Область техники

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности энергетическим ветроустановкам.

Предшествующий уровень техники В современной ветроэнергетике наибольшее распространение получили ветроэнергетические установки (ВЭУ), использующие для преобразования энергии ветра ветроколеса пропеллерного типа с горизонтальной осью вращения и числом лопастей менее четырех, обладающие высокой быстроходностью, доходящей до 5-7 модулей, благодаря чему эти ВЭУ имеют относительно высокий коэффициент использования энергии ветра и хорошую стабильность в работе (Фатеев Е.М. Системы ветродвигателей. Т.Э. из-во, М.Л. 1933, с. 131). Однако концентрация энергии ветра на двух-трех лопастях ветроколеса ограниченной площади, позволяя развить высокую скорость осевого вращения, не позволяет развить высокий крутящий момент на валу ветроколеса. При этом, увеличение подключенной к ВЭУ нагрузки, тормозит вращение ветроколеса, тем самым снижая коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ).

Многолопастные ВЭУ напротив, обладая более развитой площадью лопастей, воспринимающей энергию ветра, обеспечивают больший крутящий момент на валу, но отличаются тихоходностью, обусловленной сопротивлением отработанного воздуха в плоскости их вращения. При генерации электроэнергии, с целью повысить обороты генератора, многолопастная ВЭУ требует применения мультипликатора. Потери энергии в мультипликаторе минимизируют преимущества более высокого крутящего момента многолопастной ВЭУ. Раскрытие изобретения

Цель изобретения создание ветроэнергетической установки, способной работать с высоким КИЭВ во всем диапазоне скоростей ветрового потока, обладающей повышенным крутящим моментом и быстроходностью, несложной в изготовлении и надежной в работе. Поставленная цель достигается за счет того, что ветровая энергетическая установка с горизонтальной осью вращения, согласно изобретению, включает ветроколесо в виде диска, с радиально размещенными на нем дугообразными рабочими лопастями, плоскость которых по всей длине строго перпендикулярна плоскости диска.

В одном из вариантов выполнения опора ветровой энергетической установки свободно вращается, имеет форму плоскости, один край которой является осью и закреплен с фундаментом через подшипники, а другой, имеет опорный ролик.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется графическими материалами и примерами выполнения, не охватывающими и, тем более, не ограничивающими весь объем притязаний данного технического решения: на фиг.1 изображена ветровая энергетическая установка вид спереди; фиг.2 - то же, вид сзади фиг.З - то же общий вид спереди; фиг.4. - то же, общий вид сзади.

Лучший вариант осуществления изобретения Ветровая энергетическая установка с горизонтальной осью вращения состоит из подвижной вертикальной опоры 1, один край которой закреплен через подшипники 2 на фундаменте 3, другой край имеет опорный ролик 4, а также ветроколеса, состоящего из диска 5 и дугообразных рабочих лопастей 6. Ветроколесо закреплено в верхней части опоры через подшипники 7. Вал ветроколеса 8 соединен с электрогенератором 9, жестко связанным с опорой.

Набегающий поток ветра, встречая сопротивление диска 5, отклоняется, ускоряясь к его периферии. Отклоняясь, поток отдает момент движения дугообразным рабочим лопастям 6. Поскольку рабочие лопасти закреплены на диске перпендикулярно, ветроколесо приобретает повышенную жесткость, что позволяет изготавливать его из тонких и легких материалов. Лопасти, расположенные поперек отклоненного диском потока, принимают всю энергию ветра, приходящуюся на площадь диска, чем достигается максимальный коэффициент использования ветра. Быстроходность ветроколеса достигается за счет того, что в плоскости его вращения, отсутствует сопротивление отработанного воздуха, поскольку поток, передавший свой момент движения лопастям, смещается за периферию ветроколеса, не препятствуя его дальнейшему вращению. Повышенный крутящий момент достигается за счет того, что максимальный перепад давления образуется на частях лопастей, находящихся ближе к периферии ветроколеса. Опора 1 исполняет роль поворотного устройства. Всегда ориентируясь вдоль потока и имея длинную хорду, она также обладает повышенной жесткостью, что позволяет придать ей узкий профиль, для уменьшения лобового сопротивления и материалоемкости.