КОНЦЕНТРАТОР ВОЗДУШНОГО ПОТОКА

Название	КОНЦЕНТРАТОР ВОЗДУШНОГО ПОТОКА
Разработчик (Авторы)	Соколовский Юлий Борисович, Иванов Илья Андреевич
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2789140
Дата регистрации	30.01.2023
Правообладатель	Соколовский Юлий Борисович, Иванов Илья Андреевич
Область применения (класс МПК)	F03D 3/04 (2006.01)

Описание изобретения

Известна конструкция ветроэлектрических станций (ВЭС - И.А. Антуфьев, ВИЭСХ), содержащая К воздушного потока, ветротурбину вертикального исполнения, электрический генератор, выполненная в виде окруженной опорным монолитом башни с центральным вертикальным каналом, магистральными воздуховодами и прилегающими к ней жилыми массивами, выполняющими функцию концентраторов воздушных потоков для магистральных воздуховодов. Недостатком данной конструкции является ее громоздкость и необходимость размещения жилых зданий соответствующим образом, что не всегда возможно выполнить даже на стадии проектирования.

(Тахо-Годи А.З. КОНЦЕНТРАТОР ВОЗДУШНОГО ПОТОКА ДЛЯ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ, УПРАВЛЯЕМЫЙ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМОЙ С КОНТУРОМ ОПТИМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛА РАСТРУБНОСТИ // Фундаментальные исследования. - 2015. - №2-14. - С. 3056-3058; URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=37690 (дата обращения: 02.12.2020).

Конструкция И.А. Антуфьева, принятая за аналог нашей конструкции К, содержащая концентратор ВП ВУ вертикального исполнения, электрический генератор, выполненная в виде окруженной опорным монолитом башни с центральным вертикальным каналом, магистральными воздуховодами и прилегающими к ней жилыми массивами, выполняющими функцию концентраторов воздушных потоков для магистральных воздуховодов. Недостатком данной конструкции является ее громоздкость и необходимость размещения жилых зданий соответствующим образом, что не всегда возможно выполнить даже на стадии проектирования. Во многом эффективность работы ВУ зависит от их конструкции и параметров основных элементов. Общей характерной особенностью ВУ работающих на основе возобновляемых источниках энергии является то, что для организованного подвода и отвода ВП к ветротурбине и от него используются различного типа потоконаправляющие устройства или К потока. К ВП представляют собой конфузорные или диффузорные устройства, устанавливаемые в непосредственной близости от ветротурбины ВУ.

Известен прототип заявленного К, как наиболее близкий ему по совокупности существенных признаков. В этой ВУ с К воздушного потока [Ветроэлектростанция. Патент RU №2285147 С1. Опубликован 10.10.2006 г., Бюлл. №28.] кольцевого многосекционного типа практически полностью исключена зависимость эффективности ее работы от изменяющегося во времени направления ветра. Она содержит электрогенератор, соединенный с вертикальным валом ветротурбины, сопряженной с концентратором ВП. К воздушного потока выполнен в виде двух усеченных многогранных пирамид, расположенных вершинами друг против друга и соединенных между собой по их ребрам трапецеидальными стенами, между которыми установлены двустворчатые двери с возможностью поворота их в разные стороны и контактирующие с ними пружинные упоры.

Недостатки этой ветровой энергоустановки:

• громоздкость и сложность конструкции (большая длина основного вала), высокая стоимость строительства,

• большие потери энергии ВП при его повороте на 90 градусов в этой ВУ с учетом ее действующей реальной ометаемой площади, особенно при большой скорости ВП,

• конструктивная и эксплуатационная ненадежность работы воздухозаборными и воздухосбросными устройствами при неблагоприятных погодных условиях,

• временная нестабильность свойств пружинных упоров,

• применение пропеллерной ветротурбины связано со значительными отрицательными экологическими факторами.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка конструкции К ВУ, обладающей следующими качествами:

• эффективное использование энергии малоскоростного ВП,

• простота конструкции,

• надежность и долговечность узлов и оборудования,

• невысокие эксплуатационные затраты,

• улавливание ВП в К не связан с вращающими деталями, механизмами, системами управления, их алгоритмами и электроснабжением.

