ИСТОЧНИК / РУБРИКИ: Наука и техника

АННОТАЦИЯ. В публикации представлено описание изобретения и показан один из вариантов ветряной турбины для использования в ветряных электростанциях, с лопастями, способствующими уменьшению сопротивления воздуха и, тем самым, увеличивающих КПД устройства.

ABSTRACT. The publication presents a description of the invention and shows one of the options for a wind turbine for use in wind farms, with blades that help reduce air resistance and, thereby, increase the efficiency of the device.

Ключевые слова: ветряная турбина, лопасть, ветер, диск, вал, дополнительная часть, успокоитель, ограничитель, прожилина, вспомогательное устройство.

Key words: wind turbine, blade, wind, disk, shaft, additional part, damper, limiter, vein, auxiliary device.

-
Ветряная турбина – это основная часть ветряной электростанции, у которой в качестве устройства, служащего приемником энергии ветра, является турбина [1].

Несмотря на то, что человечество изобрело огромное число различных технических устройств, с целью преобразования энергии ветра в электрическую или механическую, мировая наука продолжает трудиться над тем, чтобы создать нечто новое и эффективное, что могло бы помочь увеличить объемы получаемой энергии из бесплатного и экологического чистого «сырья», каким являются воздушные потоки.

Однако технические возможности современных ветряных электростанций не позволяют использовать их в качестве основных, но можно рассматривать в качестве дополнительных источников энергии.

Рассматриваемое изобретение – ветряная турбина с лопастями – имеет маленькую рабочую площадь и решает задачу отрицательного воздействия ветра на турбину, с той стороны, которая вращается против ветра.

Технически, задача решается установлением на турбине лопастей, причём так, чтобы при вращении против ветра, лопасти не испытывали сопротивления, для чего лопасти устанавливаются так, чтобы они вращались вокруг своей оси в диапазоне до 180° по ходу движения против ветра.

Турбина состоит из вала, который снабжен, по меньшей мере, одним диском, на котором по всему периметру равномерно установлены лопасти.

Дисков на валу может быть два и более, в зависимости от особенностей турбины.

Лопасти изготавливаются из плоского листа и установлены на оси.

Ось крепится шарнирно, или на оси, также шарнирно, устанавливаются пластины лопасти. Количество лопастей разное, могут подбираться индивидуально. Ось установлена между двумя дисками (на одном - если диск один) параллельно валу. Турбина может быть многоярусной, для каждого яруса устанавливается дополнительный диск.

Лопасти - s-образные, прямые или другого известного вида, или по конечности от оси разогнутые по разному так, чтобы лопасти с одной стороны больше сопротивлялись ветру, и так, чтобы при вращении турбины, ветер воздействовал на разогнутую сторону и прокручивал лопасти вокруг своей оси до 180°. Ось находится в середине плоскости лопасти, или смещена от середины, в зависимости от конкретного случая.

Лопасти могут состоять из двух плоскостей (основной и дополнительной), соединенных между собой шарнирно. Дополнительная часть, при переходе лопасти на рабочую сторону, под давлением ветра раскрывается до 180°, чтобы увеличивать площадь сопротивления на своей стороне лопасти. После разворота, дополнительная часть почти не способствует движению и сглаживается так, чтобы лопасть обратно не разворачивалась до момента перехода лопасти в движение против ветра. Соотношения лопастей: если L1 – это короткая сторона лопасти от оси, L2 - длинная сторона лопасти от оси, тогда L3 – дополнительны часть лопасти, равная: L1 + L3, что больше L3, а L1 меньше чем L2.

Рабочая сторона турбины – та, которая сопротивляется попутному ветру. Лопасти могут быть обеспечены обтекателями воздуха, для более эффективной работы турбин, и для исключения воздушной пробки. Обтекатели бывают разного вида и любой геометрический конфигурации (в виде прямоугольника, круга, треугольника и т.д.). Располагаются на лопасти по-разному и обеспечены соответствующими клапанами.

Клапаны из плоского материала и установлены на ось так, чтобы при движении против ветра, прижимались к лопасти и не мешали движению, а приоткрывались на рабочей стороне турбин, вращаясь на оси до 90°, для использования силы отходящего воздуха. Клапаны обтекателя могут открываться под разными углами, и обеспечиваться ограничителями для регулирования угла раскрывания. Ограничители - различных известных видов с различными приспособлениями.

На диск устанавливается ограничитель для каждой лопасти, чтобы лопасти упирались в него на нужной высоте по расположению лопасти. Ограничители могут находиться на лопасти так, чтобы лопасть с ограничителем упиралась в диск перед разворотом, для изменения угла между лопастью и направлением ветра. После разворота лопасть упирается в диск ограничителем так, чтобы лопасть сопротивлялась ветру при вращении турбины, по ходу ветра. Ограничитель установлен так, чтобы при вращении турбины против ветра, не мешал лопасти свободно прокручиваться вокруг своей оси, и по плоскости оставаться параллельно ветру. Ограничители могут быть разных известных видов.

