Протиобмерзальна система для вітряної установки

1. Система (1; 1'; 1''; 1''') перетворення енергії вітру, призначена для виробництва електроенергії, яка містить пристрій для видалення льоду і захисту від обмерзання, що містить опору (4; 4') для втримання і закріплення системи (1; 1'; 1''; 1''') перетворення енергії вітру на землі або основі, гондолу (3), розташовану на опорі (4; 4'), з якою сполучені перші засоби (9, IN, 10; TR) для перетворення обертального руху ротора (2) для генерування електроенергії, яка подається в систему електропостачання - електричну мережу, і для керування і роботи можливих електричних пристроїв системи (1) перетворення енергії вітру, ротор (2), сполучений з гондолою (3) таким чином, що він обертається відносно гондоли (3), причому ротор (2) містить множину лопатей (5) і обертається під впливом вітру (V), що зіштовхується з лопатями (5), при цьому система (1; 1'; 1''; 1''') перетворення енергії вітру містить другі засоби (2Е, 19, 21) для потоку текучого середовища (F; F'; F"; F"') всередині об'ємів (14, 15), обмежених всередині лопатей (5) ротора (2), причому лопаті (5) ротора (2) містять, на щонайменше частині зовнішньої поверхні (5S) лопатей (5), вікна (12), що сполучаються з текучим середовищем в об'ємах (14, 15), яка відрізняє ться тим, що вікна (12) пристосовані для створення повітряного шару або плівки на лопатях (5) зовні від поверхні (5Е) лопаті, зв'язаної з вікнами (12), за допомогою термодинамічної взаємодії текучого середовища з вітром (V), що зіштовхується щонайменше з поверхнею (5Е) лопаті, пов'яза 2 (19) 1 3 79644 четверті засоби (11А, 11L, 3А; 25) системи (1) перетворення енергії вітру. 8. Система за п.7, яка відрізняється тим, що перші розподільні засоби (22, 22', 22'') розташовані між третіми засобами (11; 11'') і другими засобами (2Е, 19, 21) системи (1) перетворення енергії вітру. 9. Система за п.7 або 8, яка відрізняється тим, що перші розподільні засоби (22, 22', 22") є засобами типу, пристосованого для зміни значення уривчастості переривистого потоку текучого середовища (F; F'; F"; F'"). 10. Система за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняє ться тим, що др угі розподільні засоби (2Е', 23) розташовані в роторі (2) і пристосовані для вибірного регулювання подачі текучого середовища (F; F'; F"; F'") в об'єми (14, 15), обмежені всередині лопатей (5). 11. Система за п.10, яка відрізняється тим, що другі розподільні засоби (2Е', 23) є засобами типу, пристосованого для вибірного проходження текучого середовища (F; F'; F"; F'") в перший об'єм (14) і/або другий об'єм (15) або ні в один з об'ємів (14, 15) системи (1) перетворення енергії вітру. 12. Система за п.5, яка відрізняється тим, що треті засоби (11; 11') містять капсулу (11; 11'), рухомо сполучену з гондолою (3). 13. Система за п.12, яка відрізняється тим, що зовнішня огинальна поверхня капсули (11, 11') виконана з матеріалу з низькою теплопровідністю. 14. Система за п.12 або 13, яка відрізняється тим, що капсула (11, 11') щонайменше частково покрита всередині теплопровідним матеріалом в з'єднанні з першими засобами (9, IN, 10; TR) для перетворення обертального руху ротора в електроенергію, яка подається в електричну мережу, і для керування роботою можливих електричних пристроїв системи (1) перетворення енергії вітру, для утворення теплового моста для нагрівання текучого середовища (F; F'; F"; F'"), циркулюючого в капсулі (11, 11'). 15. Система за пп.6 і 12, яка відрізняється тим, що четверті засоби для циркуляції текучого середовища (F; F'; F"; F'") всередині третіх засобів (11; 11') містять щонайменше вікно (11L) в передній стінці (11P) капсули (11, 11') і щонайменше вікно (11А), виконане в задній частині капсули (11, 11'), і одне або більше вікон (3А), що розташовані в задній частині гондоли (3). 16. Система за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняє ться тим, що ротор містить втулку (2F), яка жорстко сполучена з обертовим валом (7) системи (1; 1'; 1''; 1''') перетворення енергії вітру, причому обертовий вал (7), в свою чергу, жорстко сполучений з першими засобами (9, IN, 10; TR) для перетворення обертального руху ротора в електроенергію, яка подається в електричну мережу, подовжувач (2Е; 2Е') для кожної з лопатей (5) ротора (2), жорстко сполучений однією стороною з втулкою (2F) і іншою стороною - з хвостовиком (5ЕІІ) лопаті (5). 17. Система за пп.12 і 16, яка відрізняється тим, що другі засоби містять подовжувач (2Е), що має щонайменше вхід (19), обернений до щонайменше вікна (11L) капсули (11), а також дефлектори (21) 4 для відхилення потоку, що проходить і в подовжувачі (2Е), і в хвостовику (5EII) лопаті (5). 18. Система за пп.8 і 16, яка відрізняється тим, що перший розподільний засіб містить розподільний диск (22, 22', 22"), сполучений з обертовим валом (7), розташований між передньою стінкою (11P) капсули (11; 11') і ротором (2), причому розподільний диск (22, 22', 22") має пропускні засоби (22D; 22S), при цьому в щонайменше одному кутовому положенні розподільного диска (22, 22', 22") пропускні засоби (22D; 22S) знаходяться у відповідності з входом (19) подовжувача (2Е) для проходження текучого середовища (F; F'; F"; F'") крізь розподільний диск (22, 22', 22"). 19. Система за пп.8 і 16, яка відрізняється тим, що розподільний засіб містить розподільний диск (22, 22', 22"), сполучений з обертовим валом (7), розташований між передньою стінкою (11P) капсули (11; 11') і ротором (2), причому розподільний диск (22, 22', 22") має пропускні засоби (22D; 22S), при цьому в щонайменше одному кутовому положенні розподільного диска (22, 22', 22") пропускні засоби (22D; 22S) знаходяться у відповідності з входом (19) подовжувача (2Е) для проходження текучого середовища (F; F'; F"; F'") крізь розподільний диск (22, 22', 22"). 20. Система за п.18 або 19, яка відрізняється тим, що пропускні засоби розподільного диска (22, 22', 22") містять щонайменше одне вікно (22D) або вікно (22S). 21. Система за п.20, яка відрізняється тим, що щонайменше одне вікно (22D) розподільного диска (22, 22', 22") має переріз, по суті порівнянний з перерізом входу (19) подовжувача (2Е). 22. Система за п.18 або 19, яка відрізняється тим, що пропускні засоби розподільного диска містять вікна (22S) в формі сектора кола, розподілені асиметрично відносно центра розподільного диска (22, 22', 22"). 23. Система за п.18 або 19, яка відрізняється тим, що розподільний диск (22, 22' 22") сполучений з обертовим валом (7) за допомогою шостих засобів, пристосованих для забезпечення відносного обертального руху між розподільним диском (22, 22', 22") і обертовим валом (7) для зміни уривчастості входження текучого середовища (F; F'; F"; F'") у вхід (19) з подовжувача (2Е). 24. Система за пп.11 і 16, яка відрізняється тим, що другий розподільний засіб містить другий розподільний диск (23), з можливістю руху встановлений всередині подовжувача (2Е) ротора (2) поблизу хвостовика (5R) лопаті (5) ротора (2). 25. Система за п.24, яка відрізняється тим, що другий розподільний диск (23) з можливістю руху встановлений всередині подовжувана (2Е) так, що він пристосований для обертання всередині подовжувача (2Е') для регулювання надходження текучого середовища (F; F'; F"; F'") всередину об'ємів (14, 15), обмежених всередині лопатей (5). 26. Система за п.24 або 25, яка відрізняється тим, що другий розподільний диск (23) обернений до провідних перерізів об'ємів (14, 15), обмежених всередині лопатей (5) дефлекторами (21А, 21В), що відхиляють потік в хвостовику (5ЕІІ) лопатей (5). 5 79644 27. Система за п.26, яка відрізняється тим, що другий розподільний диск (23) виконаний таким чином, що він має в декількох з його кутови х секторів пропускні вікна (24) першого ряду (24А), що мають площу, по суті порівнянну з провідним перерізом першого об'єму (14), і пропускні вікна другого ряду (24А), що мають площу, по суті порівнянну з провідним перерізом другого об'єму (15). 28. Система за п.6, яка відрізняється тим, що четверті засоби для циркуляції текучого середовища (F; F'; F"; F'") всередині третіх засобів (11; 11') містять вентилятор і/або компресорний засіб (25), зв'язаний з третіми засобами (11; 11'). 29. Система за пп.16 і 28, яка відрізняється тим, що вентилятор і/або компресорний засіб містить вентиляторний і/або компресорний елемент (25), встановлений на обертовому валу (7). 30. Система за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняє ться тим, що перші засоби системи (1; 1'; 1''; 1''') перетворення енергії вітру містять трансформатор (TR) і/або інші силові або допоміжні електричні пристрої, розташовані в основі опори (41) системи (1') перетворення енергії вітру, і треті засоби включають отвори в основі опори (4') поблизу трансформатора (TR) і/або інших силових або допоміжних електричних пристроїв, причому опора (4') також забезпечує з'єднання для текучого середовища між її внутрішньою частиною і об'ємом (11') накопичення системи (1; 1'; 1''; 1''') перетворення енергії вітру для проходження текучого середовища (F'"), що забирається із зовнішнього середовища, в об'єм (11') накопичення. 