Вітроенергетична установка

Вітроенергетична установка, що містить робоче колесо з вертикальною віссю обертання, утворене у вигляді циліндра з центральним валом, вертикальними лопатями, які закріплені на ньому з постійним кроком, нижня опора вала містить шарнір Кардана з підшипником, верхня опора вантового типу з підшипником в корпусі з'єднана радіальними стрижнями з кронштейнами, які розташовані на хвостових частинах верхніх торцевих нервюр всіх обичайок секційного напрямного пристрою повітряного потоку і закладені з можливістю регулювання довжини на кронштейнах, які встановлені на носових частинах наступних обичайок, секційний напрямний пристрій повітряного потоку з обичайками опукло-вгнутого аеродинамічного Винахід відноситься до галузі вітроенергетики, а саме до вітроенергетичних установок ортогонального типу Відомий аналогічний ротор вітродвигуна (заявка ФРГ 3734106, кл F03D 3/06, надрук 27 04 89 р ) з вертикальною віссю обертання, який утворений у вигляді циліндра з пластинчатими лопатями, закріпленими на ньому з постійним кроком перпендикулярно радіусу, СПІВВІСНО з валом ротора на ньому встановлений напрямний пристрій повітряного потоку, який обертається Недоліком цього вітродвигуна є низька експлуатаційна надійність, так як центральний вал додатково до власного навантаження, навантажується боковою силою від вітрового навантаження, яка діє на напрямний пристрій повітряного потоку Вона викликає циклічне знакоперемінне навантаження на центральний вал, утомленість метала і можливість його руйнування Як прототип обрана вітроенергетична установка ортогонального типу (патент України № 18214 A, F 03 D 3/01, 9/00, надрук 25 12 97 р), яка міс профілю встановлений навколо робочого колеса у вигляді колового дефлектора з фіксованим проміжком, щілинами за ходом обертання стрілки годинника, яка відрізняється тим, що нижній вал шарніра Кардана виконаний у вигляді вертикального стрижня з підшипниковими опорами на верхньому і нижньому дні теплового котла з водою і містить радіальні лопаті, закріплені рядами на боковій поверхні під кутом а до його осі, які встановлені з мінімальним проміжком 5 від рядів лопатей, закріплених під кутом р на внутрішній боковій поверхні теплового котла, з'єднаного трубопроводами через поплавковий клапан з витратним баком з водою, з батареями опалення, з кранами ванної, душу, мийки, установка обладнана електрогенератором, який встановлений в каретці з рейковими напрямними і взаємодіє за допомогою зубчатого зчеплення з шестірнею, яка закріплена на верхньому валу шарніра Кардана тить ротор з вертикальною віссю обертання, який утворений у вигляді циліндра з центральним валом, вертикальні лопаті, які закріплені на ньому з постійним кроком, нижня опора центрального вала містить шарнір Кардана з підшипником, верхня опора Байтового типу з підшипником у корпусі з'єднана радіальними стрижнями з кронштейнами, які розташовані на хвостових частинах торцевих нервюр всіх обичайок секційного напрямного пристрою повітряного потоку і закріплені з можливістю регулювання довжини на кронштейнах, які встановлені на носових частинах наступних обичайок, причому останні кронштейни з'єднані відтяжними тросами з рим-болтами, які закладені у фундаментальні блоки Секційний напрямний пристрій повітряного потоку з обичайками випукло-угнутого аеродинамічного профілю, які встановлені навколо ротора у вигляді колового дефлектора з фіксуючим проміжком від ротора із щілинами за ходом обертання стрілки годинника і закріплені стаціонарно болтовими з'єднаннями з фундаментними блоками Привід до електрогенератора містить ю о (О 00 муфту вільного ходу, мультиплікатор, інерційний акумулятор, вали, шківи, муфти зчеплення Недоліком вітроенергетичної установки є обмежений