Ограничитель может находиться на любом месте турбины, но так, чтобы при развороте лопасти прижимался к ограничителю мягко. Ограничители снабжены успокоителями.

Успокоители могут быть разных видов - пружин, резин или других известных приспособлений, и устанавливается по-разному. Успокоитель может быть в виде трубы, полутрубы, квадрата, и т.д. Также - в виде лопасти и вращаться вокруг своей оси так, чтобы на рабочей стороне турбины могли развернуться площадкой к ветру, а при ходе против ветра, развернулись ребром к ветру.

На успокоителе или на ограничителе могут быть установлены ролики для уменьшения трения между деталями при их прикосновении. Турбина может работать как вертикально, так и горизонтально, и под любым углом.

Для облегчения конструкции диск уменьшается в размере и на диск механически устанавливаются прожилины на одной плоскости с диском, для каждой лопасти отдельно. Оси, лопасти и успокоители могут быть установлены на прожилинах.

При горизонтальном расположении турбины, вал устанавливается на двух опорах по краям, или в разных местах может быть промежуточные, дополнительные опоры.

Вал может быть установлен на одной опоре, и на двух сторонах вала устанавливаются турбины.

Для получения электричества, при малой силе ветра, на подставке турбины механически устанавливается подставка под Вспомогательное Устройство (ВУ), так чтобы обеспечить сцепление диска ВУ с краями диска турбины, для поддержания её скорости вращения при меньшей скорости ветра.

Если диск турбины обеспечен прожилинами, то сцепление с диском ВУ может происходить с прожилинами импульсно. Чем дальше от вала установлены ВУ, тем эффективнее работа ВУ в импульсном режиме передачи движения.

ВУ механический устанавливается на подставке, и обеспечен электродвигателем, на валу ВУ установлен резиновый диск. ВУ рассчитано так, что скорость вращения диска была на много больше, чем скорость вращения турбины. Двигатель ВУ может быть маломощный, но скоростной, для достижения более высокого КПД.

Диск ВУ может быть в виде эллипса, круглым или другой известной формы, а ВУ можно установить в разных местах для беспрерывной или импульсной передачи движения на любой детали турбины (диск, вал, ось, лопасть, разными известными способами на пути к ветру. Переходя в сторону против ветра, лопасть вращается вокруг своей оси (2) по ходу движения, и всегда ориентируется ребром к ветру.

В случае, когда опорой для лопасти является вал 4 , а одна сторона лопасти длиннее и достает до вала, при вращении попутно ветру, лопасть длинной стороной опирается на вал, и плоскостью становится к ветру, и под давлением ветра происходит вращение турбин. При переходе лопасти в движение против ветра, ветер давит на длинную сторону лопасти и вращает вокруг её вокруг своей оси до 180 градусов, лопасть становится ребром к ветру, и по пути, до перехода попутно ветру, вращается вокруг своей оси и также становится ребром к ветру.

При малом ветре автоматически включаются ВУ, движение передается турбине разными способами (редуктор, коробка передачи, шкив) и турбина поддерживает минимальную скорость, причём полученная электрическая энергия становится больше, чем затраченная, поскольку добавляется электричество, полученное от ветра. При импульсной передаче движения, диск ВУ в виде эллипса вращается с большой скоростью и взаимодействует с диском турбины по краям. При мгновенном касании по диску, резиновая часть диска передает силу движения в виде удара с большой скоростью. Если ВУ на турбине несколько, то они могут передавать движение по очереди, или одновременно (для каждой турбины рассчитывается индивидуально), и так чтобы получить большую отдачу, чем расход. ВУ может передавать движение как импульсивно, так и непрерывно. ВУ устанавливается для обеспечения без прерывной работы в тех случаях, когда затраты, меньше чем отдача. Под отдачей понимается полученная энергия с минусом затраченной энергии.

ВУ эффективно устанавливать при любой силе ветра. При установке ВУ с импульсной передачей движения, можно достигнуть увеличения скорости вращения так, чтобы вектор конечности лопасти приблизился к скорости ветра или превосходить её, в этом случае КПД приблизится возможному максимуму.

Таким образом, в статье удалось детально описать и представить изобретение для ветряных электростанций, которое имеет малую конструкцию, использует для ветряных турбин лопасти, уменьшающие сопротивление воздуха и, тем самым, увеличивающие КПД устройства.

Литература:

1 – ПАТЕНТ №2581986, опубликован 27.06.2015. Бюл. №18, автор: Нороян Г.

КОНЕЦ

ДИСКЛЕЙМЕР (DISCLAIMER): 1). Мнение редакции газеты "ИСТОЧНИК" может отличаться от мнений авторов публикаций. 2) Авторы не несут ответственность за использование их информации. 3) Не все персонажи публикаций являются вымышленными, а совпадения – случайными.

ВНИМАНИЕ! В избежание ОШИБКИ (ERROR) при отправлении сообщения через форму "Comment" (см. ниже), в ячейке "Name", должны быть указаны Имя или Ник на английском языке (на латинице). Регистрация не обязательна, но желательна, если вы захотите редактировать свои сообщения.