31. Система за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняє ться тим, що зовнішня поверхня (5S) лопатей (5) складена за допомогою накладення множини попередньо сформованих листів (18), що містять вікна або отвори (12). 32. Система за п.31, яка відрізняється тим, що зовнішня поверхня (5S) лопатей (5) складена з композиційного матеріалу. 33. Система за п.31 або 32, яка відрізняється тим, що зовнішня поверхня (5S) лопатей (5) містить верхню напівоболонку (5U) і нижню напівоболонку (5L). 34. Система за будь-яким з пп.2 - 4, яка відрізняється тим, що перший ряд (12L) вікон і/або другий ряд (12Т) вікон містить вікна (12, Фіг. 4) першого типу (4а) і/або другого типу (4b), і/або третього типу (4с), причому типи включають наступні вікна (12): перший з постійним перерізом проходження для повітря від внутрішньої поверхні (5Si) до зовнішньої поверхні (5Se) поверхні (53) лопаті (5), другий з розбіжним перерізом і з по суті ортогональною віссю відносно напряму потоку вітру (V) зовні від лопаті (5), третій з по суті паралельними стінками і похилою віссю, що формує заданий гострий кут відносно ортогональної осі до зовнішньої поверхні з такою орієнтацією, що витікаюче повітря прямує в тому ж напрямі, як і потік вітру (V) зовні від лопаті (5). 35. Система за п.34, яка відрізняється тим, що другий ряд (12Т) отворів (12) містить вікна (12, Фіг. 4) третього типу (4с). 6 36. Система за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняє ться тим, що вона містить щонайменше розсіювальний пристрій, який живиться енергією, що приймається від іншого джерела живлення, зовнішнього відносно системи (1; 1'; 1''; 1''') перетворення енергії вітру, пристосований для збільшення тепловмісту текучого середовища (F; F'; F"; F'"), циркулюючого в пристрої для видалення льоду і за хисту від обмерзання. 37. Система за будь-яким з попередніх пунктів, яка відрізняє ться тим, що гондола (3) з можливістю руху сполучена з опорою (4) за допомогою розташування між ними сьомих засобів для орієнтації гондоли (3) в напрямі максимального потоку вітру (V) в районі, де встановлена система (1) перетворення енергії вітру. 38. Спосіб запобігання і усунення обмерзання на лопатях ротора систем перетворення енергії вітру типу, що містить: опору (4; 4'), пристосовану для втримання і закріплення системи (1; 1'; 1''; 1''') перетворення енергії вітру на землі або основі, гондолу (3), розташовану на опорі (4; 4'), з якою сполучені перші засоби (9, IN, 10; TR) для перетворення обертального руху ротора для виробництва електроенергії, що подається в електричну мережу, і для керування і роботи можливих електричних пристроїв системи (1) перетворення енергії вітру, ротор (2), сполучений з гондолою (3) таким чином, що він обертається відносно гондоли (3), причому ротор (2) містить задану кількість лопатей (5) і приводиться в рух дією вітр у (V), який зіштовхується з лопатями (5), що включає наступні операції: a) всмоктування текучого середовища (F; F'; F"; F'") або повітря з середовища, оточуючого систему (1; 1'; 1''; 1''') перетворення енергії вітру, b) подачу всмоктуваного текучого середовища (F; F'; F"; F'") у другі засоби (2Е, 19, 21) для проходження текучого середовища (F; F'; F"; F'") всередині об'ємів (14, 15), обмежених всередині лопатей (5) ротора (2), c) викид щонайменше частини текучого середовища (F; F'; F"; F"') назовні з лопатей (5) через вікна (12), розташовані на щонайменше частині зовнішньої поверхні (5S) лопатей, причому вікна (12) сполучаються по текучому середовищу з об'ємами (14, 15) в лопатях (5), який відрізняється тим, що викид здійснюють так, щоб створювати повітряний шар або плівку на зовнішній стороні поверхні (5Е) лопатей (5), віднесеній до вікон (12), і термодинамічну взаємодію текучого середовища з вітром (V), що зіштовхується щонайменше з поверхнею лопаті (5Е), віднесеною до вікон (12), і/або з водою і льодом, що можливо знаходяться на зовнішній поверхні (5S) лопаті (5). 39. Спосіб за п.38, який відрізняється тим, що між операціями а) і b) способу відбувається тепловий обмін між текучим середовищем (F; F'; F"; F'") і нагрітими поверхнями перших засобів (9, IN, 10; TR) системи (1; 1'; 1''; 1''') перетворення енергії вітру для перетворення обертального руху ротора (2) для виробництва електроенергії, що відбувається в об'ємі накопичення, утвореному всередині системи перетворення енергії вітру. 7 79644 Об'єктами даного винаходу є пристрій для видалення льоду і запобігання обмерзанню, який застосовується в системах перетворення енергії вітру, система перетворення енергії вітру, що містить пристрій для видалення льоду і запобігання обмерзанню, і спосіб запобігання і усунення обмерзання на лопатях ротора вітряних турбін в системах перетворення енергії вітру. Більш конкретно, запропонована система для запобігання і/або видалення обмерзання, наростаючого на лопатях ротора системи перетворення енергії вітру, коли система функціонує в певних кліматичних і навколишніх умовах. Обмерзання на аеродинамічному профілі і, більш конкретно, на лопаті ротора вітряної турбіни серйозно впливає на аеродинамічні характеристики таких елементів. Зокрема, аеродинамічна сила і аеродинамічний опір, що відносяться як до одного профілю, так і до лопаті загалом з її тривимірною конфігурацією і, таким чином, розподіл тиску по поверхнях, помітно змінюються. Часто буває дуже важко передбачувати, як такі чинники будуть змінюватися в залежності від відкладення льоду на поверхнях. Внаслідок цього, лопать при роботі зазнає впливу напружень вигину і напружень крутіння, відмінних від розрахункових умов, крім значного погіршення загальної аеродинамічної ефективності вітряної турбіни. У результаті потужність, що виробляється ротором системи перетворення енергії вітру, коли лід присутній на лопатях ротора, набагато менша, ніж що виробляється без обмерзання. До цього потрібно додати значну проблему, яка полягає в тому, що лопать, внаслідок збільшення маси і зміненого розподілу маси, викликаної льодом, який присутній на поверхнях, забезпечує повністю змінену статичну і динамічну поведінку відносно розрахункових умов. Крім того, в таких експлуатаційних умовах існує проблемі, якою не можна зневажати, яка стосується безпеки системи перетворення енергії вітру, як з точки зору безпеки людей, так і предметів, які знаходяться поруч з системою, і можливості того, що сама система вийде з ладу і буде пошкоджена. Фактично, якщо лопаті працюють з льодом на їх поверхнях, може трапитися те, що абсолютно непередбачуваним чином шматки льоду можуть відриватися від лопатей. Це явище викликає наступні факти: 1) предмети або люди, що знаходяться навколо системи, можуть бути уражені такими шматками льоду; 2) генеруються раптові і важко передбачувані структурні напруження, що мають по суті аеропружний характер, якщо ротор вітряної турбіни працює. Внаслідок великих розмірів систем перетворення енергії вітру останнього покоління, ротори яких можуть досягати дев'яноста метрів в діаметрі, і опори можуть досягати ста метрів у висоту, коли з'являються умови для зривання льоду, велика маса льоду може раптово і непередбачувано від 8 риватися як кулі від лопатей, наносячи значні пошкодження навколишньому середовищу. Відповідні наслідки такого явища, що зовсім не є малоймовірним, також і юридичного характеру, можуть бути ле гко інтуїтивно зрозумілі. Що стосується п.2), це зовсім не незначна проблема. Коли система перетворення енергії вітру знаходиться в роботі, структурні коливання аеропружного характеру можуть генерувати значні структурні напруження як в окремих лопатях, так і в системі загалом. Можуть відбуватися явища структурного резонансу з пошкодженням лопаті (у разі важко передбачуваного явища "флатера", оскільки розподіл тиску на поверхні лопаті може дуже відрізнятися від розрахункового), а також системи загалом (з літератури добре відомі випадки обвалення мостів на початку двадцятого століття під впливом поривів вітру). По вказаних причинах систему перетворення енергії вітру зупиняють при виявленні наявності на лопатях льоду. Такі зупинки можуть мати більшу або меншу тривалість в залежності від серйозності проблеми. Фактично, якщо лід не може бути адекватно видалений за допомогою доступних пристроїв для видалення льоду, наслідком є те, що системи можуть експлуатуватися тільки протягом обмеженої кількості днів в році, якщо вони встановлені в особливо критичних районах, де можливе обмерзання. Існуючі оцінки показують втрату електричної енергії, яка складає приблизно 20-50% від нормального виробництва за рік при безперервній роботі системи. У цей час відомо декілька технічних рішень, направлених на усунення важкої проблеми обмерзання на лопатях системи перетворення енергії вітру. Системи, що застосовуються в цій галузі техніки, по суті слідують трьом принципам роботи: I) використання поверхні лопаті, що поглинає тепло, яке випромінюється сонцем; II) локальне нагрівання поверхонь лопаті, схильних до обмерзання; III) циркуляція нагрітого повітря в корпусі лопаті для передачі тепла до зовнішньої поверхні лопаті, схильної до обмерзання, завдяки внутрішній теплопровідності. Очевидно, що системи першого типу мають деяку ефективність тільки в присутності сонця, і, таким чином, тільки протягом світлового дня і в кліматичних умовах з хорошим сонячним випромінюванням. Але через те, що вночі створюються найбільш критичні експлуатаційні умови з точки зору обмерзання, такі системи виявляються неробочими в той момент, коли вони необхідні. У системах, що відносяться до п.II), звичайно використовують листи електрорезистивного або теплопровідного матеріалу, вставлені в поверхню лопаті і які нагріваються тепловою дією струму. Такі листи нагрівають електричним способом, і при виготовленні являють собою додаткові і електропровідні маси, накладені на близькі до поверхні шари лопаті в особливо схильних до обмерзання районах. 