ветроэнергетическая установка

Формула изобретения

Ветроэнергетическая установка, содержащая статорную и роторную части, отличающаяся тем, что статорная часть представляет собой кольцевой направляющий аппарат с вертикально расположенными профилированными лопатками, образующими друг с другом межлопаточные каналы, равномерно расположенные по окружности, а роторная часть выполнена в виде рабочего колеса поперечно-струйной гидротурбины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано при разработке конструкций ветроэнергетических установок.

Известна конструкция ветроэнергетической установки, содержащая роторную часть, выполненную в виде лопастного винта, соединенного валом со вспомогательными механизмами и генератором, расположенными в обтекаемой гондоле, и статорную часть, представляющую собой вертикальную мачту специальной конструкции, в некоторых случаях раскрепленную с землей растяжками (В.В. Зубарев, В.А. Минин, И.Р. Степанов. Использование энергии ветра в районах Севера. Л.: Наука, 1989 г., стр. 15, рис. 1.12), по совокупности существенных признаков принятой за ближайший аналог (прототип) изобретения. Винт с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси под действием воздушного потока закреплен на гондоле, которая установлена на мачте и имеет возможность поворачиваться вокруг вертикальной оси, следуя за направлением воздушного потока. Недостатком установки является то, что она представляет собой трудоемкую в изготовлении конструкцию, сложную в монтаже и эксплуатации с высокой стоимостью 1 кВт мощности. Кроме того, специфика конструкции не позволяет создавать ветроэнергетические установки большой единичной мощности ввиду ее значительной консольности.

Известна конструкция ветродвигателя Дарье с прямыми вертикальными лопастями (В.В. Зубарев, В.А. Минин, И.Р. Степанов. Использование энергии ветра в районах Севера. Л.: Наука, 1989 г., стр. 11, рис. 1.7). Ветродвигатели Дарье не нуждаются в механизме ориентации на ветер. В них также отсутствует поворотная гондола, на которой закреплен вращающийся винт и в которой размещены рабочие механизмы ветродвигателя и генератор. Все это существенно упрощает конструкцию. Недостатком ветродвигателя является значительное изменение условий обтекания крыльев потоком воздуха за один оборот ротора, циклично повторяющиеся при работе миллионы раз. Это может вызвать усталостные явления в металле и привести к серьезным разрушениям и авариям.

Технический результат, заключающийся в разработке компактных конструкций установок для получения электрических мощностей в большом диапазоне скоростей воздушных потоков, обеспечивается за счет того, что в ветроэнергетической установке, содержащей статорную и роторную части, согласно изобретению статорная часть представляет собой кольцевой направляющий аппарат с вертикально расположенными профилированными лопатками, образующими друг с другом межлопаточные каналы, равномерно расположенные по окружности, а роторная часть выполнена в виде рабочего колеса поперечно-струйной гидротурбины.

На фиг.1 изображена ветроэнергетическая установка, общий вид;

на фиг.2 изображен ветродвигатель Дарье с вертикальными лопастями;

на фиг.3 изображена ветроэнергетическая установка, статорная часть;

на фиг.4 изображена ветроэнергетическая установка, роторная часть.

Предлагаемая конструкция ветроэнергетической установки включает в себя статорную часть или направляющий аппарат 1, содержащий нижнее 2 и верхнее 3 кольца, а также лопатки 4, образующие между собой профилированные каналы 5, и роторную часть или рабочее колесо 6, состоящее из верхнего 7, нижнего 8 дисков и соединяющих их профилированных лопастей 9, подшипниковых узлов 10 и 11 с размещенными в них цапфами 12 и 13 вала 14.

Рабочий процесс в ветроэнергетической установке протекает следующим образом. Воздушный поток, независимо от направления его движения, всегда при оптимальных условиях поступает в профилированные каналы 5 направляющего аппарата 1. В каналах 5 происходит формирование структуры воздушного потока и увеличение его скорости перед входом на лопасти 9 рабочего колеса 6. После первичного взаимодействия с лопастями, в силу специфики рабочего процесса, протекающего в рабочих колесах, подобных рабочим колесам двукратных гидротурбин, воздушный поток пересекает внутреннее пространство рабочего колеса, вновь поступает на его лопасти, отдает им оставшуюся энергию, которая затем передается потребителю (не показан) и выходит наружу.