Вітроенергетична установка мілінського ю.м.

Реферат: Вітроенергетична установка містить щоглу, направляючий апарат з обтікачем, вітроколесо, передачу та електрогенератор. Щогла виконана з двох труб, встановлених вертикально та з'єднаних телескопічно упорним підшипником. Нижня труба більшого діаметра опирається на фундамент. Її верхня частина закріплена розтяжками до анкерів. На вершині верхньої труби шарнірно закріплений горизонтально двоконсольний вал. На одній стороні вала закріплена шарнірно дворядна втулка, з'єднана спицями з ободом, причому на зовнішній поверхні обода закріплена низка лопатей, з'єднаних кінцями із зовнішнім ободом з відігнутою кромкою у вигляді конфузора, утворюючи рухомий направляючий апарат, що обертається, виконуючий функцію робочого колеса. Також на цій стороні вала закріплена жорстко дворядна втулка, з'єднана спицями з ободом, причому на зовнішній поверхні обода закріплена низка лопатей, з'єднаних кінцями із зовнішнім ободом з відігнутою кромкою у вигляді дифузора, утворюючи робоче колесо. На дворядній втулці рухомого направляючого апарата та на іншій стороні вала закріплені зубчасті колеса, зчеплені з проміжним зубчастим колесом, шарнірно закріпленим на верхній трубі щогли. З'єднані співвісно, шарнірно та, за допомогою зубчатих коліс, кінематично рухомий направляючий апарат та робоче колесо виконані з можливістю обертання у протилежних напрямках. Кінець вала з'єднаний передачею з електрогенератором, що закріплені до верхньої труби щогли кронштейном. Площа кола обода направляючого апарата затінена обтікачем, закріпленим до верхньої труби щогли утримувачем та кронштейном. UA 107762 C2 (12) UA 107762 C2 UA 107762 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до засобів отримання енергії з відновлюваних джерел, зокрема, перетворення енергії вітрового потоку в електричну енергію, і може використовуватися в теплоенергетиці, енергетиці та інших галузях. Відома вітроенергетична установка, що містить щоглу, вітроколесо з обтікачем, передачу та електрогенератор [1]. Недоліком вітроенергетичної установки є те, що вітроколесо велосипедного типу з обтікачем та низкою лопатей, закріплених на ободі і з'єднаних кінцями зовнішнім ободом з відігнутою кромкою у вигляді конфузора, забезпечує обертання струменів повітряного потоку між лопатями на гострий кут, це зменшує коефіцієнт використання енергії вітрового потоку, що знижує ефективність. Найбільш близькою за технічною суттю є вітроенергетична установка Мілінського Ю.М., що містить щоглу, нерухомий відносно осі направляючий апарат, обтікач, вал, робоче колесо, передачу та електрогенератор [2]. Недоліком такої установки є те, що направляючий апарат нездатний обертатися, сили аеродинамічного тиску струменів повітряного потоку, що діють на його лопаті і утворюють крутний момент, не обертають його, не утворюють корисну потужність, це зменшує коефіцієнт використання енергії вітрового потоку, що знижує ефективність. Задача винаходу - підвищення ефективності вітроенергетичної установки. Поставлена задача вирішується тим, що у вітроенергетичній установці, що містить щоглу, направляючий апарат з обтікачем, вітроколесо, передачу та електрогенератор, згідно з винаходом, щогла виконана з двох труб, встановлених вертикально та з'єднаних телескопічно упорним підшипником, нижня труба більшого діаметра опирається на фундамент, її верхня частина закріплена розтяжками до анкерів, на вершині верхньої труби шарнірно закріплений горизонтально двоконсольний вал, на одній його стороні закріплені: шарнірно - дворядна втулка, з'єднана спицями з ободом, причому на зовнішній поверхні обода закріплена низка лопатей, з'єднаних кінцями із зовнішнім ободом з відігнутою кромкою у вигляді конфузора, утворюючи рухомий направляючий апарат, що обертається, виконуючий функцію робочого колеса, та жорстко - дворядна втулка, з'єднана спицями з ободом, причому на зовнішній поверхні обода закріплена низка лопатей, з'єднаних кінцями із зовнішнім ободом з одігнутою кромкою у вигляді дифузора, утворюючи робоче колесо, на дворядній втулці рухомого направляючого апарата та на іншій стороні вала закріплені зубчасті колеса, зчеплені з проміжним зубчастим колесом, шарнірно закріпленим на верхній трубі щогли, з'єднані співвісно, шарнірно та, за допомогою зубчатих колес, кінематично рухомий направляючий апарат та робоче колесо виконані з можливістю обертання у протилежних напрямках, кінець вала з'єднаний передачею з електрогенератором, що закріплені до верхньої труби щогли кронштейном, площа кола обода направляючого апарата затінена обтікачем, закріпленим до верхньої труби щогли утримувачем та кронштейном. Приклад практичного використання винаходу показаний на кресленні: вітроенергетична установка в осьовому перерізі. Вітроенергетична установка Мілінського Ю.