Вітроколесо вітроенергетичної установки

1. Вітроколесо вітроенергетичної установки, що містить горизонтальний вал, на якому встановлені зовнішня циліндрична обичайка і конусний осьовий розсікач потоку повітря, між котрими жорстко змонтовані лопаті, яке відрізняється тим, що додатково має внутрішню циліндричну обичайку, жорстко сполучену з конусним осьовим розсікачем повітря і горизонтальним валом вітроколеса, при цьому між зовнішньою і внутрішньою циліндрич 3 марної площі вітрил до площі кільцевої щілини між внутрішньою і зовнішньою обичайками складає від 0,6 до 10, а відношення діаметру внутрішньої циліндричної обичайки вітроколеса до діаметру зовнішньої циліндричної обичайки складає від 1:2 до 6:7. Лопаті парусного типу, жорстко змонтовані між зовнішньою і внутрішньою циліндричними обичайками, створюють щілисте парусне вітроколесо, в якому збільшена робоча площа. Вітроколесо з підвищеним аеродинамічним опором кільцевої парусної щілини при підвищенні вітрового навантаження не забезпечує проходження всього об'єму повітря і його надлишок йде за межі вітроколеса, не створюючи перевантажень від крутного моменту. При відношенні діаметру внутрішньої циліндричної обичайки вітроколеса до діаметру зовнішньої циліндричної обичайки в межах, що заявляються, переміщаємо потік повітря від центру до периферії вітроколеса за допомогою конусного осьового розсікача потоку повітря, одержуємо центр прикладення сили вітру на 5/6 радіусу захоплюваної вітроколесом площі, при цьому в два рази збільшуючи швидкість вітру, що вітроколесом площі, при цьому в два рази збільшуючи швидкість вітру, що проходить через кільцеву парусну щілину. У переважному варіанті збільшення крутного моменту в порівнянні з лопаттю вітряка прототипу складає (5/6) 2/(1/2)=3,6 рази на кожну лопать, де центр прикладення сили: 5/6 радіусу для винаходу, що заявляється, 1/2 радіусу для прототипу; 2 відношення заповнення лопатями захоплюваної площі винаходу до прототипу. При наближенні коефіцієнта заповнення до величини 0,6-10 збільшується аеродинамічний опір кільцевої щілини повітряному потоку із швидкістю руху більше 18м/сек. Зайва кількість повітря, не маючи можливості пройти через кільцеву парусну щілину, виходить за межі зовнішньої обичайки і минає вітроколесо, не створюючи крутний момент вище за розрахунковий. Завдяки збільшенню аеродинамічного опору кільцевої парусної щілини вітроколесо, що заявляється, може працювати в будь-якому діапазоні вітрів. При цьому лопаті вітроколеса, що працюють в режимі вітрила (рух лопаті менше швидкості руху вітру), не створюють високочастотних коливань, шкідливих для людини, що дозволяє встановлювати вітроколесо поряд з житловими спорудами і підприємствами. Деталі вітроколеса можуть бути виготовлені з легких металів і сплавів типу дюралюмінію, або тонкої листової штампованої для надання форми і жорсткості нержавіючої сталі, або синтетичних смол, армованих скляними або синтетичними волокнами, а також тканинами на їх основі. Суть корисної моделі, що заявляється, пояснюється кресленнями: 54909 4 - на Фіг.1 представлений схематичний вигляд вітроколеса збоку; - на Фіг.2 представлений ізометричний вигляд вітроколеса спереду; - на Фіг.3 представлений ізометричний вигляд вітроколеса ззаду без кожуха з частковим розрізом вітроколеса; - на Фіг.4 представлено схематичну дію потоку повітря при підвищеному вітровому навантаженні. Вітроколесо 1 вітроенергетичної установки, що заявляється, має горизонтальний вал 2 встановлений на вертикальній стійці 3 поворотної рами 4 вітроенергетичної установки за віссю її обертання щодо напряму вітру. Позаду вітроколеса 1 встановлені виконавчі механізми (на Фіг. не показано), закриті кожухом 5. Вітроколесо 1 має зовнішню 6 і внутрішню 7 циліндричні обичайки, між якими жорстко закріплені лопаті 8 парусного типу, конусний осьовий розсікач потоку повітря 9, жорстко сполучений з внутрішньою 7 циліндричною обичайкою і горизонтальним валом 2 за допомогою радіальних балок 10. Вітроколесо вітроенергетичної установки працює наступним чином. При набіганні вітру на вітроколесо, за рахунок власного аеродинамічного опору, вітроколесо 1 розвертається назустріч вітровому потоку. Потік повітря переміщається від центру до периферії вітроколеса за допомогою конусного осьового розсікача потоку повітря 9, при цьому зменшується лобовий опір і збільшується швидкість вітру, що проходить через кільцеву парусну щілину. Крутний момент з горизонтального валу 2 вітроколеса знімають через мультиплікатор гідростатичною трансмісією або електрогенератором (на Фіг. не показано) і передають на виконавчі механізми (на Фіг. не показано) для виконання технологічних процесів. При збільшенні швидкості вітру вище за розрахункову (Фіг.4) надмірна кількість повітря не може подолати кільцеву парусну щілину з підвищеним аеродинамічним опором і виходить за межі вітроколеса, чим забезпечується його збереження. Таким чином, вітроколесо вітроенергетичної установки, що заявляється, при малих, нормальних і підвищених вітрових навантаженнях має високу ефективність і надійність, при цьому дозволяє одержувати необхідний крутний момент вітроколеса і максимальний коефіцієнт отримання енергії з вітрового потоку, не надаючи шкідливої дії на людину, завдяки чому може використовуватися для отримання екологічно чистої відновлюваної енергії в безпосередній близькості з житловими і виробничими спорудами. І, крім того, дозволяє бути повністю автономним будь-якому бізнесу, а також безпечне для птахів у зв'язку з малою частотою обертання вітроколеса. 5 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 54909 6 Підписне 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