Способ преобразования энергии свободного воздушного потока и ветроэнергетическая установка для его реализации

(51) 03 1/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ трубопровод окрашивают в светоотражающий белый цвет и содержат в тени, оставшуюся часть трубопровода окрашивают в темный цвет, где воздушный поток дополнительно нагревают сфоксированными солнечными лучами и теплом земли, организуют наклонно-вертикальную тягу воздушного потока вверх и выпуск воздушного потока из трубопровода без помех со стороны внешнего бокового ветра. В ветроэнергетической установке содержащая входной трубопровод и выходной трубопровод,ветровую турбину, входной трубопровод и выходной трубопровод расположены на расстоянии друг от друга со смещением по горизонтали и вертикали, с изгибом соединены наклонной трубой с превышением по высоте в сторону выходного трубопровода, на изгибе труб выполнены впускные отверстия линейно совпадающие с осевой линией наклонной трубы и выходного трубопровода, на стенке выходного трубопровода впускные отверстия проведены наклонно касательно осевой линии в направлении выхода,при этом выходной трубопровод в верхнем окончании выполнен в виде полуцилиндров, причем полуцилиндр на стороне наклонных впускных отверстии на конце снаружи имеет конусный срез с меньшим основанием на выходе, и большую высоту, чем ответный полуцилиндр, на стенке наклонной трубы и выходного трубопровода проточены сквозные полости, куда вставлены и закреплены прозрачные линзы, наклонная труба снабжена возвышающимися над землей шаровыми опорами с возможностью кругового вращения, ветровая турбина размещена в полости наклонной трубы и выходного трубопровода.(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ СВОБОДНОГО ВОЗДУШНОГО ПОТОКА И ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(57) Изобретение относится к энергетике и обеспечивает преобразования энергии воздушного потока в электрическую энергию. Задача изобретения - повышение эффективности и стабильности преобразования энергии воздушного потока. Технический результат постоянство искусственного разрежения и дополнительного ускоренного воздушного потока в трубопроводе путем использования векторного направления розы ветров и образования перепада температуры воздуха. Это достигается тем,что в способе преобразования энергии, включающий создание искусственного разрежения за счет использования дополнительного ускоренного воздушного потока в трубопроводе, трубопровод оснащают впускными отверстиями, и по ним ориентируют относительно вектора розы ветров, образуют перепад температуры в воздушном потоке, для чего входной Изобретение относится к энергетике и обеспечивает преобразование энергии воздушных потоков в электрическую или другую энергию. Известен способ преобразования тепла атмосферы Земли и Солнца в механическую энергию, суть которого заключается в том, что солнечный коллектор в виде трубопровода устанавливают вертикально и сообщают его полость снизу и сверху с атмосферой, часть стенок коллектора окрашивают в черный цвет, в его полости размещают ветроколесо и используют образующуюся при этом ветер для его вращения(Патент США 4367627, кл. 03 7/02,1985). Данный способ нестабильно в реализации,имеется малая площадь нагрева воздуха для ветрообразования, что не обеспечивают создание искусственного разрежения и повышения скорости ветра. Прототипом предлагаемого изобретения выбран способ преобразования энергии свободного воздушного потока,включающий создание искусственного разрежения за счет использования дополнительного ускоренного воздушного потока в трубопроводе (Патент 0002230219 С 1, кл.7 03 1/04,2004). Недостаток прототипа в создании искусственного разрежения за счет использования дополнительного ускоренного воздушного потока в трубопроводе не принимают направленное участие такие значимые факторы, как розы ветров и перепад температуры воздушного потока, что снижают эффективность и стабильность преобразования энергии воздушного потока. Известна ветровая электростанция, содержащая вертикальную вытяжную трубу, ветровое колесо расположенное в нижней части вытяжной трубы,горизонтальный воздухопровод 0002246031 С 1, кл.7 03 1/04,2005). Данная ветровая электростанция не обеспечена системой ориентации относительно розе ветров,не создается разность температуры в воздушном потоке в трубопроводе, в силу чего не достигаются высокие значения силовых характеристик ветра. В качестве ближайшего аналога принята ветроэнергетическая установка,содержащая входной трубопровод и выходной трубопровод,ветровую турбину (Патент О 30522671, кл.7 03 3/04, 2004). В конструкции этой ветроэнергетической установки также не предусмотрена использования силы розы ветров, не обеспечивается перепад температур воздушного потока между входным трубопроводом и выходным трубопроводом,имеются помехи выпуску воздушного потока из выходного трубопровода, что суммарно снижают эффективность и стабильность преобразования энергии воздушного потока в электрическую энергию. Задача изобретения - повышение эффективности и стабильности преобразования энергии воздушного потока в электрическую энергию. Технический результат постоянство искусственного разрежения