UA153208U - Вітроустановка двоосьова - Google Patents

Abstract

Вітроустановка двоосьова складається з горизонтально- і вертикально-осьових вітроустановок. Горизонтально-осьова вітроустановка жорстко закріплена на даху поворотного корпусу вертикально-осьової вітроустановки та обертається разом з ним у напрямку вітрового потоку. На валу ротора горизонтально-осьової вітроустановки розташовані два генератори електричного струму, вали яких обертаються у протилежних напрямках, декілька рядів лопатних коліс однакового діаметра, лопатки яких розташовані і закріплені на валу так, що не перекривають одна одну від вітрового потоку, а їх сумарна площа повністю перекриває площу круга лопатних коліс у напрямку вітрового потоку.

Description

Корисна модель належить до вітроенергетики і може бути використана для отримання як механічної, так і електричної енергії від вітряного потоку.

Відомі горизонтально-осьові вітроустановки (1), у яких вісь ротора паралельна поверхні землі, а лопатки перпендикулярні до осі ротора. У найбільш загальному вигляді ці вітроустановки складаються з гондоли, ротора з лопатями, хвостового стабілізатора, щогли, до якої кріпиться гондола. Недоліками горизонтально-осьових вітроустановок є те, що для створення обертального моменту вони використовують тільки аеродинамічну підіймальну силу при обтіканні крила лопатки повітрям, яка є незначною частиною від всієї енергії вітряного потоку (більша швидкість вітряного потоку, що обтікає лопаті, створює більшу підіймальну силу і більший обертальний момент, але також збільшується і кількість невикористаної енергії вітряного потоку, яка залишається в ньому після обтікання лопатей, тому що потік потім ще має значну швидкість). Через невеликий коефіцієнт корисної дії горизонтально-осьових вітроустановок, для них необхідно будувати досить високу щоглу для підняття достатньо довгих лопатей над поверхнею землі, щоб компенсувати невеликий коефіцієнт корисної дії за рахунок більшої швидкості вітрового потоку на більшій висоті та більших розмірів лопатей, що потребує значних витрат, складність обслуговування і збільшення вартості електроенергії, яку виробляють ці вітроустановки.

Відомі вертикально-осьові вітроустановки (2, З), які у найбільш загальному вигляді складаються з щогли, на якій обертається крило або колесо з лопатками на ньому. Площина лопаток паралельна осі обертання ротора, а сама вісь ротора розташована вертикально до поверхні землі і зорієнтована перпендикулярно до напрямку вітрового потоку. Відомі вертикально-осьові вітроустановки діляться на два типи: ті, що використовують на лопатках ефект виникнення аеродинамічної підйомної сили при її обтіканні вітряним потоком - ротори

Дар'є І21І, їі ті, що використовують ефект тиску вітрового потоку на лопатки - ротори Савоніуса |ЗІ.

Недоліком вертикально-осьових вітроустановок типу ротора Дар'є, 2) є використання ними тільки аеродинамічної складової вітряного потоку (і мають ті ж недоліки, що і горизонтально- осьові вітроустановки), а також зменшення величини обертального моменту ротора за рахунок гальмування лопаток, які рухаються назустріч потоку вітру.

Недоліком вертикально-осьових вітроустановок типу ротора Савоніуса |З), лопатки яких у

Зо найбільш загальному вигляді є півциліндрами, є зменшення величини обертального моменту ротора за рахунок гальмування лопаток, які рухаються назустріч потоку вітру.

Відомі вертикально-осьові вітроустановки |4|, екрановані ротори типу ротора Савоніуса |бЇ, які складаються з корпусу, який закриває ту половину ротора, де лопаті обертаються назустріч вітровому потоку, і осі-щогли |5І, на якій обертається колесо з лопатями у вигляді півциліндра.

Недоліком таких вітроустановок є необхідність відстежувати напрямок вітру та повертати у напрямку вітрового потоку вхідний отвір у вигляді проходу в корпусі вітроустановки.

Відома вітроустановка вертикально-осьова |7| з поворотним корпусом, суть якої і покладена в основу корисної моделі.

В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення вітроустаовок шляхом збільшення їх коефіцієнта корисної дії, що зменшить собівартість виробленої неї електроенергії.

Поставлена задача вирішується тим, що вітроустановка двохосьова, що складається з горизонтально- і вертикально-осьових вітроустановок, згідно 3 корисною моделлю, горизонтально-осьова вітроустановка жорстко закріплена на даху поворотного корпуса вертикально-осьової вітроустановки та обертається разом з ним у напрямку вітрового потоку, на овалу ротора горизонтально-осьової вітроустановки розташовані два генератори електричного струму, вали яких обертаються у протилежних напрямках, декілька рядів лопатних коліс однакового діаметра, лопатки яких розташовані і закріплені на валу так, що не закривають одна одну від вітрового потоку, а їх сумарна площа повністю закриває площу круга лопатних коліс у напрямку вітрового потоку.

