Вітроенергетична установка

1. Вітроенергетична установка, що містить два ротори Савоніуса з однією вертикальною віссю обертання, розташовані всередині поворотного циліндричного дефлектора-концентратора з вікнами на боковій поверхні, виконаними симетрично з кутом розхилу 80-110°, дефлекторконцентратор, розміщений між верхнім і нижнім концентраторами вітрового потоку, виконаними у вигляді зрізаних конусів з гострим кутом, що сполучені між собою жорстко вертикальними опорами, розташованими на платформі, прилад орієнтації за вітровим потоком, кінематично зв'язаний з поворотним приладом дефлектораконцентратора та встановлений на верхньому концентраторі вітрового потоку, яка відрізняється тим, що вона має два ротори Савоніуса - нижній та верхній, які обертаються у протилежних напрямках та розташовані на осях, вкладених одна в іншу, перша з котрих являє собою порожню трубку, а інша виконана у вигляді стрижня, уставленого у першу, та центрована в ній за допомогою підшипників. U 2 28687 1 3 28687 виконаними у вигляді урізаних конусів з гострим кутом, що сполучені між собою жорстко вертикальними опорами, розташованими на платформі, а на верхньому концентраторі вітрового потоку встановлений прилад орієнтації за вітровим потоком, кінематично зв'язаний з поворотним приладом дефлектора-концентратора [2]. Недоліком цієї конструкції є те, що кожна з жорстко закріплених у вертикальному положенні лопатей при обертальному русі у відповідності з вітровим потоком, що набігає, незважаючи на наявність дефлектора-концентратора приймає напір вітрового потоку на свою повну зворотну (не робочу) поверхню, що протидіє аеродинамічній силі обертання та частково знижує ефективність утворення на вісі обертання ротору моменту, що крутить. В основу удосконалення конструкції поставлене завдання забезпечити підвищену ефективності застосування вітроенергетичної установки, тобто забезпечити збільшення коефіцієнту корисної дії перетворення енергії вітрового потоку, що набігає, у електричну енергію, яка виробляється генератором, який у свою чергу приводиться у дію за допомогою передачі моменту, що крутить, через привід вітроенергетичної установки. Поставлене завдання вирішується шляхом застосування у складі вітроенергетичної установки двох секцій з роторами Савоніуса, обертання котрих у секціях здійснюється у протилежному напрямку, що забезпечує подвійну швидкість взаємного обертання вісей верхнього та нижнього роторів і як наслідок, у свою чергу, приводить до збільшення вироблення електричної енергії генератором при тих же геометричних розмірах складених конструктивних елементів вітроустановки, а також застосуванням у конструкції роторів лопатей, поворотних відносно вісі обертання роторів у горизонтальній площині, що забезпечує їх переход з флюгерного стану (при зустрічному повітряному потоку) в робочий та зменшує протидію вітровому потоку, що набігає на зворотну (неробочу) площину лопатей навіть при наявності у конструкції вітро установки поворотного циліндричного дефлектора-концентратора. Крім цього кожна з лопатів роторів має вертикальні переділки, розташовані повздовж внутрішніх, робочих поверхонь лопатей рівномірно по усій їх довжині, а зовнішні поверхні лопатей мають гладку поверхню, що приводить до збільшення утримання та передачи зусилля набігаючого повітряного потоку лопатям у робочому стані, та навпаки - зменшенню цього зусилля при знаходженні лопатей у флюгерному стані. Сутність корисної моделі пояснюється графічними матеріалами, де на Фіг.1 зображено загальний вигляд вітроенергетичної установки, виконаний у аксонометрії; на Фіг.2 зображено фронтальний вигляд вітроенергетичної установки; на Фіг.3 зображений розріз верхньої секції вітроустановки по лінії А-А; на Фіг.4 зображений розріз нижньої секції вітроустановки по лінії Б-Б; 4 на Фіг.5 показана схема обдуву вітровим потоком вітроенергетичної