и дополнительного 2 ускоренного воздушного потока в трубопроводе путем использования векторного направления розы ветров и перепада температуры воздуха. Это достигается тем, что в известном способе преобразования энергии свободного воздушного потока, включающий создание искусственного разрежения за счет использования дополнительного ускоренного воздушного потока в трубопроводе,согласно изобретению, трубопровод оснащают впускными отверстиями, и по ним ориентируют относительно вектора розы ветров, образуют перепад температуры в воздушном потоке, для чего входной трубопровод окрашивают в светоотражающий белый цвет и содержат в тени,оставшуюся часть трубопровода окрашивают в темный цвет, где воздушный поток дополнительно нагревают сфокусированными солнечными лучами и теплом земли,организуют наклонновертикальную тягу воздушного потока вверх и выпуск воздушного потока из трубопровода без помех со стороны внешнего бокового ветра. Тем самым обеспечивается постоянство искусственного разрежения и дополнительного ускоренного воздушного потока, рост значений перепада температур воздуха на входе и в полости трубопровода, расширение объемов поступления воздуха в него, в силу чего достигается увеличения силы естественной тяги воздуха вверх и скорости воздушного потока в трубопроводе, устраняется негативный эффект сбивания внешним боковым ветром воздушного потока при выходе из трубопровода, что отрицательно сказывается на эффективности преобразования воздушного потока в электрическую энергию. Предлагаемый способ реализуется ветроэнергетической установкой,содержащая входной трубопровод и выходной трубопровод,ветровую турбину, согласно изобретению, входной трубопровод и выходной трубопровод расположены на расстоянии друг от друга со смещением по горизонтали и вертикали, и с изгибом соединены наклонной трубой с превышением по высоте в сторону выходного трубопровода, на изгибе труб выполнены впускные отверстия линейно совпадающие с осевой линией наклонной трубы и выходного трубопровода, на стенке выходного трубопровода впускные отверстия проведены наклонно касательно осевой линии в направлении выхода, при этом выходной трубопровод в верхнем окончании выполнен в виде полуцилиндров, причем полуцилиндр на стороне наклонных впускных отверстии на конце снаружи имеет конусный срез с меньшим основанием на выходе, и большую высоту,чем ответный полуцилиндр, на стенках наклонной трубы и выходного трубопровода проточены сквозные полости, куда вставлены и закреплены прозрачные линзы, наклонная труба снабжена возвышающимися над землей шаровыми опорами с возможностью кругового вращения, ветровая турбина размещена в полости наклонной трубы и выходного трубопровода. Отличительным признаком входной трубопровод и выходной трубопровод расположены на расстоянии друг от друга со смещением по горизонтали и вертикали, и с изгибом соединены наклонной трубой с превышением по высоте в сторону выходного трубопровода, обеспечивается увеличение площади нагрева воздуха и длительности по времени воздействия прямого попадания солнечных лучей на теплопоглощающие поверхности наклонной трубы, что повышают значение перепада температур воздуха между входным трубопроводом и выходным трубопроводом,способствуют формированию,силового напорного воздушного потока в наклонной трубе, усилению и сохранению постоянство искусственного разрежения. Выполнением на изгибе труб впускных отверстий линейно совпадающими с осевой линией наклонной трубы и выходного трубопровода,достигается однонаправленное слияние векторного направления розы ветров с ядром воздушного потока в полости труб,повышающее энергетической мощности воздушного потока в ограниченном пространстве, произойдет рост притока воздуха в трубопровод извне. Признаком, на стенке выходного трубопровода впускные отверстия проведены наклонно касательно осевой линии в направлении выхода, также обеспечивается поступление дополнительного притока воздуха в выходной трубопровод. Совокупностью признаков выходной трубопровод в верхнем окончании выполнен в виде полуцилиндров, причем полуцилиндр на стороне наклонных впускных отверстий на конце снаружи имеет конусный срез с меньшим основанием на выходе, и большую высоту, чем ответный полуцилиндр,создается эффект инжекции(всасывание) воздуха и устраняются помехи со стороны внешнего бокового ветра сбивающее скорость восходящего движения воздушного потока при выходе из выходного трубопровода. Признаками - на стенках наклонной трубы и выходного трубопровода проточены сквозные полости, куда вставлены и закреплены прозрачные линзы, воздушный поток вовнутри подвергается дополнительному,направленному нагреву сфокусированными солнечными лучами и теплом Земли в длительное время, на значительной протяженности трубопроводов, что увеличивают перепад температуры воздуха и скорость движения воздушного потока. Снабжением наклонной трубы возвышающимися над землей шаровыми опорами с возможностью кругового вращения, достигается постоянное,однонаправленное движение воздушного потока от входного трубопровода к выходному трубопроводу,обеспечивающее повышение эффективности и стабильности работы ветроэнергетической установки. Размещение ветровой