RU2177562C1

RU2177562C1 - Windmill-electric generating plant

Info

Publication number: RU2177562C1
Application number: RU2001108753/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Семенович Потапов; Семен Юрьевич Потапов; Г.Ф. Толмачев
Original assignee: Юрий Семенович Потапов; Семен Юрьевич Потапов; Толмачев Геннадий Федорович
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2001-12-27

Abstract

FIELD: wind-power engineering. SUBSTANCE: horizontal-shaft windmill-electric generating plant has support 1 whose top part mounts turning head 4 which is, essentially, conical casing 5 with cover plate 6 at base. Angle at cone apex is 45-120 deg. Casing 5 accommodates horizontal shaft 7 and electric generators 8, 9 kinematically coupled with mentioned shaft through reduction units 10, 11. One extension of horizontal shaft 7 is located in top part of casing 5 and other one protrudes from cover plate 6 and mounts windwheel 12 built up of radial fastening rods 15 and at least two concentric rings 13, 14 carrying wing-shaped radial blades 16. Largest part of blade 16 juts above edge of casing 5; blade length shaded by cover plate 6 amounts to 5-15 mm. Conical casing 5 functions as wind vane to concentrate wind flow arriving at windwheel 12. Provision is made for accelerating wind flow as it leaves edge of conical casing 5. EFFECT: enhanced efficiency of plant. 11 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в ветроэнергетических установках с горизонтальной осью вращения ветроколеса, преимущественно преобразующих энергию ветра в электроэнергию. The invention relates to wind energy and can be used in wind turbines with a horizontal axis of rotation of the wind wheel, mainly converting wind energy into electricity.

Известна энергетическая установка, содержащая ветроколесо, установленное на поворотной головке, шарнирно соединенной с башней, и рабочую машину, установленную на поворотной платформе в основании башни, при этом рабочая машина соединена с валом ветроколеса посредством трансмиссии, состоящей на канатной передачи со шкивами (см. авт. св. СССР N 1076617, кл. F 03 D 1/00, оп. 1984). В известной ветроэнергетической установке для ориентации ветроколеса на ветер предусмотрена система, состоящая из автоматического устройства слежения, пневмомотора и центробежного регулятора, соединенного с пневматической муфтой. Горизонтальный вал ветроколеса установлен в поворотной головке, а рабочая машина, выполненная в виде электрогенератора, установлена на поворотной платформе в основании башни. A power plant is known that contains a wind wheel mounted on a rotary head pivotally connected to a tower and a working machine mounted on a rotary platform at the base of the tower, while the working machine is connected to the shaft of the wind wheel through a transmission consisting of a cable transmission with pulleys (see. St. USSR N 1076617, class F 03 D 1/00, op. 1984). In a known wind power installation for orienting a wind wheel to the wind, a system is provided consisting of an automatic tracking device, a pneumatic motor and a centrifugal regulator connected to a pneumatic clutch. The horizontal shaft of the wind wheel is installed in the rotary head, and the working machine, made in the form of an electric generator, is installed on the rotary platform at the base of the tower.

Недостатком известной ветроэнергетической установки является низкая эксплуатационная надежность, обусловленная сложностью системы ориентации ветроколеса на ветер и износом трансмиссии. Известная установка имеет низкую эффективность вследствие потерь в трансмиссии. A disadvantage of the known wind power installation is its low operational reliability, due to the complexity of the wind wheel orientation system and the wear of the transmission. The known installation has low efficiency due to losses in the transmission.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной является ветроэнергетическая установка, содержащая вертикальную опору и головку, расположенную на ее вершине и выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси опоры, при этом в головке расположено ветроколесо, состоящее из крепежных элементов и лопастей, размещенных на периферии ометаемой поверхности (см. патент РФ N 2078990, кл. F 03 D 1/00, оп. 1997). В известной установке крепежные элементы выполнены в виде лонжеронов и бандажных колец, между которыми размещены лопасти, образующие с ними ветротурбину. Головка в известной установке выполнена в виде цилиндрического корпуса с трубчатой консолью, в которых размещены рабочий вал ветроколеса, редуктор и электрогенератор. Closest to the technical nature of the claimed is a wind power installation containing a vertical support and a head located on its top and made to rotate around the vertical axis of the support, while a wind wheel is located in the head, consisting of fasteners and blades located on the periphery of the swept surface (see RF patent N 2078990, class F 03 D 1/00, op. 1997). In the known installation, the fasteners are made in the form of spars and retaining rings, between which there are blades forming a wind turbine with them. The head in the known installation is made in the form of a cylindrical body with a tubular console, in which the working shaft of the wind wheel, gearbox and electric generator are located.