М. (кресл.) складається з щогли, виконаної з двох труб 1, 2, встановлених вертикально, з'єднаних телескопічно упорним підшипником 3. Нижня труба 1 більшого діаметра нижнім кінцем закріплена до фундаменту 4 і утримується розтяжками 5, закріпленими до анкерів 6. На верхньому кінці труби 2 шарнірно закріплений середньою частиною горизонтально двоконсольний вал 7. На одній частині вала 7 закріплена шарнірно дворядна втулка 8, з'єднана спицями 9 з ободом 10, на зовнішній поверхні обода 10 закріплена низка лопатей 11, з'єднаних кінцями із зовнішнім ободом 12 з відігнутою кромкою у вигляді конфузора, утворюючи рухомий направляючий апарат, що обертається. Також на цій частині вала 7 закріплена жорстко дворядка втулка 13, з'єднана спицями 14 з ободом 15, на зовнішній поверхні обода 15 закріплена низка лопатей 16 з'єднаних кінцями із зовнішнім ободом 17 з відігнутою кромкою у вигляді дифузора, утворюючи робоче колесо. Шарнірно з'єднані рухомий направляючий апарат та робоче колесо утворюють вітроенергетичну турбіну. На дворядній втулці 8 рухомого направляючого апарата та на іншій частині вала закріплені зубчасті колеса 18, 19, зчеплені з проміжним зубчастим колесом 20, шарнірно закріпленим на верхній трубі 2 щогли. Кінець вала 7 з'єднаний передачею 21 з електрогенератором 22, що закріплені до труби 2 кронштейном 23. Площа кола ободу 10 направляючого апарата затінена обтікачем 24, закріпленим до труби 2 кронштейном 23 та утримувачем 25. Вітротурбоенергетична установка працює наступним чином. Сила аеродинамічного тиску вітрового потоку діє на дифузорну поверхню зовнішнього ободу 17 робочого колеса і обертає та утримує вітроенергетичний агрегат навколо осі труб 1, 2 так, що вісь 7 вітроенергетичної турбіни паралельна напрямку руху вітрового потоку. При цьому вітровий потік взаємодіє з 1 UA 107762 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 обтікачем 24 та конфузорною частиною зовнішнього обода 12 направляючого апарата, перетворюється в кільцевий повітряний потік зі збільшеною швидкістю руху і направляється на лопаті 11 направляючого апарата. Лопаті 11 ділять кільцевий повітряний потік на окремі струмені, які взаємодіють з ними і обертаються в напрямку руху робочого колеса на гострий кут та збільшують швидкість руху на виході направляючого апарата. На лопаті 11 діють сили аеродинамічного тиску, що утворюють обертальний момент відносно осі обертання направляючого апарата, який передається зубчастими колесами 18, 20, 19 валу 7. Повітряні струмені направляються на лопаті 16 робочого колеса і взаємодіють з ними, передають їм кінетичну енергію, при цьому струмені обертаються в протилежному напрямку на тупий кут і виходять з лопатей 16 робочого колеса в область зменшеного тиску дифузорної частини робочого колеса. При обертанні струменів на тупий кут між лопатями 16 робочого колеса на лопаті 16 діють сили аеродинамічного тиску, які утворюють обертальний момент відносно осі робочого колеса, що передається валу 7. Діючі на вал 7 крутні моменти направлені в одному напрямку, їх величини складаються, і обертають вал 7, утворюючи механічну потужність, що передається передачею 21 електрогенератору 22, який перетворює її в електричну потужність. Шарнірне закріплення вершини верхньої труби щогли з двоконсольним горизонтальним валом, шарнірне з'єднання його з направляючим апаратом та жорстке з робочим колесом, кінематичний зв'язок зубчастими колесами дворядної втулки направляючого апарата з двоконсольним валом забезпечує обертання направляючого апарата діючим крутним моментом і утворення додаткової потужності, та передачу її валу, де вона складається з потужністю, що утворюється при обертанні робочого колеса діючим крутним моментом у протилежному напрямку, це збільшує коефіцієнт використання енергії вітрового потоку та корисну потужність вітроенергетичної турбіни, що підвищує ефективність вітроенергетичної установки. Джерела інформації: 1. Патент на винахід "Вітроенергетична установка" UA, № 95023, С2, F03D1/04, F03D 1/02, Бюл. № 12, 2011 р. 2. Патент на винахід "Вітроенергетична установка Мілінського Ю.М." UA, № 100600, С2, F02D 1/02, Бюл. № 1, 2013 р. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Вітроенергетична установка, що містить щоглу, направляючий апарат з обтікачем, вітроколесо, передачу та електрогенератор, яка відрізняється тим, що щогла виконана з двох труб, встановлених вертикально та з'єднаних телескопічно упорним підшипником, нижня труба більшого діаметра опирається на фундамент, її верхня частина закріплена розтяжками до анкерів, на вершині верхньої труби шарнірно закріплений горизонтально двоконсольний вал, на одній його стороні закріплені: шарнірно - дворядна втулка, з'єднана спицями з ободом, причому на зовнішній поверхні обода закріплена низка лопатей, з'єднаних кінцями із зовнішнім ободом з відігнутою кромкою у вигляді конфузора, утворюючи рухомий направляючий апарат, що обертається, виконуючий функцію робочого колеса, та жорстко - дворядна втулка, з'єднана спицями з ободом, причому на зовнішній поверхні обода закріплена низка лопатей, з'єднаних кінцями із зовнішнім ободом з відігнутою кромкою у вигляді дифузора, утворюючи робоче колесо, на дворядній втулці рухомого направляючого апарата та на іншій стороні вала закріплені зубчасті колеса, зчеплені з проміжним зубчастим колесом, шарнірно закріпленим на верхній трубі щогли, з'єднані співвісно, шарнірно та, за допомогою зубчатих коліс, кінематично рухомий направляючий апарат та робоче колесо виконані з можливістю обертання у протилежних напрямках, кінець вала з'єднаний передачею з електрогенератором, що закріплені до верхньої труби щогли кронштейном, площа кола обода направляючого апарата затінена обтікачем, закріпленим до верхньої труби щогли утримувачем та кронштейном. 2 UA 107762 C2 Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3