Вітроенергетична установка “купол”

Реферат: Вітроенергетична установка, що містить опорну вісь 1 на яку за допомогою двох підшипникових опор 8 і 9 кріпиться каркас 5, до якого кріпляться повітряні лопаті нижньої циліндричної частини 6 за типом ротора Савоніуса та повітряні лопаті верхньої конусної частини 2, та нижню вертикальну частину - юбку 7, причому повітряні лопаті верхньої конусної частини 2 мають обмежувальну заслінку виходу повітря 11 з зовнішньої сторони, крім того, під нижньою вертикальною частиною - юбкою 7, знаходиться кожух 10, який в центрі утворює конусну заслінку 12, направляючу повітряний потік через лопаті 6 вертикально вгору до верхнього повітрозбірника 3, в бічній вертикальній частині якого знаходяться напрямні з отворами виходу повітря 4, що мають конфігурацію по типу лопатей або форсунок. UA 111615 U (54) ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНА УСТАНОВКА "КУПОЛ" UA 111615 U UA 111615 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вітроенергетики, зокрема до технічних засобів для перетворення кінетичної енергії вітру у обертальний рух вала з подальшим перетворенням його у електричну енергію, та може бути використана у вітроенергетичних установках для електропостачання споживачам у різних сферах життєдіяльності як альтернативне джерело енергії. Найбільш близьким по суті до запропонованого пристрою, а тому прийнятий нами за прототип, є вертикальна вітроенергетична установка, що містить декілька вітротурбін, розташованих одна над одною, і які мають можливість обертатись навколо єдиної вертикальної осі, з передачею крутного моменту на магнітоелектричні генератори, співвісні з вертикальною віссю вітротурбін, при цьому суміжні по висоті вітротурбіни мають можливість обертатись навколо вертикальної осі в протилежних напрямках, яка відрізняється тим, що магнітоелектричні генератори розташовані між суміжними вітротурбінами так, що ротори закріплені на одній вітротурбіні, а статори закріплені на іншій.(Пат.66969У країна, МПК F03D 11/00. ВЕРТИКАЛЬНА ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНА УСТАНОВКА / Чорномиз Микола Дмитрович (UA); заявник і патентовласник: Чорномиз Микола Дмитрович (UA) - № и201108462; заявл. 06.07.2011; опубл.25.01.2012, бюл. 2). До недоліків прототипу можна віднести точність виготовлення, саме необхідність при виготовленні верхньої частини конструкції з метою досягнення ефекту акумуляції утворюючих вертикальних повітряних потоків (зовнішній - по конусних лопатках у верхній частині, внутрішній за рахунок потоку з лопаток у нижній частині - юбці, також використання комбінації різних матеріалів, що збільшує кількість з'єднань і вимагає більш частого нагляду за ними та велику кількість деталей. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання вітроенергетичної установки (ВЕУ) та отримання більшого коефіцієнта відбору потужності від вітрового потоку шляхом: повітряних лопатей нижньої циліндричної частини, які мають обмежувальну заслінку виходу повітря з зовнішньої сторони, де під нижньою вертикальною частиною юбкою знаходиться кожух, який в центрі утворює конусну заслінку, направляючу повітряний потік через лопаті вертикально вгору до верхнього повітрозбірника, в бічній вертикальній частині якого знаходяться напрямні з отворами виходу повітря, що мають конфігурацію по типу лопатей; надходження до повітрозбірника одночасно двох повітряних потоків від лопатей нижньої циліндричної частини, завдяки кожуху і його конусної заслінки, та від лопатей верхньої конусної частини, які концентруються всередині повітрозбірника і під тиском, що утворився, виходять через спрямовані отвори виходу повітря; лопатей верхньої конусної частини, які мають велику площу своєї поверхні біля основи і звужуються вгору, зменшуючи площу своєї поверхні доверху; верхню частина каркаса, що має конусну форму, яка по колу покрита матеріалом, що розділяє її на зовнішню і внутрішню область площі руху повітряного потоку, що звужується доверху; закріплення лопатей верхньої конусної частини по зовнішньому периметру у верхній частині каркаса; повітрозбірника, що має форму купола, який на самому верху накривається горизонтальним пристроєм; повітрозбірника та каркаса, які мають на одному жорсткому кріпленні з собою нижню вертикальну частину – юбку, і вся конструкція монолітно обертається в одному напрямку; можливість нижньої вертикальної частини – юбкою обертатися в зворотному напрямку від верхньої конусної частини, будучи закріпленою незалежно але на одній осі; можливість використання декількох нижніх вертикальних частин