Недостатком известной ветроэнергетической установки является низкая эффективность, обусловленная малой величиной коэффициента использования энергии ветра, поскольку преобразуется лишь часть ветрового потока, набегающего на ветроколесо, и потерь, обусловленных торможением набегающего потока головкой. Кроме того, известная установка имеет недостаточно высокую эксплуатационную надежность вследствие наличия подвижных подпружиненных лопастей. A disadvantage of the known wind power installation is its low efficiency, due to the small coefficient of utilization of wind energy, since only a part of the wind flow incident on the wind wheel is converted, and losses due to braking of the incident flow by the head. In addition, the known installation has a low operational reliability due to the presence of movable spring-loaded blades.

Задачей изобретения является повышение эффективности ветроэнергетической установки при одновременном увеличении ее эксплуатационной надежности. The objective of the invention is to increase the efficiency of a wind power installation while increasing its operational reliability.

Решение указанной задачи обеспечивается новой ветроэнергетической установкой, содержащей опору, головку, размещенную на ее верхней части, выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, и состоящую из корпуса, имеющего форму конуса, с крышкой в основании, и расположенных в корпусе горизонтальной оси и по крайней мере одного электрогенератора, кинетически соединенного с горизонтальной осью, один концевой участок которой размещен в верхней части конуса, а другой выступает из крышки и на нем установлено ветроколесо, состоящее из крепежных элементов и радиальных лопастей крыловидной формы, при этом большая часть каждой лопасти выступает над кромкой конуса; при этом предпочтительно, чтобы длина участка каждой лопасти, затененного крышкой, составляла 5-15 мм; расстояние между окончаниями смежных лопастей в зоне, приближенной к оси конуса, должно составлять не менее 10 мм; угол при вершине конуса должен составлять 45-120^o; расстояние между крышкой и лопастями должно составлять 10-20 мм; конус располагать соосно с горизонтальной осью ветроколеса; крышку снабжать по периметру усеченным конусом, который примыкает к кромке конуса, опору выполнять полой и в ее полость размещать электрические кабели, присоединенные к выводам электрогенераторов; в конусе располагать регулятор скорости вращения горизонтальной оси, соединенный с блоком автоматического управления на микропроцессорах, размещенном на основании опоры, при этом на кромке конуса размещать по крайней мере один датчик скорости ветра, подключенный к блоку автоматического управления; установку дополнительно снабжать аккумуляторными батареями, размещенными вблизи опоры и подключенными к электрическим кабелям и блоку автоматического управления, который соединен с сетью потребления электрической энергии, вырабатываемой установкой; крепежные элементы ветроколеса должны содержать по крайней мере два концентрично расположенных обода и радиальные стержни, окончания которых зафиксированы в ступице, закрепленной на горизонтальной оси.The solution to this problem is provided by a new wind power installation containing a support, a head located on its upper part, made to rotate around a vertical axis, and consisting of a cone-shaped body with a cover at the base, and a horizontal axis located in the body and at least at least one electric generator kinetically connected to the horizontal axis, one end section of which is located in the upper part of the cone, and the other protrudes from the cover and a wind wheel is mounted on it, consisting of the fastening elements and the radial vanes of the wing shape, with the bulk of each blade protrudes above the edge of the cone; while it is preferable that the length of the portion of each blade shaded by the lid is 5-15 mm; the distance between the ends of adjacent blades in the zone close to the axis of the cone should be at least 10 mm; the angle at the top of the cone should be 45-120 ^o ; the distance between the cover and the blades should be 10-20 mm; position the cone coaxially with the horizontal axis of the wind wheel; the lid shall be provided with a truncated cone around the perimeter, which is adjacent to the edge of the cone, the support shall be hollow, and electric cables connected to the terminals of the electric generators shall be placed in its cavity; in the cone, place the horizontal axis rotation speed controller connected to the automatic control unit on microprocessors located on the base of the support, while at least one wind speed sensor connected to the automatic control unit should be placed on the edge of the cone; the installation is additionally equipped with rechargeable batteries located near the support and connected to electric cables and an automatic control unit, which is connected to the electrical energy consumption network generated by the installation; the fasteners of the wind wheel must contain at least two concentrically arranged rims and radial rods, the ends of which are fixed in a hub fixed on a horizontal axis.

