Вітродвигун

УКРАЇНА (19) U А«., 12744 (ІЗ) СІ (5і)5 F 03 D 3/00 ДІЛ'ЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ВІТРОДВИГУН 1 (20)94322335,16 07 93 * , (21)4921306/SU (22)25 03 91 (24) 28.02 97 (46)28 02 97. Б юл № 1 (56) Авторское свидетельство СССР № 542016, к,.. F 03 D 3/00, 1978 (прототип). (72) Бочкарьов Сергій Миколайович, Яков лев Олександр Іванович, Денісов Віталій Васильович, Павпуцький Микола Миколай ович (73) Харківський авіаційний інститут (UA) (57) Ветродвигатель, содержащий верти кальное барабанное ветроколесо с лопастя ми, внутренний и наружный направляющие аппараты, первый из которых имеет верти кальные элементы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен дополнительным барабан ным ветроколесом с лопастями, наружным и внутренним направляющими аппаратами, последний из которых имеет вертикальные элементы, установленным соосно первому ветроколесу с возможностью противоположного вращения, наружные направляющие аппараты снабжены проф илированными обтекателями и выполнены в виде полуцилиндров с флюгерными хвостовиками, установленных с двух сторон каждого ветроколеса с возможностью окружного перемещения, обтекатели расположены на концах полуцилиндров с образованием конфузорных каналов, вертикальные элементы внутренних направляющих аппаратов имеют крыловидный профиль, причем наружный и внутренний направляющие аппараты каждого из ветроколес жестко связаны между собой, а боковые поверхности ветроколес выполнены с поперечной прорезью посередине. с > ю Изобретение относится к ветроэнергетике, конкретно - к конструкции ветроэлект р и ч е с к о г о а г р е г а т а, с од е рж ащ е г о вертикальные рабочие колеса барабанного типа, и может быть использовано для получения электроэнергии. Известна конструкция ветродвигателя, содержащая рабочее колесо барабанного типа с изогнутыми листовыми рабочими лопатками. Вокруг рабочего колеса размещен охватывающий последнее неподвижный направляющий аппарат с лопатками, обеспеч ив аю щ им и бе зуд а рны й вх од п о то к а воздуха на рабочие лопатки колеса Внутри колеса расположен дополнительный направляющий аппарат либо в виде поверхности вращения, ограниченной псевдосферой и жестко скрепленный с лопатками рабочего колеса, либо дополнительный, независимый от колеса, подвижный направляющий аппарат в виде пакета симметричных (относительно оси колеса) пластин двоякой кривизны, жестко связанных с флюгером Недостатком данного ветроагрегата является наличие неподвижного массивного направляющего аппарата, охватывающего рабочее колесо. Этот аппарат, хотя и обеспечивает безударный вход потока на лопатки рабочего колеса, однако сам представляет собой мощное сопротивление, поглощающее значительную часть энергии ветра. Кроме того, внутри рабочего колеса располагается симметричный направляющий аппарат, либо неподвижный, в виде тела вращения, ли О 12744 бо подвижный, D виде двояковогнутых пластин с флюгером, хотя течение воздуха внутри колеса несимметрично, там образуется устойчивый вихрь, сдвинутый в направлении вращения и относительно оси симметрии колеса и создающий паразитный противомомент вращению, к тому же двояковогнутые пластины заполняют всю внутреннюю поверхность (область) колеса, благодаря чему поглощают за счет неоднократного поворота потока воздуха и трения р каналах между пластинами, значительную часть напора потока воздуха, движущегося во внутренней области колеса. Все это снижает КПД ветроагрегата. Цель предлагаемого технического решения - повышение КПД оетродьигателя. Поставленная цель достигается тем, что он снабжен дополнительным барабанным ветроколесом с лопастями, наружным и внутренним направляющими аппаратами, погледний из которых имеет вертикальные элементы, установленным соосно первому ветроколесу с возможностью противоположного вращения, наружные направляющие аппараты снабжены профилированными обтекателями и выполнены в виде полуцилиндров с флюгерными хвостовиками, установленных с двух сторон каждого ветроколеса с возможностью окружного.перемещения, обтекатели расположены на концах полуцилиндров с образованием конфузориых каналов, вертикальные элементы внутренних направляющих аппаратов имеют крыловидный профиль, причем наружный и внутренний направляющие аппараты каждого из ветроколес жестко связаны между собой, а боковые поверхности ветроколес выполнены с поперечной прорезью по середине. