Альтернативные источники энергии: Роторный ветрогенератор.

РОТОРНЫЙ ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

Имя изобретателя: Туркин К.Н. Имя патентообладателя: Секерин Анатолий Петрович Адрес для переписки: 191187, Санкт-Петербург, а/я 578, Патентная служба, А.П. Секерину Дата начала действия патента: 2002.06.20 Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для выработки электрической энергии или выполнения механической работы. Технический результат, заключающийся в повышении эффективности использования энергии ветра и К.П.Д. ветродвигателя, достигается за счет того, что в ветродвигателе, содержащем каркас, закрепленный на нем с помощью подшипников вал и рабочие лопасти, соединенные с валом с возможностью вращения с ним, согласно изобретению рабочие лопасти ротора выполнены в виде пластин с переменной толщиной и шириной, которые в вертикальной плоскости изогнуты по спирали, а в горизонтальной — изогнуты по дуге. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Изобретение относится к экологически чистой ветроэнергетике и может быть использовано для выработки электрической энергии или выполнения механической работы, например для создания электрический станций в труднодоступных районах или местах, где преобладают постоянные ветры. Поиск источников энергии интересует человечество с давних пор. В последние десятилетия возродился интерес к экологически чистым и ресурсосберегающим установкам, использующим энергию естественных природных сил — ветра и воды. На суше и на море широко используются ветровые и волновые двигатели, использующие силу ветра и энергию морских течений и приливов. Известно множество разновидностей ветродвигателей: с горизонтальной (например, карусельные, барабанные) или с вертикальной (крыльчатые, роторные) осью вращения, с плоской формой вращающихся ветроприемных частей или в виде различных криволинейных поверхностей. Основной частью любого из таких ветродвигателей является ветроприемное устройство, непосредственно подверженное действию воздушного или водяного потока и преобразующее кинетическую энергию этого потока в механическую работу. В роторных ветродвигателях ветроприемным устройством являются лопасти, имеющие различную форму. Например, известна роторная ветроэнергетическая установка (патент РФ 2130127, МПК F 03 D 7/02, 04.03.1998) с горизонтальным валом отбора мощности, ветровое колесо которой имеет смонтированные посредством радиальных несущих опор радиально расположенные конусообразные роторы с концевыми диафрагмами — образного профиля. При этом конусы роторов обращены большими основаниями к валу отбора мощности, а меньшими основаниями — к периферии ротора и выполнены с углом конусности в пределах 2-4o. Кроме того, ротор разделен на части дополнительной разделительной диафрагмой, расположенной на теле ротора между концевыми диафрагмами. Части ротора выполнены с возможностью автономного вращения вокруг продольной оси ротора и друг относительно друга и имеют различные углы конусности, величина которых уменьшается от центра ветрового колеса к периферии ротора, что позволяет повысить коэффициент использования ветрового потока. Особенностью данной конструкции является большая общая площадь установки и сложность передачи мощности к исполнительным механизмам. Известен роторный ветродвигатель, содержащий установленный на вертикальном валу ротор, размещенный в корпусе (патент РФ 2118703, МПК F 03 D 3/00, 1998). Ротор выполнен с двумя крыльями в форме двух полуцилиндров, смещенных друг относительно друга на расстояние не меньшее, чем величина их радиуса, и жесткозакрепленных между верхним и нижним дисками. Крылья ротора выполнены с продувными закрылками в форме вогнутых пластин, а корпус снабжен створками для входа и выхода воздушного потока и направления его на крылья ротора и выполнен в виде диффузора. В данном изобретении решается задача создания простой и надежной конструкции ветродвигателя с использованием легких материалов — фанеры, пластмассы, текстолита, тонколистового металла. Однако данная конструкция отличается низкой устойчивостью к сильным порывам ветра и ураганам, а также мало пригодна для серийного производства. В изобретении по патенту РФ 2169857, МПК F 03 D 3/02, 21.03.2000, также