В заявленной установке корпус имеет форму конуса с крышкой в основании и ветроколесо, установленное на концевом участке горизонтальной оси, выступающей из крышки. Это позволяет полностью использовать ветровой поток, поступающий на поверхность, ограниченную окружностью, радиус которой равен расстоянию от оси конуса до внешней кромки лопасти ветроколеса. Набегающий ветровой поток концентрируется конической поверхностью на лопастях ветроколеса, при этом за счет сжатия скорость потока, поступающего с конической поверхности, возрастает и соответственно увеличивается коэффициент использования энергии ветра. Повышение скорости позволяет увеличить количество лопастей ветроколеса, что также способствует повышению эффективности преобразования энергии ветра. Кроме того, каждая лопасть ветроколеса большей частью выступает над кромкой конуса, при этом часть лопасти расположена в пределах видимой поверхности крышки, которая отсекает поток воздуха при завихрении и направляет его на лопасти ветроколеса. Крышка предотвращает попадание осадков внутрь конуса. Часть ветрового потока срывается с кромки конуса, образуется разряжение в этой зоне, что приводит к дополнительному увеличению скорости потока, поступающего на затененные участки лопастей. Тем самым дополнительно повышается коэффициент использования энергии ветра и возрастает эффективность установки. In the claimed installation, the housing has the shape of a cone with a cover in the base and a wind wheel mounted on the end section of the horizontal axis protruding from the cover. This allows full use of the wind flow entering the surface bounded by a circle whose radius is equal to the distance from the axis of the cone to the outer edge of the blade of the wind wheel. The incident wind flow is concentrated by the conical surface on the blades of the wind wheel, while due to compression, the flow rate coming from the conical surface increases and the coefficient of use of wind energy increases accordingly. Increasing the speed allows you to increase the number of blades of the wind wheel, which also helps to increase the efficiency of conversion of wind energy. In addition, each blade of the wind wheel for the most part protrudes above the edge of the cone, while part of the blade is located within the visible surface of the cover, which cuts off the air flow during turbulence and directs it to the blade of the wind wheel. The cover prevents precipitation from entering the cone. Part of the wind flow breaks off the edge of the cone, a vacuum is formed in this zone, which leads to an additional increase in the flow velocity entering the shaded areas of the blades. Thus, the wind energy utilization factor is further increased and the installation efficiency is increased.

Проведенные на опытных образцах заявленной ветроэнергетической установки эксперименты позволили установить оптимальные размеры различных элементов ее конструкции. Так диапазон оптимальных значений угла при вершине конуса составляет 45-120^o, поскольку при углах менее 45^o коэффициент использования энергии ветра увеличивается незначительно, а удлинение конуса приводит к неоправданному увеличению массы установки. При углах, превышающих 120^o, не наблюдалось дальнейшего существенного повышения коэффициента использования энергии ветра вследствие увеличения гидравлического сопротивления конуса. Радиальные лопасти ветроколеса имеют крыловидную форму, что позволяет повысить коэффициент использования ветра за счет использования аэродинамических свойств крыла. Лопасти равномерно распределены по окружности, при этом расстояние между окончаниями смежных лопастей в зоне, приближенной к оси конуса, не должно быть менее 10 мм, поскольку при меньших расстояниях лопасть не будет функционировать как крыло, и воздушный поток в основном просто стекает с лопасти, при этом эффективность преобразования энергии ветра снижается. Каждая радиальная лопасть ветроколеса большей частью выступает над кромкой конуса, при этом длина участка лопасти, затененного крышкой, составляет 5-15 мм. При длине участка менее 5 мм не удается создать значительного ускорения при срыве потока с кромки, а при длине участка, превышающем 15 мм, не наблюдается дальнейшего повышения эффективности. Расстояние между крышкой и лопастями ветроколеса должно составлять 10-20 мм, так как при зазоре менее 10 мм происходит мощное завихрение ветрового потока, а при расстояниях превышающих 20 мм воздушный поток резко уходит с лопастей к оси конуса, что вызывает снижение эффективности установки.The experiments conducted on the prototypes of the declared wind power installation made it possible to establish the optimal sizes of various elements of its design. So the range of optimal values of the angle at the apex of the cone is 45-120 ^o , since at angles less than 45 ^{o the} coefficient of utilization of wind energy increases slightly, and the elongation of the cone leads to an unjustified increase in the mass of the installation. At angles exceeding 120 ^o , there was no further significant increase in the utilization of wind energy due to an increase in the hydraulic resistance of the cone. The radial blades of the wind wheel have a pterygoid shape, which allows to increase the coefficient of wind utilization due to the use of the aerodynamic properties of the wing. The blades are evenly distributed around the circumference, while the distance between the ends of adjacent blades in the zone close to the axis of the cone should not be less than 10 mm, because at shorter distances the blade will not function as a wing, and the air flow basically just drains from the blade, this reduces the efficiency of conversion of wind energy. Each radial blade of the wind wheel for the most part protrudes above the edge of the cone, while the length of the portion of the blade shaded by the cover is 5-15 mm. When the length of the plot is less than 5 mm, it is not possible to create significant acceleration when the flow stalls from the edge, and when the length of the plot exceeds 15 mm, there is no further increase in efficiency. The distance between the cover and the blades of the wind wheel should be 10-20 mm, because with a gap of less than 10 mm a powerful turbulence of the wind flow occurs, and at distances exceeding 20 mm the air flow sharply leaves the blades to the axis of the cone, which causes a decrease in the installation efficiency.

Предпочтительно конус располагать соосно с горизонтальной осью ветроколеса, что обеспечивает равномерное распределение нагрузок на конус и способствует повышению эксплуатационной надежности установки. Выполнение крышки конуса с дополнительным усеченным конусом по периметру крышки способствует повышению эффективности установки за счет более равномерного распределения ветрового потока по затененному участку лопасти. Опору ветроколеса предпочтительно выполнять полой, например в виде трубы, и крепить к основанию ее растяжками, при этом в полости опоры могут размещаться электрические кабели и различные соединительные проводники, которые тем самым предохраняются от воздействия внешней среды. It is preferable to arrange the cone coaxially with the horizontal axis of the wind wheel, which ensures uniform distribution of the loads on the cone and helps to increase the operational reliability of the installation. The implementation of the cone lid with an additional truncated cone around the perimeter of the lid increases the installation efficiency due to a more even distribution of the wind flow over the shaded area of the blade. The wind wheel support is preferably hollow, for example in the form of a pipe, and fastened to the base with braces, while electric cables and various connecting conductors can be placed in the cavity of the support, which thereby protect themselves from the effects of the external environment.

Предпочтительно в конусе размещать регулятор скорости вращения горизонтальной оси, выполненный, например, в виде центробежного регулятора или в виде тормозной муфты с электромагнитами, причем в установке предусмотрены блок автоматического управления на микропроцессорах и по крайней мере один датчик скорости ветра, подключенный к блоку автоматического управления. Тем самым обеспечивается постоянство вырабатываемой энергии при различных скоростях ветра и предотвращается разрушение установки при скоростях ветра, превышающих предельно допустимые значения, что также повышает эксплуатационную надежность установки. It is preferable to place a horizontal axis rotation speed regulator in the cone, made, for example, in the form of a centrifugal regulator or in the form of a brake clutch with electromagnets, and the installation has an automatic control unit on microprocessors and at least one wind speed sensor connected to the automatic control unit. This ensures the constancy of the generated energy at various wind speeds and prevents the destruction of the installation at wind speeds exceeding the maximum permissible values, which also increases the operational reliability of the installation.

Предпочтительно в состав установки вводить аккумуляторные батареи, размещаемые вблизи опоры и подключенные к электрическим кабелям и блоку автоматического управления, соединенным с сетью потребителя электроэнергии, вырабатываемой установкой. При этом обеспечивается постоянство вырабатываемой электроэнергии при слабых ветрах. Предпочтительно крепежные элементы ветроколеса выполнять в виде радиальных стержней и по крайней мере двух концентрично расположенных ободов, к которым присоединяются лопасти ветроколеса. Такое выполнение крепежных элементов позволяет обеспечить равномерное распределение аэродинамических усилий лопастей по окружности ветроколеса и передачу их на горизонтальную ось, что способствует повышению эксплуатационной надежности установки. It is preferable to introduce into the composition of the installation storage batteries located near the support and connected to electric cables and an automatic control unit connected to the power consumer network generated by the installation. This ensures the constancy of the generated electricity in light winds. Preferably, the fastening elements of the wind wheel are made in the form of radial rods and at least two concentrically arranged rims to which the blades of the wind wheel are attached. This embodiment of the fasteners allows for uniform distribution of the aerodynamic forces of the blades around the circumference of the wind wheel and their transfer to the horizontal axis, which helps to increase the operational reliability of the installation.

На фиг. 1 изображен общий вид ветроэнергетической установки (вид с наветренной стороны), на фиг. 2 - поперечное сечение ветроэнергетической установки (вид сбоку). In FIG. 1 shows a general view of a wind power installation (view from the windward side), FIG. 2 is a cross section of a wind power installation (side view).

Ветроэнергетическая установка содержит опору 1 с растяжками 2, на верхней части 3 которой размещена головка 4, выполненная с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и состоящая из корпуса 5, имеющего форму конуса, с крышкой 6 в основании конуса, и размещенных в конусе горизонтальной оси 7 и электрогенераторов 8, 9, через редукторы 10, 11 кинематически соединенных с горизонтальной осью, на выступающем концевом участке которой установлено ветроколесо 12, состоящее из крепежных элементов, включающих концентрично расположенные обода 13, 14 и радиальные стержни 15, и закрепленных на них радиальных лопастей 16 крыловидной формы. The wind power installation includes a support 1 with braces 2, on the upper part 3 of which there is a head 4 made for rotation around a vertical axis and consisting of a cone-shaped body 5 with a cover 6 at the base of the cone and placed in the cone of the horizontal axis 7 and electric generators 8, 9, through gears 10, 11 kinematically connected to the horizontal axis, on the protruding end section of which a wind wheel 12 is installed, consisting of fasteners, including concentrically arranged rims 13, 14 and rad cial rods 15 and attached thereto radial blades 16 wing-shaped.

В заявленной установке головка 4 крепится к верхней части 3 опоры и выполняется с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, например выполняется с шаровой пятой или устанавливается в подшипниках. Головка 4 состоит из корпуса 5, имеющего коническую форму с крышкой 6 в основании конуса. Стенки конуса 5 имеют толщину несколько мм, достаточную для надежной фиксации в нем электрогенераторов 8, 9. Конус 5 изготавливается с углом при вершине в диапазоне 45-120^o. Крышка 6 обычно располагается заподлицо с кромкой конуса 5 и присоединяется к нему посредством крепежных элементов или пайкой по периметру. Использование крепежных элементов предпочтительно, поскольку при этом облегчается доступ внутрь конуса 5 в случае необходимости. В головке 4 размещаются горизонтальная ось 7, размещаемая обычно в подшипниках (не показаны), которые могут располагаться в полом валу, присоединенном к верхней части 3 опоры. Горизонтальная ось 7 через редукторы 10, 11, выполняемые, например, в виде зубчатых шестерен или в виде зубчатых колес с ременными передачами, кинематически соединена с роторами электрогенераторов 8, 9. Один концевой участок горизонтальной оси 7 располагается при вершине конуса 5, а другой выступает за пределы крышки 6 и на нем устанавливается ветроколесо 12. Горизонтальную ось 7 предпочтительно размещать соосно с конусом 5, при этом концевой участок ее выходит через центр крышки 6 (см. фиг. 2). На верхней части 3 опоры может быть размещена консоль с контргрузом, размещенным в зоне, противолежащей ветроколесу по отношению к вертикальной оси опоры 1 (не показаны). В состав ветроколеса 12 входят крепежные элементы, содержащие по крайней мере два концентрично расположенных обода 13, 14, размещаемых обычно в одной плоскости, и радиальные стержни 15, окончания которых фиксируются в горизонтальной оси 7. Предпочтительно использовать ступицу (не показана), которая крепится на горизонтальной оси 7, при этом окончания радиальных стержней 15 фиксируются в ступице. Радиальные лопасти 16 ветроколеса имеют крыловидную форму и равномерно располагаются по окружности. Лопасти 16 изготавливаются обычно из легких металлов, например алюминиевых сплавов, пластика или стеклопластика. Расстояние между окончаниями смежных лопастей 16 в зоне, приближенной к оси конуса 5, выбирается обычно в пределах 10-50 мм. При расстояниях между окончаниями смежных лопастей 16, превышающих 50 мм, часть воздушного потока, ускоряемого конусом 5, непроизводительно проходит между смежными лопастями, что приводит к снижению эффективности установки. На кромке конуса 5 предпочтительно размещать по крайней мере один датчик скорости ветра (не показан), выполненный например, в виде виндрозного устройства с миниатюрным электрогенератором, сигнал с которого поступает на блок автоматического управления на микропроцессорах (не показаны), расположенным на основании опоры 1. В конусе 5 предпочтительно размещать регулятор скорости вращения горизонтальной оси (не показан), выполненный, например, в виде центробежного регулятора или в виде тормозной муфты с электромагнитами, подключенный к блоку автоматического управления. Предпочтительно снабжать установку аккумуляторными батареями (не показаны), размещая их вблизи опоры 1 и подключая к электрическим кабелям и к блоку автоматического управления, соединенного с сетью потребителя электрической энергии, вырабатываемой установкой. Для предотвращения скручивания электрических кабелей при вращении головки 4 относительно вертикальной оси установка может быть снабжена стопорными элементами (не показаны), один из которых крепится к верхней части 3 опоры, а другой - к опоре 1 близи верхней части. Стопорные элементы размещают с учетом розы ветров той местности, в которой используется ветроэнергетическая установка.In the claimed installation, the head 4 is attached to the upper part 3 of the support and is rotatably rotated around a vertical axis, for example, is performed with a ball heel or mounted in bearings. The head 4 consists of a housing 5 having a conical shape with a cap 6 at the base of the cone. The walls of the cone 5 have a thickness of several mm, sufficient for reliable fixing in it of the electric generators 8, 9. The cone 5 is made with an angle at the apex in the range of 45-120 ^o . The cover 6 is usually flush with the edge of the cone 5 and is attached to it by means of fasteners or by soldering around the perimeter. The use of fasteners is preferable since it facilitates access to the inside of the cone 5, if necessary. In the head 4, a horizontal axis 7 is placed, usually placed in bearings (not shown), which can be located in a hollow shaft attached to the upper part 3 of the support. The horizontal axis 7 through gears 10, 11, performed, for example, in the form of gears or in the form of gears with belt drives, is kinematically connected with the rotors of the electric generators 8, 9. One end section of the horizontal axis 7 is located at the top of the cone 5, and the other protrudes outside the cover 6 and a wind wheel 12 is mounted on it. The horizontal axis 7 is preferably placed coaxially with the cone 5, while its end section extends through the center of the cover 6 (see Fig. 2). On the upper part 3 of the support can be placed console with a counterweight placed in the area opposite the wind wheel with respect to the vertical axis of the support 1 (not shown). The composition of the wind wheel 12 includes fasteners containing at least two concentrically arranged rims 13, 14, usually located in the same plane, and radial rods 15, the ends of which are fixed in the horizontal axis 7. It is preferable to use a hub (not shown), which is mounted on horizontal axis 7, while the ends of the radial rods 15 are fixed in the hub. The radial blades 16 of the wind wheel have a pterygoid shape and are evenly spaced around the circumference. The blades 16 are usually made of light metals, such as aluminum alloys, plastic or fiberglass. The distance between the ends of adjacent blades 16 in the area close to the axis of the cone 5 is usually selected in the range of 10-50 mm. When the distances between the ends of the adjacent blades 16 exceeding 50 mm, a part of the air flow accelerated by the cone 5 passes unproductive between the adjacent blades, which leads to a decrease in the efficiency of the installation. At the edge of the cone 5, it is preferable to place at least one wind speed sensor (not shown), made, for example, in the form of a windrose device with a miniature electric generator, the signal from which is fed to the automatic control unit on microprocessors (not shown) located on the base of the support 1. In the cone 5, it is preferable to place a horizontal axis rotation speed controller (not shown), made, for example, in the form of a centrifugal controller or in the form of a brake clutch with electromagnets connected to the unit vtomaticheskogo management. It is preferable to supply the installation with rechargeable batteries (not shown), placing them near the support 1 and connecting them to the electric cables and to the automatic control unit connected to the electrical energy consumer network generated by the installation. To prevent twisting of electric cables during rotation of the head 4 relative to the vertical axis, the installation can be equipped with locking elements (not shown), one of which is attached to the upper part 3 of the support, and the other to the support 1 near the upper part. The locking elements are placed taking into account the wind rose of the area in which the wind power installation is used.