9 79644 Такі типи систем здаються придатними для запобігання обмерзанню в ході роботи системи перетворення енергії вітру і для видалення льоду, утвореного на лопатях, наприклад, в період зупинки системи. Однак вони мають такі недоліки, що досі ці типи технічних рішень використовувалися тільки в дуже небагатьох системах, майже всі з яких використовувалися в дослідницьких цілях. Фактично, для ефективної роботи пристрою для видалення льоду і для захисту від обмерзання типу II) вимагають передусім досить складного механізму контролю обмерзання і його усунення. У цих механізмах використовують датчики виявлення льоду, обробляюче програмне забезпечення для контролю і керування, придатне для керування подачею електроживлення до району, де існує небезпека або обмерзання. Проблеми складності, вартості, надійності і проблеми обслуговування системи перетворення енергії вітру стають значною при довготривалій роботі. Крім того, необхідна електроенергія для нагрівання листів за допомогою теплової дії струму може представляти частку сумарного виробництва електроенергії, якою не можна зневажати, що виробляється системою перетворення енергії вітру, і в певних умовах вона може навіть споживати кількості електроенергії, дуже близькі до кількостей, що виробляються. Таким чином, це приводить до того, що дійсна ефективність системи різко знижується з досить незадовільним виробленням в критичних експлуатаційних умовах. Інший недолік полягає в тому, що, коли система перетворення енергії вітру працює вхолосту, а саме, коли ротор знаходиться в русі без виробництва електроенергії, електроенергія, необхідна для запобігання або видалення обмерзання, повинна споживатися (з електричної мережі), і система в цих умовах нерентабельна. Крім того, теплопровідні листи, приклеєні до поверхні лопаті, дуже легко зношуються, таким чином, вимагаючи частого технічного обслуговування і знижуючи коефіцієнт готовності машини для генерування електроенергії. Такі листи, по суті виконані з металевого матеріалу, також притягують атмосферні розряди (блискавки). Блискавки можуть серйозно ушкоджувати не тільки пристрої для видалення льоду і для захисту від обмерзання, але також і розташовані електричні пристрої і машини, і в деяких випадках наносити пошкодження ротору, в який попадає розряд блискавки. Коли листи забезпечуються великою кількістю електроенергії, генеруються дуже сильні електростатичні обертові поля з виходячим з цього забрудненням і небажаними електромагнітними шумовими ефектами навколо системи перетворення енергії вітру. Іншим недоліком таких те хнічних рішень, яким не можна зневажати, є те, що будь-яка гарантія, дана виготовлювачем вітряної турбіни, втрачається в момент, коли такий пристрій для видалення льоду і захисту від обмерзання включають в конструкцію лопаті, так само як і будь-який пристрій, не передбачений конструкцією лопаті. Крім того, оскільки було експериментально доведено, що лід в певних умовах навколишнього 10 середовища і кліматичних умовах може наростати в будь-якому місці на поверхні лопаті, лопать повинна бути майже повністю покрита теплопровідними листами. У результаті виробничі витрати і витрати на технічне обслуговування досягають недопустимих рівнів, які, спільно з не завжди високою загальною ефективністю системи, роблять її безперечно нерентабельною. Що стосується систем типу IIІ), існує патентна документація, що описує пристрої для циркуляції нагрітого повітря в корпусі лопаті, призначеної для нагрівання корпусу, а також зовнішньої поверхні з використанням внутрішньої теплопровідності матеріалу, який складає корпус лопаті. Прикладом є [патент Німеччини № DE 19621485], до тексту якого можна звернутися для ознайомлення з описом і деталями технічного рішення, що відноситься до справи. У цьому патенті передбачена рециркуляція внутрішнього повітря в кожній лопаті, здійснювана вентилятором, і повітря нагрівається за допомогою електричного опору. Всі елементи розташовані у втулці ротора. Зокрема, застосовують два трубопроводи, які проводять нагріте повітря в передній секції лопаті, при цьому застосовується трубопровід, призначений для витягання його із задньої секції лопаті для забезпечення внутрішньої рециркуляції повітря. Вказане технічне рішення відрізняється наявністю невеликих випускних отворів на дальньому кінці лопаті для запобігання накопиченню конденсованої води там, де потік більш холодний на більшому віддаленні від теплового генератора. Дальній кінець лопаті фактично є точкою, де обмерзання найбільш ймовірно. Для подачі як можна більшої кількості тепла до цього кінця, всередині лопаті може бути додатково застосована розташована поблизу передньої кромки безперервна основа з теплопровідного матеріалу, наприклад алюмінію. Це технічне рішення забезпечує ефективний тепловий міст для нагрівання, коли лопать ротора загалом виконана з композиційного матеріалу із зменшеною теплопровідністю, наприклад з органічного скла. Ця система має наступні недоліки. Перший полягає в тому, що з фактичними габаритами лопатей, товщина яких може досягати в деяких точках 60 мм, необхідно подавати велику кількість теплової енергії в повітря, циркулююче всередині лопаті, щоб ефективно нагрівати весь корпус лопаті, що включає зовнішню поверхню. Вітряна турбіна, забезпечена такою системою, за умови успішної подачі і передачі всієї необхідної енергії для отримання ефекту захисту від обмерзання, буде забезпечувати дуже низьку ефективність, коли є небезпека обмерзання. Це пов'язано з тим, що з метою нагрівання поверхні лопаті необхідно нагріти всю масу лопаті, і це веде до того, що кількість електроенергії, яка буде перетворена в тепло, насправді значна. Також відомо, що використання вентиляторів всередині обертових елементів категорично не рекомендують виробники вентиляторів, оскільки існує висока імовірність збоїв в роботі і пошко 11 79644 джень внаслідок впливу коріолисових сил на обертові частини вентилятора. У результаті, описане технічне рішення з примусовою циркуляцією повітря може бути фактично здійснене тільки, коли система зупинена, з всіма подальшими матеріально-технічними обмеженнями, які можна легко представити. [У документах DE 842330 і DE 19802574] описані пристрої захисту від обмерзання для вітряної турбіни, в яких кожна лопать вітряної турбіни забезпечена отвором на її аеродинамічній поверхні, розташованим, переважно, в кінцевій частині розмаху лопаті зі сполученням з повітряним потоком, що проходить в лопаті і нагрітим обтіканням частин електричних генераторів струму/електродвигунів. Отвори в лопаті аеродинамічної поверхні розташовані і призначені для того, щоб забезпечити безперервне проходження нагрітого повітряного потоку в лопаті під дією відцентрових ефектів для теплообміну з внутрішніми частинами лопаті для нагрівання лопаті. Також відомий [патент Німеччини на корисну модель № DE 20014238 U1]. Згідно з цим документом, повітря циркулює в корпусі лопаті таким чином, що повітря нагрівається відхідним теплом електричних пристроїв, які містяться в гондолі вітряної турбіни. При цьому вентиляційна система також здатна працювати з ротором при його роботі, оскільки вентилятор для примусової циркуляції повітря розташований в гондолі пристрою. Також запропонована система безперервного розподілу нагрітого повітря в кожній з лопатей. Цей приклад має недолік, який полягає в тому, що він досить складний і важкий в здійсненні через те, що в ньому використані проміжні текучі середовища для здійснення теплообміну між відхідним теплом електричних пристроїв і циркулюючого повітря всередині лопаті. Крім того, він має такий же недолік, як і вже відмічений в [патенті Німеччини №19621485], тобто який полягає в тому, що значна товщина лопаті, складена слабко провідними матеріалами, не забезпечує ефективне і надійне нагрівання поверхонь