Ветротурбина для малых скоростей ветра

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ скоростях ветра. Ветроколесо содержит жесткий стержневой каркас, на котором закреплены лопасти в виде треугольника, выполненных в виде гибкого паруса с подвижным концом. Одно основание каждой парусной лопасти соединено с каркасной спицей, а противоположная ему вершина соединена с помощью гибкого крепления. Задачей предложенного изобретения является повышение надежности и коэффициента использования энергии приземного ветра с малыми скоростями. Технический результат,заключающийся в повышении коэффициента подъемной силы и кпд, обеспечивается за счет использование энергии ветра двух взаимно противоположных направлений, не требуя разворот по направлению потока ветра. В качестве силовых элементов ветротурбины использованы лопасти с динамически изменяемой формой поверхности.(72) Кусаиынов Каппас Сакипова Сауле Еркешовна Камбарова Жанар Турсыновна Танашева Назгуль Кыдыралиевна Тургунов Муратжан Мирюсупович Алибекова Асем Равшанбековна Кусаиынова Асия Каппасовна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Карагандинский государственный университет им. академика Е.А. Букетова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ВЕТРОТУРБИНА ДЛЯ МАЛЫХ СКОРОСТЕЙ ВЕТРА Изобретение относится к ветроэнергетике,конкретно к ветроэнергетическим установкам,вырабатывающим электроэнергию при малых скоростях ветра. Ветроколесо содержит жесткий стержневой каркас, на котором закреплены лопасти в виде треугольника, выполненных в виде гибкого паруса с подвижным концом. Одно основание каждой парусной лопасти соединено с каркасной спицой, а противоположная ему вершина соединена с помощью гибкого крепления. Известен аналог ветротурбина с тремя парусными лопастями(Патент США 20060056972,МКИ В 63 Н 1/06,2006). Недостатком данной ветроустановки является негибкость конструкции по отношению к направлению воздушного потока, вследствие чего не в полной мере используется энергетический потенциал ветра. А также данная конструкция работает лишь в одном направлении ветра. Наиболее близким аналогом является многолопастная ветротурбина ИГЛ (А.с. СССР 1064034, МКИ 03 1/00, 1983). Недостатком конструкции является отсутствие динамически изменяемой формы поверхности лопастей, что не позволяет оптимизировать аэродинамические характеристики ветродвигателя в процессе работы. Кроме того, изменение направления ветра на противоположную приводит к изменению направления вращения оси ветротурбины также на противоположную, что является неудобным при работе ветроэнергетических агрегатов. В качестве прототипа принимаем ветроколесо,содержащее ступицу с трубчатыми спицами, на которых закреплены лопасти в виде треугольника,выполненные в виде парусных оперений (Патент РФ 2391555, МКИ 03 1/06, 2008). Признаками аналога,совпадающими с существенными признаками, являются лопасти, выполненные в виде треугольных парусных оперений. Причинами,препятствующими достижению технического результата, являются недостаточная надежность конструкции, что снижает эффективность работы. Ветроколесо не имеет жесткий силовой каркас,обеспечивающий защиту от сильных порывов ветра,т.к. трубчатые спицы смонтированы только в ступице колеса, и жестко не соединены между собой. Задачей предложенного изобретения является повышение надежности и коэффициента использования энергии приземного ветра с малыми скоростями. Технический результат,заключающийся в повышении коэффициента подъемной силы и кпд, обеспечивается за счет использование энергии ветра двух взаимно противоположных направлений, не требуя разворот по направлению потока ветра. В качестве силовых элементов ветротурбины использованы лопасти с динамически изменяемой формой поверхности. Предлагаемая ветротурбина поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид ветроколеса, на фиг.2 вид сбоку. Ветробурбина состоит из вала (1), опорных стержней (2), кронштейнов для крепления вала 2 ветроколеса (3), ступицы ветроколеса (4), опорного диска (5), подшипников (6), опорных спиц (7),шкива (8), лопастей (9), станины (10), гибкого крепления подвижного конца лопастей (11),стержней, соединяющих наружные концы опорных спиц (12). Ветроколесо выполнено шестилопастным,миделево сечение парусных лопастей представляет собой треугольник. Ометаемая поверхность равна площади круга, диаметр которого равен двойной диагонали поверхности миделево сечения лопасти. Установка работает следующим образом поток ветра принимается ветроколесом, состоящей из шести треугольных парусных лопастей (9). При возникновении ветра на парусных лопастях создаются аэродинамические силы, которые через опорные спицы (7) и опорные стержни (2) передаются на вал (1) ветротурбины, создавая крутящий момент на последней. Появляющаяся сила является силой тяги преобразующая энергию ветра во вращательное движение ветротурбины. При изменении направления ветра на противоположную,направление вращения оси ветротурбины не изменяется. Предлагаемая ветротурбина,за счет саморегулируемой формы поверхности лопастей,под действием прямого потока ветра и радиального потока при вращательном движении обладает оптимальными аэродинамическими характеристиками. Ветротурбина в потоке ветра является самоорганизованным устройством,эффективно преобразующим энергию ветра в энергию вращательного движения. Гибкость конструкции обеспечивает минимальность аэродинамических сопротивлений, а также приводит к росту коэффициента использования ветра. В широком диапазоне изменения направления ветра ветротурбина сохраняет работоспособность. Имеется возможность поддержания постоянства оборотов ветротурбины при изменении скорости ветра путем изменения длины крепежных нитей (11) подвижного конца лопастей в зависимости от скорости ветра. Основная масса установки сосредоточена в ветротурбине, чем частично компенсируется неравномерность крутящего момента при сильных порывах ветра. Силовой каркас ветротурбины обеспечивает ее устойчивую работу в неоднородном воздушном потоке,позволяют повысить прочность и надежность конструкции при высоких скоростях ветра. Ветротурбина оборудована лопастями, имеющих значительную парусность, что обеспечивает агрегатную мощность пропорциональную габаритам ветроколеса. Достоинством разработанной ветротурбины является то, что конструкцией не предусматривается разворот ветротурбины при изменении направления потока ветра. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Ветротурбина для малых скоростей ветра,выполненная в виде ветроколеса, соединяющего ступицу, опорные спицы, закрепленные на ступице, 30829 лопасти в виде треугольного паруса, закрепленные на опорных спицах, отличающаяся тем, что наружные концы опорных спиц соединены между собой и опорным диском посредством поперечных и опорных стержней, образуя конструкцию в виде треугольной формы для каждой парусной лопасти,ступица и диск закреплены на вале, образуя жесткий каркас ветроколеса.