турбодефлекторный модуль

Формула изобретения

Турбодефлекторный модуль для воздушных и водных потоков, содержащий турбину, соединенную с генератором, установленным внутри обтекателя, снабженного потокозаборником, и кольцевой конфузорный пояс, отличающийся тем, что турбодефлекторный модуль содержит первый и второй обтекатели, расположенные торцами на некотором расстоянии между собой, соединенные силовыми перемычками, образуя кольцевую активную зону по диаметру, над которой расположен на некотором расстоянии кольцевой конфузорный пояс, и защитное устройство, установленное на входном конце потокозаборника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ветрогидроэнергетическим установкам, преобразующим энергию воздушных и водных потоков в электрическую.

Известно конфузорное ветроколесо по а.с. N 1550206 F 03 D 1/04. Энергетический потенциал его определяется входным диаметром конфузора, который не защищен от попадания посторонних предметов на лопатки ветроколеса. Схема конструктива не обладает аэродинамическими качествами, что снижает его надежность при штормовых ветрах и ограничивает масштабы энергополучения. Известна ветроэнергетическая установка (ВЭУ) по а.с. N 1502876 F 03 D 1/04. Эта ВЭУ также не защищена от попадания посторонних предметов, находящихся в потоке, что ограничивает масштабы энергополучения и долговечность.

Известно также устройство по заявке N 94022974 МПК 6 F 030 D 5/00, содержащее турбину и электрогенератор, диффузор, узел отвода потока за турбиной, осесимметричный обтекатель, внешнюю оболочку, расположенную над узлом отвода потока.

Реализация конструкции этого устройства представляет собой сложную техническую и технологическую задачу, которая потребует использования высокоточной авиационной оснастки и технологии. Это касается в первую очередь изготовления параболической осесиметричной оболочки 1 и осесимметричного кольцевого канала 8.

Возможность попадания посторонних предметов, находящихся в потоке, в раструб диффузора 2 снижает надежность и долговечность работы установки, увеличивает расходы на эксплуатацию ее.

Размыкание воздушного потока на донном срезе установки ухудшает аэродинамические качества ее, в результате чего усложняется возможность ориентации ее по потоку. Срыв потока на данном срезе приводит к нежелательному вихреобразованию и потерям энергополучения.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства и увеличение надежности и долговечности его эксплуатации.

На чертеже представлен принципиальный конструктив установки турбодефлекторного модуля (ТДМ).

ТДМ содержит первый 1 и второй 2 обтекатели, торцы которых соединены силовыми перемычками 3, кольцевой конфузорный пояс 4, потокозаборник 5, в котором установлена турбина 6, на оси которой расположен генератор 7, защитное устройство 8 и киль 9.

При работе ТДМ киль 9 ориентирует устройство по потоку, ориентировка может быть осуществлена также любым известным способом.

Поток среды (воздуха или воды), проходя участок кольцевой активной зоны (КАЗ) между обтекателями 1 и 2, расположенный по диаметру устройства, со скоростью, превосходящей скорость свободной среды за счет сжатия линий потока при обтекании корпуса ТДМ, создает разность давления в КАЗ. Конфузорное кольцо 4, расположенное над промежутком между торцами обтекателей 1 и 2, образующим рабочую зону, также способствует концентрации энергии потока, что приводит к еще большему увеличению скорости потока в рабочей зоне, внутри обтекателей скорость перемещения среды близка к нулевой, поэтому в полостях обтекателей величина давления превышает давление в потоке внутри кольцевого конфузорного пояса 4. Это приводит к тому, что воздух (или вода), находящиеся внутри полостей обтекателей 1 и 2, будет вытягиваться через промежуток между обтекателями, в связи с этим создается поток и в потокозаборном устройстве 5, на пути которого установлена турбина 6. Поток воздуха (или воды) выходит через турбину с другого открытого конца потокозаборного устройства 5 и попадает в полости обтекателей, после чего выходит через промежуток между торцами обтекателей 1 и 2 в свободный поток на выходном диаметре кольцевого конфузорного пояса 4.

Энергетика устройства определяется площадью входного диаметра кольцевого конфузорного пояса 4.

Оптимальное соотношение диаметров пояса 4 и диаметров торцов обтекателей 1 и 2 определяются при разработке рабочих чертежей устройства. Устройство может быть использовано в воздушных и водных средах.

1. В воздушной среде в качестве ветроагрегата для получения электроэнергии.

2. В условиях океанских и морских течений. Предлагаемый цилиндрический конструктив более технологичен по сравнению с установкой "Кориолис - 1", описанной в книге А. Голдина "Океаны энергии" М. "Знание" 1983 г., стр. 87.

Предлагаемый конструктив позволит расширить проблему увеличения энергополучения в потоке.

Увеличение габаритов крыльчатых агрегатов, роторно-лопастных (Дарье) и роторных с поворотными лопастями приводит к обратному экономическому результату.

Налицо тупиковость состояния технических решений по использованию энергии потока с помощью традиционных устройств.

Увеличение же габаритов (диаметра) обтекателей предлагаемого устройства приводит к пропорциональному увеличению энергополучения.

Кроме того, использование комбинации турбогенераторов с аккумулирующими агрегатами позволит использовать полную энергию штормовых ветров при скоростях ветра на порядок выше, чем у крыльчатых или роторных агрегатов. Раструбно-конфузорные агрегаты - "пожиратели ветра" - не выдерживают никакой критики по поводу экологичности, аэродинамики и, соответственно, экономической целесообразности.

Предлагаемый турбодефлекторный модуль позволит расширить диапазон скоростей потока.

Турбина будет работать при самых низких скоростях ветра, например при V = 1 - 2 м/с, и будет исправно функционировать при штормовых ветрах, если генератор нагрузить на аккумулирующие энергоприемники известного типа.

Защитное устройство 8, установленное на входе потокосборника 5, исключает возможность попадания посторонних предметов, находящихся в потоке, например птиц, то соответственно увеличивается экологичность и снижаются затраты на эксплуатацию устройства.