Пристрій для перетворення вітрової енергії в електричну

* г 6 МПК F 03 D 1|02 I І F 03 D 9/02 ПРИСТРІЙ ДЛЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ ВІТРОВОЇ ЕНЕРГІЇ В ЕЛЕКТРИЧНУ Винахід стосується енергетичної промисловості, зокрема, отримання електричної енергії за допомогою руху повітря. Винахід базується на уловлюванні потоку повітря лопатями гвинтів і перетворення сили руху повітря в обертову силу валу, на якому розміщений генератор електричного струму. Найбільш ефективна робота по перетворенню енергії руху повітря в електричну здійснюється при достатній силі дії, яка виникає при швидкості руху повітря не менше 5 м/с, постійному руху повітря зі стабільними параметрами без динамічних поривів і перебоїв. До того ж передача від гвинта до основного валу обертового моменту повинна здійснюватися з мінімальним опором крученню гвинта, що потребує мінімальної кількості передавальних вузлів, які є основним джерелом втрати корисної роботи. Винесення генераторів електричного струму за межі зони роботи гвинтів також повинне бути незначним, тому що значні відстані потребують (з позицій зберігання несучої здібності конструкцій і міцності деталей) великої матеріалоємності і енергоємності обладнання. Відомі способи перетворення вітрової енергії в електричну, які в своїй основі використовують різноманітні вітряні пристрої (патенти РФ 2114318, кл. F 03 D 9/02, БВ 18, 1998; 2115018, кл. F 03 D 3|00, БВ 19, 1998). Пристрої представляють собою складні конструкції, які піднімають на спеціальні вишки або встановлюють на аеростати, з'єднують їх в гірлянди і приєднують до тихохідного генератора. Пристрої, що використовують енергію вітру на поверхні Землі або над нею мають недоліки у плані зберігання матеріале- і енергоємності. Об'єднання вітрових пристроїв з генераторами різко збільшує опір силі повітря із-за збільшення габаритів пристроїв, а побудова виносювачів пристроїв над Землею (вишки, аеростати і т.п.) потребує великих 2 комунікацій, що призводить до додаткових матеріальних і ресурсових витрат. Внаслідок цього зменшується коефіцієнт корисної дії пристроїв. Крім того, вся система працює з виникненням в вузлах і деталях обертових моментів, які при значних комунікаціях потребують підвищеної міцності і отже збільшення їх матеріалоємності. Проблеми в роботі вітряних перетворювачів енергії складає нестабільний рух повітря з частою зміною напрямку, що незадовільно проявляється на роботі генератора електричного струму. Найближчим до запропонованого є винахід перетворення вітрової енергії в електричну по патенту РФ 2113615, кл. F 03 D 1|02. В ньому приводять до обертання аеродинамічні гвинти або лопатні циліндричні перетворювачі, які з'єднані з горизонтально розміщеними валами, що створюють з допомогою жорсткого кінематичного з'єднання єдину просторово-протяжну лінію, до якої через підвищуючий оберти редуктор приєднується генератор. Для реалізації цього винаходу запропоноване обладнання, в якому перетворювачі встановлені на опорах в підшипниках і послідовно з'єднані подовж лінії один з одним, а на опорах встановлені екрани, які формують і направляють вітровий потік. Запропоноване вирішення має ряд недоліків: протяжність з'єднувальних комунікацій, чисельність передавальних вузлів, погодженість роботи всіх вузлів, змінність характеристик руху потоків повітря в часі і просторі. Запровадження з'єднаних в єдину систему певної кількості вітрових гвинтів або перетворювачів для підвищення надійності роботи по виробленню електричного струму збільшує втрати корисної дії в чисельних вузлах і протяжних комунікаціях, а встановлення вузлів підсумування моментів і різноманітних редукторів - втрати потужності пристроїв. Крім того, непостійність характеристик вітрового потоку і велика проблематичність, якщо не неможливість, його регулювання ще більше зменшують імовірність постійного позитивного ефекту від реалізації способу. з В основу запропонованого винаходу поставлена задача підвищення надійності і ефективності перетворення вітрової енергії в електричну за рахунок направленого формування потоку повітря і керування його характеристиками в робочій зоні повітряних пристроїв, а також зменшення протяжності комунікацій. Поставлена задача вирішується тим, що для перетворення вітрової енергії в електричну за допомогою обертання аеродинамічних гвинтів або лопатних циліндричних перетворювачів, які з'єднані з генераторами перемінного струму через підвищуючий оберти редуктор, у відповідності з винаходом, гвинти або перетворювачі установлюють в утвореному в поверхневих шарах Землі каналі з вертикальним розположенням валів і в зоні мінімального деформування і руйнування каналу від гірського тиску, а рух повітря формують природньою тягою за рахунок перепаду температур або рівней вхідного і вихідного отворів в каналі, причому вихідний канал безпосередньо в місці установки гвинтів або перетворювачів створюють завуженим. В винаході може використовуватися канал постійного перерізу, але тоді в ньому за гвинтами або перетворювачами установлюють заслінку і оберти вітроколес на проміжних швидкостях руху повітря регулюють перерізом відкриття заслінки по умовах підтримання постійного руху вітроколеса, причому заслінку установлюють із двох симетричних самостійних частин. Крім того, над вихідним отвором каналу на поверхні Землі може створюватися каркас з отворами для збільшення перепаду температур в літньо-зимовий період. Для реалізації винаходу пропонується обладнання, в якому гвинти або перетворювачі установлюються на вертикальному валі в загальній циліндричній оболонці, яка вписується в повітровідний канал і зачиняється в верхній частині регулювальною переріз каналу заслінкою, причому вал установлюється в підшипниках на опорах і з'єднується жорстким зв'язком за межами каналу з редуктором і генератором, а всі виходи з'єднувальних зв'язків ізолюються від витіків повітря. Крім того, для попереднього запуску 4 обладнання на вертикальному валі установлюється електродвигун, з допомогою якого проводиться розгін валу з гвинтами або перетворювачами до робочої швидкості обертання. Запровадження повітровідного каналу дає можливість не пристосовуватися до зміни напрямку і характеристик вітрового потоку, зменшити кількість з'єднувальних вузлів, влаштовувати допоміжне обладнання (редуктор, генератор) безпосередньо поблизу каналу в спеціально обладнаній камері. Регулювання потоку може здійснюватися заслінкою. Це дає можливість керувати характеристиками руху повітря. Крім того, розміщення устаткування в каналі і камері дає змогу зменшити протяжність комунікацій. Отже, у запропонованому винаході забезпечується надійна і стабільна робота по перетворенню вітрової енергії в електричну, а також застосовуваного обладнання. Винахід пояснюється кресленням, де на фіг. показаний повітровідний канал з вхідною і вихідною частиною 1, 2 і установленими в завуженій частині аеродинамічними перетворювачами 3. гвинтами або лопатними циліндричними ПРИСТРІЙ ДЛЯ ПЕРЕТВО РЕННЯ ВІТРОВОЇ ЕНЕРГІЇ В ЕЛЕКТРИЧНУ В.Л. ВЕРШИНШ A.M. ЗОРІН В.Г. КОЛЕСНІКОВ ФІГ, з