турбины в полости наклонной трубы и выходного трубопровода позволяет увеличить число одновременно работающих ветровых турбин, съем энергии с единицы площади, что позволят повысить суммарную мощность ветроэнергетической установки. Ветроэнергетическая установка содержит входной трубопровод 1 и выходной трубопровод 2,которые с изгибом соединены наклонной трубой 3. На изгибе труб выполнены впускные отверстия 4 и 5, линейно совпадающие соответственно с осевой линией наклонной трубы 3 и выходного трубопровода 2. На стенке выходного трубопровода 2, впускные отверстия 6 проведены наклонно касательно осевой линии в направлении выхода. Выходной трубопровод 2 в верхнем окончании выполнен в виде полуцилиндров 7 и 8, причем полуцилиндр 7 на стороне наклонных впускных отверстии 6 на конце снаружи имеет конусный срез с меньшим основанием на выходе, и большую высоту, чем ответный полуцилиндр 8. На стенках наклонной трубы 3 и выходного трубопровода 2 проточены сквозные полости, куда вставлены и закреплены прозрачные линзы 9. Наклонная труба 3 снабжена возвышающимися над землей шаровыми опорами 10 с возможностью кругового вращения, ветровая турбина 11 размещена в полости наклонной трубы 3 и выходного трубопровода 2. Предлагаемый способ реализуется ветроэнергетической установкой следующим образом. Собранную из входного трубопровода 1,выходного трубопровода 2 и наклонной трубы 3,ветроэнергетическую установку с размещением во внутри ветровой турбины 11 устанавливают на возвышающимися над землей шаровой опоре 10, и ориентируют впускными отверстиями 4 и наклонными впускными отверстиями 6 относительно вектора розы ветров, фиксируют. Происходит поступление воздушного потока через впускные отверстия 4 в полость входного трубопровода 1 с подсосом дополнительного потока приземного воздуха снизу вверх. Далее, сформировавшийся воздушный поток в теплопоглощающей наклонной трубе 3 и выходном трубопроводе 2, посредством прозрачных линз 9 сфокусированными солнечными лучами и теплом земли подвергается интенсивному нагреванию, в силу чего из-за образование перепада температур возникает естественная тяга воздуха вверх,воздушный поток приобретает дополнительное ускорение вызывающее искусственное разрежение,объем воздушной массы увеличивается. Ускоренный воздушный поток при движении вверх к выходу,вызывает поступление дополнительного объема воздушной массы через впускные отверстия 5 и наклонные впускные отверстия 6. Таким образом, усиленный, сжатый в ограниченном пространстве, воздушный поток приводит во вращение ветровую турбину 11,которая вырабатывает электрическую энергию. При этом полуцилиндр 7 в верхнем окончании выходного трубопровода 2 имеет большую высоту,чем ответный полуцилиндр 8, и внешний боковой ветер отражается от конусного среза с меньшим 3 основанием на выходе полуцилиндра 7, и уходит вверх, усиливая естественную тягу нагретого воздушного потока в выходном трубопроводе 2, и устраняя помехи выходу воздушного потока в атмосферу. Совокупность отличительных признаков способа преобразования энергии свободного воздушного потока и ветроэнергетической установки по его реализации, обеспечивают решение поставленной задачи изобретения и достижения технического результата. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ преобразования энергии свободного воздушного потока,включающий создание искусственного разрежения за счет использования дополнительного ускоренного воздушного потока в трубопроводе,отличающийся тем,что трубопровод оснащают впускными отверстиями, и по ним ориентируют относительно вектора розы ветров, образуют перепад температуры в воздушном потоке, для чего входной трубопровод окрашивают в светоотражающий белый цвет и содержат в тени, оставшуюся часть трубопровода окрашивают в темный цвет, где воздушный поток дополнительно нагревают сфокусированными солнечными лучами и теплом земли, организуют наклонно-вертикальную тягу воздушного потока вверх, и выпуск воздушного потока из трубопровода без помех со стороны внешнего бокового ветра. 2. Ветроэнергетическая установка, содержащая входной трубопровод и выходной трубопровод,ветровую турбину, отличающаяся тем, что входной трубопровод и выходной трубопровод расположены на расстоянии друг от друга со смещением по горизонтали и вертикали, и с изгибом соединены наклонной трубой с превышением по высоте в сторону выходного трубопровода, на изгибе труб выполнены впускные отверстия,линейно совпадающие с осевой линией наклонной трубы и выходного трубопровода, на стенке выходного трубопровода впускные отверстия проведены наклонно касательно осевой линии в направлении выхода,при этом выходной трубопровод в верхнем окончании выполнен в виде полуцилиндров, причем полуцилиндр на стороне наклонных впускных отверстий на конце снаружи имеет конусный срез с меньшим основанием на выходе и большую высоту, чем ответный полуцилиндр, на стенках наклонной трубы и выходного трубопровода проточены сквозные полости, куда вставлены и закреплены прозрачные линзы, наклонная труба снабжена возвышающимися над землей шаровыми опорами с возможностью кругового вращения, ветровая турбина размещена в полости наклонной трубы и выходного трубопровода.