коефіцієнт корисної дм (ККД), так як обмежена потужність електрогенераторів не дозволяє повністю використовувати максимальну кінетичну енергію міцного вітру швидкістю 50м/с В основу винаходу поставлено задачу удосконалити вітроенергетичну установку, в якій перетворення кінетичної енергії вітру при будь яких швидкостях, включаючи 50м/с, забезпечується шляхом перетворення механічної роботи робочого колеса, яке обертається, в теплову енергію в тепловому котлі і за рахунок цього підвищується коефіцієнт корисної дії (ККД) вітроенергетичної установки, забезпечується одержання гарячої води для обігріву осель, помешкань, теплиць і т д Поставлена задача вирішується тим, що вітроенергетична установка, яка містить робоче колесо з вертикальною віссю обертання, утворене у вигляді циліндра з центральним валом, вертикальними лопатками, які закріплені на ньому з постійним кроком, нижня опора якого містить шарнір Кардана з підшипником, верхня опора Байтового типу з підшипником в корпусі з'єднана радіальними стрижнями з кронштейнами, які розташовані на хвостових частинах верхніх торцевих нервюр всіх обичайок секційного напрямного пристрою повітряного потоку і закладені з можливістю регулювання довжини на кронштейнах, які встановлені на носових частинах наступних обичайок, секційний напрямний пристрій повітряного потоку з обичайками випукло-угнутого аеродинамічного профілю встановлені навколо робочого колеса у вигляді колового дефлектора з фіксованим проміжком, щілинами за ходом обертання стрілки годинника, згідно з винаходом нижній вал шарніра Кардана виконаний у вигляді вертикального стрижня з підшипниковими опорами на верхньому і нижньому дні теплового котла з водою і містить радіальні лопаті, закріплені рядами на боковій поверхні під кутом а до його асі, які встановлені з мінімальним проміжком 5 від рядів лопатей, і закріплених під кутом 3 на внутрішній боковій поверхні теплового І> котла, з'єднаного трубопроводами через поплавковий клапан з витратним баком з водою, з батареями опалення, з кранами ванної, душу, мийки, установка забезпечена електрогенератором, який встановлений в каретці з рейковими напрямними і взаємодіє за допомогою зубчатого зачеплення з шестернею, яка закріплена на верхньому валу шарніра Кардана 48605 ми стрижнями 6 з кронштейнами 7,8, розташованими на верхніх торцях 9 обичайок 10 секційного напрямного пристрою 11 повітряного потоку Обичайки 10 мають випукло-угнутий аеродинамічний профіль 12 і встановлені навколо робочого колеса 1 у вигляді колового дефлектора 13 з щілинами 14 за ходом обертання стрілки годинника (фіг 2) Нижня опора 15 центрального вала 4 містить шарнір Кардана 16 з підшипником 17, який закріплений на верхньому дні 18 теплового котла 19, Під нижньою опорою 15 розташована щільна манжета 20 з притиснутим кільцем 21 Нижній вал 22 шарніра Кардана 16 містить рядами закріплені на його боковій поверхні під кутом а до осі радіальні лопаті 23, які встановлені з мінімальним проміжком 5 від рядів лопатей 24, закріплених під кутом 3 на внутІ> рішній поверхні теплового котла 19 Нижній кінець 25 нижнього вала 22 встановлений в опорі 26, яка закріплена на нижньому дні 27 теплового котла 19 (фіг 5) Саме ці ВІДМІННІ ознаки від прототипу в сукупності з іншими суттєвими ознаками дозволяють забезпечити підвищення коефіцієнта корисної дії вітроенергетичної установки, використовуючи діапазон швидкості вітру від 2 до 50м/с На фіг 1 вітроенергетична установка в перерізі, на фіг 2 - переріз А-А фіг 1, на фіг 3 переріз ББ фіг 1, на фіг 4 - вузол 1 фіг 1, на фіг 5 - вузол 2 фіг 1 Запропонована вітроенергетична установка ортогонального типу (фіг 1) містить робоче колесо 1 з вертикальними лопатками 2, вертикальною віссю обертання 3, центральний вал 4 з