Ветровая турбина с вертикальной осью и ветровая электростанция
Формула / Реферат
1. Ветровая турбина с вертикальной осью (3), содержащая ротор (F) и генератор (7), соединенные с указанной осью (3), и опорную конструкцию, удерживающую ось (3) указанного ротора (F) посредством подшипников, причем указанный ротор (F) содержит ось (3), вставленную в верхний подшипник, установленный в верхней части верхней консоли (10), и нижний подшипник, установленный в строении (20), выполненном на первом этаже (8), и опорные кольца (11), закрепленные перпендикулярно оси (3), отстоящие друг от друга вдоль указанной оси (3), и большое количество дугообразных кронштейнов (2), вставленных в указанные кольца (11) и поддерживающих лопатки (12) турбины, и содержащая отражательные пластины (1), окружающие указанный ротор (F), отличающаяся тем, что имеется проход (S) для ветра, образованный между краями, помещенными на внутренний диаметр (d1) смежных лопаток (12), причем указанный проход (S) имеет размер в зависимости от геометрической конфигурации лопаток (12) турбины и отражательных пластин (1), окружающих указанный ротор (F), при этом указанные лопатки (12) турбины имеют форму, определяемую по меньшей мере одной квадратичной, и/или тригонометрической, и/или гиперболической математической кривой в плоскости, перпендикулярной образующим поверхностям указанных лопаток (12) турбины, где расположено дополнительное число разделительных лопаток (С), а указанные отражательные пластины (1) имеют отклоняющие и опорные элементы в качестве усилителей (13) эффективности, расположенные между их внутренним (d3) и наружным (d4) диаметрами.
2. Ветровая турбина по п.1, отличающаяся тем, что число усилителей (13) эффективности равно числу указанных отражательных пластин (1), при этом указанные усилители (13) эффективности образуют замкнутый многоугольник.
3. Ветровая турбина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит направляющую (G) опорного ролика, расположенную вдоль указанной оси (3) и между наружным диаметром (d2) ротора (F) и внутренним диаметром (d3) отражательных пластин (1), причем направляющая (G) состоит из опорного кольца (t), выполненного на отражательных пластинах (1), и контактирующего кольцо подшипника качения, расположенного на наружном диаметре (d2) ротора (F).
4. Ветровая турбина в соответствии с любым из пп.1-3, отличающаяся тем, что парные лопатки (16), имеющие более короткие дуги, расположены симметрично между указанными лопатками (12) турбины на наружном диаметре (d2) ротора (F), а их число равно числу лопаток (12) турбины.
5. Ветровая турбина по п.4, отличающаяся тем, что в той же самой плоскости, что и указанные усилители (13) эффективности, расположены триггеры (14) вихревого движения, разграниченные четырьмя поверхностями.
6. Ветровая турбина в соответствии с любым из пп.1-5, отличающаяся тем, что она может быть выполнена с дополнительной высотой, этажи (17) выполнены отстоящими друг от друга на равные расстояния (h) вдоль указанной высоты, а роторы (F) содержат опорные кольца (11), установленные неподвижно отстоящими друг от друга и имеющими дугообразные кронштейны (2), поддерживающие лопатки (12) турбины, которые расположены между указанными этажами (17), при этом оси (3) ротора(ов) (F) установлены в отверстие (18) указанного этажа (17) через подшипник.
7. Ветровая турбина по п.6, отличающаяся тем, что указанный этаж (17) имеет форму эллипсоида.
8. Ветровая турбина в соответствии с любым из пп.1-7, отличающаяся тем, что она содержит упругие элементы, которые компенсируют различные перемещения частей ее оси (3), приводя к равномерному вращению.

