Результат интеллектуальной деятельности: ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения ветроколеса с набегающим воздушным потоком.

Известен ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал, закрепленное на нем ветроколесо (Ветроэнергетика. М., Энергоиздат, 1982, С.26, рис.1, 3, А-7). Недостатком данного колеса является то, что в нем практически не используются сила ветра в центральной его зоне и недостаточная площадь лопастей в средней и периферийной зонах.

Технической задачей настоящего изобретения является значительное повышение суммарной площади лопастей ветроколеса в средней и периферийной зонах с целью уменьшения его диаметра и повышения коэффициента использования энергии ветра.

Настоящая техническая сущность достигается тем, что ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал с установленным на нем ветроколесом с лопастями повышенной площади в направлении ветрового потока (ветра) и конусный направитель воздушного потока средней зоны, дополнительно содержит в центральной зоне направитель воздушного потока тороидальной формы и блокирующее кольцо основных лопастей, на котором дополнительно в промежутках закреплены лопасти меньшего размера.

Приведенные конструктивные изменения ветродвигателя с набегающим воздушным потоком по сравнению с существующими позволяют при прочих равных условиях значительно уменьшить диаметр ветроколеса в расчете на установленную мощность ветроэнергоустановки.

На фиг.1 дан вид ветродвигателя спереди.

На фиг.2 показан разрез по А-А.

На фиг.3 дана развертка части блокирующего кольца с основными и дополнительными лопастями периферийной зоны.

На фиг.4 дана развертка основной лопасти.

На фиг.5 дан вид сверху на основную лопасть.

Ветродвигатель состоит из восьмилопастного колеса 1, насаженного на горизонтальный вал 2. На внутренней обечайке 4 ступицы 3 восьмилопастного колеса 1 закреплены конусный направитель 5 воздушного потока средней зоны и тороидальный направитель 6 воздушного потока центральной зоны. Лопасти 7 восьмилопастного колеса 1 крепятся к обечайке 4, конусному направителю 5 (фиг.2) и взаимно фиксируются блокирующим кольцом 8 с помощью взаимных пазов (фиг.3, 4), а также ребрами жесткости 10 (фиг.3) для обеспечения достаточной жесткости ветроколеса и низкого уровня вибрации при работе ветродвигателя.

На блокирующем кольце 8 в промежутках между лопастями 7 дополнительно закреплены ребрами жесткости 10 лопасти 9 меньшего размера в периферийной зоне. Образующие лопастей 7, так же как и образующие лопастей 9, выполнены криволинейными с возрастающим углом атаки воздушному потоку (фиг.3, 5).

Устройство работает следующим образом. Набегающий воздушный поток к ветродвигателю условно разделяется на три зоны воздействия: центральную, среднюю и периферийную. Воздушный поток центральной зоны с помощью тороидального направителя 6 с резко возрастающим углом атаки с увеличенной скоростью отбрасывается на основные рабочие лопасти 7 средней зоны, где конический направитель 5 дополнительно увеличивает скорость ветра за счет увеличенного объема воздуха из центральной и средней зон, обеспечивая повышенное давление воздуха на лопасти 7.

Воздушный поток периферийной зоны наиболее эффективно воздействует на ветроколесо, где радиус для создания крутящего момента и суммарная рабочая поверхность лопастей в этой зоне наибольшие (по правилу рычага Архимеда).