установки, вигляд зверху; на Фіг.6 зображено фронтальний вигляд верхньої секції вітроенергетичної установки з частково зрізаним поворотним циліндричним дефлекторомконцентратором, а на Фіг.7 зображено розташування вертикальних переділок на поворотній лопаті, яка знаходиться у флюгерному стані. Вітроенергетична установка містить опорну ферму 1, на якій розташований нижній концентратор вітрового потоку 2, на опорній фермі 1 закріплені вертикальні опори 3, на яких розташований верхній концентратор вітрового потоку 4 і прилад орієнтації за вітровим потоком поворотного дефлектора-концентратора 5 з приводом на поворотний прилад дефлектораконцентратора 6, дефлектор-концентратор 7, в середині якого розташовано дві секції з роторами Савоніуса - верхня секція 8 і нижня секція 9 на вісях у підшипникових опорах 10 та 11 відповідно (див. Фіг.1). Нижній кінець вісі ротора, розташований у нижній секції, спирається на концентратор вітрового потоку 2 через підшипниковий вузол 12. На вісі ротора верхньої секції 13 закріплені три поворотні лопаті 14, 15, та 16, які оснащені вертикальними переділками 17, розташованими повздовж внутрішні х, робочих поверхонь лопатей рівномірно по усій їх довжині. Поворотні лопаті обертаються навколо вісей 18, розташованих у однієї горизонтальній площині, приймаючи флюгерний чи робочий стан, в залежності від взаємодії з вітряним потоком, що набігає. У робочому стані лопаті своїми нижніми задніми поверхнями спираються на обмежувальні упори 19. Дані упори протидіють відхиленню лопатей від вертикального стану в період робочого циклу та утримують лопаті у даному стані до повороту їх у флюгерне положення. Вітроенергетична установка працює таким чином. Вітровий потік обдуває робочі поверхні лопатей роторів Савоніуса верхньої секції 8 і нижньої секції 9. Ротори секцій розташовані всередині поворотного циліндричного дефлектора-концентратора 7, який направляє вітряні потоки на лопаті, які, у свою чергу, починають обертатися навколо своїх вісей. Дефлектор-концентратор вітрового потоку 7 також закриває від дії набіжного потоку вітру поверхні лопатей під час їхнього руху назустріч вітровому потоку при знаходженні у флюгерному стані, тим самим забезпечуючи ефективніше перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання ротора робочих лопатей, що рухаються за потоком, а отже, більшу швидкість обертання роторів, більший коефіцієнт відбору потужності від вітрового потоку і, відповідно, більший момент на валах. Прилад орієнтації за вітровим потоком поворотного дефлектора-концентратора 5 забезпечує відслідковування зміни напряму вітрового потоку дефлектором-концентратором 7 у процесі роботи вітроенергетичної установки. Горизонтально розташовані верхній 4 і нижній 2 концентратори вітрового потоку, виконані в формі урізаних конусів з малою висотою і гострим кутом 5 28687 при незначної висоті секцій вітроустановки та великому їх діаметру, додатково збільшують швидкість набіжного вітрового потоку, завдяки зменшенню площі, що обмітається і таким чином додатково підвищуючи ефективні характеристики пропонованої конструкції вітроенергетичної установки. Конструкція вітроенергетичної установки, що пропонується, дозволить підвищити ефективність перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання, а також підвищить значення коефіцієнта відбору потужності від вітрового потоку роторами Савоніуса, зменшить навантаження на вісі роторів, підвищить коефіцієнт корисної дії у цілому та надійність вітроенергетичної установки. Використана інформація: 1. Вітродвигун: Патент на винахід 12414 Україна, Кл. F03D3/00, F03D3/06; Заявлений 16.11.93; Опубл. 28.02.97, Бюл. №1, - 2с., 3 іл. 2. Вітроенергетична установка: Деклараційний патент на винахід 35530 Україна, Кл. F03D3/00, F03D3/06; Заявлений 05.10.2000; Опубл. 15.03.2001, Бюл. №2, 2001р. - 3с., 2 іл. (прототип). 6 7 28687 8