предлагается вариант ветряного агрегата с упрощенной конструкцией, в котором на неподвижном центральном валу размещен подвижный каркас с плоскими рабочими лопастями. Над каждой рабочей лопастью при посредстве планетарного зубчатого редуктора установлен флюгер, ось которого укреплена с возможностью поворота в корпусе редуктора. При этом центральный вал выполнен в виде ресивера для закачки в него сжатого воздуха от установленного на агрегате компрессора. Эта конструкция также отличается громоздкостью и низкой устойчивостью к сильным порывам ветра. Общим недостатком аналогов является необходимость значительного начального стартового момента, что уменьшает К.П.Д. ветродвигателей. Как следствие, это вызывает импульсивность их работы, что отрицательно сказывается на приводимых механизмах. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению можно считать роторный ветродвигатель с ротором Савониуса (Шефтер Я.И., Рождественский И.В. Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. — 1967, стр. 18, 19). Агрегат представляет собой каркас, в котором размещена система из четырех попарно соосных полуцилиндров, установленных на горизонтальные диски. Для повышения эффективности работы ветродвигателя вся конструкция поднята на высокую мачту, на которой предусмотрена специальная площадка для обслуживающего персонала. Приводимые механизмы размещаются на земле, в створе между опорами мачты. Недостатками прототипа являются: — неравномерная работа ротора при разных скоростях и направлениях ветра и как следствие большой стартовый момент при запуске ветродвигателя; — необходимость учета рельефа местности — для работы ветродвигателя предпочтителен рельеф с постоянным и прямым потоком воздушных масс; — низкое сопротивление конструкции к сильным порывам ветра и ураганным ветрам, которые могут привести к ее разрушению вследствие общей громоздкости конструкции; — сложность технического обслуживания, связанная с необходимостью подъема на мачту. Задача предлагаемого решения — повышение эффективности ветродвигателя. Для решения поставленной задачи предлагается конструкция роторного ветродвигателя, содержащего каркас, закрепленный на нем с помощью подшипников вал и рабочие лопасти, соединенные с валом с возможностью вращения с ним, причем рабочие лопасти выполнены в виде пластин с переменной толщиной и шириной, которые в вертикальной плоскости изогнуты по спирали, а в горизонтальной — изогнуты по дуге. Для крепления к центральному валу и передачи мощности на вал рабочие лопасти ротора соединяются с валом и фиксируются друг относительно друга с помощью коромысел и стяжек. Такое крепление лопастей ротора не перекрывает канал перемещения воздушных масс, что уменьшает гидравлическое сопротивление ветродвигателя в целом. Рабочие лопасти ротора предлагается выполнять изогнутой формы так, чтобы угол подъема наружной кромки лопастей (так называемый угол атаки) составлял от 0 до 180o. Это позволит обеспечить подъем воздушных масс от нижнего основания конструкции вверх и поступление новых воздушных масс независимо от условий местности, в которой устанавливается двигатель, и приведет к увеличению скорости вращения лопастей. Для увеличения рабочей площади ветроприемных поверхностей, а также для удобства транспортировки рабочие лопасти ротора могут быть выполнены сборными. Предлагаемое конструктивное решение обеспечивает равномерность работы ветродвигателя и резко повышает его эффективность при любой скорости ветра. Изогнутая во всех направлениях форма ветроприемных лопастей образует постоянную рабочую поверхность, обращенную к потоку воздуха независимо от направления его движения, и значительно снижает уровень стартового момента для запуска ветродвигателя. Кроме того, предлагаемая форма рабочих лопастей ротора обеспечивает работу двигателя и с восходящими, и с нисходящими потоками воздуха, повышая тем самым его К.П.Д. и эффективность использования в целом.

Продолжение статьи тут

Еще записи на эту же тему:



Оставить комментарий (Зарегистрируйтесь и пишите коментарии без CAPTCHи !)

 
© 2008-2017 EnergyFuture.RU Профессионально об энергетике. All rights reserved. Перепечатка материалов разрешается при условии установки активной гиперссылки на EnergyFuture.RU.