L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
| Название | ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Велькин Владимир Иванович, Медведева Ксения Георгиевна, Ухов Анатолий Леонидович, Ухова Мария Анатольевна |
| Вид объекта патентного права | Полезная модель |
| Регистрационный номер | 65579 |
| Дата регистрации | 10.08.2007 |
| Правообладатель | Велькин Владимир Иванович, Медведева Ксения Георгиевна, Ухова Мария Анатольевна, Ухов Анатолий Леонидович |
| Область применения (класс МПК) | F03D 3/00 (2006.01) |
| Медаль имени А.Нобеля |  |
Описание изобретения
Устройство повышения мощности ветроэнергетической установки, состоящей из двух колец, объединенных обтянутым брезентом или джинсовой тканью, жестко закрепленные на опорной поворотной платформе. Внутреннее кольцо по диаметру ненамного превышает диаметр лопастей ветроустановки, причем наружное кольцо выдвинуто вперед по отношению к плоскости ветроколеса так, что имеет форму конфузора с углом 10-30°, позволяющее собирать дополнительный ветровой поток. Дополнительно собираемый поток воздушной массы направляется на ветроколесо, увеличивая при этом мощность ветроустановки от 15-30%.
Кольцо - конфузор, устанавливается жестко на опорной поворотной платформе (головке) ВЭУ, не имеет движущейся частей, вследствие чего вся дополнительная конструкция представляет собой надежное и недорогое устройство. Возможность модернизации части действующих ветроустановок с применением данной модели с конфузором без каких-либо изменений конструкции ВЭУ.
Полезная модель - относится к области энергетики и может использоваться в коммунально-бытовых строениях для автономного энергоснабжения.
Известные аналоги ВЭУ-2, ВЭУ-5-4, УВГЭ-500, ВЭС-1,2; Водолей, Радуга-001 - справочник Оборудование нетрадиционной и малой энергетики; - Москва-2000 года. Установки малой и средней мощности, вырабатывающие электроэнергию за счет возобновляемой энергии ветра и вращения ветрового колеса с генератором.
Недостатком всех известных ветровых энергетических установок является ограниченный коэффициент использования ветра, определяемый, в соответствии с теорией идеального колеса Жуковского Н.Е. предельной величиной 0,593; по теории советских ученых Собинина Г.Х. и Проскуры Г.Ф. коэффициент использования ветра-0,687. На практике реальный диапазон коэффициента использования ветра составляет от 0,35 до 0,45. Попытка увеличить диаметр рабочего ветрового колеса приводит к увеличению его веса.
Ближайший аналог и прототип - ВЭУ-5-4. Основной его недостаток небольшая снимаемая электрическая мощность с генератора.
Задачей полезной модели является увеличение рабочей поверхности набегающего потока без изменения диаметра ветрового колеса и увеличение мощности ВЭУ не менее чем на 25-30%.
Указанная задача достигается посредством усовершенствованной приставки, дополнительно увеличивающей полезную рабочую площадь с которой собирается ветровой поток, а значит, увеличивающей объем потока, проходящего через ометаемую ветровым колесом поверхность.
При этом ветроэнергетическая установка остается без изменения, за исключением хвостового оперения, которое необходимо увеличить по площади с целью поддержания ориентации ВЭУ.
Суть полезной модели заключается в установке приставки типа «конфузор» (1) для собирания воздушного потока и направления его к центру, где вращается ветровое колесо (2) с генератором. Конфузор (1) состоит из 2-х колец круглой формы, одно из которых (5) по диаметру на несколько сантиметров больше диаметра ветрового колеса, а второе кольцо (6) имеет диаметр на 1 м больше диаметра первого кольца. Кольца крепятся непосредственно к поворотной головке ВЭУ (3) металлическими штангами (4). Кольцо конфузора большего диаметра выдвинуто вперед, вследствие чего создается угол от 10° до 30° к плоскости лопастей ветрового колеса. Между колец натягивается брезент, джинсовая ткань или пленка (7), которые увеличивают площадь собирания воздушных масс и направляют их на лопасти ветрового колеса. При этом, площадь набегающего потока воздуха увеличивается в 1,5-2 раза, соответственно, устанавливается большее по площади хвостовое оперение (8); мощность усовершенствованной установки возрастает до 15-30%.
Установка работает следующим образом:
при диаметре ветрового колеса D=3 м, его площадь составляет S1=nr2=7,07 м2, полезная модель имеет ометаемую поверхность диаметром 4 м, а площадь конфузора S2=nr2=12,56 м2, т.е. дополнительная площадь, с которой собирается ветровой поток, а площадь конфузора S2=nr2=12,56 м, т.е. дополнительная площадь, с которой собирается ветровой поток, очевидно, равна разности диаметров конфузора и ветрового колеса (S1-S2) и составляет 5,49 м2, что соответствует более 75% дополнительно к площади ометаемой поверхности собственно лопастей ВЭУ.
Эффективность работы установки можно пояснить на следующем примере: при диаметре ВЭУ 5 м S1=nr2=19,63 м2 диаметр конфузора 6 м, его площадь S2=nr2=28,26 м2, а дополнительная площадь сбора ветрового потока составляет (S2-S1)=8,64 м2.
Полезная модель эффективна, проста и дешева в изготовлении, а так же в эксплуатации, т.к. в устройстве конфузора отсутствуют вращающиеся части.
При этом устраняется основной недостаток прототипа - увеличение общего веса при росте диаметра ВЭУ, с использованием хвостового оперения и весом конфузора.
Действующие в настоящее время ветроэнергетические установки малой и средней мощности могут быть модернизированы с реализацией данной полезной модели без каких-либо изменений в конструкции ВЭУ, что является особенно актуальным для территории России.
Формула полезной модели
Ветроэнергетическая установка, содержащая башенную конструкцию, опорную поворотную платформу, пропеллерное ветровое колесо с генератором и хвостовое оперение, отличающаяся тем, что дополнительно перед плоскостью лопастей установлено кольцо - конфузор, закрепленное жестко с опорной поворотной платформой, а площадь хвостового оперения увеличена для поддержания ориентации ветроэнергетической установки.
Медаль Альфреда Нобеля