які переміщаються горизотурбіни, і як етапи, які невіддільні від застосуваннтально, і тому можна було використовувати тільня. Вони є просто природним результатом застоки частину повітряного потоку, з яким можна опесування пристроїв, призначених для цього і описарувати у новому винаході. них. На додаток до цього, хоча розкрита деяка Щоб гарантувати конструктивну стійкість, крикількість пристроїв, повинно бути зрозуміло, що шка статорної клітки може бути виконана у вигляді вони не тільки реалізують певні способи, але таконцентричних розпірок. На верхній стороні концекож можуть бути змінені рядом способів. Важливо, нтричних розпірок знаходяться обойми кочення, щоб все викладене вище, а також всі аспекти ропризначені для розміщення опор верхнього екзумілися як такі, що охоплюються даним опирана. сом. На Фігурах 6 і 7 показані верхній екран і флюПовинно бути зрозуміло, що різноманітні зміни гер верхнього екрана. Флюгер може бути розрахоможуть бути зроблені без відступу від суті винахований на створення опору, достатнього для поводу. Крім того, такі зміни передбачаються непрямо роту верхнього екрана у підвітряне положення. включеними в опис. Проте вони попадають у межі Також передбачений другий варіант здійснення, в об'єму даного винаходу. Широке розкриття, що якому флюгер не використовується. включає в себе два детально показаних приклади Після установки екрана у відповідне положенздійснення, велика різноманітність передбачува 15 76188 16 них варіантів здійснення, а також широкий діапагому виданні Random house Webster's unabridged зон способів і процесів і т.п., охоплюються даним dictionary, включені у дану заявку за допомогою розкриттям. посилання. Нарешті, всі джерела, перераховані в Далі, кожний з різноманітних елементів винаінформаційному звіті, поданому разом із заявкою, ходу і формули винаходу також може бути виконавключені у дану заявку за допомогою посилання, ний різним чином. Повинно бути зрозуміло, що однак оскільки для кожного зазначеного вище мадане розкриття включає в себе кожну таку зміну, теріалу об'єм, в якому така інформація або звіти чи то зміна втілення у будь-якому прикладі здійсвключені за допомогою посилання, може бути винення установки, втілення способу або процесу знаний невідповідним патентуванню даного/даних або навіть тільки зміна будь-якого елемента з вкавинаходу (винаходів), то такі матеріали визначено заних. Зокрема, повинно бути зрозуміло, що, коли не повинні вважатися складеними заявником (заярозкриття відноситься до елементів винаходу, вниками). формулювання для кожного елемента можуть буТому повинно бути зрозуміло, що заявник (зати представлені еквівалентними термінами для явники) має захист домагань щонайменше на: (і) установки або термінами для способу тільки за кожний пристрій турбіни, як і розкрито і описано у умови тотожності функції або результату. Такі екданий заявці, (іі) відповідні способи як розкриті і віваленти, розширення або навіть більш загальні описані, (ііі) аналогічні, еквівалентні пристрої та терміни повинні вважатися включеними в опис способи і навіть потенційні варіанти кожного з них кожного елемента або дії. Такі терміни можуть як описано, (iv) ці альтернативні конструкції, які бути замінені, коли бажано зробити видимим повиконують кожну з показаних функцій, також розктенційно широке охоплення, правомочне для дариті і описані, (ν) ці альтернативні конструкції і ного винаходу. Наприклад, повинно бути зрозуміспособи, за допомогою яких виконується кожна з ло, що всі дії можуть бути представлені засобом показаних функцій, вважаються такими, що викодля здійснення цієї дії або елементом, який виконують функцію, яка розкрита і описана, (vi) кожна нує цю дію. Аналогічно повинно бути зрозуміло, ознака, деталь і етап показані як окремі і незалежщо кожний розкритий фізичний елемент включає в ні винаходи, (vii) область застосування розширена себе розкриття дії, виконанню якої даний фізичний завдяки розкритим різноманітним пристроям або елемент сприяє. Що стосується цього останнього компонентам, (viii) розкриті результати, що досяаспекту, то повинно бути зрозуміло, що розкриття, гаються завдяки таким пристроям або компоненнаприклад «екран», містить в собі розкриття опетам, (іх) розкриті способи і установки, по суті опирації «екранування», незалежно від того, чітко скасані вище з посиланням на всі супровідні зано про це чи ні, і навпаки, повинно бути зрозуміприклади, і (х) розкриті різні комбінації і перетволо, що у випадку ефективного розкриття операції рення кожного з елементів. Далі, перехідний вираз «екранування» таке розкриття містить в собі розк«що містить» у випадку, коли він застосовується, риття «екрана» або навіть «засобу для екрануванвідповідно до традиційної інтерпретації формули ня». Повинно бути зрозуміло, що такі зміни і альвинаходу використовується для підтримки формутернативні терміни є безпосередньо включеними в ли винаходу у вигляді, що допускає поправку. Тоопис. му повинно бути зрозуміло, що якщо у контексті не Будь-які патенти, публікації або інші джерела, потрібно інше, то термін «містять» або його зміни, згадані у даній заявці на патент, вважаються такі, як «містить» або «що містить», передбачають включеними в неї за допомогою посилання. На включення певного елемента або етапу, або групи додаток до цього повинно бути зрозуміло, що кожелементів або етапів, але не виключення будьний використаний термін до застосування у даній якого іншого елемента або етапу, або групи елезаявці несумісний з такою інтерпретацією, загальні ментів або етапів. Такі терміни повинні інтерпретусловникові визначення, що використовуються для ватися в їх найширшій формі з тим, щоб заявнику кожного терміну, і всі тлумачення, альтернативні була надана можливість найширшого, легально терміни і синоніми, що наприклад містяться у друдозволеного захисту. 17 76188 18 19 76188 20 21 76188 22 23 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 76188 Підписне 24 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601