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Конус 5 выполняет функцию флюгера и постоянно обеспечивает ориентацию ветроколеса 12 на ветер независимо от направления ветра. Ветровой поток концентрируется и ускоряется поверхностью конуса 5 и поступает на радиальные лопасти 16 ветроколеса 12. За счет аэродинамических сил, воздействующих на крыловидные лопасти 16, создается крутящий момент, который через стержни 15 передается на горизонтальную ось 7, обеспечивая ее вращение. Дополнительные усилия на затененных крышкой 6 концевых участках лопастей 16 возникают при срыве ветрового потока с кромки конуса 5 за счет повышения скорости потока в этой зоне. Через редукторы 10, 11 вращение с горизонтальной оси 7 передается на роторы электрогенераторов 8, 9, вырабатывающих полезную электрическую энергию. Блок автоматического регулирования обеспечивает контроль подзарядки аккумуляторных батарей и тем самым обеспечивается постоянство энергопитания при слабых ветрах. Wind power installation works as follows. The cone 5 performs the function of a weathervane and constantly ensures the orientation of the wind wheel 12 to the wind regardless of the direction of the wind. The wind flow is concentrated and accelerated by the surface of the cone 5 and enters the radial blades 16 of the wind wheel 12. Due to the aerodynamic forces acting on the wing-shaped blades 16, a torque is created, which is transmitted through the rods 15 to the horizontal axis 7, ensuring its rotation. Additional efforts on the shaded end cover 6 of the end sections of the blades 16 occur when the wind flow is disrupted from the edge of the cone 5 by increasing the flow rate in this zone. Through the gears 10, 11, rotation from the horizontal axis 7 is transmitted to the rotors of the electric generators 8, 9, generating useful electrical energy. The automatic control unit provides control of the recharging of the batteries and thereby ensures a constant power supply in light winds.

В сравнении с известной ветроэнергетической установкой заявленная обладает повышенной эффективностью. За счет использования всей энергии ветрового потока, поступающего на всю поверхность окружности, определяемой наружными кромками лопастей, удалось повысить эффективность ветроэнергетической установки более чем на 20% в сравнении с известной. Кроме того, в заявленной установке ветроколесо выполнено без подвижных элементов, что повышает ее эксплуатационную надежность. In comparison with the well-known wind power installation, the claimed one has increased efficiency. Through the use of all the energy of the wind flow entering the entire surface of the circle defined by the outer edges of the blades, it was possible to increase the efficiency of the wind power installation by more than 20% in comparison with the known one. In addition, in the inventive installation, the wind wheel is made without movable elements, which increases its operational reliability.

Claims

1. Wind power installation containing a support, a head placed on its upper part, made for rotation around a vertical axis, and consisting of a cone-shaped body with a lid at the base, and located in the horizontal axis body and at least one electric generator kinetically connected to the horizontal axis, one end section of which is located in the upper part of the cone, and the other protrudes from the cover and a wind wheel is installed on it, consisting of fasteners and radial blades wing-shaped, with most of each blade protruding above the edge of the cone.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the length of the portion of each blade shaded by the lid is 5-15 mm.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the distance between the ends of adjacent blades in the zone close to the axis of the cone is at least 10 mm.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the angle at the apex of the cone is 45-120 ^o .

5. Installation according to claim 1, characterized in that the distance between the cover and the blades is 10-20 mm

6. Installation according to claim 1, characterized in that the cone is located coaxially with the horizontal axis of the wind wheel.

7. Installation according to claim 1, characterized in that the cover is provided around the perimeter with a truncated cone, which is adjacent to the edge of the cone.

8. Installation according to claim 1, characterized in that the support is hollow and electrical cables are connected in its cavity, connected to the terminals of the electric generators.

9. Installation according to claim 1, characterized in that the cone has a horizontal axis rotation speed regulator connected to the automatic control unit on microprocessors located on the base of the support, while at least one wind speed sensor connected to the cone is connected to automatic control unit.

10. Installation according to claim 1 or 9, characterized in that it is additionally equipped with rechargeable batteries located near the support and connected to electric cables and an automatic control unit that is connected to the electrical energy consumption network generated by the installation.

11. Installation according to claim 1, characterized in that the fasteners of the wind wheel contain at least two concentrically arranged rims and radial rods, the ends of which are fixed in a hub mounted on a horizontal axis.