юбок, кожна з яких обертається в бік, протилежний попередньому, за рахунок чого досягається забезпечення ефективного перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання ВЕУ і більший коефіцієнт відбору потужності від вітрового потоку, де механічна енергія обертання ВЕУ складається з перетворення енергії одного вітрового потоку в трьох складових - верхніх конусних лопатей, нижніх циліндричних лопатей по типу ротора Савоніуса і вертикально формуючого потоку всередині ВЕУ з виходом через отвори виходу повітря повітрозбірника, що мають конфігурацію по типу лопатей або форсунок. Технічним результатом є забезпечення ефективного перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання ВЕУ та отримання більшого коефіцієнта відбору потужності від вітрового потоку. Поставлена задача вирішується тим, що вітроенергетична установка "Купол" містить опорну вісь на яку за допомогою двох підшипникових опор кріпиться каркас, до якого кріпляться повітряні лопаті нижньої циліндричної частини за типом ротора Савоніуса, де під нижньою вертикальною частиною - юбкою знаходиться кожух, перешкоджаючий розпорошенню повітряного потоку вниз, який в центрі піднімається вгору утворюючи конусну заслінку, направляючу повітряний потік через лопаті вертикально вгору до верхнього повітрозбірника, верхня частина каркаса має конусну форму, яка по колу покрита матеріалом, що розділяє її на 1 UA 111615 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зовнішню і внутрішню області площі руху повітряного потоку, що звужується доверху, у цій частині по зовнішньому периметру кріпляться повітряні лопаті верхньої конусної частини ВЕУ, форма яких характеризується тим, що максимальна площа акумуляції повітряного потоку з зовнішньої сторони має обмежувальну заслінку виходу повітря, за рахунок чого, весь повітряний потік, що потрапляє на робочу частину поверхні лопатей - потрапляє в верхню звужену їх область і акумулюється у повітрозбірнику, що має форму купола, який на самому верху накритий горизонтальним пристроєм, що акумулює в верхній частині створений вертикальний повітряний потік всередині і зовні всієї ВЕУ. У самій верхній частині ВЕУ знаходиться круглий повітрозбірник, який концентрує повітряний потік, що утворюється у внутрішній частині конструкції, який надходить через лопаті нижньої циліндричної частини і повітряний потік, який надходить із зовнішньої частини конструкції через лопаті верхньої конусної частини, по окружності повітрозбірника, а в його бічній вертикальній частині знаходяться напрямні з отворами виходу повітря, що мають конфігурацію по типу лопатей (або форсунок) спрямованого руху повітряного потоку, за рахунок чого, додатково надається тяга спрямованому обертальному руху всієї конструкції. Лопаті верхньої конусної частини мають велику площу своєї поверхні біля основи і звужуються вгору, зменшуючи площу своєї поверхні доверху, що прискорює направлений повітряний потік в самих бічних лопатях. Нижня вертикальна частина - юбка ВЕУ може обертатися в зворотному напрямку від верхньої конусної частини, будучи закріпленою незалежно але на одній осі, також ВЕУ може включати в себе декілька нижніх вертикальних частин – юбок, де кожна з них матиме змогу обертається в бік, протилежний попередньому. Надалі корисна модель пояснюється прикладом її здійснення з посиланнями на прикладені креслення. На фіг. 1 зображено вітроенергетичну установку "Купол", вигляд в розрізі. На фіг. 2 зображено вітроенергетичну установку "Купол", загальний вигляд. На фіг. 3 представлений виносний елемент А по фіг. 1, на якому зображено отвори виходу повітря. На фіг. 4 представлений виносний елемент Б по фіг. 1, на якому зображений нижній захисний кожух і конусна заслінка. ВЕУ "Купол" має (фіг. 1) опорну вісь 1, на яку за допомогою двох підшипникових опор 8 і 9 кріпиться каркас 5, на нижній частині якого закріпленні (фіг. 2) повітряні лопаті нижньої циліндричної частини 6 за типом ротора Савоніуса, під нижньою вертикальною частиною юбкою 7 знаходиться (фіг. 4) кожух 10, який в центрі піднімається вгору утворюючи конусну заслінку 12, направляючу повітряний потік через лопаті нижньої циліндричної частини 6 вертикально вгору до (фіг. 1) верхнього повітрозбірника 3. У верхній частині каркаса 5 закріпленні повітряні лопаті верхньої конусної частини 2 з (фіг. 2) обмежувальною заслінкою виходу повітря 11 з зовнішньої сторони. По окружності повітрозбірника 3 в його бічній вертикальній частині знаходяться (фіг. 3) напрямні з отворами виходу повітря 4. Працює вітроенергетична установка "Купол" наступним чином. Вітровий