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1,2,3,4 показаны соответственно: вид о плане верхнего колеса агрегата, вид в плане нижнего колеса агрегата, вид агрегата по стрел ке А, вид агрегата по стрелке Б. Ветроэлектрический агрегат содержит две вертикальных рабочих колеса 1 и 1' барабанного типа. Колеса являются зеркальным отражением друг друга, расположены соосно одно над другим и с возможностью вращения в противоположные стороны. Боковые поверхности каждого колеса выполнены с прорезью по середине высоты колеса, образуя каждое по две половинки 2 и 2\ неподвижные одна относительно другой. Внутри каждого рабочего колеса расположены внутренние НА в видо вертикальных крыловидных профилей 3 и 3', а снаружи - наружные НА в виде профилевидных цилиндрических поверхностей 4,5 и 4* Ъ'. Наружные и внутренние НА каждого из 15 30 35 40 45 50 се колес жестко связаны друг с другом через прорези в боковых поверхностях колес. Концы наружных НА 4>5 и 4',5' снабжены оп всей высоте профилевидными натекателями G и 6', образующими с поверхностями наружных НА вертикальные конфузорные каналы 7. Профилевидные патекатели 6 и 6' выполняют одновременно роль флюгеров хвостовиков. Рабочие колеса 1 выполнены с возможностью вращения о противоположные стороны в опорных подшипниках вертикальных мачт 8 и 9, а также - в подшипниках опорной площадки 10, расположенной между колесами. Вертикальные мачты и опорная площадка закреплены относительно земли соответственно с помощью растяжек 11, 12и 13. Крутящий момент от рабочих колес 1, например, через фрикционные передачи 14 передается на вал торцевого электрогенератора 15 встречного вращения, установленного на опорной площадке 10. Работает ветроэлектрический агрегат следующим образом. Ветровой поток воздействует на профилевидиые натекатели 6 и 6\ являющиеся одновременно флюгерами-хвостовиками, разворачивает их относительно рабочих колес 1 и устанавливает по ветру. Вместе с хвостовиками б и 6* разворачиваются и устанавливаются по ветру также наружный и внутренний НА обоих колес. Ветер, взаимодействуя с рабочими лопатками колес 1 и 1' заставляет эти колеса вращаться в противоположные стороны. Вращательный момент от колес 1 и 11 через, например, фрикционные передачи 14 передается на вал торцевого генератора 15 встречного вращения, который и вырабатывает электроэнергию. Ветровой поток, взаимодействуя с профилевидными цилиндрическими поверхностями 4,5 и 4',5' наружных НА и профилевидными натекателями G и 6', являющиеся одновременно флюгерами-хвостовиками, поступает в вертикальные конфузорные каналы 7. В этих каналах происходит ускорение потока, а давление в нем падает, что приводит к образованию зон разрежения за рабочими колесами 1 и V. В результате перепад давления между областью перед колесами 1 и 1' и за ними возрастает, что обеспечивает дополнительное давление воздуха на рабочие ло патки колес 1 и 1', а повышает их УПД tta 1,5-2% по сравнению с колесами прототипа и базового объекта. Наличие в предлагаемом ветроэлектрическом агрегате рабочих колес противоположного вращения, а также торцевого 12744 электрогенератора 15 встречного вращения позволяет, во-первых облегчить объединение рабочих колес о блоки, а во-вторых применять менее мощные редукторы или использовать менее мощные электрогенераторы. Т.е. если взять предлагаемый ветроагрегат, состоящий из двух колес противоположного вращения и торцевого электрогенератора встречного вращения и скомпоновать в блок двэ колеса прототипа, вращающихся в одну сторону с использованием обычного электрогенератора, то энергонапряженность предлагаемого вет IV ю роэлектрического агрегата будет меньше, чем у прототипа. Тзким образом, только за счет использования дополнительных профилевидных обтекателей б и 6' образующихс наружными НА вертикальные конфузорные каналы, можно по сравнению с прототипом с одного колеса мощностью в 1 кВт получить дополнительно 15-20 Вт электроэнергии, а если мощность ветроагрегата будет 10 кВт, то это составит уже 150-200 Вт. Тогда экономический эффект при серийном выпуске ветродвигателей составит значительную величину. 12744 Ь2.3 12744 Вію /У Упорядник Замовлення 4081 Техред М.Моргентал Коректор Н. Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівсика пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101