ветродвигательное устройство - "виндротор"

Формула изобретения

Ветродвигательное устройство, включающее взаимосвязанные между собой и смонтированные на несущем корпусном элементе функциональные узлы - узел приема рабочего потока ветра, состоящий из соединенных оппозитно между собой дугообразных лопастей с образованием оборотного проточного канала, и узел преобразования энергии рабочего потока ветра, отличающееся тем, что оно снабжено контуром дополнительного воздушного потока, образованным укрепленным на каждой дугообразной лопасти со стороны выгнутой поверхности ее конусообразным обтекателем с образованием канала, выходной участок которого размещен под вогнутой поверхностью последующей дугообразной лопасти и имеет встроенный жалюзный аппарат для исключения произвольного перетекания воздушного потока из оборотного проточного канала в полость канала контура.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при конструировании ветродвигательных установок (агрегатов) с вертикальным приводным валом.

Наиболее близким по технической сущности является ветродвигатель, включающий взаимосвязанные между собой и смонтированные на несущем корпусном элементе функциональные узлы - узел приема рабочего потока ветра, состоящий из соединенных между собой дугообразных лопастей с образованием оборотного проточного канала, и узел преобразования энергии рабочего потока ветра (Патент на ПМ № 46543 от 13.05.2004 г. (1)).

Основными недостатками известного ветродвигателя по (1) являются следующие:

а) лопасть, движущаяся навстречу набегающему ветропотоку, оказывает значительное лобовое сопротивление, создавая тем самым отрицательный момент, и, как следствие, это приводит к снижению эффективности работы ветродвигателя, понижение по величине КПД;

б) не исключается нахождение ротора с лопастями в положении «мертвой точки», в котором начальный момент вращения по величине оказывается наименьшим или даже отрицательным.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении эффективности работы и повышении КПД.

Указанный технический результат достигается тем, что в ветродвигательном устройстве, включающем взаимосвязанные между собой и смонтированные на несущем корпусном элементе функциональные узлы - узел приема рабочего потока ветра, состоящий из соединенных оппозитно между собой дугообразных лопастей с образованием оборотного проточного канала, и узел преобразования энергии рабочего потока ветра, установлен контур дополнительного воздушного потока, образованный укрепленным на каждой дугообразной лопасти со стороны выгнутой поверхности ее конусообразным обтекателем с образованием канала, выходной участок которого размещен под вогнутой поверхностью последующей оппозитной дугообразной лопасти и имеет встроенный жалюзный аппарат для исключения произвольного перетекания воздушного потока из оборотного проточного канала в полость канала контура.

Такое конструктивное выполнение заявленного ветродвигательного устройства позволяет в процессе его работы создать такие условия, при которых лобовое сопротивление сведено к нулю, что, в свою очередь, повышает аэродинамические качества, и, как следствие, увеличивается КПД работы ветродвигательной установки. Существенным является образование в данном случае дополнительного силового фактора, возникающего под воздействием активного (фронтального) воздушного потока при положении входного сопла (АЕ) в определенной фазе, соответствующей наибольшему эффективному ветроприему. Наличие контура дополнительного воздушного потока позволяет исключить положение ротора ветрордвигательного устройства в «мертвой точке», при котором начальный момент вращения оказывается наименьшим или даже отрицательным, поскольку канал W-W, образованный конусообразным обтекателем и выгнутой поверхностью дугообразной лопасти, оказывается открытым для действующего ветропотока. Кроме того, для исключения произвольного перетока воздушного потока из оборотного проточного канала в полость канала W-W через выходной участок (ВС) в последнем встроен жалюзный аппарат, обуславливающий одностороннее движение воздушного потока, как только его давление превышает силу противодавления в оборотном проточном канале.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображено взаиморасположение дугообразных лопастей ветродвигательного устройства и действие воздушного потока на них, схема; на фиг.2 изображен вид по стрелке N на фиг1; на фиг.3 - положение дугообразных лопастей (АВ) в «нейтральном положении» при наименьших значениях начального крутящего момента; на фиг.4 - схема воздействия воздушного потока на дугообразные лопасти при повороте ротора на некоторый угол; на фиг.5 - общий фронтальный вид устройства.

Ветродвигательное устройство содержит взаимосвязанные между собой и смонтированные на несущем корпусном элементе функциональные узлы - узел 1 приема рабочего потока ветра, состоящего из соединенных оппозитно между собой дугообразных лопастей 2 и 3 с образованием оборотного проточного канала 4 (К-К), узла 5 преобразования энергии рабочего потока ветра, контур 6 дополнительного воздушного потока, образованный укрепленным на каждой дугообразной лопасти со стороны выгнутой поверхности ее конусообразным обтекателем 7 с образованием канала 8 (W-W) для прохода дополнительного воздушного потока, выходной участок 9 (ВС) которого размещен под вогнутой поверхностью последующей оппозитной дугообразной лопасти, контур 6 дополнительного воздушного потока имеет встроенный жалюзный аппарат 10 для исключения произвольного перетекания воздушного потока из оборотного проточного канала 4 (К-К) в полость канала 8 (W-W) контура 6 дополнительного воздушного потока.

Ветродвигательное устройство работает по известному принципу. Воздушный поток, воздействуя на вогнутую поверхность лопасти 2 (фиг.1), создает крутящий момент и поворачивает вал узла 5 преобразования энергии потока ветра, при этом благодаря конусообразной форме обтекателя 7, расположенного на дугообразной лопасти со стороны выгнутой поверхности ее, резко снижается лобовое сопротивление дугообразной лопасти 3, движущейся навстречу набегающему воздушному потоку. При дальнейшем повороте дугообразных лопастей воздушному потоку (фиг.3) начинает открываться входное сопло АЕ канала 8 (W-W) контура 6 дополнительного воздушного потока. Часть воздушного потока двигается по каналу 8 (W-W) для прохода дополнительного воздушного потока и через выходное сопло (ВС) его производит давление на вогнутую поверхность (1) оппозитной дугообразной лопасти, что обуславливает образование дополнительной составляющей крутящего момента. Таким образом, наличие контура 6 дополнительного воздушного потока, образованного укрепленным на каждой дугообразной лопасти со стороны выгнутой поверхности ее конусообразным обтекателем 7 с образованием канала 8 (W-W) для прохода дополнительного воздушного потока, обеспечивает повышение аэродинамических качеств и, как следствие, повышение КПД и эффективности его работы, кроме того, позволяет исключить положение ротора ветродвигательного устройства в «мертвой точке», при котором начальный момент вращения оказывается наименьшим или даже отрицательным, поскольку канал 8 (W-W), образованный конусообразным обтекателем 7 и выгнутой поверхностью дугообразной лопасти 2, оказывается открытым для действующего ветропотока. Кроме того, для исключения произвольного перетока воздушного потока из оборотного проточного канала 4 (К-К) в полость канала 8 (W-W) через выходной участок (ВС) в последнем встроен жалюзный аппарат 9 (ВС), обуславливающий одностороннее движение воздушного потока, как только его давление превышает силу противодавления в оборотном проточном канале.