Для реализации этой задачи К воздушного потока выполнен в виде двух усеченных многогранных пирамид, расположенных друг против друга и соединенных между собой по их ребрам трапецеидальными стенами. Малые сечения многогранных пирамид закрыты горизонтальными несущими многоугольниками, в геометрическом центре которых закреплены опорные подшипники, через которые проходит вертикальный вал ветротурбины. Причем к общим точкам нижнего тупого угла трапецеидальных стенок и острым углам нижнего несущего многоугольника жестко подсоединены несущие вертикальные стойки, оканчивающиеся на земле фундаментными плитами. К тому же вал ветротурбины под этим несущим многоугольником подсоединяется к энергоблоку на базе генератора с помощью соединительной муфты. Предлагаемая конструкция К башенного типа, например, с ветротурбиной типа Дарье (с вертикальной осью).

На Фиг. 1 изображен вид К с конструктивными элементами - вид сверху: 1 - одна из сторон верхней усеченной многогранной пирамиды, 2 - верхний горизонтальный несущий многоугольник, жестко закрепленный на сечении верхней пирамиды, 3 - одно из ребер верхней усеченной многогранной пирамиды, 4 - верхний опорный подшипник, жестко закрепленный в геометрическом центре верхнего несущего многоугольника, 5 - лопасти ветротурбины, 6 - верхний конец вала ветротурбины.

На Фиг. 2 отражен фронтальный вид К с конструктивными элементами: 1 - одна из сторон верхней усеченной многогранной пирамиды, 2 - верхний горизонтальный несущий многоугольник, жестко закрепленный на сечении верхней пирамиды, 3 - одно из ребер верхней усеченной многогранной пирамиды, 4 - верхний опорный подшипник, жестко закрепленный в геометрическом центре верхнего несущего многоугольника, 5 - лопасти ветротурбины, 6 - верхний конец вала ветротурбины, 7 - трапецеидальные стенки между ребрами пирамид, 8 - нижний опорный подшипник, 9 - нижний горизонтальный несущий многоугольник, 10 - одна из сторон нижней усеченной многогранной пирамиды, 11 - соединительная муфта, 12 - энергоблок на базе генератора, 13 - несущая вертикальная стойка, 14 - фундаментная плита. Предлагаемая конструкция К позволяет существенно расширить реальную ометаемую площадь ВУ и увеличить скорость рабочего ВП, воздействующего на ветротурбину. Горизонтальные несущие многоугольники К препятствуют срыву ВП с верхних и нижних кромок лопастей ветротурбины. Это обеспечивает увеличение ее мощности. Для эффективной эксплуатации предложенной конструкции К рекомендуем нечетное количество ребер усеченных пирамид - 5 и наклон сторон и ребер усеченных пирамид относительно горизонтальной плоскости порядка 45 градусов.

Формула изобретения

Концентратор воздушного потока, выполненный в виде двух усеченных многогранных пирамид, расположенных друг против друга и соединенных между собой по их ребрам трапецеидальными стенками, отличающийся тем, что малые сечения многогранных пирамид закрыты горизонтальными несущими многоугольниками, в геометрическом центре которых закреплены опорные подшипники, через которые проходит вертикальный вал ветротурбины, причем к общим точкам нижнего тупого угла трапецеидальных стенок и острым углам нижнего несущего многоугольника жестко подсоединены несущие вертикальные стойки, оканчивающиеся на земле фундаментными плитами, а вал ветротурбины под нижним многоугольником подсоединен к энергоблоку на базе генератора с помощью соединительной муфты.

Изобретение "КОНЦЕНТРАТОР ВОЗДУШНОГО ПОТОКА" (Соколовский Юлий Борисович, Иванов Илья Андреевич) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога