Ветроэнергетическая установка

(51) 03 3/04 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ альтернативного источника энергии для электроснабжения бытовых потребителей. Техническим результатом является эффективное использование энергии ветра, в широком диапазоне скоростей ветра. Это достигается за счет того, что в заявляемой ветроэнергетической установке применен раструб с криволинейными откосами. Со стороны встречно направлению ветра движущихся лопастей раструб имеет клиновой обтекатель, направленный острым концом навстречу ветру,для ограждения движущихся лопастей от тормозящего действия на них встречным потоком ветра. Конструкция передаточного механизма позволяет одновременно передавать вращательное движение двум и более электрическим генераторам.(72) Дробинский Александр Васильевич Досымбаева Кымбат Толепбергеновна Кабдрашитова Рашида Маратовна(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Инновационный Евразийский университет(56) Патент на полезную модель РК 488, кл. 03 3/04, 2009 Изобретение относится к области энергетики,связанной с использованием энергии ветра, как альтернативного источника энергии для электроснабжения бытовых потребителей. Для повышения коэффициента полезного действия энергии ветра применяются раструбы,обтекатели и другие устройства, повышающие скорость потока ветра, поступающего на лопасти ветроколеса. Известен ветрогенератор флюгерный (Патент РФ 2310091, 03 3/04, 7/06 опубл. 10.11.2007),содержащий рабочее колесо с зубчатыми механизмами, флюгер с криволинейным откосом,направленным острым концом навстречу ветру, два ветровых стабилизатора. К клиновому флюгеру под углом к ветру жестко закреплена уравновешивающая пластина с изгибом в сторону рабочего колеса. Флюгер охватывает рабочее колесо в пределах четверти окружности. На верхней,нижней и боковой частях клинового флюгера расположены щелевые отверстия, прикрытые козырьками по направлению ветра, а флюгер,ветровые стабилизаторы и уравновешивающая пластина представляют собой единую жесткую конструкцию с возможностью установки на отдельном подшипниковом узле, закрепленном на неподвижной мачте. Ветрогенератор флюгерный позволяет максимально эффективно использовать энергию ветра, сконцентрировав воздушный поток на одну половину рабочего колеса, но при высоких скоростях ветра механическая энергия рабочего колеса используется не эффективно. Недостатками также являются сложность конструкции флюгерного ветрогенератора и низкий КПД передачи крутящего момента от рабочего колеса к генератору через зубчатую пару и редуктор вследствие механических потерь. Известна роторная ветроустановка (Патент РФ 2383775, 03 3/04, опубл. 10.03.2010),включающая направляющий аппарат с изогнутыми лопатками и ротор с изогнутыми, установленными с зазором относительно вала ротора лопастями, вал которого механически связан с валом электрогенератора. Ветроустановка содержит не менее двух модулей. В каждом модуле лопасти ротора расположены в трех секциях по 4-8 штук в каждой со сдвигом относительно друг друга на 30,при этом лопатки и лопасти своими вогнутыми поверхностями ориентированы в одинаковых окружных направлениях, а лопатки и лопасти в смежных модулях ориентированы для вращения модулей в противоположных направлениях. Модули попарно объединены мультипликатором с двухсторонним силовым приводом с п (где 1, 2, 3,4) электрическими генераторами, установленными симметрично вокруг мультипликатора и присоединенными к общей системе управления. На изогнутых лопатках направляющего аппарата увеличивается скорость потока ветра, поступающего на лопасти ротора ветроустановки, при этом повышается коэффициент использования энергии ветра. Однако,стационарно закрепленные 2 изогнутые лопатки не обеспечивают оптимальную скорость потока ветра, направляемого на лопасти ротора, а имеющийся силовой привод не позволяет эффективно использовать энергию ветра при высоких его скоростях. Известна также ветроэнергетическая установка(Патент РФ 2390654, 03 3/04, опубл. 27.05.2010), содержащая по меньшей мере один роторный ветрогенератор с вертикальной осью вращения, выполненный в виде модуля с возможностью вертикальной сборки модулей,включающий прикрепленные к несущему цилиндру лопасти ротора ветротурбины, размещенного внутри выполненной соосно с ротором ветротурби-ны неподвижной системы ветронаправляющих экранов,в виде вертикальных отклоняющих пластин. Ветронаправляющие экраны выполнены с возможностью изменения площади вертикальных отклоняющих изогнутых пластин за счет телескопического перемещения их подвижного сектора. Плоские лопасти ротора ветротурбины,снабжены завихрителями, выполненными в виде цилиндрически изогнутых полосок. Размещение лопастей ротора ветротурбины относительно несущего цилиндра выполнено с образованием вдоль их основания между ними и несущим цилиндром щелевого диффузора. В случае назначения ветроэнергетической установки для выработки электроэнергии, на каждом из торцов ветротурбины установлен распределительный магнитоэлектрический генератор. Наличие отклоняющих пластин обеспечивает возможность работы ветроэнергетической установки при низких скоростях ветра, но не обеспечивает эффективное использование энергии ветра при высоких его скоростях. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ветроэнергетическая установка (Полезная модель РК 488, 03 3/04, опубл. 15.06.2009),содержащая опорную конструкцию, ротор, раструб,флюгер, передаточный механизм, соединенный с валом генератора, электрическая цепь которого через выпрямитель и реле регулятор соединена с аккумулятором. Раструб,выполненный с уменьшающимся сечением по направлению потока ветра,жестко скреплен с флюгером. Ротор,выполненный в виде смещенных относительно оси вращения двух полуцилиндрических лопастей и обращенных друг к другу вогнутыми сторонами,укреплен на вертикальном валу между дисками, а выпрямитель выполнен в виде диодного моста. Недостатком ветроэнергетической установки является неэффективное преобразование кинетической энергии ветра в полезную работу при высоких его скоростях. В связи с этим поставлена задача, разработать ветроэнергетическую установку небольшой мощности,обеспечивающую эффективное использование энергии ветра при высоких его скоростях. Техническим результатом является эффективное использование энергии ветра, в широком диапазоне скоростей ветра. Это достигается за счет того, что в заявляемой ветроэнергетической установке применен раструб с криволинейными откосами. Со стороны встречно направлению ветра движущихся лопастей раструб имеет клиновой обтекатель, направленный острым концом навстречу ветру,для ограждения движущихся лопастей от тормозящего действия на них встречным потоком ветра. Конструкция передаточного механизма позволяет одновременно передавать вращательное движение двум и более электрическим генераторам. Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показана ветроэнергетическая установка, вид сбоку. На фиг.2 показана ветроэнергетическая установка, вид сверху. Ветроэнергетическая установка,содержит опорную конструкцию 1,раструб 2 с уменьшающимся сечением по направлению потока ветра, жестко скрепленный с флюгером 3, ротор,выполненный в виде двух смещенных относительно оси вращения полуцилиндрических лопастей 4,обращенных друг к другу вогнутыми сторонами и укрепленных на вертикальном валу 5 между дисками 6 и 7, передаточный механизм, выполнен однозвенным в виде общего зубчатого колеса 8 и двух зубчатых шестерней 9 с разными диаметрами,с возможностью одновременной передачи крутящих моментов по крайне мере двум генераторам 10 и 11. Электрические цепи генераторов 10 и 11 через выпрямители 12 и реле-регуляторы 13, соединены с аккумуляторами 14. Раструб 2 выполнен с криволинейными откосами, дополнительно снабжн клиновым обтекателем 15, направленным острым концом навстречу ветру, жестко скреплен с флюгером 2. В ветроэнергетической установке к нижнему диску 7 ротора прикреплено зубчатое колесо,диаметр которого превышает расстояние между внешними сторонами лопастей 4. Вращательное движение ротора одновременно передается двум электрическим генераторам 10 и 11 посредством зубчатых пар. Генератор 10 с большим передаточным числом зубчатой пары вырабатывает электрическую энергию при малых и средних скоростях потока ветра, поступающего на лопасти ветродвигателя, а генератор с меньшим передаточным числом зубчатой пары при средних и высоких скоростяхпотока ветра. Выработка электрической энергии вторым генератором 11 приводит к снижению числа оборотов ротора ветродвигателя и эффективному использованию энергии ветра при высоких его скоростях. Сконцентрированное действие потока ветра только на открытую половину рабочего колеса и ограждение клиновым обтекателем лопастей, 3 движущихся встречно потоку ветра, существенно повышают КПД ветродвигателя. Эффективная выработка электрической энергии генераторами в широком диапазоне скоростей ветра обеспечивают наиболее полное преобразование энергии ветра в полезную работу. Установка работает следующим образом. Ветровой поток поступает в раструб 2. В раструбе 2 увеличивается скорость потока ветра, поступающего на лопасти 4 ротора ветродвигателя. Под давлением ветра ротор приводится во вращательное движение,которое через зубчатое колесо 8 и зубчатые шестерни 9 передает крутящие моменты валам генераторов 10 и 11. Электрическая энергия,вырабатываемая генераторами 10 и 11, через соединительные провода, выпрямители 12, релерегуляторы 13 поступает на зарядку аккумуляторных батарей 14. Флюгер 3 ориентирует раструб 2 по направлению ветра. Для изготовления ветроэнергетической установки используются не дорогостоящие материалы и изделия заводского изготовления. Преимущество использования предлагаемой ветроэнергетической установки заключается в высоком КПД энергии ветра, в эффективной выработке электрической энергии в широком диапазоне скоростей ветра, в простоте конструкции,низкой стоимости, применении изделий заводского изготовления. Изобретение может быть использовано как экологически чистый альтернативный источник энергии для электроснабжения бытовых потребителей на отгонных пастбищах, фермерских хозяйствах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Ветроэнергетическая установка, содержащая опорную конструкцию, раструб с уменьшающимся сечением по направлению потока ветра, жестко скрепленный с флюгером, ротор, выполненный в виде двух смещенных относительно оси вращения полуцилиндрических лопастей, обращенных друг к другу вогнутыми сторонами и укрепленных на вертикальном валу между дисками, передаточный механизм, соединенный с валом генератора,электрическая цепь которого через выпрямитель и реле регулятор соединена с аккумулятором,отличающаяся тем, что раструб, жестко скреплен с флюгером, выполнен с криволинейными откосами и дополнительно снабжн клиновым обтекателем, а передаточный механизм, выполнен с возможностью одновременной передачи крутящих моментов по крайне мере двум генераторам. 2. Ветроэнергетическая установка по п.1,отличающаяся тем, что передаточный механизм выполнен однозвенным в виде общего зубчатого колеса и зубчатых шестерней с разным крутящими моментами.