Вітроенергетичний пристрій

Вітроенергетичний пристрій, який містить опорну ферму, на якій встановлено вітроколесо у вигляді багатолопатевого ротора з вертикальною віссю обертання, який відрізняється тим, що вітроколесо оснащено двома поворотними захисними кожухами, встановленими один в одному на вертикальній осі обертання, при цьому один з них, ЗОВНІШНІЙ, виконаний у вигляді півциліндра, жорстко зв'язаного з флюгером, а другий, внутрішній, - у вигляді кругового сектора, жорстко зв'язаного з рулем, причому останній і флюгер розташовані у взаємно перпендикулярних площинах і взаємозв'язані пружинним амортизатором Винахід відноситься до вітроенергетики, а більш конкретно, до вітроенергетичних пристроїв роторного типу з вертикальною віссю обертання, і може бути використаний для вироблення електроенергії трудомістких процесів у сільському господарстві, підняття води на пасовищах ВІДОМІ різні за конструкціями вітроенергетичні пристрої роторного типу, які містять в собі опорну форму, вітроколесо, трансмісію, механізм керування вітроколесом (див наприклад, "Вітроенергетика" Пер з англ - М Енергоатомвидав , 1982, -271с А с №1134772 СРСР, Кл Г-ОЗДЗ/06, 1985, А с №1537885 СРСР, Кл Г-ОЗДЗ/06, 1990) Недоліком відомих вітроенергетичних пристроїв є порівняно малий коефіцієнт використання енергії вітру внаслідок в них подолання опору лопатей, що рухаються назустріч вітровому потоку Коефіцієнт використання енергії в таких пристроях не більше 0,4-0,5 Прототипом являється карусельний вітродвигун, який складається з опорної ферми, вітроколеса, трансмісії, механізму керування вітроколесом (див А с №1537885 СРСР, Кл Г-ОЗДЗ/00, 1990) Вітроколесо являє собою 4-х лопатний ротор з вертикальною віссю обертання Площини лопатей утворені горизонтальними поворотними пластинами, причому в лопатях, які рухаються назустріч вітру, пластини займають флюгерне положення (ребром назустріч вітру), а в лопатях, які рухаються за вітром, пластини завернуті і займають робо че положення (перпендикулярно вітровому потоку), утворюючи суцільний парус лопаті Але відомий карусельний вітродвигун також володіє малим коефіцієнтом використання енергії вітру, оскільки в ньому витрачається велика енергія на переборення опору руху лопатей назустріч вітровому потоку, незважаючи на флюгерне в них положення пластин Збільшити коефіцієнт використання енергії вітру можливо, якщо ліквідувати опори руху лопатей назустріч вітру, тобто закрити від вітру половину вітроколеса В основу винаходу поставлена задача підвищити коефіцієнт використання енергії вітру шляхом автоматичного перекриття від вітру половини вітроколеса Вирішення поставленої задачі забезпечується цим винаходом і полягає в тому, що в вітроенергетичному пристрої, який містить в собі опорну ферму, на якій встановлено вітроколесо у вигляді багатолопатевого ротора з вертикальною віссю обертання, вітроколесо оснащено двома поворотними захисними кожухами, встановленими один в одному на вертикальній ВІСІ обертання, при цьому, один з них ЗОВНІШНІЙ виконаний у вигляді півциліндра, жорстко зв'язаного з флюгером, а другий внутрішній - у вигляді кругового сектора жорстко зв'язаного з рулем, причому останній і флюгер розташовані у взаємоперпендикулярних площинах і взаємозв'язані пружинним амортизатором 00 ю 58177 Суть винаходу пояснюється кресленнями, де Фіг 1 - загальний вигляд пристрою у розрізів Фіг 2 - розріз А-А на фіг 1, Фіг 3 - розріз Б-Б на фіг 2, схема перетину зовнішнього кожуха з