Изобретение относится к области энергетики, и может быть использовано в автономных источниках, преобразующих энергию ветрового потока в полезную энергию.

Известен электродинамический ветроэлектрогенератор содержащий хвостовые элементы и ветроприемники, выполненные в виде упруго натянутых лент, соединенных посредством тяг с подпружиненной подвижной частью линейных электрогенераторов. Согласно изобретению ленты натянуты на вертикальных стойках размещенной на поворотном основании рамы, хвостовые элементы установлены на горизонтальных штангах, прикрепленных к вертикальным стойкам, при этом ленты соединены с тягами в их средней части. [RU 2391556 С1, 10.06.2010].

Недостаток известного устройства преобразования ветровой энергии в полезную энергию заключается в сложности конструкции.

Известно устройство, называемое пьезоэлектрический генератор, который преобразует кинетическую энергию из воды в электрическую энергию за счет гибкой системы, состоящей из диэлектрического материала, имеющий в своей структуре пьезоэлектрические элементы [патент США 6424079/2002]. Известное устройство имеет ограниченную область использования, рекомендуемая только для потока воды.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство, описанное в способе преобразования энергии ветра в полезную энергию, [RU 2522129 С1, 10.07.2014]. Устройство, обеспечивающее преобразования энергии ветра в полезную энергию, и реализацию указанного способа содержит ветроприемник с полотнищами, навешанными на струны и преобразователь энергии, выполненный в виде линейного электрогенератора. Ветроприемник выполнен следующим образом. На поверхности установлены стойки. Между стойками натянута струна, на которую с целью повышения поверхности воздействия на струны потока воздуха навешаны полотнища (пластины). Верхние кромки полотнищ содержат кулисы, в которые вздеваются струны. Полотнища навешивают равномерно с таким расчетом, чтобы они делили струну между стойками на равные половины. Полотнища зафиксированы в своем положении на струнах для предупреждения их возможного смещения вдоль струны. Если струны располагают в несколько параллельных рядов, то каждая такая струна должна иметь собственный преобразователь энергии колебаний. Возможен вариант ветроприемника, струны которого расположены по диаметру окружности обруча так, чтобы они пересекались в его центре. При этом требуется только один линейный электрогенератор, помещаемый в центре обруча. Полотнища также должны быть навешаны равномерно с таким расчетом, чтобы они делили каждую струну между стойками на равные половины.

В известном устройстве преобразования энергии ветра в полезную энергию путем воздействия на струны набегающего потока воздуха, колебания струн под действием потока воздуха усиливают за счет увеличения их поверхности путем навешивания на них полотнищ. Достоинством данного устройства является работоспособность при низких потоках ветра.

Недостатком известного устройства является то, что преобразование энергии колебаний в полезную энергию концентрируют в одном месте.

В настоящем изобретении решается задача по разработке конструкции установки с преобразователями для преобразования энергии ветра в электрическую энергию, обеспечивающая повышение эффективности его работы.

Технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в достижении более высоких количественных и качественных показателей преобразования энергии.

Поставленная задача решается тем, что устройство для преобразования кинетической энергии воздушного потока в электрическую, содержащее струны и преобразователь энергии колебаний, согласно изобретению, струны установлены вертикально, верхним и нижним концами закрепленные крепежными элементами, преобразователи, выполненные в виде пластин и снабженные пьезоэлектрическим элементом, нанизаны на струны и установлены с определенным шагом между собой для получения режима одновременного вихреобразования, при этом шаг между преобразователями в вертикальном и горизонтальном направлениях равен двум размерам ширины преобразователя.

На фиг. 1 представлено устройство для преобразования кинетической энергии воздушного потока в электрическую.

Устройство включает корпус 1, преобразователи 2 с пьезоэлектрическим элементом 2а, струны 3, крепежные элементы 4.

Устройство для преобразования кинетической энергии воздушного потока в электрическую работает следующим образом.

Воздушный поток, проходя через корпус устройства, взаимодействует с рабочей зоной, состоящей из преобразователей 2 с пьезоэлектрическим элементом 2а, установленных на струнах 3, верхним и нижним концами закрепленных крепежными элементами 4. В результате чего преобразователи совершают колебательные движения, и за счет деформации пьезоэлектрическим элементом, генерируют электроэнергию. При соблюдении рекомендуемых шагов расположения преобразователей в рабочей зоне устройства обеспечивается создание режима одновременного вихреобразования, усиливаются колебания преобразователей под действием потока воздуха, способствующего высокой эффективности проведения процесса электрагенерации.

Установка для преобразования энергии ветра в электрическую энергию путем воздействия на преобразователи потоком воздуха. Колебания преобразователей под действием потока воздуха усиливают за счет объединения вихрей. Преобразование энергии воздушных потоков осуществляется с использованием квадратного корпуса 1 (фиг.1) установленные внутри преобразователи 2 с пьезоэлектрическим элементом 2а, нанизаны на металлические струны 3 закрепленные с обоих концов крепежными элементами 4 в верхней и нижний части корпуса. Преобразователи устанавливаются с шагом равным двум размерам ширины в вертикальном и горизонтальном направлениях. Преобразователи состоят из упругого металлического материала и установленных на них пьезоэлектрическим элементом.

Пьезоэлектрические элементы создают напряжение в ответ на приложенную силу, обычно одноосную сжимающую силу. Например, пьезокерамика, синтезированная из оксидов свинца, титана и циркония (PZT), генерирует измеримое пьезоэлектричество, если их статическая структура деформирована на 0, 1 % от исходного размера.

При обтекании каждого преобразователя формируются вихри, интервал расположения преобразователей равный двум размерам ширины преобразователя обеспечивает объединение ранее появившегося вихря за нижестоящим преобразователем с только появившимся вихрем, в результате чего мощность вихрей суммируется и затрачивается больше энергии на колебательные движения преобразователей.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от известного наличием преобразователя с пьезоэлектрическим элементом, установленные с определенным шагом между собой для получения режима одновременного вихреобразования.

Шаг между преобразователями в вертикальном и горизонтальном направлениях равен двум размерам ширины преобразователя.

Преимуществами предложенного технического решения по сравнению с прототипом являются:

- простота конструкции и универсальность: размеры конструкции могут быть изменены в длину, в ширину и в высоту;

- достижение более высоких количественных и качественных показателей эффективности, при достижении режима одновременного вихреобразования.