лопатей. Крім того, тепла, що подається за допомогою примусової циркуляції потоку текучо го середовища всередині електричних пристроїв, безумовно недостатньо для виключення проблеми обмерзання в особливо критичних умовах навколишнього середовища. До нього завжди доведеться додавати відповідну кількість тепла, у типовому разі отриманого за рахунок теплової дії стр уму. Потрібно підкреслити, що безумовно недостатня теплопровідність матеріалу, що складає лопать, значно погіршує ефективний теплообмін між потоком текучого середовища і корпусом лопаті. При подальшому ускладненні конструкції лопаті за допомогою введення в неї провідників фактично для використання великої кількості теплової енергії для досягнення бажаної мети, неможливо подавати тепло тільки в конкретні області поверхні лопаті, схильні до обмерзання. Зокрема, область кінця лопаті, яка є найбільш схильною до обмерзання, якраз є областю, куди внутрішній повітря 12 ний потік надходить з найнижчою температурою, вже передавши тепло областям, розташованим поблизу хвостовика лопаті. Задачею даного винаходу є усунення вказаних вище недоліків відомого рівня техніки і пропозиція значно вдосконаленого пристрою для видалення льоду і запобігання обмерзанню, який може використовуватися в системі перетворення енергії вітру. У межах цього об'єму задачею даного винаходу є створення простого і надійного пристрою для видалення льоду і захисту від обмерзання, який вимагає меншого об'єму робіт по технічному обслуговуванню і знижує витрати на його виконання і установку. Іншою задачею даного винаходу є збільшення вирішальним чином кількості днів в році, протягом яких система перетворення енергії вітру може безперервно працювати в порівнянні з системами, в яких використовуються відомі технічні рішення. Пристрій для видалення льоду і захисту від обмерзання, відповідний даному винаходу, може також повністю виключити зупинки виключно через небезпеку обмерзання або фактичного обмерзання лопатей. Іншою задачею винаходу є забезпечення високої продуктивності системи перетворення енергії вітру також в особливо критичних експлуатаційних умовах з точки зору можливості обмерзання і виключення необхідності її зупинки. Іншою задачею пристрою для видалення льоду і запобігання обмерзанню, відповідного даному винаходу, є отримання властивостей захисту від обмерзання також, коли ротор працює вхолосту, тобто, коли електричний генератор не проводить електроенергію. Така система фактично може усувати необхідність у використанні зовнішнього джерела електроживлення, тобто електроенергії, що приймається від електричної мережі. Іншою задачею винаходу є полегшення робіт по технічному обслуговуванню індивідуальних лопатей ротора, зокрема, очищенню поверхонь. Фактично, проблема, пов'язана з роботою вітряної турбіни, складається в осадженні органічних і неорганічних залишків, які знаходяться в потоці текучого середовища, що зіштовхується з лопаттю, які нагромаджуються особливо в областях, відповідних кромці профілю лопаті, змінюючи її аеродинамічні характеристики. Інша задача винаходу складається в скороченні рівня випромінювання шуму при обертанні лопатей вітряної турбіни. Інша задача винаходу складається у виключенні або зменшенні наростання і твердого відкладення на лопатях. Для досягнення поставлених задач, об'єктами даного винаходу є пристрій для видалення льоду і захисту від обмерзання системи перетворення енергії вітру, що включає пристрій для видалення льоду і запобігання обмерзанню, і спосіб запобігання і усунення обмерзання на лопатях ротора повітряних турбін в системах перетворення енергії вітру, що мають характеристики, вказані в прикладеній формулі винаходу, яка є невід'ємною частиною даного опису. У пристрої для видалення льо 13 79644 ду і захисту від обмерзання і у відповідному способі використана ідея технічного рішення, яка є абсолютно новою в галузі систем перетворення енергії вітру. Інші задачі, характеристики і переваги даного винаходу будуть зрозумілі при ознайомленні з нижченаведеним докладним описом і прикладеними кресленнями, поданим тільки як пояснювальні і які не вносять обмежень приклади, на яких: Фіг.1 - схематичний вигляд збоку з частковим перерізом вітряної турбіни в системі перетворення енергії вітру, відповідній даному винаходу; Фіг.2 - вигляд в перспективі частини системи, показаній на Фіг.1, а саме, 9 частина лопаті вітряної турбіни; Фіг.3 - вигляд двовимірного перерізу деталі, показаної на Фіг.2; Фіг.4 - вигляди перерізів можливих варіантів виконання частини деталі, показаної на Фіг.2; Фіг.5 - схематичний вигляд, що показує спосіб виконання деталі, показаної на Фіг.2; Фіг.6 - інші вигляди деталі, показаної на Фіг.4; Фіг.7 і Фіг.12 - вигляди збоку з частковим перерізом і схематичний вигляд, відповідно, другої деталі вітряної турбіни, показаної на Фіг.1, і її варіанту; Фіг.8 - вигляд, подібний до показаного на Фіг.1, що містить експлуатаційні деталі поведінки повітряних потоків в системі перетворення енергії вітру; Фіг.9 - схематичний вигляд поведінки повітряних потоків, що відносяться до справи у варіанті всієї системи перетворення енергії вітру, відповідної даному винаходу; Фіг.10 і Фіг.14 - схематичні вигляди з частковим перерізом, відповідно, другого і третього варіантів можливих конфігурацій систем перетворення енергії вітру, відповідної винаходу; Фіг.11 - вигляд спереду декількох можливих варіантів виконання деталі системи перетворення енергії вітру, показаної на Фіг.10; Фіг.12 - варіант пристрою для видалення льоду і запобігання обмерзанню; Фіг.13 - вигляд зверху частини деталі системи перетворення енергії вітру, показаної на Фіг.12. На Фіг.1 схематично показана система перетворення енергії вітру для генерування електроенергії, позначена загалом посилальною позицією 1, з якою зіштовхується потік текучого середовища або вітер, який показаний стрілкою, позначеною посилальною позицією V. Система містить відомі елементи конструкції, такі як ротор, позначений загалом посилальною позицією 2, гондола З і опора 4. Опора 4 встановлена на землі або на основі там, де передбачено розгортання системи 1. Гондола 3, розташована на опорі 4, орієнтується в залежності від характеристик вітру за допомогою відомих пристроїв і пристосувань, які не показані для спрощення опису. Ротор 2 відрізняється наявністю в його центрі втулки 2F, пристосованої для установки на обертовому валу 7 вітряної турбіни системи 1 перетворення енергії вітру. Ця втулка 2F включає перехідники або "подовжувачі" 2Е, жорстко сполучені з її конструкцією. Такі перехідники 2Е призначені для прикріплення болтами в них кожної з лопатей 5 14 ротора 2, і їх можна бачити на Фіг.7 і 12. Ротор 2 в показаному прикладі має три лопаті 5, які по суті ідентичні одна одній. У передній частині гондоли 3 розташований сполучений з ротором 2 обтічник 6, призначений для виконання аеродинамічних і структурних функцій. У гондолі 3 і, більш точно, в капсулі 11, характеристики якої будуть детально описані далі, містяться всі елементи, призначені для перетворення обертального руху ротора 2 в електроенергію, зокрема, в змінний струм для подачі в електричну мережу, сполучену з системою 1 перетворення енергії вітру. У цьому пояснювальному і який не вносить обмежень прикладі здійснення даного винаходу можна бачити схематично показані на Фіг.1 і встановлені відомим способом на валу 7, зовні всередину, відповідно, ротор 2 і обертову частину R електричного синхронного двигуна 9. Вал 7 може обертатися відносно нерухомої основи 8 гондоли 3 вітряної турбіни системи 1 перетворення енергії вітру. На цій основі 8, в свою чергу, відомим способом встановлена нерухома частина S електродвигуна 9, яка обернена до обертової частини R, для виробництва електричного струму, коли обертова частина R знаходиться в русі, і синхронний електродвигун 9 знаходиться під струмом. Генерований струм надходить в проміжний електричний ланцюг або перетворювач IN і потім в електричну мережу з необхідною частотою і розрахунковим напруженням. Всередині гондоли 3 розташований додатковий електричний блок 10, який має електричне з'єднання з перетворювачем IN і/або з електричною мережею, що включає допоміжні системи подачі енергії для власних потреб для постачання всіх електромеханічних пристроїв, необхідних для роботи елементів системи 1 перетворення енергії вітру. Такими елементами, наприклад, є малий електродвигун, який керує підрозподільною системою гондоли, тобто нахилом або "кроком" лопатей 5 ротора 2 в залежності від характеристик вітру, анемометр для вимірювання сили і напряму вітру, комп'ютер, керуючий роботою елементів, і багато які інші відомі електричні пристрої, не показані для спрощення. Капсула 11, яка встановлена до гондоли 3, по суті закрита і складається з матеріалу зі слабкими характеристиками теплопровідності, тобто з композиційного матеріалу типу органічного скла. Таким чином обмежується накопичувальний об'єм для повітря, циркулюючого