флюгером (пунктиром вказано їх нове положення під час зміни напряму вітру), Фіг 4 - схема перетину внутрішнього кожуха з рулем (пунктиром вказано їх нове положення під час зміни напряму вітру) Вітроенергетичний пристрій містить в собі опорну ферму 1, на якій встановлено вітроколесо 2 у вигляді багатолопатевого ротора з вертикальною віссю обертання 3, в підшипникових вузлах якої встановлені ЗОВНІШНІЙ поворотний захисний кожух 4, виконаний у вигляді тонкостінного півциліндра, жорстко зв'язаного з флюгером, і внутрішній поворотний захисний кожух 6 у вигляді тонкостінного кругового сектора, жорстко з'єднаного з рулем 7 Флюгер 5 і руль розташовані у взаємоперпендикулярних площинах і зв'язані між собою пружинним амортизатором 8 Вітроенергетичний пристрій працює таким чином У початковому стані флюгер 5 і руль 7 взаємоперпендикулярні (фіг 1 і 2), при цьому ЗОВНІШНІЙ 4 і внутрішній 6 захисні кожухи суміщені і закривають від вітру половину вітроколеса 2, друга половина вітроколеса 2 відкрита вітру Вітровий потік, виробляючи тиск на лопаті відкритої частини вітроколеса 2, приводить його в обертання навколо вертикальної ВІСІ обертання З, яка нижньою частиною закінчується валом відбору потужності Під час зміни напряму вітру флюгер 5 займе нове положення (фіг 3 пунктирне положення), поверне при цьому поворотні захисні ЗОВНІШНІЙ і внутрішній 6 кожухи, які прикриють відповідну частину вітроколеса 2, постійно залишаючи відкритою другу половину вітроколеса 2 Таким чином, поворотний захисний ЗОВНІШНІЙ кожух 4 з флюгером 5 автоматично орієнтують вітроколесо 2 на вітер, постійно забезпечуючи тим самим максимальне використання вітру У випадку, коли си ФІГ 1 ла вітру зростає, то руль 7 (фіг 2), долаючи опір пружинного амортизатора 8, повернеться разом з внутрішнім захисним кожухом 6 навколо вертикальної ВІСІ обертання і вийде із-за поворотного захисного зовнішнього кожуха 4 (фіг 4, пунктирне положення), закриваючи тим самим ще більшу частину вітроколеса 2 Під час зменшення сили вітру пружинний амортизатор 8 відновить руль 7 і ЗОВНІШНІЙ поворотний захисний кожух 6 в початкове положення (фіг 2) Таким чином, вітроколесо 2 охороняється від поривів вітру і тим самим підтримується частота обертання вітроколеса 2 Оскільки В пропонованому технічному рішенні одна половина вітроколеса постійно автоматично прикривається від вітру ЗОВНІШНІМ поворотним захисним кожухом 6, то виникає значний перепад тиску вітру на відкриту для вітру і закриту од нього частини вітроколеса 2, внаслідок чого на вітроколесо 2 діє великий обертальний момент Це в свою чергу на 20-30% підвищує коефіцієнт використання енергії вітру і, крім того, забезпечує працездатність вітроколеса 2 при малих швидкостях вітру (0,5м/с) Обертання вала відбору потужності передається через мультиплікатор генератору електричного струму і далі системі акумулювання електричного струму (на кресл не показано) Використання пропонованого вітроенергетичного пристрою порівняно з прототипом забезпечує - підвищення коефіцієнта використання енергії вітру, внаслідок збільшення різниці тисків вітру на відкриту і закриту частину вітроколеса, - роботу в автоматичному режимі з постійною орієнтацією на вітер, - ПОСТІЙНІСТЬ частоти обертання вітроколеса при ЗМІНІ швидкості вітру і його поривах Випробування дослідного зразка пристрою показали його працездатність і ефективність у порівнянні з відомими електропристроями 58177 Фїг-З Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна