EA007937B1 - Helio wind power-generating complex - Google Patents

Abstract

The invention relates to helio-wind energy generation, in particular to methods of transforming solar energy in mechanical and electric energy.A helio-energy electrogenerating complex is based on transformation and storing solar energy to thermal energy by means of which rotary movement of air is created, as one of types of power conversion working medium for which toroidal air channels are formed and located serial-parallel to each other relative to movement of energy saturated an air stream.Each such channel is provided with a number of inclined surfaces to which controlled technological working-medium is supplied simultaneously from the solar energy convertors and thermal accumulators of various types and a potential level. It results in creating significant temperature heterogeneity in formed toroidal air channels which leads to steady rotating airflows both along the toroidal air channels and in their cross-section and near-surface regions, with formation of turbulent, vortical movements. In toroidal air channels the rotating airflow repeatedly passes above inclined air-directing and thermo-generating surfaces, and its power saturation, including kinetic energy, accrues with each turn around of a vertical axis of the wind turbine and an air exhaust chimney. The rotary translation whirlwind air flow consistently passes all toroidal air channels and, passing significant distance as a result of such movement, has enough time to reach the designed preset value of the kinetic energy which can ensure generating electric power of the big capacity.The air flow is supplied at an input of the wind turbine through heated screw surfaces on which steam and water microparticles are additionally supplied through nozzles. This additional operation step stipulates an intensive energy-saturated rotating air flow which is supplied to wind-receiving blade surfaces at a smoothly-changing angle approaching to a right angle at its input.Microwhirls are offen arear on the windturbine blade surface, sin which water microparticles are subjected to micro-cavitation. There used a number of technological means improving economic efficiency of the device. The inventive design to develop highly effective helio-energy installations is capable to compete with traditional thermal power stations using a traditional method of burning hydrocarbon raw materials.

Description

Настоящее изобретение относится к области создания энергоустановок на основе использования солнечной энергии.The present invention relates to the field of creating power plants based on the use of solar energy.

Известен способ преобразования энергии солнечных лучей и естественного ветра как одного из конкретных проявлений солнечной энергии в окружающей среде в электрическую энергию, основанный на принципе поглощения солнечных лучей темной поверхностью, нагрева контактирующего с темной поверхностью воздуха и направления его в воздухоотводящую трубу через ветротурбину, сочленённую с электрогенератором (см. авт.св. СССР № 1415745, «Энергетическая установка», Η 03Ό 9/00, опубликованное 15.08.88г.)There is a method of converting the energy of sunlight and natural wind as one of the specific manifestations of solar energy in the environment into electrical energy, based on the principle of absorption of sunlight by the dark surface, heating the air in contact with the dark surface and directing it to the air outlet pipe through a wind turbine (see USSR ed. № 1415745, “Power Plant”, 03Ό 9/00, published 08/15/88)

Недостатком данного способа является малая эффективность использования принципов и конструктивных решений, посредством которых способ реализуется. В данном техническом решении применяют практически ламинарное прямолинейное движение рабочего тела - воздуха из окружающей среды через гелиопреобразующее пространство, содержащее тёмную поверхность и светопроницаемое теплоизолирующее покрытие, в ветротурбину. Такое движение воздушного потока не позволяет осуществлять его значительное энергетическое насыщение до входа в ветротурбину и придать ему характеристики, хорошо сопрягающиеся с процессом преобразования энергии воздушного потока в механическую энергию вращательного движения ветротурбины.The disadvantage of this method is the low efficiency of the use of the principles and design solutions, through which the method is implemented. In this technical solution, an almost laminar rectilinear movement of the working fluid is used - air from the environment through a heliopreforming space containing a dark surface and a translucent heat insulating coating to the wind turbine. Such movement of the air flow does not allow its significant energy saturation before entering the wind turbine and giving it characteristics that are well matched with the process of converting the energy of the air flow into the mechanical energy of the rotational motion of the wind turbine.

Известен способ преобразования солнечной энергии, изложенный во французской заявке «Коллектор солнечной энергии повышенной эффективности» (см. №2698682 Р 241 2/16, 2/20, 2/48, опубликованную 03.06.94г.), использующий поглощение солнечных лучей темной поверхностью, нагрев воздуха, контактирующего с темной поверхностью воздухопроницаемым гелиопоглощающим материалом, и его дальнейшее направление через ветротурбину. Данное техническое решение в своем конструктивном исполнении более эффективно, чем предыдущее, в связи с важным применением воздухопроницаемого гелиопоглощающего материала. Однако и в данном случае не использованы принципы интенсификации движущегося воздушного потока, даже не использованы потенциальные возможности воздухопроницаемого гелиопоглощающего материала для придания специальных динамических свойств движущемуся воздухопотоку.A known method of converting solar energy, set out in the French application "Solar energy collector of increased efficiency" (see No. 26698682 R 241 2/16, 2/20, 2/48, published 03.06.94), using the absorption of sunlight by a dark surface, heating the air in contact with the dark surface with an air-permeable helium-absorbing material, and its further direction through the wind turbine. This technical solution in its design is more efficient than the previous one, due to the important use of air-permeable helium-absorbing material. However, in this case, the principles of the intensification of a moving air flow are not used, and even the potential capabilities of an air-permeable helium-absorbing material are not used to impart special dynamic properties to a moving air flow.

Наиболее известным устройством, в котором используется такой способ преобразования солнечной энергии в электрическую энергию, широко дискутируемым в научной и инженерной общественности, является электростанция «8о1ат СЫшепеу», введённая в эксплуатацию в 1990г. поблизости к городу Манзанарес в Испании, которое называют в русской терминологии «Солнечным камином» (см., например, Лысов В.Ф. «Аэротурбинные электростанции», «Энергия», 1991г., №6). Несмотря на значительные размеры солнечного коллектора (диаметр 245 м, высота 1-85 м) и воздухоотводящей трубы (диаметр 10 м и высота 195 м), достигнутая мощность установки составила всего лишь 36 кВт. На основании достигнутых результатов в подавляющем большинстве научных и инженерных оценок делается вывод о неэффективности способа преобразования солнечной радиации посредством использования нагреваемого воздухопотока, с привязкой к известным законам термодинамики.The most well-known device that uses this method of converting solar energy into electrical energy, widely debated in the scientific and engineering community, is the power plant "10о1Сысепуу", put into operation in 1990. close to the city of Manzanares in Spain, which in Russian terminology is called the “Solar Fireplace” (see, for example, Lysov VF “Aeroturbin Power Plants”, “Energy”, 1991, No. 6). Despite the considerable dimensions of the solar collector (diameter 245 m, height 1-85 m) and the air vent (diameter 10 m and height 195 m), the installed capacity of the installation was only 36 kW. Based on the results achieved in the vast majority of scientific and engineering assessments, it is concluded that the method of converting solar radiation through the use of a heated air flow is ineffective, with reference to the known laws of thermodynamics.

Однако в данном случае обоснование такого отрицательного вывода со ссылкой на законы термодинамики несостоятельны. Во-первых, в данном техническом решении по использованию такого способа имеются конструктивные недостатки, связанные со слабостью конструкции солнечного коллектора, в котором не применена воздухопроницаемая гелиопоглощающая поверхность, не применены средства парообразования, например с применением культивируемых растений и водных резервуаров, способных дать дополнительный экономический эффект в рамках тепличного комплекса наряду с повышением интенсивности энергетического насыщения воздушного потока. Кроме того, подход к конструкции воздухоотводящей трубы оказался консервативным, приводящим к весьма высокой её стоимости, наряду с целым рядом других конструктивных недостатков. Во-вторых, в данном техническом решении также не осуществлены принципы вращательного движения воздушной массы и вихреобразования, а это можно было и можно теперь легко осуществить, имея в виду масштабные круговые формы созданного солнечного коллектора. В частности, движущемуся радиально воздухопотоку легко придать вращательное круговое движение и добиться наращивания скорости вращательного движения воздуха перед входом его в турбину и воздухоотводящую трубу. Кроме того, было бы целесообразно целенаправлено создать термическую неоднородность гелиопоглощающей поверхности, и за счет этого внести в воздушный поток дополнительные вращательные и вихревые процессы, что позволяет сообщить движущемуся воздушному потоку несравненно больший энергетический потенциал. В связи с таким анализом, приоткрывающим суть предлагаемого авторами технического решения, электростанция вблизи Манзанареса в Испании может ещё послужить прототипом для модернизированных высокоэффективных установок.However, in this case, the justification for such a negative conclusion with reference to the laws of thermodynamics is untenable. Firstly, this technical solution for using this method has design flaws associated with the weakness of the solar collector design, which does not use an air-permeable helium-absorbing surface, does not use vaporization means, for example, using cultured plants and water reservoirs that can provide additional economic effect within the greenhouse complex, along with an increase in the intensity of the energy saturation of the air flow. In addition, the approach to the design of the exhaust pipe was conservative, leading to a very high cost, along with a number of other design flaws. Secondly, the principles of rotational movement of air mass and vortex formation were also not implemented in this technical solution, and this could and can now be easily implemented, bearing in mind the large-scale circular forms of the solar collector. In particular, radially moving airflow is easy to impart a rotational circular motion and achieve an increase in the speed of rotational movement of air before it enters the turbine and the air exhaust pipe. In addition, it would be expedient to purposefully create a thermal heterogeneity of the helio-absorbing surface, and due to this, add additional rotational and vortex processes to the air flow, which allows an incomparably greater energy potential to be communicated to the moving air flow. In connection with this analysis, which opens up the essence of the technical solution proposed by the authors, the power station near Manzanares in Spain can still serve as a prototype for modernized high-efficiency installations.

Принцип возможного применения вращательных вихревых движений воздуха для солнечных электростанций известен в теоретических разработках и отдельных попытках практической реализации (см., например, Соловьев А.А., Солодухин А.Д. «Конвективный вихрь-преобразователь солнечной энергии» Изв. АН БССР, сер. физ. энерг. наук, 1989, №1). Теоретические исследования показывают, что имеют место значительные возможности для наращивания эффективности преобразования солнечной энергии в механическую, если успешно создаются определённые условия для управления турбулентностью воздухопотока как рабочего тела в преобразовании солнечной энергии.The principle of the possible use of rotational vortex motions of air for solar power plants is known in theoretical developments and individual attempts at practical implementation (see, for example, A. Soloviev, A. Solodukhin. "Convective Vortex Converter of Solar Energy" Izv. BSSR Academy of Sciences, Ser Physical Sciences, 1989, №1). Theoretical studies show that there are significant opportunities for increasing the efficiency of conversion of solar energy into mechanical energy, if certain conditions are successfully created to control the turbulence of the air flow as a working fluid in the conversion of solar energy.

- 1 007937- 1 007937

Проект крупномасштабной гравитационно-тепловой электростанции предложен В.В. Кушиным (см., например: Кушин В.В. «Смерчи» М., Энергоатомиздат, 1993г.). Однако это предложение носит прежде всего теоретический характер, так как не излагает способа реализации, пригодного для реальных инженерных и экономических условий.The project of a large-scale gravitational-thermal power plant was proposed by V.V. Kushin (see, for example: Kushin VV, “Tornadoes”, M., Energoatomizdat, 1993). However, this proposal is primarily theoretical in nature, since it does not set forth a method of implementation suitable for real engineering and economic conditions.

С учетом изложенного и разработанных теоретических основ вихреобразования в энергетических воздушных потоках, наиболее близким техническим решением к предложенному согласно изобретению является способ получения механической энергии, в котором действуют процессы с искусственной генерацией вращающегося течения (см. Роттег Ь.Л. Ро\усг Оеиега1ог υΐί1ίζίη§ Е1еуайоп-Тетрега1иге ΌίίίβτеиИа1». Патент США № 4187686 ΜΚυ Е0367/04, опубл. в 1977г.). В основе его реализации находится вертикально расположенный цилиндр, замкнутый сверху и снизу. В цилиндре-трубе, согласно указанному прототипу, возникают вращающиеся потоки восходящего тёплого воздуха (и нисходящего холодного, как в классической вихревой трубке). Хотя вихревые потоки содержат крупный энергетический потенциал, вывод нагретого вихревого воздухопотока из замкнутой трубы через соответствующие каналы связан со значительными потерями его кинетической энергии. И это является, наряду с другими недостатками, самым главным недостатком названного прототипа.Taking into account the above and the developed theoretical foundations of vortex formation in the energy air flows, the closest technical solution to the proposed invention is a method of obtaining mechanical energy, in which processes with artificial generation of a rotating flow operate (see Rotteg L. Roberts Oyiegeogogh υΐί1ίζίη§ Еуеуайоп-Тетрега1иге ΌίίίβτейИа1 ". US Patent No. 4187686 (E0367 / 04, published in 1977). At the core of its implementation is a vertically located cylinder, closed at the top and bottom. In the cylinder-tube, according to the specified prototype, there are rotating streams of ascending warm air (and descending cold air, as in the classical vortex tube). Although the vortex flows contain a large energy potential, the output of the heated vortex air flow from the closed pipe through the corresponding channels is associated with significant losses of its kinetic energy. And this is, along with other shortcomings, the most important disadvantage of this prototype.

Поэтому задачей настоящего технического решения, согласно предполагаемому изобретению, является создание способа преобразования солнечной энергии на основе получения, посредством её теплового проявления, вращательного вихревого движения воздушной среды с высокой кинетической энергией на входе в ветротурбину, причем вход вихревого вращающегося воздушного потока во внутреннюю полость ветротурбины должен быть направлен под углом, близким к прямому, относительно ветропринимающих поверхностей лопастей, когда кинетическая энергия воздушного потока преобразуется в механическую энергию вращательного движения ветротурбины с минимальными потерями. При этом в создаваемом способе должно быть найдено техническое решение, при котором воздушный поток, в процессе накопления в нём кинетической энергии, мог бы находиться под тепловым многомерным воздействием в течение достаточно продолжительного времени до входа в ветротурбину, что практически нереализуемо при вертикальном расположении трубы ограниченной протяженности, в которой происходит процесс накопления его кинетической энергии согласно названному прототипу.Therefore, the objective of this technical solution, according to the proposed invention, is to create a method for converting solar energy on the basis of obtaining, through its thermal manifestation, a rotational vortex movement of air with high kinetic energy at the entrance to the wind turbine, and the entrance of the vortex rotating air flow into the internal cavity of the wind turbine be directed at an angle close to the direct, relative to the wind-taking surfaces of the blades, when the kinetic energy is aural stream is converted into mechanical energy of rotational motion of the wind turbine with minimum losses. At the same time, a technical solution should be found in the created method, in which the air flow, in the process of kinetic energy accumulation in it, could be under thermal multidimensional influence for a sufficiently long time before entering the wind turbine, which is practically unrealizable with the vertical arrangement of the pipe , in which there is a process of accumulation of its kinetic energy according to the named prototype.

Эти задачи в предложенном способе, согласно изобретению, нашли свой вариант решения.These tasks in the proposed method, according to the invention, have found their solution.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение коэффициента полезного действия преобразования энергии солнечных лучей в механическую энергию, повышение экономической эффективности и достижение значительных мощностей промышленных гелиоэнергетических установок.The technical result of the proposed invention is to increase the efficiency of converting the energy of solar rays into mechanical energy, increasing economic efficiency and achieving significant power industrial solar power plants.

Частными техническими результатами предполагаемого изобретения, создающими техникоэкономические условия для обеспечения широкого строительства подобных гелиоэнергокомплексов в государственных масштабах, являются снижение величины капитальных затрат на единицу мощности в сравнении со стандартными ТЭЦ, ГЭС и АЭС, создание условий для использования больших по площади солнечных коллекторов для выращивания культивируемых растений в тепличных средах, для утилизации тепловых потерь, возникающих в смежных технологических процессах, а также снижение шумового воздействия гелиоэнергетических комплексов на окружающую среду и другие.Private technical results of the proposed invention, creating technical and economic conditions for ensuring wide construction of such solar-energy complexes on a state scale, are reducing capital expenditures per unit of power in comparison with standard CHP, HPP and NPP, creating conditions for using large-area solar collectors for growing cultivated plants in greenhouse environments, for utilization of heat losses arising in adjacent technological processes, and t also reducing the noise impact of solar complexes on the environment and others.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что относительно известных способов преобразования солнечной энергии в механическую энергию, основанных на поглощении солнечных лучей тёмными поверхностями твёрдых тел и жидкими средами, отделёнными от окружающего пространства светопроницаемым и теплоизолирующим материалом, и нагреве слоя воздуха, находящегося под ним и связанного с окружающим пространством через воздухозаборные средства, в связи с чем участки указанного воздушного слоя приобретают ориентированное движение благодаря конвективному процессу, проявление которого усиливается на локальных технологических участках средствами вихреобразования в нём, и образуют направленный воздушный поток от воздухозаборных средств через ветротурбину и воздухоотводящую трубу, что позволяет производить выработку механической энергии вращательного движения в ветротурбине, имеются отличия в том, что с помощью тепловой энергии, образовавшейся при термическом преобразовании солнечных лучей, приводится в непрерывное ускоряющееся вращение названный слой воздуха, охваченный светопроницаемым и теплоизолирующим материалом, вокруг вертикальной оси благодаря образованию в нем технологически последовательных горизонтальных воздушных кольцевых каналов тороидообразной формы, моделирующих энергетически активные воздуховоды управляемой длины, причём в течение каждого оборота воздушного слоя в его последовательных составных участках кольцевой формы, посредством совмещения в нем периодического импульсного теплового воздействия и плавных температурных градиентов, осуществляется наращивание скорости и энергии его вращательного движения с целевым образованием устойчивых процессов вихреобразования путем размещения в пространстве его вращения наклонных ветронаправляющих поверхностей, находящихся под управляемым многомерным тепловым воздействием, которые расположены на расстояниях друг от друга и содержат комплекс конструктивных элементов, в том числе участки поверхностей тел вращения, определяющих наиболее эффективные условия полезных вихреобразований, с применением дополнительных ветронаправляющих поверхностей, выполняющих, в частноThis technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that with respect to the known methods of converting solar energy into mechanical energy, based on the absorption of sunlight by dark surfaces of solids and liquid media, separated from the surrounding space by a translucent and heat insulating material, and by heating the layer of air under it and associated with the surrounding space through the air intake means, in connection with which areas of the specified air layer acquire op The ventilated movement due to the convective process, the manifestation of which is enhanced at local technological sites by means of vortex formation in it, and forms a directed air flow from the air intake facilities through the wind turbine and the air exhaust pipe, which allows the production of mechanical energy of rotational motion in the wind turbine, there are differences in that using thermal energy generated by thermal conversion of the sun's rays, is brought into a continuous accelerated rotating e named air layer covered by a translucent and heat insulating material around the vertical axis due to the formation in it of technologically sequential horizontal air ring channels of a toroid shape, simulating energetically active air ducts of controlled length, and during each turn of the air layer in its successive composite sections of the ring shape, by combining in it a periodic pulsed heat effect and smooth temperature gradients, There is an increase in the speed and energy of its rotational movement with the targeted formation of stable processes of vortex formation by placing in the space of its rotation oblique wind-guiding surfaces, which are under controlled multidimensional thermal effects, which are located at distances from each other and contain a set of structural elements, including body surface areas rotation, determining the most effective conditions of useful eddies, with the use of additional wind direction boiling surfaces of performing, in private

- 2 007937 сти, функции локальных ветропотолков, при этом от созданного вращающегося вихресодержащего воздухопотока отнимается в течение каждого оборота вокруг вертикальной оси часть его восполняемого объёма и накопленной энергии и направляется во входную полость турбины под углом, близким к прямому, относительно ветроприёмных поверхностей её лопастей с помощью сопрягающих аэродинамических устройств, а далее, с сохранением принципа вращательно-вихревого движения воздушного потока, в воздухоотводящую тяговую трубу, при этом управляемое тепловое воздействие на наклонные ветронаправляющие поверхности, обеспечивающие генерацию искусственного вращающегося вихресодержащего воздухопотока, осуществляется частью за счёт прямой солнечной радиации, поступающей через светопроницаемый теплоизолирующий материал, а другой частью - за счет управляемого подвода к ним потоков технологического рабочего тела от тепловых преобразователей и аккумуляторов солнечной энергии различной физической природы, причём преобразование ранее накопленной солнечной энергии в тепловые потоки рабочего тела осуществляется преимущественно за пределами названного светопроницаемого теплоизолирующего материала. Такое техническое решение, согласно предполагаемому изобретению, позволяет через воздухозаборные средства, снабжённые, например, воздухопроницаемым материалом с ориентированными под соответствующим углом к радиальным направлениям солнечного коллектора воздухопроводящими порами или проходными каналами, направлять и закручивать воздух или приземный естественный ветер в первом из названных последовательных составных участков - воздушных каналов кольцевой формы, образующих совместно слой воздуха, заключённый между гелиопоглощающими поверхностями, наклонными ветронаправляющими поверхностями с регулируемой температурой и светопроницаемым, теплоизолирующим материалом. Воздушный поток, получивший начальную скорость вращения вокруг оси воздухоотводящей тяговой трубы и ветротурбины, поступает на наклонные ветронаправляющие поверхности, находящиеся под управляемым тепловым воздействием, и приобретает приращение скорости преимущественно в направлении своего движения под углом, по меньшей мере, к горизонтальной плоскости. За счёт локальных ветропотолков, образованных над каждой такой наклонной нагреваемой поверхностью, или общего ветропотолка для всех таких поверхностей, расположенных в составных участках слоя воздуха кольцевой формы, отражается ускоренный воздушный поток под технологически необходимым углом, вплоть до уровня пола. В таком случае ранее ускоренный воздушный поток поступает на следующую наклонную нагреваемую поверхность и так далее, делая ряд круговых оборотов с последовательным ускорением в каждом воздушном кольцевом канале, моделирующем воздухопровод бесконечной, а фактически - необходимой значительной и управляемой длины, соответствующей управляемому количеству оборотов воздушного потока в воздушном кольцевом канале.- 007937 STI, the functions of local wind turbines, while the created rotating vortex-containing air flow is removed during each revolution around the vertical axis of a portion of its recoverable volume and stored energy and directed into the turbine entrance cavity at an angle close to the straight, relative to the wind receiving surfaces of its blades with with the help of interfacing aerodynamic devices, and further, while maintaining the principle of rotational-vortex movement of the air flow, into the air exhaust traction pipe, while Thermal effects on inclined wind-guiding surfaces, which provide generation of an artificial rotating vortex-containing air flow, are partly due to direct solar radiation coming through the transparent heat insulating material, and the other part due to controlled supply of technological working fluids to them from different thermal converters and solar energy accumulators physical nature, with the conversion of previously accumulated solar energy into heat flows The barrel body is carried out predominantly outside the above-mentioned translucent heat insulating material. This technical solution, according to the proposed invention, allows through air intaking means, supplied, for example, with breathable material with air-conducting pores or passageways oriented at an appropriate angle to the radial directions of the solar collector, in the first of these sequential composite sections - air channels of annular shape, forming together a layer of air enclosed between the helio-absorbing and surfaces, sloping wind-guiding surfaces with temperature-controlled and translucent, heat-insulating material. The air flow, which received an initial rotational speed around the axis of the air exhaust traction tube and wind turbine, enters inclined wind-guiding surfaces under controlled thermal action and gains an increase in speed mainly in the direction of its movement at an angle to at least the horizontal plane. Due to local wind terraces formed above each such inclined heated surface, or the general wind ceiling for all such surfaces located in the composite sections of the air layer of annular shape, the accelerated air flow is reflected at a technologically necessary angle, down to the floor level. In this case, the previously accelerated air flow enters the next inclined heated surface, and so on, making a series of circular rotations with successive acceleration in each air annular channel simulating an air duct of an infinite, and in fact, necessary, significant and controlled length corresponding to a controlled air flow rate in air ring channel.

Постепенно ускоряющийся воздушный поток поднимается на верхний уровень воздушного кольцевого канала, где его энергосодержание уже существенно повышено. С этого уровня часть вращающегося воздушного потока поступает через соответствующие проёмы в следующий такой же канал, расположенный параллельно первому на определённом расстоянии по высоте от пола, где также расположены аналогичные или функционально подобные наклонные воздухонаправляющие поверхности, с управляемым многомерным формированием температуры на них, а диаметр вращающегося водухопотока в нём может иметь меньшую величину, чем в предыдущем случае, или оставаться прежнего размера. Количество воздушного потока, с определённым объёмом и энергосодержанием, которое поступает из предыдущего кольцевого канала в последующий, регулируется соответствующими автоматическими устройствами, варианты исполнения которых являются предметом отдельных технических решений. В частности, воздушные кольцевые каналы могут располагаться один над другим, образуя вертикальную сборную конструкцию под ветротурбиной.Gradually accelerating air flow rises to the upper level of the air ring channel, where its energy content is already significantly increased. From this level, a part of the rotating air flow enters through the corresponding apertures into the next such channel, located parallel to the first at a certain distance in height from the floor, where similar or functionally similar inclined air guide surfaces are located, with controlled multidimensional temperature formation on them, and the diameter of the rotating water flow in it may be less than in the previous case, or remain the same size. The amount of air flow, with a certain volume and energy content, which comes from the previous annular channel to the next one, is regulated by the corresponding automatic devices, versions of which are the subject of separate technical solutions. In particular, the annular air channels can be placed one above the other, forming a vertical assembly structure under the wind turbine.

В связи с нестационарностью теплового воздействия импульсного характера на вращающийся воздушный поток, а также благодаря созданию плавных температурных градиентов в его поперечных и продольных сечениях, принцип которого будет пояснен ниже, в нём возникают устойчивые сопутствующие процессы вихреобразования. Формы и расположение осей этих вихрей определяются созданными термодинамическими характеристиками воздушного кольцевого канала, в том числе формами наклонных ветронаправляющих поверхностей, их температурными градиентами и расстояниями между ними. Например, последние могут выполняться по их длине или в конце их в форме цилиндрических и конических поверхностей, содержащих вспомогательные завихряющие аэродинамические приспособления. Ориентация и мощность создаваемых вихрей зависят от их технологического назначения. Одним из наиболее важных технологических назначений создаваемых вихрей в воздушных кольцевых участках от воздухозаборных средств до сопрягающих аэродинамических устройств, расположенных перед ветротурбиной с вертикальной осью, - является создание вращения воздухопотоков в плоскостях, перпендикулярных поверхностям воздушных кольцевых каналов. В этом случае ускоряемый воздушный поток вращается вдоль кольцевого воздушного канала и поперёк него, то есть одновременно в горизонтальных и вертикальных его сечениях.Due to the nonstationarity of the thermal effect of a pulsed nature on a rotating air flow, and also due to the creation of smooth temperature gradients in its transverse and longitudinal sections, the principle of which will be explained below, stable associated vortex formation processes occur in it. The shapes and arrangement of the axes of these vortices are determined by the created thermodynamic characteristics of the air ring channel, including the shapes of the inclined wind guide surfaces, their temperature gradients and the distances between them. For example, the latter can be performed along their length or at the end of them in the form of cylindrical and conical surfaces containing auxiliary vortex aerodynamic devices. The orientation and power of the vortices created depend on their technological purpose. One of the most important technological assignments created by the vortices in the air ring sections from the air intake means to the mating aerodynamic devices located in front of the wind turbine with a vertical axis is the creation of rotation of air flows in planes perpendicular to the surfaces of the air ring channels. In this case, the accelerated air flow rotates along the annular air channel and across it, that is, at the same time in its horizontal and vertical sections.

В связи с созданием в воздушном слое под светопроницаемым и теплоизолирующим материалом высокоскоростных вихревых движений воздуха и вместе с тем целесообразностью использования гелиопоглощающих поверхностей больших площадей для тепличного возделывания культивируемых растеIn connection with the creation in the air layer under the transparent and heat-insulating material of high-speed vortex movements of air and at the same time the feasibility of using solar absorbing surfaces of large areas for the greenhouse cultivation of cultivated plants

- 3 007937 ний, возникает необходимость изоляции последних от создаваемых ветропотоков, например, за счет образования ветропотолков, с вентиляционным вытягиванием тёплой и влажной воздушной среды теплиц посредством этих же ветропотолков или отдельных ветроканалов, и энергетическим использованием их. Этому процессу способствует технологический подъём воздухопотоков и воздушных кольцевых каналов по мере повышения температуры воздуха от днища у периферии солнечного коллектора до значительной высоты в его центральной части, перед поступлением вращающегося вихресодержащего воздухопотока через сопрягающие аэродинамические устройства в ветротурбину.- 3 007937 niy, it becomes necessary to isolate the latter from the wind currents created, for example, due to the formation of wind tracts, with the ventilation stretching warm and moist air of greenhouses through the same wind traps or individual wind channels, and using them energetically. This process is facilitated by the technological rise of airflows and air ring channels as the air temperature rises from the bottom at the periphery of the solar collector to a considerable height in its central part, before the rotating vortex-containing airflow enters the wind turbine through interfacing aerodynamic devices.

Из этого следует, что техническое решение согласно предполагаемому изобретению имеет и другие отличия, кроме названных выше.From this it follows that the technical solution according to the proposed invention has other differences, in addition to those mentioned above.

В частности, отличие состоит также в том, что создаются посредством светопроницаемого и теплоизолирующего материала технологические поверхности, например, цилиндрической формы заданной высоты, охватывающие ось воздухоотводящей тяговой трубы и ветротурбины, и плотно соединяющие их сверху и снизу поверхности, например, в виде плоских колец, которые образуют совместно ветронаправляющие, в частности, светопроницаемые потолки, стенки и полы воздушных кольцевых каналов, расположенных параллельно друг к другу и с нарастающей высотой их размещения от периферии к ветротурбине, в которых устанавливают наклонные ветронаправляющие теплогенерирующие поверхности, значения температуры которых задаются и регулируются созданными за счет применения различных форм преобразования и аккумулирования солнечной энергии энергетическими потоками технологического рабочего тела различной тепловой интенсивности, при этом для получения последних применяются, например, автономные солнечные тепличные комплексы, покрытые светопроницаемым и теплоизолирующим материалом, открытые водоёмы, содержащие воду с естественной температурой, равной или превышающей 4°С, установки для утилизации растительных и пищевых отходов, образующихся в окружающей среде, и бытовых отходов как продуктов жизнедеятельности в ней, которые совместно позволяют создать спектр потоков технологического рабочего тела различной тепловой интенсивности, при этом производится последовательное, от одного кольца воздушного канала к другому, повышение тепловой интенсивности наклонных ветронаправляющих поверхностей, в результате чего скорость вращающегося воздухопотока последовательно нарастает от периферии к сопрягающим аэродинамическим устройствам, расположенным перед ветротурбиной, при этом на теплогенерирующие наклонные ветронаправляющие поверхности подаются нагретая вода, пар и вспомогательный воздушный поток, проходящий через последнюю струями малого поперечного сечения, посредством чего осуществляется режим эффективного вспомогательного парообразования, способствующий ускорению энергетического насыщения вращающегося вихресодержащего воздушного потока в созданных воздушных кольцевых каналах.In particular, the difference also lies in the fact that technological surfaces are created by means of a transparent and heat insulating material, for example, a cylindrical shape of a given height, covering the axis of the exhaust pipe and wind turbine, and tightly connecting them above and below the surface, for example, in the form of flat rings, which form jointly wind-guiding, in particular, translucent ceilings, walls and floors of air ring channels arranged parallel to each other and with an increasing height of their from the periphery to the wind turbine, in which inclined wind-directing heat-generating surfaces are installed, the temperature values of which are set and regulated by the energy flows of the technological working body of different thermal intensity created by using various forms of solar energy conversion and accumulation of solar energy; solar greenhouse complexes covered with translucent and heat insulating material, open ponds, obsessing water with a natural temperature equal to or exceeding 4 ° C, installations for utilization of plant and food waste generated in the environment and household waste as waste products in it, which together allow you to create a spectrum of technological working fluxes of various thermal intensities, sequential, from one ring of the air channel to another, an increase in the thermal intensity of the inclined wind-guiding surfaces, resulting in the speed of the rotating the air flow consistently increases from the periphery to the mating aerodynamic devices located in front of the wind turbine, while heated water, steam and auxiliary air flow passing through the latter are jets of small cross-section to the heat-generating inclined wind-guiding surfaces, thereby accelerating the energetic saturation of a rotating eddy-containing air flow in the created air ear annuli.

Кроме того, имеются отличия и в том, что сопрягающие аэродинамические устройства создаются посредством применения наклонных теплогенерирующих и ветронаправляющих поверхностей, плавно сопряженных между собой таким образом, что их суперпозиция образует определяемые технологическими вариантами воздухоускоряющие и ветронаправляющие поверхности, например, в виде конически сужающихся винтовых аэродинамических поверхностей, в том числе с уменьшением угла их подъема вдоль вертикальной оси по мере приближения участков воздушного канала ко входной полости ветротурбины, причём винтовые аэродинамические поверхности отделяются от окружающего пространства посредством воздухонепроницаемых теплоизолирующих конструкций с применением материалов и профилей, формирующих внутренние аэродинамические поверхности по условиям минимизации силы трения движущегося к ветротурбине высокоскоростного, вращающегося вокруг её оси, воздухопотока, при этом внешним энергетическим потокам, подводимым к аэродинамическим винтовым поверхностям, сообщается максимальный потенциальный уровень и подводятся к последним мелкодисперсные струи или посредством горячего воздухопотока микрочастицы горячей воды, за счёт чего посредством активного вспомогательного парообразования ускоряется финишное вращательно-поступательное движение воздушного потока и обеспечивается попадание микрочастиц воды на ветропринимающие поверхности лопастей ветротурбины, за счет чего возбуждаются на них поле микровихрей и квазикавитационные процессы в них.In addition, there are differences in the fact that mating aerodynamic devices are created through the use of inclined heat-generating and wind-guiding surfaces smoothly interconnected in such a way that their superposition forms the air-accelerating and wind-guiding surfaces defined by technological variants, for example, in the form of conically tapering aerodynamic helical surfaces including a decrease in the angle of their rise along the vertical axis as the sections of the air channel approach to about the entrance cavity of the wind turbine, and the spiral aerodynamic surfaces are separated from the surrounding space by means of air-tight heat insulating structures using materials and profiles that form internal aerodynamic surfaces according to the conditions of minimizing the friction force moving to the wind turbine, the air flow rotating around its axis, while the external energy flows moving to the wind turbine, supplied to aerodynamic screw surfaces, the maximum potential level is reported and fine microparticles of hot water are supplied to the latter by means of hot air, through which the final rotational-translational movement of the air flow is accelerated through active auxiliary vaporization and the microprism of the airborne surfaces of the wind turbine blades are accelerated, thereby causing the field of micro-fragments to penetrate quasi-cavitation processes in them.

Для пояснения технических решений, раскрывающих суть предполагаемого изобретения, приведены следующие чертежи.To clarify the technical solutions that reveal the essence of the proposed invention, the following drawings.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразования солнечной энергии в механическую энергию как исходная база для дополнительной установки устройств, обеспечивающих последовательное повышение эффективности способа согласно предполагаемому изобретению.FIG. 1 is a schematic diagram of the conversion of solar energy into mechanical energy as an initial base for the additional installation of devices that provide a consistent increase in the efficiency of the method according to the proposed invention

На фиг. 2 приведена принципиальная схема термодинамического завихрения воздушного потока, посредством которой достигается ускорение движения воздуха, создание ускоряющегося вращения воздушного потока вокруг оси воздухоотводящей тяговой трубы и ветротурбины и вихревых потоков, способствующих энергетическому насыщению воздушного потока.FIG. 2 is a schematic diagram of the thermodynamic turbulence of the air flow, by means of which acceleration of air movement is achieved, creating accelerated rotation of the air flow around the axis of the air exhaust traction tube and wind turbine and vortex flows contributing to the energy saturation of the air flow.

На фиг. 3 приведена дополнительная схема для пояснения процесса энергетического насыщения воздушного потока.FIG. 3 shows an additional diagram for explaining the process of energy saturation of the air flow.

На фиг. 4 показан принцип последовательной передачи вращательного движения воздухопотока отFIG. 4 shows the principle of sequential transmission of rotational movement of the air flow from

- 4 007937 одного воздушного кольцевого канала к другому и подачи его на вход ветротурбины.- 4 007937 one air ring channel to another and feed it to the entrance of a wind turbine.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Гелиопоглощающая поверхность 1 (фиг. 1) обтекается в сходящихся радиальных направлениях через воздухозаборные средства 2 воздушным потоком 3, поступающим из окружающего пространства во внутреннюю полость солнечного коллектора, образованного светопроницаемым и теплоизолирующим материалом 4 и гелиопоглощающей поверхностью. Внутренняя полость солнечного коллектора содержит слой воздуха 3, который выполняет функции основного рабочего тела в процессе преобразования энергии солнечных лучей 5 в механическую энергию вращательного движения лопастей ветротурбины 6. Гелиопоглощающая поверхность 1 может включать в себя грунтовые возделываемые участки, резервуары с водой, тёмные поверхности твёрдых тел, которые могут располагаться на различных уровнях по высоте и на различных радиальных расстояниях от оси 7 воздухоотводящей тяговой трубы 8, иметь различные локальные, технологически обоснованные, формы.The helium-absorbing surface 1 (Fig. 1) flows in converging radial directions through the air intake means 2 by the air flow 3 coming from the surrounding space into the inner cavity of the solar collector formed by the translucent and heat insulating material 4 and the helium-absorbing surface. The inner cavity of the solar collector contains a layer of air 3, which serves as the main working fluid in the process of converting the energy of the sun's rays 5 to the mechanical energy of the rotational motion of the blades of the wind turbine 6. The helio-absorbing surface 1 may include soil arable areas, reservoirs with water, dark surfaces of solids , which can be located at different levels in height and at different radial distances from the axis 7 of the air exhaust traction pipe 8, have different local technologically sound forms.

Солнечные лучи 5, поступая на гелиопоглощающие поверхности 1 через светопроницаемый теплоизолирующий материал 4, преобразуются в тепловую энергию и нагревают слой воздуха 3. За счёт конвективного процесса нагретый слой воздуха постепенно поднимается вверх и уходит через дополнительные устройства, которые на фиг. 1 не показаны, и через ветротурбину 6 в верхние слои атмосферы над воздухоотводящей тяговой трубой, восполняя свой объем от приземного окружающего пространства через воздухозаборные средства 2.The sun rays 5, acting on the helios-absorbing surfaces 1 through the translucent heat-insulating material 4, are converted into thermal energy and heat the air layer 3. Due to the convective process, the heated air layer gradually rises up and leaves through additional devices, which are shown in FIG. 1 is not shown, and through the wind turbine 6 into the upper layers of the atmosphere above the air exhaust draft tube, replenishing its volume from the surface environment through the air intake means 2.

Если гелиопоглощающие поверхности 1 выполнены так, что нагрев воздуха в солнечном коллекторе осуществляется достаточно равномерно, то в реальных условиях солнечной радиации воздушный поток продвигается через воздухозаборные средства, внутреннюю полость солнечного коллектора и воздухоотводящую тяговую трубу по законам ламинарного течения. В этом случае возникающая тяга в воздухоотводящей трубе и атмосфере над трубой является минимальной, так же как и скорость воздушного радиального потока во внутренней полости солнечного коллектора, потому что рассматриваемый конвективный процесс отличается инерционностью. Последнее характеризует собой лишь начальную стадию реализации способа. При такой организации воздушных потоков площадь гелиопоглощающей поверхности, размеры солнечного коллектора и высота воздухоотводящей тяговой трубы при заданной проектной мощности гелиоэнергетической установки должны быть значительно увеличены.If the helios-absorbing surfaces 1 are made so that the air in the solar collector is fairly uniformly heated, then in actual conditions of solar radiation the air flow moves through the air intake facilities, the internal cavity of the solar collector and the air outlet traction pipe according to the laws of laminar flow. In this case, the resulting thrust in the air exhaust pipe and the atmosphere above the pipe is minimal, as is the speed of the radial air flow in the inner cavity of the solar collector, because the convective process in question is inert. The latter characterizes only the initial stage of the implementation of the method. With such an organization of air flow, the area of the solar-absorbing surface, the dimensions of the solar collector and the height of the air exhaust traction pipe for a given design capacity of a solar power plant should be significantly increased.

Если же гелиопоглощающая поверхность 1 выполнена таким образом, что нагрев воздуха под светопроницаемым и теплоизолирующим материалом характеризуется значительной неоднородностью, со значительными градиентами температур, то в слое движущегося воздуха, от воздухозаборных средств к ветротурбине, возникают турбулентные вращательные движения, вихревые потоки. Последние могут, практически полностью, ликвидировать инерционность теплопередачи в движущуюся воздушную среду, что является весьма важным положительным фактором, повышающим эффективность способа согласно предполагаемому изобретению. Однако интенсивное температурное насыщение движущегося в ветротурбину воздуха всё же не является достаточным условием для вполне удовлетворительного увеличения эффективности преобразования солнечной энергии в механическую, так как температура проходящего через ветротурбину воздуха оказывает лишь косвенное влияние на величину усилий, действующих на её лопасти. В основу технического решения согласно предполагаемому изобретению дополнительно положена необходимость преобразования с минимальными потерями температуры гелиопоглощающих поверхностей (в более общем виде - нагретых поверхностей) в высокоскоростной вращающийся воздухопоток, направляемый на лопасти ветротурбины под углом, близким к прямому (под оптимальным углом, с учётом процессов отражения ветропотока от убегающей поверхности лопасти на набегающую). Ускорению вращающегося воздухопотока также в значительной мере способствует правильно организованные в нем вихревые потоки, в том числе и за ветротурбиной.If the heli-absorbing surface 1 is designed in such a way that the air heating under a transparent and heat insulating material is characterized by considerable heterogeneity, with significant temperature gradients, then turbulent rotational movements and vortex flows occur in the moving air layer from the air intakes to the wind turbine. The latter can, almost completely, eliminate the inertia of heat transfer into a moving air environment, which is a very important positive factor that increases the efficiency of the method according to the proposed invention. However, intensive temperature saturation of air moving into a wind turbine is still not a sufficient condition for a completely satisfactory increase in the efficiency of conversion of solar energy into mechanical energy, since the temperature of the air passing through the wind turbine has only an indirect effect on the magnitude of the forces acting on its blade. The technical solution according to the proposed invention is additionally based on the need to transform, with minimal temperature losses, heli-absorbing surfaces (more generally heated surfaces) into a high-speed rotating air flow directed to the blades of the wind turbine at an angle close to the direct one (at the optimum angle, taking into account the reflection processes wind current from the vanishing surface of the blade to the incident). Acceleration of the rotating air flow is also greatly facilitated by properly organized vortex flows in it, including behind the wind turbine.

На фиг. 2, 3 в соответствии с такой концепцией представлены системные технологические схемы и средства, которые обеспечивают создание устойчивых укоряющихся вращательных движений воздушного потока и вихреобразований в них. Посредством предложенных технологических схем и средств достигается возможность осуществлять в заданных координатах слоя воздуха, как рабочего тела энергопреобразования, вращательные и вихревые движения его с заданной ориентацией осей вращения. Так как ветротурбина в рассматриваемом случае имеет вертикальную ось вращения, то основное энергетическое движение воздуха должно представлять собой его горизонтальное вращательное движение вокруг вертикальной оси 7, с последовательным накоплением в нём кинетической энергии от оборота к обороту. Среди локальных вращательных движений со значительными угловыми скоростями - вихревых движений технологические схемы и средства позволяют создать по меньшей мер, три их типа:FIG. 2, 3, in accordance with this concept, system flow diagrams and means are presented that ensure the creation of stable, accelerating rotational movements of the air flow and vortex formations in them. Through the proposed technological schemes and means, it is possible to carry out rotational and vortex movements of it with given orientation of the axes of rotation in given coordinates of the air layer, as the working medium of energy conversion. Since the wind turbine in this case has a vertical axis of rotation, the main energy movement of air should be its horizontal rotational movement around the vertical axis 7, with the consecutive accumulation of kinetic energy in it from turn to turn. Among local rotational motions with significant angular velocities — vortex motions, flow diagrams and tools allow at least three types of measures to be created:

- вихри, возникающие в плоскостях, перпендикулярных основному вращающемуся воздухопотоку (вокруг оси воздухоотводящей трубы и ветротурбины), которые содействуют ускорению движения последнего, как это осуществляется при полёте пули за счёт её вращения в плоскости, перпендикулярной траектории полёта;- vortices that occur in planes perpendicular to the main rotating air flow (around the axis of the air exhaust pipe and wind turbine), which help accelerate the movement of the latter, as it does when flying a bullet due to its rotation in a plane perpendicular to the flight path;

- вихри, возникающие вблизи гелиопоглощающих поверхностей, вокруг осей, перпендикулярных и параллельных им, которые способствуют ускорению преобразований температуры поверхностей в приращение скорости основного воздушного вращающегося потока и снижению сил трения между ними;- vortices occurring near heli-absorbing surfaces, around axes perpendicular and parallel to them, which accelerate surface temperature transformations in increment of the velocity of the main air rotating flow and reduce friction forces between them;

- 5 007937- 5 007937

- вихри, возникающие у поверхностей светопроницаемого и теплоизолирующего материала или сопрягающих аэродинамических устройств, которые обеспечивают снижение коэффициента трения между движущимися потоками воздуха и контактирующим с ними материалом.- vortices appearing on the surfaces of a translucent and heat insulating material or interfacing aerodynamic devices that reduce the coefficient of friction between moving air flows and the material in contact with them.

Могут создаваться и другие вихревые движения воздуха, имеющие свои специальные технологические назначения. Вихри должны создаваться в качестве сопутствующих технологическим процессам, а те вихри, которые возникают самопроизвольно и приводят к энергетическим потерям, должны подавляться.Other air vortex motions can also be created that have their own special technological purposes. Whirlwinds should be created as related technological processes, and those whirlwinds that occur spontaneously and lead to energy losses should be suppressed.

Процесс организации вращательно-вихревых движений воздушного потока начинается с прохождения воздуха 3 через воздухозаборные средства 2 (фиг. 2), которые снабжены устройствами 9 для придания кругового (начального вращательного) движения воздуха. Данные устройства могут быть выполнены посредством пластин из плоского жёсткого материала, поверхности которых расположены ориентировочно под углом 45° к радиальным направлениям. Так как воздухозаборные средства 2 размещены по периферии гелиопоглощающей поверхности с промежутками или непрерывно, воздушный поток поступает в солнечный коллектор с различных сторон, и создаётся начальное вращательное движение слоя воздуха на периферии относительно гелиопоглощающей поверхности. Воздухонаправляющие устройства 9 могут быть размещены и на определённых расстояниях от периферии солнечного коллектора, ближе к центру энергетического преобразования, в зависимости от конструкции воздухоускоряющих каналов. Если имеет место естественный приземный ветер, поступающий в воздухозаборные средства 2 с определённого пространственного направления, то скорость начального вращательного движения воздуха может быть существенно большей или даже весьма значительной, требующей ограничения.The process of organizing the rotational-vortex movements of the air flow begins with the passage of air 3 through the air intake means 2 (FIG. 2), which are equipped with devices 9 for imparting circular (initial rotational) air movement. These devices can be made by means of plates of flat rigid material, the surfaces of which are located approximately at an angle of 45 ° to the radial directions. Since the air intake means 2 are located on the periphery of the helio-absorbing surface at intervals or continuously, the air flow enters the solar collector from different sides, and an initial rotational movement of the air layer on the periphery relative to the helio-absorbing surface is created. Air-guiding devices 9 can be placed at certain distances from the periphery of the solar collector, closer to the center of the energy conversion, depending on the design of the air-accelerating channels. If there is a natural surface wind entering the air intake means 2 from a certain spatial direction, then the speed of the initial rotational movement of air can be significantly greater or even very significant, requiring limitations.

Далее воздушный поток 3 с начальной скоростью вращения поступает на наклонные ветронаправляющие поверхности 10, которые размещены на схеме (фиг. 2) по кругу в количестве 5 шт. в виртуально сформированном первом воздушном кольцевом канале. Все наклонные ветронаправляющие поверхности генерируют тепловую энергию в набегающий поток, благодаря воздействию на них солнечных лучей 5, поступающих через светопроницаемый теплоизолирующий материал 4, и подключению к ним энергетических каналов 11, которые подводят с заданной температурой технологическое рабочее тело (например, воду) от аккумуляторов или источников тепловой энергии, получаемой посредством солнечной радиации и соответствующих промежуточных преобразований её за пределами светопроницаемого, теплоизолирующего материала (на фиг. 2 этот технологический комплекс не показан).Next, the air flow 3 with the initial rotational speed enters the inclined wind guide surfaces 10, which are placed in the diagram (Fig. 2) in a circle in the amount of 5 pieces. in a virtually formed first air ring channel. All inclined wind-guiding surfaces generate thermal energy in the incoming flow, due to the influence of the sun rays 5 coming through the translucent heat-insulating material 4, and connecting them with energy channels 11, which supply the process fluid (for example, water) from the batteries or sources of thermal energy received by solar radiation and the corresponding intermediate transformations of it outside the translucent, heat insulating mother ala (in Fig. 2, this technological complex is not shown).

Вращающийся воздушный поток 3, воспринимая тепловое воздействие от наклонных ветронаправляющих поверхностей, получает приращение скорости, вектор которого складывается из конвективного вертикального направления и компоненты движения вдоль наклонных ветронаправляющих поверхностей 10, а также с учётом угла отражения воздухопотока. Движущийся далее, получивший ускорение воздушный поток 3 отражается от общего ветропотолка, функции которого выполняет теплоизолирующий материал, или от локальных, снабжённых, в частности, криволинейными поверхностями ветропотолков, расположенных над каждой наклонной ветронаправляющей теплогенерирующей поверхностью 10, по направлению движения ветропотоков. В результате этого воздушный поток 3 после прохождения над каждой такой поверхностью 10 может быть ориентирован строго горизонтально или с определённым наклоном вверх или вниз. Кроме того, каждая из таких поверхностей 10 с ветропотолком может быть выполнена в виде цилиндрических или конических поверхностей или содержать в композиции элементы различных поверхностей, способствующих возникновению вращательного вихревого движения в плоскостях, перпендикулярных вращающемуся воздушному потоку под теплоизолирующим материалом вокруг оси 7 воздухоотводящей трубы 8 и ветротурбины 6. Возникновению такого вращательно-вихревого движения способствуют сформированные градиенты температуры на указанных поверхностях 10, а также подведение к ним воды в виде микрочастиц или тонкого стекающего слоя и барботирующего воду специально организованного вспомогательного воздухопотока и технологически заданных градиентов температуры вдоль всего воздушного кольцевого канала. Градиенты температуры на наклонных ветронаправляющих поверхностях в продольном и поперечном направлениях создаются за счет задания определённых градиентов плотности подводимого к ним энергетического потока одного потенциального уровня и/или использования технологического рабочего тела различных потенциальных уровней, в том числе из водоёмов при естественной температуре (например, для формирования температурного уровня ветропотолков, в частности, локальных).Rotating air stream 3, perceiving thermal effects from inclined wind-guiding surfaces, receives an increment of speed, the vector of which is composed of a convective vertical direction and motion components along inclined wind-guiding surfaces 10, as well as taking into account the angle of reflection of the air flow. Moving further, the accelerated air flow 3 is reflected from the common wind ceiling, the functions of which are performed by the heat insulating material, or from local wind turbines supplied, in particular, with curvilinear surfaces, located above each inclined wind guide heat generating surface 10, in the direction of the wind currents. As a result, the air flow 3 after passing over each such surface 10 can be oriented strictly horizontally or with a certain inclination up or down. In addition, each of these surfaces 10 wind turbines can be made in the form of cylindrical or conical surfaces or contain elements of various surfaces in the composition, contributing to the occurrence of rotational vortex motion in planes perpendicular to the rotating air flow under the heat-insulating material around the axis 7 of the exhaust pipe 8 and the wind turbine 6. The emergence of such a rotational-vortex motion is facilitated by formed temperature gradients on the indicated surfaces 10, and also bringing water to them in the form of microparticles or a thin flowing layer and bubbling water of a specially organized auxiliary airflow and technologically defined temperature gradients along the entire air ring channel. Temperature gradients on inclined wind-guiding surfaces in the longitudinal and transverse directions are created by specifying certain density gradients of the energy flow supplied to them at one potential level and / or using a technological working fluid of various potential levels, including from reservoirs at a natural temperature (for example, to form the temperature level of the wind turbines, in particular, local).

Вследствие применения подобных технологических схем и средств воздух 3, поступая через воздухозаборные средства 2 и приобретая начальное вращательное движение, делает целый ряд оборотов над наклонными воздухонаправляющими и теплогенерирующими поверхностями 10 в первом воздушном кольцевом канале, получая в процессе каждого оборота импульсы кинетической и тепловой энергии. В переходном процессе кинетическая энергия вращающегося вихресодержащего воздушного потока за каждый его оборот нарастает. Когда наступает установившийся вращательно-вихревой процесс, количество поступающей в кольцевой канал за каждый оборот ветропотока вокруг оси 7 энергии равно количеству отводимой энергии (в виде его объёма, скорости и температуры) во второй воздушный кольцевой канал, технологически последующий за первым. Во втором воздушном кольцевом канале также размещены функционально аналогичные наклонные ветронаправляющие, теплогенерирующие поверхности 12. Последние могут отличаться от рассмотренных выше поверхностей 10 геометрическими параметрамиDue to the use of such technological schemes and means, the air 3, entering through the air intake means 2 and acquiring the initial rotational motion, makes a whole series of turns over the inclined air guide and heat generating surfaces 10 in the first air ring channel, receiving kinetic and thermal energy pulses during each turn. In the transient process, the kinetic energy of a rotating eddy-containing air flow increases for each of its turns. When a steady rotational-vortex process occurs, the amount of energy entering the annular channel for each wind flow around the axis 7 is equal to the amount of energy withdrawn (in the form of its volume, speed and temperature) into the second air annular channel, technologically following the first. In the second air ring channel, functionally similar inclined wind-guiding, heat-generating surfaces 12 are also placed. The latter may differ from the surfaces discussed above by 10 geometrical parameters

- 6 007937 и формами, величиной подводимой к ним тепловой энергии, но технологическое назначение их сохраняется. Они во втором воздушном кольцевом канале обеспечивают дальнейшее повышение во вращающемся воздушном потоке (вокруг оси 7) кинетической энергии.- 6 007937 and forms, the amount of thermal energy supplied to them, but their technological purpose is preserved. They in the second air ring channel provide a further increase in the rotating air flow (around axis 7) of kinetic energy.

На фиг. 3 показан процесс энергетического насыщения воздухопотока 3 в воздушном кольцевом канале путем последовательного перехода воздушного потока от одной наклонной ветронаправляющей, теплогенерирующей поверхности 10 (12) к другой. При этом показано, что энергетические каналы подачи рабочего тела присоединены к регуляторам 13 скорости последнего, а через них - к теплоаккумуляторам или другим источникам тепловой энергии 14, которые расположены, в основном, за пределами светопроницаемого и теплоизолирующего покрытия 4. Таким образом задаётся и регулируется температурный режим поверхностей 10 (12), чем главным образом определяются режимы вращательных и вихревых движений воздухопотока 3. На приведенных фигурах движение воздуха в вихревых процессах не показано. В приведенной схеме энергетического насыщения воздушного потока иллюстрируется многократное прохождение воздуха над поверхностями 10 (12) и отражение его от ветронаправляющих потолков 15 (которые могут иметь температуру значительно более низкую, чем температура вращающегося воздухопотока).FIG. 3 shows the process of energetic saturation of the air flow 3 in the air annular channel by successive transition of the air flow from one inclined wind guide, heat generating surface 10 (12) to another. It is shown that the energy supply channels of the working fluid are connected to the speed regulators 13 of the latter, and through them to heat accumulators or other sources of thermal energy 14, which are located mainly outside the transparent and heat insulating coating 4. Thus, the temperature surface mode 10 (12), which mainly determines the modes of rotational and vortex movements of the air flow 3. In the above figures, the movement of air in vortex processes is not shown. In the above diagram of the energy saturation of the air flow, the multiple passage of air over the surfaces 10 (12) and its reflection from the wind guiding ceilings 15 (which may have a temperature significantly lower than the temperature of the rotating air flow) is illustrated.

Средства образования градиентов температуры в продольном и поперечном направлениях поверхностей 10 (12) на графических иллюстрациях также не показаны. В одном из вариантов ветронаправляющие поверхности 10 (12) могут иметь у входной части форму конической воронки с наклонной осью, куда направляется верхний слой движущегося воздушного потока и опускается вначале по конической поверхности вниз, до следующего подъема на среднем и верхнем участках поверхностей 10 (12).Means for the formation of temperature gradients in the longitudinal and transverse directions of the surfaces 10 (12) are also not shown in the graphic illustrations. In one embodiment, the wind guide surfaces 10 (12) may have a conical funnel shape with an inclined axis at the entrance, where the upper layer of the moving air flow goes and descends first along the conical surface down to the next rise on the middle and upper portions of the surfaces 10 (12) .

Если поверхность конической воронки находится под воздействием технологического рабочего тела с пониженной температурой (например, посредством воды, подведенной из естественного водоема), то воздушный поток, заходя в нее, приобретает дополнительное ускорение по наклону вниз за счет охлаждающего температурного воздействия. Затем он приобретает дополнительное ускорение при движении наклонно вверх на участках поверхностей 10 (12) со значительно повышенной температурой. Если же при этом, например, с левой стороны конической воронки температура ее поверхности плавно снижается сверху вниз, а с правой стороны поднимается снизу вверх, (таким образом создается градиент температуры, подводимой холодной и горячей водой), то ускоряющийся вниз воздушный поток получает и ускоряющееся вращательное движение против часовой стрелки. В средней и верхней частях поверхностей 10 (12), где температура значительно повышена, кроме аналогичного режима может быть создан и режим вспомогательного парообразования с ускорением подъема и завихрения против часовой стрелки движущегося воздушного потока. В частности, для создания процесса вспомогательного парообразования под поверхностями 10 (12) могут быть созданы водяная и воздушная рубашки, посредством которых барботирующий воздух с частицами воды и пара проходит наружу поверхностей 10 (12) с определенным угловым направлением.If the surface of the conical funnel is under the influence of a technological working fluid with a lower temperature (for example, by means of water supplied from a natural reservoir), the air flow, entering it, acquires an additional acceleration downward due to the cooling temperature effect. It then acquires additional acceleration when moving obliquely upward on areas of surfaces 10 (12) with a significantly increased temperature. If at the same time, for example, on the left side of the conical funnel, the temperature of its surface gradually decreases from top to bottom, and on the right side rises from bottom to top (this creates a temperature gradient supplied by cold and hot water), then the accelerated downward air flow also gets accelerated counterclockwise rotation. In the middle and upper parts of the surfaces 10 (12), where the temperature is significantly increased, in addition to the similar mode, an auxiliary vaporization mode can be created with the acceleration of lifting and twisting counterclockwise of the moving air flow. In particular, a water and air jacket can be created under the surfaces 10 (12) to create an auxiliary vaporization process, by means of which bubbling air with particles of water and steam passes the surfaces 10 (12) with a certain angular direction.

Вариантов реализации продольных и поперечных градиентов температуры поверхностей 10 (12) и их геометрических форм существует весьма много, поэтому останавливаться на них более подробно, с иллюстрациями, нецелесообразно применительно к рассматриваемому способу. Принципиально важно, что в движущемся вращающемся воздушном потоке необходимо прежде всего наращивать кинетическую энергию, а не температуру.There are a lot of options for the implementation of longitudinal and transverse temperature gradients of surfaces 10 (12) and their geometrical shapes, so it is impractical to dwell on them in more detail, with illustrations, in relation to the method under consideration. It is fundamentally important that in a moving rotating air stream it is necessary first of all to increase the kinetic energy, and not the temperature.

На фиг. 4 показана схема последовательного термодинамического ускорения вращательного движения воздухопотока с последовательным переходом его из одного горизонтального воздушного кольцевого канала к другому (их показано три: I, II, III), а затем - через вертикальный канал IV на вход ветротурбины 6 и далее в воздухоотводящую тяговую трубу 8. В каждом из каналов I, II, III, в данном примере, установлены наклонные ветронаправляющие, а также теплогенерирующие поверхности 10, 12, 16. Последние могут устанавливаться в каждом канале в один ряд, в необходимом количестве, с расположением этих рядов на различных уровнях по высоте. Если требуется высокая мощность преобразования солнечной энергии, то в каждом воздушном кольцевом канале может устанавливаться по нескольку рядов подобных поверхностей 10, 12, 16. Солнечные лучи 5 и блоки гелиотеплоаккумуляторов и/или других источников тепловой энергии 14, каждый из которых может иметь различные температурные уровни, нагревают наклонные ветронаправляющие поверхности 10, 12, 16, и последние становятся теплогенерирующими на различных потенциальных уровнях тепловой энергии, с заданными температурным градиентами на них.FIG. 4 shows a diagram of sequential thermodynamic acceleration of the rotational movement of an air flow with its successive transition from one horizontal air ring channel to another (three are shown: I, II, III), and then through vertical channel IV to the entrance of the wind turbine 6 and further to the air exhaust pipe 8. In each of the channels I, II, III, in this example, the inclined wind-guides are installed, as well as the heat-generating surfaces 10, 12, 16. The latter can be installed in each channel in one row, in the required amount ve, with the location of these rows at different levels in height. If a high power of solar energy conversion is required, then several rows of similar surfaces 10, 12, 16 can be installed in each air ring channel. Sun rays 5 and blocks of solar heat accumulators and / or other sources of thermal energy 14, each of which can have different temperature levels , heat the inclined wind guide surfaces 10, 12, 16, and the latter become heat-generating at different potential levels of thermal energy, with given temperature gradients on them.

При рассмотрении технологических аспектов по фиг. 2, 3 указывалось, что воздушные кольцевые каналы имеют виртуальный характер. Это означает, что за счёт размещения поверхностей 10, 12, 16, выбора их формы и температурных режимов создается вращательное движение воздушной среды вокруг оси 7 с технологически целесообразными процессами вихреобразования в воздушных кольцевых каналах, которые не разделены материальными перегородками. Однако при определённой мощности преобразования солнечной энергии начинает отрицательно сказываться взаимное влияние рядом движущихся воздушных потоков с различными энергетическими характеристиками, создаются условия для развития паразитных вихревых процессов. Кроме того, в случае значительных площадей солнечных коллекторов необходимо использование возможно большей части их наземной поверхности в агропромышленных иWhen considering the technological aspects of FIG. 2, 3 indicated that the air ring channels have a virtual character. This means that by placing the surfaces 10, 12, 16, choosing their shape and temperature regimes, rotational movement of air around the axis 7 is created with technologically expedient processes of vortex formation in air ring channels that are not separated by material partitions. However, at a certain power conversion of solar energy begins to adversely affect the mutual influence of a number of moving air streams with different energy characteristics, conditions are created for the development of parasitic vortex processes. In addition, in the case of large areas of solar collectors, it is necessary to use the largest possible part of their land surface in agro-industrial and industrial areas.

- 7 007937 других целях. Мощные воздушные потоки и в этом случае являются помехой. Поэтому на фиг. 4 показан принцип образования воздушных кольцевых каналов с помощью цилиндрических поверхностей 17 и ветропотолков 15 из светопроницаемого и теплоизолирующего материала. Переход части объёма воздушного потока из одного канала (I, II,III, IV) в другой в течение каждого его оборота осуществляется посредством проёмов 18 и вспомогательных устройств, которые на фиг. 4 не показаны. Горизонтальные поверхности - «полы», изолирующие каналы I, II, III, IV снизу, также не иллюстрируются, но они преимущественно изготавливаются - с применением светопроницаемых и теплоизолирующих материалов.- 7 007937 other purposes. Powerful air currents in this case are a hindrance. Therefore, in FIG. 4 shows the principle of formation of air annular channels with the help of cylindrical surfaces 17 and wind turbines 15 of translucent and heat insulating material. Transition of a part of the air flow volume from one channel (I, II, III, IV) to another during its each turn is carried out through openings 18 and auxiliary devices, which in FIG. 4 not shown. Horizontal surfaces - “floors”, insulating channels I, II, III, IV from below, are also not illustrated, but they are mainly manufactured using translucent and heat insulating materials.

Канал IV содержит поднимающуюся винтовую поверхность 19, которая выполнена за счёт установки с аэродинамическим сопряжением наклонных ветронаправляющих теплогенерирующих поверхностей. Суперпозиция последних позволяет образовать движущийся вертикально, вдоль оси 7, воздушный вращающийся (вокруг этой оси 7) вихревой поток, поступающий в ветротурбину 6 и далее - в воздухоотводящую тяговую трубу 8.Channel IV contains a rising helical surface 19, which is made by installing an aerodynamic mate inclined wind-guiding heat-generating surfaces. The superposition of the latter makes it possible to form an air-rotating (rotating around this axis 7) vertically flowed along the axis 7, which enters the wind turbine 6 and then into the air-outlet traction pipe 8.

Винтовая аэродинамическая и термодинамическая поверхность 19 отделяется от окружающего пространства посредством теплоизолирующего пустотелого конуса (или усеченной пирамиды) 20, внутренняя поверхность которого, также как и сама поверхность 19, выполняется из материалов с приданием им специального рельефа, которые обеспечивают значительное снижение энергетических потерь на трение.The helical aerodynamic and thermodynamic surface 19 is separated from the surrounding space by means of a heat-insulating hollow cone (or truncated pyramid) 20, the inner surface of which, like the surface 19 itself, is made of materials giving them a special relief that provides a significant reduction in friction energy losses.

Способ, согласно преполагаемому изобретению, может иметь конкретную реализацию также с применением размещения каналов I, II, III, IV вертикально друг над другом, что содействует реализации наиболее выгодного перемещения воздухопотока из канала в канал - по вертикали (с соблюдением того же принципа, показанного на фиг. 4). При этом боковые поверхности каналов могут выполняться равными в поперечных сечениях, иметь вид цилиндров или многогранных призм, пирамид с несветопроницаемыми «днищами» и «потолками» и т. п.The method, according to the proposed invention, can have a specific implementation also with the use of placing channels I, II, III, IV vertically above each other, which contributes to the realization of the most advantageous movement of the air flow from the channel to the channel - vertically (with the same principle as shown in Fig. 4). In this case, the lateral surfaces of the channels can be made equal in cross sections, have the form of cylinders or multi-faceted prisms, pyramids with non-permeable "bottoms" and "ceilings", etc.

Устройство, реализующее предложенный способ преобразования солнечной энергии, представленное в упрощенном виде на фиг. 1, 2, 3, 4, работает следующим образом.A device that implements the proposed method of converting solar energy, presented in a simplified form in FIG. 1, 2, 3, 4, works as follows.

Гелиопоглощающая поверхность 1 в виде грунтовой поверхности с культивируемыми растениями, дополнена темными поверхностями 10, 12, 16, образованными плоскими пластинами, выполненными из стальных листов. Эти поверхности своим первым ярусом располагаются на грунтовом основании под углом 45° к горизонтальной плоскости и нагреваются под действием солнечной радиации (лучами) 5, проходящей через светопроницаемый материал 4, а также путем подвода к ним энергетических каналов, через которые подается нагретое рабочее тело, в качестве которого применена, например, вода.Heli-absorbing surface 1 in the form of a ground surface with cultivated plants, supplemented with dark surfaces 10, 12, 16, formed by flat plates made of steel sheets. These surfaces, by their first tier, are located on a ground base at an angle of 45 ° to the horizontal plane and are heated by solar radiation (rays) 5 passing through the transparent material 4, as well as by supplying energy channels to them through which the heated working fluid is fed. which quality is applied, for example, water.

Рабочее тело, протекая через теплопроводящие каналы, например, металлические трубы, в частности, прикреплённые к стальным листам, образующим поверхности 10, 12, 16, создает технологически заданные температурные градиенты вдоль и, в частности, поперек проходящего воздушного потока. Указанные металлические трубы и возможное закрепление их относительно поверхностей 10, 12, 16 на графических иллюстрациях не показаны (эти вихрегенерирующие поверхности могут образовывать и сами трубные радиаторы).Working fluid, flowing through heat-conducting channels, for example, metal pipes, in particular, attached to steel sheets forming surfaces 10, 12, 16, creates technologically defined temperature gradients along and, in particular, across the passing air flow. These metal pipes and their possible fixing with respect to surfaces 10, 12, 16 are not shown in the graphic illustrations (these tube-forming surfaces can also be formed by the pipe radiators themselves).

Воздух 3 через воздухозаборные средства 2 поступает под светопроницаемый теплоизолирующий материал 4, представляющий собой, например, полимерную пленку, связанную с более мощной строительной основой, в самых различных теплоизолирующих исполнениях, под углом к радиальным направлениям таким образом, чтобы он получал первоначальное вращательное движение вокруг оси 7 воздухоотводящей тяговой трубы 8 и ветротурбины 6. Это достигается за счет размещения в ветрозаборных средствах 2 плоских металлических пластин 9 под углом 45° относительно радиальных направлений от периферии к оси 7. В данном конкретном устройстве применено 5 наклонных ветронаправляющих поверхностей 10, а количество воздухозаборных средств 2, размещенных по кругу относительно оси 7, установлено по меньшей мере 5.The air 3 through the air intake means 2 enters under the translucent heat insulating material 4, which is, for example, a polymer film associated with a more powerful building base, in a variety of heat insulating designs, at an angle to the radial directions so that it receives the initial rotational movement around the axis 7 of the air exhaust traction pipe 8 and the wind turbine 6. This is achieved by placing 2 flat metal plates 9 at wind angle means at an angle of 45 ° relative to from the periphery to the axis 7. In this particular device, 5 inclined wind guide surfaces 10 are applied, and the number of air intake means 2 arranged in a circle about axis 7 is set to at least 5.

Воздух в процессе первоначального вращательного движения, поступает на наклонные ветронаправляющие и теплогенерирующие поверхности 10, поднимается по ним и получает приращение скорости. Ускоренный таким образом воздушный поток, движущийся под углом к горизонтальной плоскости, достигает ветронаправляющего потолка 15 (фиг. 3) и отражается на исходный уровень, ко входу на следующую поверхность 10. Этот процесс повторяется многократно, и образовавшийся воздушный поток делает несколько оборотов вокруг оси 7 над поверхностями 10. В результате этого он в образовавшемся воздушном кольцевом канале 1 (фиг. 4) приобретает технологически заданную величину кинетической энергии, часть которой в течение каждого оборота передается в виде объема и скорости воздушного потока в следующий воздушный канал II, в котором размещены аналогичные поверхности 12 на более высоком уровне вдоль вертикальной оси 7.The air in the process of the initial rotational movement enters the inclined wind-guiding and heat-generating surfaces 10, rises along them and gains an increment of speed. The air flow accelerated in this way, moving at an angle to the horizontal plane, reaches the wind-directing ceiling 15 (Fig. 3) and reflects on the initial level to the entrance to the next surface 10. This process is repeated many times and the air flow generated makes several turns around axis 7 over the surfaces 10. As a result, it in the formed air ring channel 1 (Fig. 4) acquires a technologically specified amount of kinetic energy, part of which during each revolution is transmitted in the form o ema and the airflow rate to the next air channel II, which has a similar surface 12 at a higher level along the vertical axis 7.

Температурный градиент, созданный в поперечном направлении на поверхностях 10 за счет распределения удельной плотности нагретого потока рабочего тела, создает условия для возникновения вихревого воздушного движения в плоскостях, перпендикулярных направлению движения воздушного потока вокруг оси 7. Это вихревое движение ускоряет процесс энергонасыщения вращающегося воздухопотока вокруг оси 7 и оформляет геометрически его поперечное сечение в общей воздушной среде под светопроницаемым и теплоизолирующим материалом 4.The temperature gradient created in the transverse direction on the surfaces 10 due to the distribution of the specific density of the heated working fluid creates conditions for the onset of vortex air movement in planes perpendicular to the direction of air flow around the axis 7. This vortex movement accelerates the process of energy saturation of the rotating air flow around the axis 7 and makes out geometrically its cross-section in the general air medium under the transparent and heat-insulating material 4.

