Ветросиловая установка транспортного средства

 

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к транспортным средствам, использующим ветросиловые установки с электрогенератором. Технический результат заключается в снижении лобового сопротивления транспортного средства и повышении аэродинамических свойств системы “транспортное средство - фургон полуприцепа”. Ветросиловая установка содержит ветроколесо, соединенное с ротором электрогенератора, причем ветроколесо выполнено в виде многолопастного воздушного винта, установленного в кольце на входе в профилированный канал, заканчивающийся профилированной насадкой. Профилированный канал расположен внутри лобового обтекателя, напротив выполненного на передней стенке обтекателя отверстия, длина профилированной насадки равна длине дефлектора, закрепленного на обтекателе. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается создания транспортных средств с ветросиловой установкой, снабженной электрогенератором.

Известно техническое решение по а.с. СССР №992805, F 03 D 9/00, 1983 г., согласно которому ветроагрегат содержит ветроколесо с полой втулкой и закрепленными на ней полыми лопастями и турбину. Недостатком данного устройства является то, что для повышения КПД необходимо устанавливать дополнительные генераторы (по числу лопастей), что усложняет конструкцию и повышает ее стоимость.

Наиболее близкой по технической сущности является ветросиловая установка транспортного средства по патенту РФ №2158850, F 03 D 9/00, 2000 г., содержащая конфузорный воздухозаборник, расположенный внутри транспортного средства с расположенным на выходе ветроколесом, которое приводит в движение ротор электрогенератора, заряжающего аккумулятор. Воздухозаборник размещен не по всей длине кузова и имеет свой выход под днищем задка кузова для создания воздушной подушки и повышения грузоподъемности транспортного средства. Недостатком этого устройства является дополнительное аэродинамическое сопротивление за счет организации воздушного потока в конфузорном воздухосборнике и установке ветроколеса на выходе воздухозаборника.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение лобового сопротивления фургона (кузова) транспортного средства и повышение его энерговооруженности.

Это достигается за счет того, что в предлагаемой ветросиловой установке вместо воздухозаборника, расположенного внутри транспортного средства, используется установленный на кабине транспортного средства лобовой обтекатель, на передней стенке которого выполнено отверстие, соединенное с профилированным каналом, расположенным внутри обтекателя; ветроколесо, выполненное в виде многолопастного воздушного винта, установлено в кольце на входе профилированного канала и соединено с ротором электрогенератора, а на выходе профилированного канала установлена профилированная насадка, равная длине дефлектора, закрепленного на обтекателе.

Система "лобовой обтекатель - профилированная насадка - дефлектор - фургон" образует "разрезное крыло", которое, при прочих равных условиях, увеличивает аэродинамическое качество транспортного средства примерно в 2 - 2,2 раза (А.А.Бадонин, С.М.Егер, В.Ф.Мишин и др., “Проектирование самолетов”, М.: Машиностроение, 1972, рис. 15.54) за счет снижения лобового сопротивления кузова (фургона). Кроме того, эта система обеспечивает затягивание срыва потока с лобового обтекателя и верхней части фургона из-за смещения точки срыва, т.к. давление Р₀ над дефлектором меньше давления р₁ между обтекателем и фургоном. Многолопастной воздушный винт в кольце обеспечивает дополнительное "поджатие" воздушного потока на величину ΔР и большую скорость истечения воздуха из профилированной насадки по сравнению со скоростью набегающего потока. На оси винта установлена передача (ременная, цепная или шестеренчатая), обеспечивающая привод электрогенератора, электроэнергия от которого может быть использована для обогрева или охлаждения помещения транспортного средства, для привода насосов и др. В зависимости от габаритных размеров транспортного средства в обтекателе может быть выполнено 2 отверстия, и в этом случае напротив второго отверстия внутри обтекателя должна быть, соответственно, установлена вторая система: многолопастной воздушный винт в кольце - профилированный канал - профилированная насадка, а на обтекателе установлен второй дефлектор.

Отличительными признаками заявленного изобретения являются:

- выполнение ветроколеса в виде многолопастного воздушного винта,

- установка ветроколеса в кольце на входе в профилированный канал,

- расположение профилированного канала внутри лобового обтекателя транспортного средства напротив выполненного на передней стенке обтекателя отверстия,

- наличие на конце профилированного канала профилированной насадки, длина которой равна длине дефлектора, закрепленного на обтекателе,

- при достаточных размерах обтекателя установка в обтекателе двух систем: многолопастной воздушный винт в кольце - профилированный канал - профилированная насадка - дефлектор.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены

на фиг.1 - схема компоновки предлагаемой ветросиловой установки транспортного средства, вид сбоку;

на фиг.2 - поперечное сечение обтекателя фургона и расположение основных элементов конструкции ветросиловой установки транспортного средства;

на фиг.3 - вид сверху расположенного в обтекателе профилированного канала с насадкой;

на фиг.4 - вид сверху расположенных в обтекателе двух профилированных каналов и двух насадок в случае, если габаритные размеры позволяют выполнить на передней стенке обтекателя 2 отверстия;

на фиг.5 - вид сверху фургона транспортного средства с одним верхним и двумя боковыми дефлекторами;

на фиг.6 - вид сверху фургона транспортного средства с двумя верхними и двумя боковыми дефлекторами.

Предлагаемая ветросиловая установка транспортного средства содержит лобовой обтекатель 1, расположенный на кабине 2 транспортного средства, воздушный многолопастной винт 3 в кольце 4, которое установлено в профилированном канале 5 напротив отверстия 6, выполненного в передней стенке обтекателя 1, на конце канала 5 установлена профилированная насадка 7, равная длине закрепленного на обтекателе 1 верхнего дефлектора 8, боковые дефлекторы 9, закрепленные на фургоне 10, электрогенератор 11, соединенный приводом 12 с воздушным многолопастным винтом 3, электроцепь 13.

Устройство работает следующим образом. При движении транспортного средства энергия набегающего потока со скоростью V приводит во вращение воздушный многолопастный винт 3, что увеличивает скорость и давление воздушного потока на выходе из профилированной насадки 7. При этом лобовой обтекатель 1, профилированная насадка 7, дефлектор 8 и лобовой торец фургона 10 образуют "разрезное крыло", которое обеспечивает уменьшение лобового сопротивления фургона 10, а также затягивание срыва потока с лобового обтекателя 1 и верхней части фургона 10. При этом давление ₀ над дефлектором меньше давления P₁ между обтекателем 1 и фургоном 10 (фиг.2). Кроме того, энергия набегающего воздушного потока, вращающая винт 3, через привод 12 передается электрогенератору 11, который вырабатывает электроэнергию и через электроцепь 13 передает ее потребляющим установкам (охлаждающим, обогревающим или каким-либо другим). Боковые дефлекторы 9 работают без дополнительного обдува. Применение вместо ветроколеса многолопастного воздушного винта в кольце позволяет снизить диаметр ветроколеса и повысить его КПД. Предварительные расчеты показали, что при диаметре воздушного многолопастного винта 520 мм и скорости транспортного средства около 60 км/час электрогенератор может обеспечить мощность N=1410 Вт.

В зависимости от габаритных размеров транспортного средства в обтекателе может быть выполнено 2 отверстия и соответственно установлено 2 профилированных канала (фиг.4), что позволит увеличить мощность электрогенератора.

Таким образом, за счет того, что система “лобовой обтекатель - профилированная насадка - рефлектор - фургон” работает как “разрезное крыло”, снижается лобовое сопротивление транспортного средства, повышается аэродинамическое качество системы “транспортное средство - фургон полуприцепа”. Эти два фактора позволяют снизить потребную мощность двигателя транспортного средства и расход топлива, а также динамическую нагрузку воздушного потока на фургон, что обеспечивает увеличение его ресурса. При этом энергия, вырабатываемая электрогенератором 11, может быть использована для отопления или охлаждения помещения транспортного средства, фургона полуприцепа или для других целей.

Формула изобретения

1. Ветросиловая установка транспортного средства, содержащая ветроколесо, соединенное с ротором электрогенератора, отличающаяся тем, что ветроколесо выполнено в виде многолопастного воздушного винта, который установлен в кольце на входе в профилированный канал, заканчивающийся профилированной насадкой, причем профилированный канал расположен внутри лобового обтекателя напротив выполненного на передней стенке обтекателя отверстия, а длина профилированной насадки равна длине дефлектора, закрепленного на обтекателе.

2. Ветросиловая установка по п.1, отличающаяся тем, что на передней стенке обтекателя выполнено два отверстия, причем напротив второго отверстия внутри обтекателя также установлена система: многолопастной воздушный винт в кольце - профилированный канал - профилированная насадка, а на обтекателе установлен второй дефлектор.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6