потік обдуває робочі поверхні лопатей нижньої циліндричної частини 6 ВЕУ по типу ротора Савоніуса і потрапляючи всередину конструкції не має виходу вниз через нижній захисний кожух 10, а направляється його середньою конусною частиною 12 в верхню внутрішню область ВЕУ. Завдяки тиску, що утворюється на нижніх лопатях 6 ВЕУ, починає обертатися навколо осі 1. Лопаті верхньої конусної частини 2 ВЕУ, також наповнюються потоком повітря, на робочій поверхні яких створюється ефективний тиск завдяки обмежувальній заслінці виходу повітряного потоку 11, яка направляє потік повітря у верхню частину ВЕУ до повітрозбірника 3. Так як лопаті 2 своєю робочою внутрішньою поверхнею звужуються до верхньої конусної частини, а знизу обмежені заслінкою 11, потік прискорюється при русі до верхнього повітрозбірника 3, де в повітрозбірник 3 надходить одночасно два повітряні потоки - від лопатей нижньої циліндричної частини 6 завдяки кожуху 10 і його конусної заслінки 12 і від лопатей верхньої конусної частини 2 ВЕУ. Обидва потоки концентруються всередині повітрозбірника 3 і під тиском, що утворився, виходять через спрямовані отвори (форсунки) 4, надаючи прискорення обертальному руху ВЕУ навколо осі 1. Таким чином, забезпечується ефективне перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання ВЕУ і більший коефіцієнт відбору потужності від вітрового потоку, де механічна енергія обертання ВЕУ складається з перетворення енергії одного вітрового потоку в трьох складових - верхніх конусних лопатей 2, нижніх циліндричних лопатей по типу ротора Савоніуса 6 і вертикально формуючого потоку всередині ВЕУ з виходом через отвори виходу повітря 4 повітрозбірника 3, що мають конфігурацію по типу лопатей або форсунок. 2 UA 111615 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 30 35 1. Вітроенергетична установка, що містить опорну вісь (1), на яку за допомогою двох підшипникових опор (8) і (9) кріпиться каркас (5), до якого кріпляться повітряні лопаті нижньої циліндричної частини (6) за типом ротора Савоніуса та повітряні лопаті верхньої конусної частини (2), та нижню вертикальну частину - юбку (7), яка відрізняється тим, що повітряні лопаті верхньої конусної частини (2) мають обмежувальну заслінку виходу повітря (11) з зовнішньої сторони, крім того, під нижньою вертикальною частиною - юбкою (7), знаходиться кожух (10), який в центрі утворює конусну заслінку (12), направляючу повітряний потік через лопаті (6) вертикально вгору до верхнього повітрозбірника (3), в бічній вертикальній частині якого знаходяться напрямні з отворами виходу повітря (4), що мають конфігурацію по типу лопатей або форсунок. 2. Вітроенергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що до повітрозбірника (3) надходить одночасно два повітряні потоки від лопатей нижньої циліндричної частини (6), завдяки кожуху (10) і його конусній заслінці (12), та від лопатей верхньої конусної частини (2), які концентруються всередині повітрозбірника (3) і під тиском, що утворився, виходять через спрямовані отвори виходу повітря (4). 3. Вітроенергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що лопаті верхньої конусної частини (2) мають велику площу своєї поверхні біля основи і звужуються вгору, зменшуючи площу своєї поверхні доверху. 4. Вітроенергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що верхня частина каркаса (5) має конусну форму, яка по колу покрита матеріалом, що розділяє її на зовнішню і внутрішню області площі руху повітряного потоку, що звужується доверху. 5. Вітроенергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що лопаті верхньої конусної частини (2) закріплені по зовнішньому периметру у верхній частині каркаса (5). 6. Вітроенергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що повітрозбірник (3) має форму купола, який на самому верху накривається горизонтальним пристроєм. 7. Вітроенергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що повітрозбірник (3) та каркас (5) мають на одному жорсткому кріпленні з собою нижню вертикальну частину - юбку (7), і вся конструкція монолітно обертається в одному напрямку. 8. Вітроенергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що нижня вертикальна частина юбка (7), обертається в зворотному напрямку від верхньої конусної частини, будучи закріпленою незалежно, але на одній осі (1). 9. Вітроенергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що нижніх вертикальних частин юбок (7), декілька і кожна з них обертається в бік, протилежний попередньому. 3 UA 111615 U 4 UA 111615 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5