RU162820U1

RU162820U1 - Ветродвигатель

Info

Publication number: RU162820U1
Application number: RU2015113897/06U
Authority: RU
Inventors: Наталья Федоровна Козлова; Алексей Юрьевич Подшивалов; Вячеслав Юрьевич Подшивалов; Борис Леонидович Пунтус; Вячеслав Михайлович Ревняков; Виктор Степанович Фроловский
Original assignee: Наталья Федоровна Козлова; Алексей Юрьевич Подшивалов; Вячеслав Юрьевич Подшивалов; Борис Леонидович Пунтус; Вячеслав Михайлович Ревняков; Виктор Степанович Фроловский
Priority date: 2015-04-15
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2016-06-27

Abstract

Полезная модель относится к ветроэнергетике, а более конкретно к ветроэнергетическим установкам.

Предложен ветродвигатель, содержащий кольцевой обтекатель и ветроколесо, центральное тело которого представляет собой тело вращения, состоящее из носовой, цилиндрической и хвостовой частей, с лопастями на боковой поверхности цилиндрической части. Кольцевой обтекатель соединен с центральным телом с помощью пилонов.

За ветроколесом параллельно его центральной оси размещается подпружиненная створка в виде аэродинамической поверхности для ограничения скорости вращения ветроколеса докритическими значениями, уменьшения аэродинамической нагрузки на лопасти ветроколеса и предотвращения его разрушения в результате чрезмерной раскрутки при больших скоростях ветра.

Description

Известен ветродвигатель с неподвижным кольцевым обтекателем с лепестками, установленными на его задней кромке для увеличения эжектирующего эффекта (Россия, патент №38364, 2004 г.).

Недостатком этого ветродвигателя является возможность его разрушения из-за сильной раскрутки ветроколеса при большой скорости ветра.

Известен ветродвигатель, содержащий центральное тело, носовая часть которого имеет сферическую форму, хвостовая часть имеет форму параболы с килем на конце, с ветроколесом, состоящим из втулки с установленными на ней под углом к набегающему потоку лопастями, с неподвижным кольцевым обтекателем, соединенным пилонами с центральным телом. На пилонах установлены подпружиненные створки, которые определяют аэродинамический профиль пилонов в поперечном сечении и которые раскрываются тем сильнее, чем сильнее ветер, создавая эффект дросселирования канала ветродвигателя (Россия, патент №80899, 2009 г.).

Недостатком этого ветродвигателя является сложность конструкции.

Известен ветродвигатель, содержащий два ветроколеса карусельного типа с вертикальными осями вращения, установленных рядом друг с другом в одной горизонтальной плоскости симметрично относительно вертикальной плоскости, параллельной направлению ветра, с размещением наружных частей ветроколес в нишах боковых обтекателей, а внутренних частей ветроколес - в канале, образованном боковыми обтекателями и верхней и нижней плоскими крышками. С вращением двух ветроколес в противоположные стороны так, чтобы лопатки сходились в плоскости симметрии. Снабженный устройством в виде дополнительных аэродинамических поверхностей для поворота обтекателей и дросселирования входного отверстия при увеличении скорости ветра свыше критической (Россия, патент №80900, 2009 г.).

Недостатком этого ветродвигателя является также сложность конструкции.

Известен ветродвигатель, принятый в качестве прототипа, с неподвижным кольцевым обтекателем с подпружиненными лепестками на внутренней поверхности кольцевого обтекателя (Россия, патент №72280, 2008 г.).

Задача, которую решает предложенная полезная модель, состоит в улучшении характеристик ветродвигателя.

При этом достигаются следующие технические результаты:

- устраняется возможность поломки лопастей ветроколеса из-за сильной его раскрутки при большой скорости ветра.

Технические результаты достигаются следующим способом:

- раскрутка ветроколеса при большой скорости ветра устраняется за счет эффекта дросселирования канала в кольцевом обтекателе.

Для этого в ветродвигателе принятом в качестве прототипа, содержащем ветроколесо, центральное тело которого представляет собой тело вращения, состоящее из носовой, цилиндрической и хвостовой частей, с лопастями, установленными на боковой поверхности цилиндрической части под углом к набегающему потоку, с неподвижным кольцевым обтекателем, соединенным пилонами с центральным телом, выполнено следующее:

- за ветроколесом параллельно его центральной оси размещается подпружиненная створка, в виде аэродинамической поверхности, которая автоматически отклоняется за счет момента аэродинамической силы тем сильнее, чем сильнее скорость ветра, создавая эффект дросселирования канала ветродвигателя.

На фиг. 1 показана конструктивная схема ветродвигателя.

Ветродвигатель состоит из кольцевого обтекателя 1 и ветроколеса, центральное тело которого - это тело вращения, имеющего носовую часть 2, хвостовую часть 3 и цилиндрическую часть 4 с лопастями 5, внутри которой помещается генератор. Хвостовая часть центрального тела с помощью пилонов 6 соединена с кольцевым обтекателем 1.

Позади ветроколеса параллельно оси центрального тела на держателе 7 размещена подпружиненная створка в виде аэродинамической поверхности 8. Передняя часть створки соединена с держателем с помощью пружины 9. Для удержания створки в начальном положении и ограничения максимального угла раскрытия створки (90°) служат упоры 10 на держателе 7.

Ветродвигатель работает следующим образом.

Набегающий воздушный поток (ветер) попадает в кольцевой канал между обтекателем 1 и носовой частью 2 и вращает лопасти ветроколеса. При скоростях ветра до 20 м/с створка 8 удерживается пружиной 9 и упором 10 параллельно центральной оси ветроколеса (положение А на фиг. 1). При достижении значения скорости ветра 20 м/с створка 8 под действием момента аэродинамической силы начинает отклоняться от исходного положения, частично перекрывая кольцевой канал. Площадь створки и коэффициент жесткости пружины подобраны так, что при дальнейшем возрастании скорости ветра створка 8 отклоняется сильнее, достигая угла отклонения 90° (положение Б на фиг. 1) при скорости ветра 50 м/с (ураган). При уменьшении скорости ветра до значений, меньших 20 м/с, пружина возвращает створку в начальное положение.

Обоснование технических результатов.

Рассчитаем площадь створки.

Пусть при скорости ветра V₁=20 м/с створка параллельна оси ветродвигателя, а при скорости V₂=50 м/с отклонена на 90°. Чтобы аэродинамическая сила, действующая на лопасти не превышала критического значения, расход воздуха через канал обтекателя ветродвигателя при V₁ и V₂ должен быть одинаковым.

Тогда площадь створки S_ств и площадь выходного отверстия (канала) в обтекателе S_кан связаны соотношением:

Отсюда

Подставив в формулу (2) значения скоростей V₁ и V₂, получим что площадь, канала перекрытая створкой равна

При R_кан=1 м площадь канала S_кан=3,14 м², S_ств=1,88 м².

Claims

Ветродвигатель, содержащий ветроколесо, центральное тело которого представляет собой тело вращения, состоящее из носовой, цилиндрической и хвостовой частей, с лопастями на боковой поверхности цилиндрической части, и кольцевой обтекатель, соединенный с центральным телом с помощью пилонов, отличающийся тем, что за ветроколесом параллельно его центральной оси размещается подпружиненная створка в виде аэродинамической поверхности для дросселирования канала ветродвигателя при больших скоростях ветра.