Интегрированный ветроагрегат

 

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроагрегатам, предназначенным для трансформации энергии ветра в механическое вращение электрогенератора. Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения и заключающийся в повышении КПД, снижении уровня излучаемого инфразвука, упрощении конструкции и повышении мощности, обеспечивается тем, что интегрированный ветроагрегат, состоящий из ветроколеса, укрепленного на горизонтальном валу, содержит гондолу, вращающуюся относительно вертикальной оси, и выходящее из гондолы ветроколесо, причем ветроколесо состоит из ступицы с жестко закрепленными на ней лопастями серповидной формы в плане специальных профиля и крутки, размещенными по поверхности конуса с осью, совпадающей с осью вала, и вершиной, направленной к гондоле, и жестко охваченных по концам кольцевым бандажом, причем общая площадь лопастей в плане близка к площади ометаемой ими поверхности, а бандаж имеет тонкий профиль и ширину не меньше максимальной ширины лопасти. 3 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроагрегатам, предназначенным для трансформации энергии ветра в механическое вращение электрогенератора.

Известна ветроустановка, имеющая ветроколеса с малым числом поворотных лопастей, например по двух (см. DE 3207539A1, F 03 D 1/06, 08.09.83).

Известна ветроустановка с одной лопастью и противовесом, имеющая устройства для наведения ветроустановки на ветер (см. DE 3204541A1, F 03 D 1/06, 25.08.83).

Основными недостатками указанных устройств являются низкое отношение мощности к размеру, низкий КПД, высокий уровень излучаемого инфразвука, сложность конструкции.

Наиболее близкой к предложенному изобретению является ветротурбина, содержащая лопастное ветроколесо, установленное на горизонтальном валу, жестко связанное с формирователем ветрового потока, размещенным концентрично валу, генератор, стабилизатор колебаний, обтекатель, причем формирователь выполнен в виде диффузора, периферийная часть которого по внешнему периметру снабжена серповидными лопатками, образующими многозаходную винтовую поверхность (см. SU 1523707 A1, F 03 D 1/06, 23.11.89).

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении КПД ветрогенератора, обеспечении высоких частоты вращения и крутящего момента лопастей и также упрощении конструкции и снижении уровня излучаемого инфразвука.

Это достигается тем, что интегрированный ветроагрегат, состоящий из ветроколеса, укрепленного на горизонтальном валу, согласно изобретению содержит гондолу, вращающуюся относительно вертикальной оси, и выходящее из гондолы ветроколесо, причем ветроколесо состоит из ступицы с жестко закрепленными на ней лопастями серповидной формы в плане специальных профиля и крутки, размещенными по поверхности профиля с осью, совпадающей с осью вала, и вершиной, направленной к гондоле, и жестко охваченных по концам кольцевым бандажом, причем общая площадь лопастей в плане близка к площади ометаемой ими поверхности, а бандаж имеет тонкий профиль и ширину не меньше максимальной ширины лопасти.

На фиг. 1 изображен интегрированный ветроагрегат (общий вид); на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1.

Интегрированный ветроагрегат состоит из цилиндрической обтекаемой гондолы 1 и ветроколеса 2, укрепленного на горизонтальном валу 3, выходящем из гондолы 1.

Гондола 1 установлена на вертикальной мачте 4 с возможностью свободного вращения относительно вертикальной оси.

Ветроколесо состоит из ступицы 5, жестко закрепленной на валу 3, лопастей 6, жестко закрепленных на ступице 5 и жестко охваченных по концам кольцевым бандажом 7.

В рабочем положении агрегат повернут гондолой 1 к ветру.

При попадании ветра на поверхности лопастей 6 последние за счет вращения, помимо передачи энергии ветра электрогенератору (не показан), выполняют еще функцию стабилизатора, то есть наведения ветроагрегата на ветер и слежения за ним (за счет наличия бандажа 7 и размещения лопастей 6 по поверхности конуса). Угол при вершине конуса рассчитывается из условия обеспечения необходимого момента для поворота ветроагрегата при наведении на ветер и динамики слежения за ветром.

Скорость вращения ветроколеса 2 и момент на его валу 3 рассчитывают исходя из работы на электрогенератор специальной конструкции.

Формула изобретения

Интегрированный ветроагрегат, состоящий из ветроколеса, укрепленного на горизонтальном валу, отличающийся тем, что ветроагрегат содержит гондолу, вращающуюся относительно вертикальной оси, и выходящее из гондолы ветроколесо, причем ветроколесо состоит из ступицы с жестко закрепленными на ней лопастями серповидной формы в плане специальных профиля и крутки, размещенными по поверхности корпуса с осью, совпадающей с осью вала и вершиной, направленной к гондоле, и жестко охваченных по концам кольцевым бандажом, причем общая площадь лопастей в плане близка к площади ометаемой ими поверхности, а бандаж имеет тонкий профиль и ширину не меньше максимальной ширины лопасти.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3