Жорстке закріплення горизонтально осьової вітроустановки на даху поворотного корпуса вертикально-осьової вітроустановки та можливість обертатись разом з ним у напрямку вітрового потоку, дозволяє використовувати поворотний корпус вертикально-осьової вітроустановки як щоглу для горизонтально-осьової вітроустановки. Це зменшить витрати на створення вертикально осьової вітроустановки, а використання корпусу вертикально-осьової вітроустановки як опори з значним моментом опору дозволяє не тільки створити більш потужну вертикально-осьову вітроустановку, а й отримати значну кількість енергії від вертикально- осьової вітроустановки.

Розташування на валу ротора горизонтально-осьової вітроустановки двох генераторів електричного струму, вали яких обертаються у протилежних напрямках, дозволяє компенсувати бо обертальний момент горизонтально-осьової вітроустановки на її кріпленні на даху обертального корпуса і не передавати обертальний момент на корпус, що значно зменшить напруження в корпусі і несучу здатність його стінок і кріплення, а також зменшить вартість його та його кріплення.

Наявність декількох рядів лопатних коліс однакового діаметра, лопатки яких розташовані і закріплені на валу так, що не закривають одна одну від вітрового потоку, а їх сумарна площа повністю закриває площу круга лопаткових коліс у напрямку вітрового потоку, дозволяє використовувати значно більшу енергію вітрового потоку, маючи при цьому лопатки меншого діаметра у порівнянні, наприклад, з трилопатними горизонтально осьовими вітроустановками, які зараз використовуються у промислових масштабах.

Таким чином, запропонована вітроустановка двохосьова, маючи значно меншу висоту у порівнянні, наприклад, з трилопатними горизонтально-осьовими вітроустановками, які зараз використовуються у промислових масштабах, дозволяє отримати значно більше енергії вітрового потоку за рахунок використання його як біля поверхні землі (вертикально-осьова вітроустановка), так і на більших висотах (горизонтально-осьова вітроустановка), до того ж спрощується її монтаж та обслуговування. Ряди вітроустановок двохосьових, що заявляється, за рахунок значно більшого використання енергії вітрового потоку, що зменшує його швидкість до декількох метрів за секунду, можуть також використовуватись як вітрозахисні споруди у сільському господарстві проти вивітрювання грунту та для затримання у ньому вологи, а також для захисту доріг від снігових заметів.

Суть корисної моделі пояснюється кресленнями (фіг. 1-4).

На фігурі 1 зображений загальний вигляд вітроустановки двохосьової. На фігурі 2 зображений вигляд А вітроустановки двохосьової. На фігурі З зображений вигляд Б вітроустановки двохосьової. На фігурі 4 зображений поперечний переріз вертикально-осьової вітроустановки В-В.

На фігурах 1-4 наведені такі позначення 1 - поворотний корпус; 2 - фундамент: З - вал ротора; 4 - лопатка; 5 - генератор; 6 - хвостовий стабілізатор; 7 - колісні підпори; 8 - опорне колесо; 9 - нерухома вісь; 10 - лопатка парусна; 11 - дифузор; 12 - вітрозахоплювач.

Пристрій працює наступним чином:

Зо Поворотний корпус 1 встановлюють на опорне колесо 8, яке закріплене на фундаменті 2 за допомогою колісних підпор 7. На поворотному корпусі 1 встановлюють і жорстко закріплюють вал ротора З з лопатками 4 та генераторами 5, до поворотного корпусу 1 жорстко прикріплено хвостовий стабілізатор 6 фіг. 1. Вітровий потік, який рухається біля поверхні землі, попадає в дифузор 11та вітрозахоплювач 12 і обертає лопатки парусні 10 навколо нерухомої осі 9 вітроустановки вертикально-осьової, виробляючи при цьому електричну енергію фіг. 4. Вітровий потік, який рухається дещо вище над поверхнею землі, обертає лопатки 4 разом з валом ротора

З горизонтально-осьової вітроустановки, виробляючи при цьому електричну енергію генераторами 5 фіг. 2. За допомогою хвостового стабілізатора 6, який сприймає тиск вітрового потоку, вітроустановка двохосьова постійно спрямована у напрямку вітрового потоку фіг. 1, З і використовує його енергію як біля поверхні землі, так і на більших висотах.