у ві тряній турбіні системи 1 перетворення енергії вітру. Повітря, теплоізольоване від зовнішнього середовища, нагрівається, входячи в контакт з нагрітими частинами електричних пристроїв 9, 10, IN, які знаходяться всередині капсули 11. Ця капсула 11 в задній частині має один або більше отворів 11А, що сполучаються по текучому середовищу із зовнішнім середовищем для створення притоку повітря в капсулу 11 через один або більше отворів 3А, розташованих в задній частині гондоли 3. В передній частині знаходиться один або більше крізних вікон 11L, виконаних в передній стінці 11P, які забезпечують проходження повітря, 15 79644 що всмоктується через отвори 11А капсули 11, з об'єму накопичення до втулки 2F ротора 2. На Фіг.1 також показана кінцева частина 5Е лопаті 5, що має на її поверхні 5S декілька отворів або вікон 12, що сполучаються з внутрішнім простором лопаті 5. Таку лопать 5, зокрема, можна бачити детально на Фіг.2 і 3, де показані, відповідно, вигляди в перспективі кінцевої частини 5Е, з якою зіштовхується вітер V, і загальний поперечний переріз 5Р або профіль лопаті 5. Вікна або отвори 12 можуть мати круглий, еліптичний або будь-який інший переріз. Вікна 12 можуть також мати однакову або різну форму в залежності від поверхні 5S області, де вони розташовані, при цьому їх характеристики підбирають згідно з результатами спеціальних досліджень і чисельно експериментальних досліджень. На Фіг.2 показана кінцева частина 5Е лопаті 5, поверхня 5S якої має перший ряд отворів або вікон 12 поблизу її передньої кромки і другий ряд отворів 12Т поблизу задньої кромки. Такі кромки відносяться до кожного з профілів лопатей 5, що відносяться до поперечних перерізів 5Р вздовж подовжньої протяжності лопаті 5. Стрілками F показаний повітряний потік через отвори або вікна 12 в поверхні 5S. Кінцева частина 5Е всередині розділена двома перегородками 13А і 13В, показаними на Фіг.3, по суті утворюючими три об'єми: перший об'єм 14, відповідний першому ряду 12L отворів 12, другий об'єм 15, відповідний другому ряду 12Т отворів 12, і, нарешті, третій об'єм 16, який укладений між іншими двома, а саме, розташований у відповідності з середньою частиною профілів. У третьому об'ємі 16 розташовані два ригелі 17А і 17В, що виконують опорні функції, які сполучені з поверхнею 5S лопаті 5 згідно з відомим способом. Поверхня 5S кожної лопаті 5 виконана з двох напівоболонок 5U і 5L, відповідно, верхньої і нижньої, які загалом виконані з композиційного матеріалу, такого як органічне скло. На Фіг.4 показані три різних можливих форми вікон 12, виконаних в поверхні 5S лопаті 5, а саме: 1) перший тип, показаний виглядом 4а, де вікно 12 має постійний переріз для проходження повітря від внутрішньої поверхні 5Si до зовнішньої поверхні 5Se лопаті 5; 2) другий тип, показаний виглядом 4b, де вікно 12 є розбіжним і має вісь, по суті ортогональну відносно напряму потоку V зовні від лопаті 5, як у випадку 1); 3) третій тип, показаний виглядом 4с, на відміну від вказаних вище, що має вікно 12 з по суті паралельними стінками і похилою віссю, що формує заданий гострий кут відносно осі, ортогональній до зовнішньої поверхні, з такою орієнтацією, що повітря, яке виходить, рухається в напрямі, який йде за напрямом зовнішнього потоку V. На Фіг.2 і 3 також показана поведінка повітряних потоків, циркулюючих в лопаті, коли працює пристрій для видалення льоду і захисту від обмерзання, відповідний даному винаходу. Така поведінка буде краще пояснена далі. Існує повітряний потік, що перетинає перший об'єм 14, позначений на Фіг.2 стрілкою F1, і повітряний потік у другому 16 об'ємі 15, позначений стрілкою F2. Обидва повітряних потоки F1 і F2 рухаються від хвостовика до краю кожної лопаті 5. Посилальною позицією F позначений потік текучого середовища, циркулюючий в повітряній турбіні системи 1 перетворення енергії вітру, який щойно надійшов на поверхню 5S, ви ходячи з вікон 12 і формуючи плівку текучого середовища, як краще описаний далі. На Фіг.3 посилальною позицією F позначене повітря в лопаті 5, що виходить з вікон 12, змішуючись із зовнішнім потоком V текучого середовища. На Фіг.5 і 6 показане конкретне виготовлення двох напівоболонок 5U і 5L, що формують зовнішній корпус, а саме, зовнішню поверхню 5S кожної лопаті 5. Зокрема напівоболонки 5U і 5L виконуються за допомогою накладення множини композиційних волоконних листів 18, в яких вже виконані вікна 12. Таким чином вирішується проблема ослаблення композиційних волоконних листів внаслідок механічного свердлування для отримання вікон 12. Ці листи 18 потім сполучаються за допомогою склеювання або іншими відомими способами виготовлення напівоболонок 5U і 5L, які після цього готові для з'єднання одна з одною і з несучою конструкцією 5 лопаті відомими технічними способами, тут не приведеними для спрощення опису. На Фіг.6 виглядами 6а-6с показане розташування листів 18 і їх відповідність один одному поблизу кожного з вікон 12. Листи 18 утворюють межі 12В, які визначають проходи, що складаються кожним вікном 12, вже виконаним таким чином, щоб воно співпадало з кожною з осей вікон 12 в поверхні 5S лопаті 5. Вигляди 6а, 6b, 6с відповідають виглядам 4а, 4b, 4с типів вікон 12, описаних ви ще. На Фіг.7 показана деталь втулки 2F ротора 2, в місцеположенні, де лопать 5 вставлена у втулку 2F, в зібраному вигляді з частковим перерізом в площині, що проходить в серединній площині лопаті 5. Також показана деталь подовжувача 2Е, що має по суті циліндричну форму, який має на бічній стороні вхід 19, обернений до капсули 11 гондоли 3. Втулка 2F виконана таким чином, що вона являє собою кругле кільце, відповідне вікну 11L капсули 11, причому кільце уривається входами 19, відповідними кожній лопаті 5 ротора 2. Між входом 19, який забезпечує проходження потоку текучого середовища через вікно 11L в капсулу 11, і внутрішньою частиною подовжувача 2Е розташовані відомі утримувальні елементи 20, не показані тут детально для спрощення опису. Такі утримувальні елементи 20 забезпечують проходження повітряного потоку з капсули 11 у вхід 19 і потім в подовжувач 2Е без витоку назовні, навіть якщо ротор 2 знаходиться в русі, тобто коли вітряна турбіна системи 1 перетворення енергії вітру працює. Хвостовик 5R лопаті 5 входить в зачеплення з однією з основ циліндра, що формує подовжувач 2Е. У вигляді в перерізі, показаному на Фіг.7, посилальною позицією 21 позначений вузол внутрішніх дефлекторів, призначених для відхилення внутрішнього повітряного потоку, що надходить з капсули 11 і втулки 2F. Зокрема, всередині лопаті 5 знаходиться перший дефлектор 21А, призначений для обмеження першого об'єму 14 всередині 17 79644 лопаті 5, який сполучений відомим чином з першою перегородкою 13 кінцевої частини 5Е лопаті 5. Таким же чином другий дефлектор 21В сполучений з другою перегородкою 13В для обмеження другого об'єму 15 всередині лопаті 5. Третій дефлектор 21С, сполучений з попередніми дефлекторами 21А і 21В, знаходиться в подовжувачі 2Е, таким чином, формуючи, при з'єднанні лопаті 5 з подовжувачем 2Е, тільки один внутрішній дефлектор 21 для спрямування циркуляції повітряного потоку в ці два об'єми 14 і 15. На Фіг.8 показана циркуляція повітряного потоку F у вітряній турбіні системи 1 перетворення енергії вітру, який складає засіб для видалення льоду і захисту від обмерзання, відповідний даному винаходу, з модальністю, викладеною далі. Далі описаний шлях повітряного потоку F, циркулюючого у вітряній турбіні системи 1 перетворення енергії вітру з ротором 2 в ході роботи. Повітряний потік F надходить через отвір ЗА гондоли 3 і через отвір 11А капсули 11 в об'єм накопичення, утворений внутрішнім простором капсули 11. Тут він обтікає електричний блок 10, перетворювач IN і, проходячи через отвори в нерухомій частині S, обертову частину R електродвигуна 9. Звідси через вікно 11L потік F досягає втулки 2F ротора 2 і потім внутрішньої частини лопаті 5, а саме, першого і другого об'ємів 14 і 15. Всередині втулки 2F, фактично, потік F відхиляється внаслідок наявності дефлекторів 21 (див. Фіг.7), проходячи всередині кінцевої частини 5Е кожної лопаті 5, з перегородками 13А і 13В, показаними на Фіг.2 і 3. Таким чином, в кожній лопаті 5 створюються два окремих повітряних потоки F1 і F2, що проходять, відповідно, від хвостовика до краю лопаті 5, один в першому об'ємі 14 і інший у другому об'ємі 15, до виходу через перший ряд 12L і другий ряд 12Т вікон 12, що знаходяться на поверхні 5S кожної з лопатей 5. Така поведінка повітряного потоку F по суті викликана загальними перепадами тиску, що створюються між внутрішнім і зовнішнім потоками, беручи до уваги обертальний рух ротора 2 і кінетичні ефекти, які відносяться до справи, відповідні відомим модальностям. Як показано на Фіг.2, 3 і 4, повітряний потік F, що ви ходить з отворів або вікон 12, взаємодіє з вітром V, що зіштовхується з лопатями 5, і створює повітряний шар або плівку на зовнішній поверхні 5Е лопаті 