Аналогичные технологические процессы происходят в каналах II, III (фиг. 2,3,4), в которых послеSimilar technological processes occur in channels II, III (Fig. 2,3,4), in which, after

- 8 007937 довательно, от канала к каналу, нарастает энергетическое насыщение воздушного потока, в том числе его кинетическая энергия и температура.- 8.8797937 from the channel to the channel, the energy saturation of the air flow increases, including its kinetic energy and temperature.

На фиг. 4 показано, что часть вращающегося воздушного потока переходит (в течение каждого оборота) от предыдущего воздушного кольцевого канала в последующий через проемы 18 в цилиндрических ветронаправляющих стенках 17. Последние обозначают конструктивные границы каналов I, II, III и к ним прикреплены ветропотолки 15 и днища каналов (эти днища не фигурах не показаны). В других конструктивных вариантах проемы 18 могут выполняться в «потолках», «днищах» каждого из кольцевых каналов, а также иметь более сложную форму, соответствующую пересечению поверхностей тел вращения.FIG. 4 shows that part of the rotating air flow passes (during each revolution) from the previous air annular channel to the next through openings 18 in the cylindrical wind-guiding walls 17. The latter designate the constructive borders of channels I, II, III and attached wind ceilings 15 and the bottoms of the channels (these bottoms are not shown). In other design options, the openings 18 can be made in the “ceilings”, “bottoms” of each of the annular channels, and also have a more complex shape corresponding to the intersection of the surfaces of rotation bodies.

Стенки, ветропотолки и днища в каналах I, II, III выполнены, например, посредством полимерной пленки или тонкого упрочненного стекла, соединенных с прочной теплоизолированной строительной основой. Светопроницаемые стенки, ветропотолки и днища могут выполняться, в частности, в сферической форме, и в таком случае созданные поверхности воздушных кольцевых каналов образуют пустотелые тороиды с управляемыми, усложненной формой, проемами 18 между ними, при этом внутри пустотелых тороидов происходит накопление кинетической энергии вращающихся воздухопотоков, для чего тороидальная поверхность кольцевых каналов может быть соединена с термодинамическими наклонными поверхностями в единую конструкцию.Walls, wind ceilings and bottoms in channels I, II, III are made, for example, by means of a polymer film or thin reinforced glass, connected to a solid thermally insulated building base. Translucent walls, wind ceilings and bottoms can be performed, in particular, in spherical form, and in this case, the created surfaces of the air annular channels form hollow toroids with controlled, complicated shapes, openings 18 between them, and the kinetic energy of rotating air flows inside the hollow toroids , for which the toroidal surface of the annular channels can be connected with thermodynamic inclined surfaces into a single structure.

Например, наклонные ветронаправляющие теплогенерирующие поверхности 12, 16, поднятые над грунтовой поверхностью на опорных стойках, могут выполняться посредством композиции поверхностей тел вращения и встраиваться как составные элементы поверхностей тороидальных воздушных каналов II, III. На их внутренних поверхностях может создаваться, кроме градиента температуры, также рельеф, способствующий вихреобразованию в поперечном направлении и над ними, то есть созданию микровихрей, снижающих потери на трение и ускоряющих процессы теплопередачи.For example, inclined wind-guiding heat-generating surfaces 12, 16, raised above the ground surface on the support posts, can be performed by means of the composition of the surfaces of rotation bodies and built in as integral elements of the surfaces of the toroidal air channels II, III. On their internal surfaces, besides the temperature gradient, a relief can also be created that contributes to the vortex formation in the transverse direction and above them, that is, the creation of microvortexes that reduce friction losses and accelerate heat transfer processes.

На фиг. 4 представлен процесс перехода воздухопотока из горизонтального канала III в вертикальный канал IV, примыкающий в верхней части ко входу в ветротурбину 6.FIG. 4 shows the process of transition of the air flow from the horizontal channel III to the vertical channel IV, adjacent in the upper part to the entrance to the wind turbine 6.

Внутри энергетического воздушного канала IV размещена винтовая поверхность 19, поднимающаяся вдоль оси 7 с уменьшающимся кверху углом подъема, в частности.Inside the energy air channel IV there is a helical surface 19, rising along the axis 7 with a rising angle of elevation, in particular.

Винтовая поверхность 19 термически отделена от окружающего пространства конической или пирамидальной поверхностью 20, образованной теплоизолированным металлическим конусом или усеченной многогранной пирамидой, с минимизированным сопротивлением движению воздушного потока.The helical surface 19 is thermally separated from the surrounding space by a conical or pyramidal surface 20 formed by a thermally insulated metal cone or a truncated polyhedral pyramid, with minimized resistance to movement of the air flow.

Регулируемое количество вращающегося воздухопотока и, следовательно его энергии, поступают из канала III в канал IV посредством управляемых передающих устройств (с функциональным назначением типа акселератора), которые графически не иллюстрируются. На положение этих устройств, при заданном отборе мощности в турбину, существенное влияние имеют конкретные условия тяги в воздухоотводящей трубе 8. Объем вращающегося воздуха, отнимаемый из канала III в ветротурбину 6, саморегулирующимся процессом передается через каналы II, I до воздухозаборных средств 2, которые также снабжены средствами регулирования подачи воздуха (на случай естественного ветра повышенной скорости), что также не иллюстрируется.An adjustable amount of a rotating air flow and, consequently, its energy, flows from channel III to channel IV by means of controlled transmitting devices (with a functional purpose like an accelerator), which are not graphically illustrated. The position of these devices, with a given power take-off to the turbine, is influenced by specific thrust conditions in the air exhaust pipe 8. The volume of rotating air taken from channel III to the wind turbine 6 is transmitted by self-regulating process through channels II, I to air intake means 2, which also equipped with air flow control (in case of increased natural wind speed), which is also not illustrated.

Для увеличения скорости вращения и подъема воздушного потока вдоль термоаэродинамической винтовой поверхности 19, на последнюю описанным выше путем или посредством форсунок подаются мелкие струи или капли нагретой воды, за счет чего создается режим вспомогательного парообразования повышенной интенсивности. На ветроприемные поверхности лопастей ветротурбины 6 нанесено, в частности, поле лунок диаметром около 2 мм и глубиной 1 мм, что графически также не иллюстрируется. Это приводит, благодаря созданному режиму высокоскоростного воздухопотока, к образованию на поверхностях лопастей ветротурбины поля микровихрей. Частицы воды, попадающие в такие микровихри с воздушным потоком, оказываются в режиме микрокавитации, и за счет квазикавитационного процесса увеличивается передача энергии воздухопотока к ветротурбине. Такой режим не приводит к кавитационным повреждениям лопастей ветротурбины.To increase the speed of rotation and increase the air flow along the thermo-aero-dynamic screw surface 19, fine jets or droplets of heated water are fed to the latter by means of nozzles described above or by means of nozzles, thereby creating a mode of auxiliary evaporation of increased intensity. The wind-receiving surfaces of the blades of the wind turbine 6 are applied, in particular, the field of holes with a diameter of about 2 mm and a depth of 1 mm, which is also not graphically illustrated. Due to the created high-speed airflow mode, this leads to the formation of a microvortex field on the surfaces of the wind turbine blades. Water particles entering such microvortexes with air flow are in microcavitation mode, and due to the quasi-cavitation process, the energy transfer of the air flow to the wind turbine increases. This mode does not lead to cavitation damage to the blades of the wind turbine.

Вышеизложенное подтверждает возможность реализации предложенного технического решения, согласно предполагаемому изобретению. Вариантов по реализации предложенного способа существует много.The above confirms the possibility of implementing the proposed technical solution, according to the proposed invention. Options for the implementation of the proposed method, there are many.

Технико-экономическая эффективность предложенного способа достигается при реализации п.1 формулы изобретения, однако реализация всех пунктов формулы позволяет существенно повысить эффективность преобразования солнечной энергии в механическую и электрическую.Technical and economic efficiency of the proposed method is achieved with the implementation of claim 1 of the claims, however, the implementation of all claims allows you to significantly improve the efficiency of conversion of solar energy into mechanical and electrical.

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Гелиоветроэнергетический комплекс, образованный путем отделения части земной поверхности и воздушной среды от окружающего пространства светопроницаемым и теплоизолирующим материалом и содержащий воздухозаборные средства;The solar-wind power complex formed by separating a part of the earth's surface and air environment from the surrounding space with a translucent and heat insulating material and containing air intakes; вертикально расположенную воздухоотводящую трубу;vertically located air exhaust pipe; - 9 007937 гелиотеплопреобразователи, теплогенерирующие и теплоаккумулирующие установки и сооружения как источники тепловой энергии;- 9 007937 solar heat converters, heat generating and heat storage installations and structures as sources of thermal energy; ветротурбину, расположенную в основании воздухоотводящей трубы;wind turbine, located at the base of the air exhaust pipe; сопрягающие аэродинамические средства, расположенные перед ветротурбиной;mating aerodynamic means, located in front of the wind turbine; каналы термоаэродинамического преобразования энергонасыщенного воздухопотока, проходящего от ветрозаборных средств через аэродинамические средства и вращаемую им ветротурбину в воздухоотводящую трубу, размещенные вертикально друг над другом, при этом по меньшей мере часть аэродинамических средств содержит расположенные в них наклонные термоаэродинамические воздухонаправляющие поверхности с элементами поверхностей тел вращения, которые подключены с помощью теплопередающих каналов к внешним источникам тепловой энергии через регуляторы их температуры, при этом воздухозаборные средства снабжены поворотными ветронаправляющими устройствами, создающими вращательно-поступательную траекторию движения входящему воздухопотоку, которые установлены по периметру первого, нижнего термоаэродинамического канала, причем последний соединен с последующими каналами воздухопроходными проемами, с помощью которых и указанных термоаэродинамических средств данных каналов энергонасыщающийся воздухопоток последовательно приобретает ускорение преимущественно своей вращательной компоненты движения по мере его продвижения ко входу в ветротурбину.thermoaerodynamic conversion channels of energy-saturated airflow passing from wind-intake facilities through aerodynamic means and the wind turbine rotated by it into the air exhaust pipe, placed vertically one above the other, at least part of the aerodynamic means contains inclined thermo-aerodynamic air-guiding surfaces with elements of surfaces of rotation bodies located in them connected via heat transfer channels to external sources of thermal energy through re their temperature regulators, while the air intake means are equipped with rotary wind-guiding devices creating a rotational-translational trajectory of the incoming air flow, which are installed along the perimeter of the first, lower thermo-aerodynamic channel, the latter being connected to the subsequent channels with air passage openings with the help of which and the mentioned thermo-aerodynamic means of these channels energy-consuming air flow consistently acquires acceleration mainly rotates Flax components of movement as it moves to the entrance of the wind turbine.