верхньою опорою 5 Байтового типу, яка з'єднана радіальни Система гарячого водопостачання від теплового котла 19 містить трубопровід гарячої води 28, який підведений до радіаторів опалення 29, ванної ЗО, душу 31, мийки 32, трубопроводом зворотної води 33, трубопроводом холодної води 34 від насосу, витратний бак 35 з'єднаний трубопроводом 36 з тепловим котлом 19 На нижньому КІНЦІ центрального вала 4 закріплена шестірня 41, яка взаємодіє із зубчатим колесом 37, закріпленим на вихідному валу електрогенератора 38, який встановлений в каретці 39 з можливістю переміщення по напрямним рейкам 40 (фіг 1) Вітроенергетична установка працює таким чином Повітряний потік вітру що набігає, обдуває зовні секційний напрямний пристрій 11 повітряного потоку (фіг 1,2), обичайки 10 якого роз'єднують повітряний потік на ліву частину течи і праву частину течи (за напрямком вітру) Ліва частина течи повітряного потоку, яка проходить через вузькі щілини між випукло-угнутими обичайками 10 напрямного пристрою 11 повітряного потоку, обдуває вертикальні лопаті 2 (фіг 2) робочого колеса 1 в той час як права частина течи затримується, екранується обичайками 10 і відкидається в правий бік від напрямного пристрою 11 не обдуває праву, зворотну частину лопатей 2 За рахунок різниці дії тиску швидкісного напору вітру на ліву і праву частини робочого колеса 1 виникає момент обертання М об Відносно осі обертання 3 за ходом обертання стрілки годинника Момент обертання передається центральним валом 4 робочого колеса 1 через шарнір Кардана 16 на нижній вал 22, який обертається в підшипникових опорах 15 і 26 всередині теплового котла 19, який заповнений водою до певного рівня Радіальні лопаті 23, які закріплені на нижньому валу 22 з мінімальним проміжком від лопатей 24, встановлених на боковій поверхні теплового котла 19, переміщують воду у тепловому котлі 19 Тертя лопаток 23 об воду, води об лопаті 24 і об стінки теплового котла 19 і тертя шарів води поміж собою викликає нагрівання води Перетворення механічної роботи валу 22, який обертається, з лопатями 23 всередині теплового котла 19 з водою підкоряється "Закону збереження енергії" Р Маєра 48605 Г Гельмгольца по відношенню "Механічного еквіваленту теплоти" дорівнює 427кГм на 1 кілокалорію, а 1 кілокалорія відповідає 4,2 джоулі Гаряча вода по трубопроводу 28 надходить в радіатори опалення 29 житла, теплиць, ванної, душу, мийки Циркуляція води в системі опалення забезпечується радіальними лопатями 23, які встановлені під кутом до осі нижнього валу 22, як вентилятор Витрати води із теплового котла 19 для ванної, душу, мийки поповнюються через поплавковий клапан із витратного баку 35, вода в який подається трубопроводом 34 від насосу (чи водопроводу) Для освітлення житла потрібно включити в роботу електрогенератор 38, який переміщує каретку 39 по напрямним рейкам 40 до зчеплення зубчатого колеса 37 з шестернею 41 на нижньому валу 22 У звичайний час електрогенератор вимкнутий і вітроенергетична установка працює в автономному режимі нагрівання води Вітроенергетична установка має такі переваги порівняно з прототипом 1 Підвищує коефіцієнт корисної дм (ККД) за рахунок використання всього діапазону швидкостей вітру до 50м/с 2 Дозволяє в автономному режимі, без участі людини, перетворювати механічну роботу вітроенергетичної установки в теплову енергію 3 Розширює можливість використання ВЕУ для отримання тепла, електроенергії, водозабезпечення, що важливо для автономного сільського, фермерського господарства Використання винаходу дозволить підвищити ефективність вітроенергетичної установки Література 1 Заявка ФРГ №3734106 2 Патент України № 18214 А (прототип) 48605 Фіг 2 ФІГ1 Фіг З ФІГ 4 48605 Фіг 5 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 10