5, забезпеченій вікнами 12, а саме, після них по ходу потоку. Така повітряна плівка, внаслідок відомих теплових і динамічних ефектів, відхиляє потік текучого середовища вітр у V від прямого зіткнення із зовнішньою поверхнею 5S лопаті 5, таким чином нагріваючи потік і запобігаючи конденсації частинок, викликану вологістю вітру V, і утворення льоду. Цей потік, що виходить з вікон 12, запобігає прямому зіткненню з поверхнею 5S не тільки частинок, утворених вологістю ві тру V, але і будьякого тіла, що має відносно малу масу відносно маси вихідного повітряного потоку. Наприклад, відштовхуються невеликі комахи, які звичайно в достатній кількості нагромаджуються на лопатях 18 ротора вітряної турбіни, викликаючи необхідність періодично зупиняти систему для їх видалення. Отвори або вікна 12 виконані поблизу передньої кромки і задньої кромки профілю 5Р кожної лопаті 5, оскільки вони є точками, де температура лопаті найнижча, і тиск потоку текучого середовища вітр у V, що впливає на поверхні 5S, найбільш високий, І тому ризик наростання частинок льоду найбільш великий. У цьому прикладі виконане таке конкретне розташування вікон 12, але переважно можна розташовувати їх по-іншому по всьому профілю, спрямовуючи повітря, наприклад, також в третій об'єм 16 (див. Фіг.3). Для кращого запобігання небезпеці обмерзання можна створювати повітряну плівку F, що рівномірно виходить з вікон 12 не тільки по всьому профілю 5Р, але і по всій зовнішній поверхні 5S кожної лопаті 5, що має вікна 12. Для цього повітря повинне мати відповідний тепловміст, і вікна і канали повинні мати відповідні розміри для того, щоб додавати вихідному повітряному потоку F необхідні значення маси, тиску, напряму, форми і інтенсивності, відповідні швидкості витікання з вікон 12. З цією метою вікнам 12 можуть бути додані відповідні розміри, і їх деякі приклади показані на Фіг.4. Як відомо, вікно 12, показане виглядом 4а, забезпечує закінчення текучого середовища F ортогонально вітру V, вікно, показане виглядом 4b, забезпечує відновлення тиску і, таким чином, сповільнення швидкості вихідного потоку, тоді як показане виглядом 4с може фактично посилювати потік текучого середовища вітру V, що зіштовхується з кожним профілем 5Р. Такий процес посилення потоку, як відомо з авіаційної літератури, може поліпшити загальні аеродинамічні характеристики лопаті 5 і, таким чином, аеродинамічні характеристики, таким чином, збільшуючи загальну продуктивність системи 1 перетворення енергії вітру, а саме, збільшуючи потужність, яка може бути отримана на корінних підшипниках вітряної турбіни. Фактично, з належним тепловмістом, що відноситься до повітря, циркулюючого в системі 1 перетворення енергії вітру, ви хідний потік повітря F може досягнути такої мети, маючи певний кут відносно напряму потоку текучого середовища вітру V, що зіштовхується з поверхнею 5S кожної з лопатей 5. У результаті, даний винахід пропонує пристрій для видалення льоду і захисту від обмерзання, виконаний в системі перетворення енергії вітру з використанням термодинамічних ефектів текучого середовища, тобто вихідного повітряного потоку на, щонайменше, частині лопаті ротора вітряної турбіни, який, в свою чергу, має тепловміст, значно більший, ніж вітер, який приводить в рух ві тряну турбіну. Крім того, в такій системі для збільшення тепловмісту вихідного повітряного потоку використовується тепло, що виходить від електричних пристроїв в генераторі, яке неминуче розсіюється при їх роботі. Фактично поведінка текучого середовища F в описаній системі 1 перетворення енергії вітру може демонструвати два явно різних експлуатаційних стани, а саме: 19 79644 1) з підключеним ротором R і, таким чином, з генеруванням електричної енергії і розсіюванням тепла, яке йде від всіх електричних пристроїв, що знаходяться в капсулі 11 системи 1 перетворення енергії вітру; 2) з ротором R електродвигуна 9 в стані холостого ходу і, таким чином, без генерування електричної енергії і без розсіювання тепла. У стані 1) повітря, що надходить із зовнішнього середовища, що оточує систему перетворення енергії вітру, з тиском, по суті рівним тиску навколишнього середовища, нагрівається в об'ємі накопичення, входячи в контакт з електричними пристроями 9, 10, IN, що знаходяться в капсулі 11, перед виходом з цього об'єму, тобто з капсули 11. Крім того, повітря втрачає вологість і конденсується, входячи в контакт зі стінками всіх елементів системи 1 перетворення енергії вітру. Таким чином, з вікон 12 виходить повітряний потік F з більш високою температурою і великим тиском в порівнянні з потоком текучого середовища вітру V, що зіштовхується з поверхнею 53 лопаті, і зі значно більш низькою мірою вологості. Стан 2) відрізняється від стану 1) відсутністю істотного теплового обміну між повітряним потоком F і електричними пристроями 9, 10, IN, в той час як збереження описаного явища і ефекту захисту від обмерзання також залишається незмінним. Потрібно підкреслити той факт, що ви хідне повітря F, яке виходить з вікон 12, входить в термодинамічну взаємодію не тільки з потоком текучого середовища вітру (V), який зіштовхується із зовнішньою поверхнею 5S, що відноситься до вікон 12, але і з будь-яким іншим текучим середовищем або твердою речовиною, яка можливо присутня на зовнішній поверхні 5S лопаті 5, такими як вода або лід. Вітряна турбіна системи 1 перетворення енергії вітру фактично може працювати при сильному дощі, або з деякою кількістю льоду, який утворився попередньо. Інший пункт, який потрібно підкреслити, це пульсуючий характер повітряного потоку F в пристрої для видалення льоду і захисту від обмерзання, щонайменше, при проходженні між об'ємом накопичення, тобто капсулою 11 і втулкою 2F, і звідти всередину хвостовика 5R лопаті 5. Повітряний потік F фактично не проходить безперервно від вікна 11L капсули 11 і входу 19 втулки 2F, оскільки входи 19 розташовані тільки відповідно до кожної з лопатей 5. Таким чином, текуче середовище F спрямовується в кожну лопать 5 кожний момент, коли відповідний вхід 19 сполучається з вікном 11L. Кожна лопать забезпечується повітрям періодично при кожному оберті і протягом певного кутового переміщення ротора 2. Така уривчастість може змінюватися відповідно до конфігурації передньої стінки 1 IP капсули з декількома вікнами 11L, розташованими по колу на висоті, відповідній висоті розташування входів 19 втулки 2F. У кращому варіанті вікна 11L могли б формувати по суті безперервне кругле кільце. Уривчастість забезпечує те, що повітряний потік F залишається більш тривалий час в об'ємі накопичення і, отже, з можливістю придбання біль 20 шого тепловмісту перед входом в хвостовик 5R кожної лопаті 5. Завдяки попередньому докладному опису, а також роботі типового і який не вносить обмежень прикладу здійснення даного винаходу, очевидні наступні переваги пристрою для видалення льоду і захисту від обмерзання. Пристрій для видалення льоду і захисту від обмерзання має просту і надійну конструкцію, він не вимагає якої-небудь системи керування, коли її різні частини мають необхідні розміри. Таким чином, він вимагає менших витрат на його виконання і установку в порівнянні з відомими системами, які однак менш ефективні. Крім того, йому властива безпечна дія внаслідок його простоти і відсутності систем керування і контролю, з чого слідує дуже малий ризик збоїв в роботі. Інша перевага складається в забезпеченні високої продуктивності системи перетворення енергії вітру і виключенні зупинок навіть в експлуатаційних умовах, які є особливо критичними з точки зору обмерзання. У результаті, кількість днів в році, протягом яких система перетворення енергії вітру може функціонувати безперервно, значно збільшена відносно того, що відбувається з системами, в яких використовуються відомі технічні рішення. Така ефективність пристрою для видалення льоду і запобігання обмерзанню досягнута завдяки тепловому і аеродинамічному ефектам, що виробляються текучим середовищем, яке виходить з вікон. Тепловий ефект виникає по суті внаслідок формування граничного теплового шару із збільшеним тепловмістом, де краплі абсорбують тепло і частково або повністю випаровуються, що, таким чином, виключає обмерзання на поверхні лопаті. Аеродинамічний ефект складається у відхиленні повітряною плівкою крапель води і частинок різного характеру, що зіштовхуються з нею (наприклад, комах, піску). Цей ефект максимальний при певній швидкості і величині частинок. Інша перевага пристрою для видалення льоду і запобігання обмерзанню полягає в тому, що він ефективний, навіть якщо ротор знаходиться в стані холостого ходу, або коли генератор не виробляє електроенергії. Система по суті не потребує електроенергії для правильної роботи і, таким чином, не потребує споживання струму з електричної мережі, на відміну від деяких відомих технічних рішень. Інша перевага складається в скороченні як кількості, так і тривалості зупинок системи через необхідність видалення