Джерела інформації: 1. Ветроустановки малой мощности. В.А. Дзензерский, С.В. Тарасов, И.Ю. Костриков,

Ветроустановки горизонтально-осевье. - Киев: Наукова думка, 2011. - НПП "Издательство

Наукова думка" НАН України. - С. 18-19. 2. Ветроустановки малой мощности. В.А. Дзензерский, С.В. Тарасов, И.Ю. Костриков.

Ветроустановки вертикально-осевье ротор Дарье - Киев: Наукова думка, 2011. - НПП "Издательство Наукова думка" НАН України. - С. 20-22. 3. Патент РФ Мо 2276743 РОЗО 3/04 опубл. 20.05.2006 БИ Мо 14 "Ветроустановка"; авторь:

Третьяков В.2.. 4. Ветроустановки малой мощности. В.А. Дзензерский, С.В. Тарасов, И.Ю. Костриков.

Ветроустановки вертикально-осевье ротор Савониуса. - Киев: Наукова думка, 2011. - НПП "Издательство Наукова думка" НАН України. - С. 22-23. 5. Патент РФ Мо 2546892 РОЗО 3/00 опубл. 10.04.2015 БИ Мо 10 "Вертикально-осевая ветроустановка"; авторьі: Дидов В.В., Сергеев В.Д. 6. Ветроустановки малой мощности. В.А. Дзензерский, С.В. Тарасов, И.Ю. Костриков.

Ветроустановки вертикально-осевье зкранированиє ротора, ветроустановка ЕМ/ 100/2,5. - Киев:

Наукова думка, 2011. - НПП "Издательство Наукова думка" НАН України. - С. 31-32, С. 356. 7. Патент ОА 124749 РГОЗО 3/04 опубл. 10.11.2021 Бюл. Мо 45 Вітроустановка вертикально- осьова; автори: Булат А.Ф., Мінєєв С.П., Антончик В.Є., Мальцева В.Є., Демченко С.В. 60

Claims (2)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Вітроустановка двоосьова, яка складається 3 горизонтально- і вертикально-осьових вітроустановок, яка відрізняється тим, що горизонтально-осьова вітроустановка жорстко закріплена на даху поворотного корпусу вертикально-осьової вітроустановки та обертається разом з ним у напрямку вітрового потоку, на валу ротора горизонтально-осьової вітроустановки розташовані два генератори електричного струму, вали яких обертаються у протилежних напрямках, декілька рядів лопатних коліс однакового діаметра, лопатки яких розташовані і закріплені на валу так, що не перекривають одна одну від вітрового потоку, а їх сумарна площа повністю перекриває площу круга лопатних коліс у напрямку вітрового потоку. ї ї і ї о х яко Е що ії ше ї в сх з | пишеш од с КУ Ії М Я Кк и км

   Фіг. 1 Ж 4 ей 1 ВО ОРЕКУ В о У аа у у ! рве ї ХА пр ня сріг. 2

   Б 4 4 Мн КОЮ су 7 і ж ГО і шк ЕК З ОО злу а кЯ 7 7 ша ОА ий Ї З Ж ХО сти т Ж Я Км ни х по ВЕК же ек вне Са им. пд КИ и В дО юр ху ВЕ воєн п АТ с Ж а кН КК де ох 7 НО я, Я ї дроти КОХ С жи й пкт ак шик ш А СКК, пе ще М ПУ ЛЮМ, х и ЕТ ти ЕВ тмт шт Ах ТМ рова хі ЕР: п її КРБ. 1 хї Е КО ї з : м її р. І КО її п
2. 2. ден дн Мт ння Ж То БОБеЕКОЮ Ох т ОРБОРР я т ЕРА м 1 ї ї : ї й ї ТЕ рі ТР: 1: З ВР гі м шк НИ М и НН НЕ МИ: ОЇ ОБО ОВООГБР ою її х ОК ї рт Бо БОР 1 БОБЕР Мк орвтьвн ях Су плин руди Мухи му вну М В ВК, ОО ї ж

   Фіг. а їх З

   Б. її со ж - - ик - т й З ик ОМ ХК ВК. З ж ще о пс еко ЗК Отже хаті ОО Ме Ж.О при ОКО ен Ж сшютец МАО ОКО мити ОД ую ше х КН Я ОО І ро Ме ОВ ОК щі ШОВ й хх ЕЖ дю ТА, Сх ї ке КА кю І Ко Кос ще ї Ук ж ї я и щих ДТ іжих м ОО ди ож Я оо ко КУТ лях ж хв

   Фіг. 4