твердих осаджень з лопатей ротора. Крім того, така система не змінює міцність конструкції лопатей, і гарантія виготовлювача для лопатей ротора зберігає дію. Інша перевага стосується пониження шуму, який виробляється обертовими лопатями, завдяки сприятливій взаємодії між потоком текучого середовища, який виходить від вікон лопаті ротора, і основним потоком, що зіштовхується з ним. Інша перевага складається у використанні по суті всього тепла, що розсівається електричними 21 79644 пристроями, які знаходяться в системі перетворення енергії вітру, для збільшення тепловмісту циркулюючого текучого середовища, виконуючого видалення льоду і ефект захисту від обмерзання льоду. Іншими словами, коли ротор працює вхолосту, майже вся потужність, не відібрана від корінних підшипників вітряної турбіни системи перетворення енергії вітру і з електричної мережі, споживається для захисту від обмерзання і видалення льоду. Зрозуміло, що для фахівця в даній галузі техніки будуть очевидні декілька варіантів виконання пристрою для видалення льоду і запобігання обмерзанню для системи перетворення енергії вітру, відповідної даному винаходу, без відходу від принципів новизни ідеї винаходу; також зрозуміло, що в практичному варіанті виконання конфігурація описаних деталей може бути змінена, і деталі можуть бути замінені технічно еквівалентними елементами. На Фіг.9 показаний схематичний вигляд можливого варіанту виконання системи перетворення енергії вітру, позначеної в цілому посилальною позицією Г. Цей варіант, відносно системи, показаної на Фіг.8, має трохи відмінну конфігурацію його частин, призначених для створення внутрішнього повітряного потоку F' з трохи модифікованим шляхом, показаного на цій же фігурі. Зокрема, система 1' перетворення енергії вітру є системою типу, який має електричний трансформатор TR всередині несучої опори 4’, а саме, на рівні землі, щоб не мати додаткових значних утримуваних мас. Поблизу трансформатора в основі опори 4' знаходяться повітрозабирачі для входу циркулюючого повітряного потоку F всередину системи 1' перетворення енергії вітру таким чином, щоб вхідний повітряний потік обтікав трансформатор. Такі повітрозабирачі є єдиними існуючими у всій системі 1', оскільки капсула 11' в цьому варіанті здійснення винаходу закрита в задній частині. Разом з тим, капсула 11' яка також складає об'єм накопичення для повітряного потоку F", має отвори, які створюють сполучення з текучим середовищем в опорі 4’ для проходження текучого середовища F' з опори 4' всередину капсули 11'. Таким чином, повітряний потік F' всмоктується в основу опори 4’, обтікає трансформатор TR і проходить вгору в опорі 4’, поки він не увійде в об'єм накопичення, тобто капсулу 11'. Інший шлях повністю аналогічний випадку з системою, показаною на Фіг.1. У варіанті, показаному на Фіг.9, повітряний потік F’, який циркулює всередині системи перетворення енергії вітру і виходить з вікон лопатей ротора, отримує додаткове тепло від контакту з трансформатором. Переважно, трансформатор може забезпечуватися відповідними пластинами, що забезпечують передачу тепла повітряному потоку поряд з всіма електричними пристроями, що знаходяться в гондолі системи. Потрібно зазначити, що сучасні системи забезпечені опорами, які досягають також висот, що перевищують сто метрів. Внаслідок цього збіль 22 шений шлях, який проходить повітряний потік F', буде сприяти конденсації вологи також в результаті контакту з вн утрішніми стінами опори або з можливими змійовиками і напрямними каналами всередині неї. Описаний варіант, переважно, дозволяє збільшувати тепловміст повітряного потоку F', призначеного для отримання термодинамічного ефекту на лопатях повітряних турбін системи перетворення енергії вітру, з одночасним зниженням рівня його вологості. Таким чином, ефективність пристрою для видалення льоду і захисту від обмерзання, відповідного винаходу, підвищена, оскільки він здатний витримувати ще більш критичні умови навколишнього середовища з точки зору можливості обмерзання на лопатях ротора. На Фіг.10 показаний інший можливий варіант виконання пристрою для видалення льоду і запобігання обмерзанню, також системі перетворення енергії вітру, позначеній загалом посилальною позицією 1", схематичним виглядом, на якому також позначений повітряний потік F", що складає головний засіб для здійснення такої системи. Цей варіант відрізняється від системи, показаної на Фіг.1, областю перед капсулою 11 між капсулою і втулкою 2F" ротора системи 1". У цій області встановлений на валу 7 рухомий розподільний диск 22, розташований перед передньою частиною 11P капсули 11. Приклади того, як пристосувати розподільний диск 22 для отримання розподілу і, таким чином, різної уривчастості текучого середовища F" в хвостовику 5R кожної з лопатей 5 ротора 2, показані на Фіг.11. Розподільний диск 22 може бути виконаний вставленим між шпонковим отвором 22С (див. Фіг.11) в диску 22 і валом 7 системи 1", на якому він закріплений шпонкою, за допомогою засобу зміни кутової швидкості. Такий засіб, зокрема, відомий як механізми пониження/мультиплікації і/або невеликі двигуни, не показані для спрощення, призначені для зміни кутової швидкості диска 22 відносно вала 7, на якому він закріплений. Виглядом 11а на Фіг.11 показаний варіант виконання розподільного диска 22, що має тільки одне вікно 22D, яке має розмір, по суті відповідний розміру входу 19 втулки 2F ротора 2, до якого воно обернене. Виглядом 11b показаний інший розподільний диск 22’ з трьома вікнами, причому кожне вікно 22D має такі ж характеристики, як і єдине вікно 22D диска 22. Виглядом 11с показаний розподільний диск 22', що має ідентичні отвори 22S, виконані як сектори кола, асиметрично розподілені відносно центра диска. Між розподільним диском 22 і передньою стінкою 11P, а також між диском 22 і входом 19 розміщені відомі утримувальні засоби, не показані детально для спрощення. Різні конфігурації розподільних дисків 22, 22', 22", переважно, забезпечують, спільно з засобами для зміни кутової швидкості, отримання різних можливостей уривчастості, з якою повітряний потік F" надходить в лопаті 5 системи перетворення енергії вітру. Таким чином, переважно, можна отримати конкретну уривчастість, можливо задану експери 23 79644 ментальними випробуваннями, якщо підтверджено, що такі значення уривчастості потоку дійсно поліпшують ефективність пристрою для видалення льоду і запобігання обмерзанню системи перетворення енергії вітру в певних робочих умовах і умовах навколишнього середовища. Розподільні диски 22, 22', 22", показані Фіг.11, можуть також використовуватися в іншому варіанті виконання системи перетворення енергії вітру, відповідному винаходу. Вони, спільно з засобами для зміни кутової швидкості, можуть бути фактично безпосередньо вставлені в передню стінку 11P капсули 11 системи 11" перетворення енергії вітру замість фіксованої перегородки в конфігурації, показаній на Фіг.10. У цьому випадку застосовується відомий радіальний утримувальний засіб між зовнішньою стороною дисків 22, 22', 22" і внутрішньою стороною передньої стінки 11P капсули 11 для підтримки необхідної ізоляції об'єму накопичення для циркулюючого повітряного потоку F". Переважно, такий варіант демонструє незначну конструктивну складність в порівнянні з варіантом, показаним на Фіг.10, одночасно допускаючи велику змінність уривчастості циркулюючого повітряного потоку F". На Фіг.12 показаний інший варіант виконання пристрою для видалення льоду і запобігання обмерзанню або система перетворення енергії вітру, відповідна винаходу. Зокрема, на ній показаний схематичний вигляд в перспективі вузла лопаті 5 і подовжувача 2Е', в якому існує прохід для повітряного потоку F у втулці ротора, не показаний для спрощення. Подовжувач 2Е', на відміну від подовжувача 2Е, показаного Фіг.1, що складається із звичайного суцільного циліндра, який виконує функцію з'єднання між втулкою 2F і кожної з лопатей 5, має фактично по суті циліндричну форму, але має свої особливості. Насправді, всередині подовжувача 2Е' знаходиться другий розподільний диск 23, розміщений проти хвостовика 5R лопаті 5, встановленої в подовжувач 2Е'. Др угий диск 23 сполучений з подовжувачем 2Е' з можливістю кутового руху за допомогою відомих пристроїв, розташованих в подовжувачі 2Е' і не показаних для спрощення. Завдяки цьому, другий розподільний диск 23 по суті здатний тільки обертатися на валу, по суті співпадаючому з директрисою циліндра, що утворюється його бічною поверхнею. Потрібно зазначити, що всередині хвостовика 5R лопаті 5 показані часткові вигляди першої перегородки 13А і другої перегородки 13В, які відповідно розмежовують перший внутрішній об'єм 14 і другий вн утрішній об'єм 15 для проходження відповідних повітряних потоків F1 і F2 в напрямі кінця лопаті 5Е і, таким чином, до отворів або вікон 12 для виходу потоку. На Фіг.13 показаний вигляд зверху др угого розподільного диска 23 в можливому варіанті здійснення винаходу. Показані вікна 24, що мають форму секторів кола з розмірами, по суті відповідними або трохи меншими, ніж перерізу проходів об'ємів 14 і 15. Очевидно, що такі перерізи проходів визначені формою і розташуванням відповідних першої перегородки 13А і другої перегородки 13В лопаті 5, 24 які визначають задану протяжність і в радіальному напрямі, і в напрямі по колу. Таким чином, є перший тип 24А вікон 24, призначений для відкривання проходу в перший об'єм 14, обмежений першою перегородкою 13А, для проходження повітряного потоку F до поверхні 5S лопаті 5 відповідно до передньої кромки відповідних профілів 5Р. Аналогічно цьому другий ряд 24В вікон 24 сформований для проходження повітряного потоку F у др угий об'єм 15 і звідси до поверхні 5S лопаті 5 поблизу задньої кромки відповідних профілів 5Р. У цьому типовому варіанті здійснення винаходу, приведеному як приклад, другий розподільний диск 23 фактично розділений на шість ідентичних кутови х секторів, причому три призначені для зустрічі з першим об'ємом 14 і містять два вікна 24А першого ряду, і інші три призначені для зустрічі з другим об'ємом 15 і містять одне вікно 24В другого ряду. Внаслідок цього існують по суті три варіанти роботи для цього другого розподільного диска 23: 1) вікна 24 розташовані відповідно до об'ємів 14, 15 всередині лопаті 5 і допускають проходження повітряних потоків F1, F2 у відповідні об'єми 14, 15, як показано на Фіг.12; 2) одне вікно 24А першого тину виконане відповідно до першого об'єму 14, для проходження повітряного потоку F1, в той час як проходження у другий об'єм 15 зупинене; 3) жодне з вікон не знаходиться відповідно до об'ємів 14, 15 і, таким чином, повітря в них не подається. Переважно, технічне рішення, показане на Фіг.12 і Фіг.13 забезпечує додаткову можливість регулювання пристрою для видалення льоду і захисту від обмерзання льоду системи перетворення енергії вітру, зокрема, для керування розподілом повітряного потоку, що подається для виходу з отворів або вікон лопаток ротора. Наприклад, коли буде прийняте рішення перервати вихід повітря з отворів протягом певного періоду часу для збільшення тепловмісту потоку, що ви ходить. Інший варіант системи перетворення енергії вітру, що містить пристрій для видалення льоду і захисту від обмерзання, відповідний винаходу, передбачає застосування вентилятора і/або стискаючого засобу всередині капсули 11 гондоли З для здійснення примусової конвекції повітряного потоку F, призначеного для виходу через вікна або отвори 12 з лопаток ротора 5. Переважно, це технічне рішення може забезпечити регулювання інших дво х параметрів для збільшення ефективності пристрою для видалення льоду і запобігання обмерзанню, тобто масі і тиску повітряного потоку F, що видається. На Фіг.14 показане можливе розташування вентилятора і/або стискаючого елемента 25 в системі 1'" перетворення енергії вітру, відповідній винаходу. Зокрема, такий елемент закріплений на обертовому валу 7 між обертовою частиною R і нерухомою частиною S електродвигуна 9. Елемент 25 може бути елементом тину, що має лопаті із змінним кроком, для кращого регулювання повітряного потоку F'" всередині капсули 11, що дозволяє змінювати параметри повітряного потоку F'". 25 79644 Шлях повітряного потоку F'" повністю аналогічний показаному на Фіг.8, з тією різницею, що існує можливість вводити прискорення або збільшення тиску згідно з відомими термодинамічними явищами. Потрібно підкреслити іншу додаткову можливість цього варіанту. Розглядається можливість розташування всередині капсули компресора, придатного для значного збільшення тиску повітряного потоку, направленого до вікон або отворів, зокрема до вікон (12Т на Фіг.2) другого ряду, що має конфігурацію, показану виглядом 4с. Як відомо з авіаційної літератури, витікання певної маси повітря з певною швидкістю через вікна певної конфігурації поблизу задньої кромки профілів забезпечує удосконалення аеродинамічної ефективності характеристик лопаті, таким чином, допускаючи роботу лопаті в потоці текучого середовища з великим кутом атаки. У результаті, таке технічне рішення може забезпечити, при тій же встановленій потужності, виконання більшої електричної роботи протягом одного року системою перетворення енергії вітру, відповідною даному винаходу. Крім того, при досягненні зменшення структурних і динамічних мас, електрична робота, виконана протягом одного року, буде такою ж нарівні з економією витрат на монтаж, керування і на технічне обслуговування і зменшенням шкідливого впливу на навколишнє середовище на території, де розташована система. Інший варіант виконання пристрою для видалення льоду і запобігання обмерзанню, відповідного даному винаходу, передбачає розташування всередині лопаті каналів з матеріалу з низькими теплопровідними характеристиками, які проводять повітряний потік до областей лопаті, які вибірно забезпечені вікнами 12 для потоку, що ви ходить. Переважно, такий варіант може забезпечувати фактично незмінний тепловміст текучого середовища до виходу повітря через вікна або отвори і, отже, кращу е фективність захисту від обмерзання. Оскільки проблема відноситься до видалення льоду з лопатей, тобто до можливості видалення льоду, що вже утворився по непередбачених причинах, пристрій для видалення льоду і для захисту від обмерзання може бути однаково ефективним. Фактично, можуть застосовуватися інші варіанти системи перетворення енергії вітру і пристрої, що містяться в ній, відповідні даному винаходу. Наприклад, за допомогою подачі тепла в повітря, що міститься всередині капсули гондоли, наприклад, за допомогою терморезисторів, одержуючих протягом достатнього часу електроенергію з мережі електропостачання, можна нагрівати перші шари льоду, сформовані відповідно до отворів або вікон, поки маса льоду не буде зісковзувати із зовнішньої поверхні лопатей і звільняти їх. Інший цікавий варіант передбачає розташування всередині системи перетворення енергії вітру невеликого стискаючого повітря пристрою. Певним чином розташовуючи сопла такого при 26 строю в першому і другому об'ємах в кожній з лопаток ротора, сопла, направлені до вікон або отворів, частково або повністю закритим льодом, можна подавати до них імпульси стиснутого повітря. Така дія приводить до тонкого руйнування крижаної маси, яка, таким чином, буде падати на землю, безсумнівно звільняючи лопаті. Обидва з двох щойно наведених варіантів можуть бути використані в одній системі перетворення енергії вітру. Переважно, пристрій для видалення льоду і захисту від обмерзання, відповідний даному винаходу, також забезпечує монтаж систем і/або пристроїв, необхідних для створення так званого ефекту видалення обмерзання, навіть якщо ротор зупинений. Хоч пристрій для видалення льоду і захисту від обмерзання забезпечує безперервну роботу системи перетворення енергії вітру також в особливо критичних умовах навколишнього середовища, причина зупинки може полягати, наприклад, в необхідності проведення тимчасових робіт по технічному 26 обслуговуванню системи перетворення енергії вітру. Інший варіант виконання системи перетворення енергії вітру передбачає застосування на поверхні лопаті отворів, призначених для зовнішнього застосування текучих середовищ для циклічного очищення лопатей, таких як спирт або поверхнево-активні засоби. Переважно, таким чином полегшується обслуговування, призначене для очищення лопатей і відновлення їх первинного стану. Щоб забезпечувати проходження більшої маси повітря у внутрішню капсулу гондоли, інший варіант передбачає застосування динамічного повітрозабирача, зв'язаного з гондолою. Такий повітрозабирач виконаний таким чином, щоб він мав вхідний переріз, наскільки можливо ортогонально відносно напряму вітру, і прохід крізь капсулу для спрямування вітру всередину капсули і, таким чином, в об'єм накопичення. Для його розташування на гондолі, краще розташовувати його в задній частині гондоли по двох причинах. По-перше, щоб не мати у високій мірі вихровий вхідний потік текучого середовища і тому з більш низьким тиском, ніж тиск навколишньої атмосфери. Друга причина складається в необхідності, щоб такий потік текучого середовища міг обтікати всі електричні пристрої або системи, що знаходяться в об'ємі накопичення, таким чином, максимізуючи тепловміст повітряного потоку, циркулюючого в пристрої для захисту від обмерзання і видалення льоду. Для додаткової максимізації теплового обміну, можна також забезпечити систему перетворення енергії вітру капсулою вітряної турбіни, покритою зсередини металом або теплопровідним матеріалом, і можна з'єднати таке покриття з ребрами електричних пристроїв. При такому технічному рішенні може бути, переважно, створений тепловий міст, що додатково збільшує теплообмін і, отже, конвекцію в об'ємі накопичення системи. 27 79644 28 29 79644 30 31 Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а 79644 Підписне 32 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601