Текст
(3) указанного ротора (F) посредством подшипников, при этом указанный ротор (F) содержит ось(3), вставленную в верхний подшипник, установленный в верхней части верхней консоли (10), и нижний подшипник, установленный в строении (20), выполненном на первом этаже (8), и опорные кольца (11), закрепленные перпендикулярно оси (3), отстоящие друг от друга вдоль указанной оси(3), и большое количество дугообразных кронштейнов (2), вставленных в указанные кольца (11) и поддерживающих лопатки (12) турбины. 017409 Техническая область изобретения Изобретение относится к ветровой турбине с вертикальной осью и к ветровой электростанции. Уровень техники В уровне техники наблюдается возрастающее число решений, имеющих конкретные варианты выполнения и рабочие характеристики, цель которых использовать и преобразовывать энергию потока воздуха в другой тип энергии. Фактически такие наиболее широко известные системы, например, используемые для нагнетания или нагревания воды, предназначены для преобразования в электрическую энергию или в другой тип энергии. В рамках программ альтернативных источников энергии более эффективное использование энергии ветра становится все более значимым по всему миру. Ветровые турбины, имеющие горизонтальную ось,являются наиболее широко распространенными конструкциями, прежде всего при требованиях отличных рабочих характеристик; при этом наиболее часто используются конструкции, имеющие три лопатки,работа которых очень хорошо известна в уровне техники. Недостатком последней конструкции является то, что ее эффективная работа может быть достигнута только на больших высотах, из-за самой большой скорости ветра на этих уровнях. Еще один недостаток заключается в особенности постоянной необходимости ориентировать плоскость лопаток всегда перпендикулярно вектору скорости ветра и изменять угол лопаток, чтобы получить оптимальный и эффективный уровень производства энергии. Такое разнонаправленное перемещение устанавливает жесткие требования к системе, такие что адекватные технические требования могут быть удовлетворены только с использованием очень дорогостоящих решений. Дополнительный недостаток такой системы ветровых турбин заключается в том, что ее конструкция требует размещения на больших высотах большого количества материалов. Ветровые турбины с горизонтальной осью могут использовать энергию, которая преобразуется на поверхности, ограниченной только плоскостью лопаток. Кроме того, эти системы могут эффективно использовать энергию ветра только в узком диапазоне скорости ветра. Чтобы преодолеть эти недостатки систем с горизонтальной осью, в уровне техники было предложено много решений, использующих ветровые турбины с вертикальной осью. Такой тип решений раскрыт, например, в патентах США 4365929, 6749393, заявке на патент США 2005/079054, патенте Германии 4122919, заявке на патент Японии 2006/037898 и заявке на патент Германии 102005041600. Общий недостаток этих решений заключается в том, что их конструкция очень сложна и дорогостояща. Главный аспект настоящего изобретения заключается в обеспечении ветровой турбины, имеющей вертикальную ось на основе теоретических решений новой математической концепции, касающейся энергетической системы в области механики текучей среды. Поэтому цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить ветровую электростанцию,действующую всегда одним и тем же образом, в отличие от электростанций предшествующего уровня техники, без регулирования с использованием обратной связи и независимо от фактического направления ветра, и имеющую минимальное сопротивление потоку, т.е. которая имеет высокую эффективность,- из-за баланса между вращательными моментами, задействованными на входе и выходе электростанции,а также благодаря ее новой геометрической конфигурации, при этом такая электростанция имеет простую конструкцию и низкие эксплуатационные затраты и дополнительно имеет способность работать эффективно даже в случае слабого ветра и на участках со слабым ветром, а также быть нечувствительной к внезапным изменениям и к распределениям ветровой нагрузки как функции высоты. Сущность изобретения Цель настоящего изобретения достигается путем обеспечения ветровой турбины с вертикальной осью, имеющей ротор и генератор, соединенные с указанной осью, и опорную конструкцию, удерживающую ось указанного ротора посредством подшипников, при этом указанный ротор содержит ось,вставленную в верхний подшипник, установленный в верхней части верхней консоли, и в нижний подшипник, установленный в строении, выполненном на первом этаже, и опорные кольца, закрепленные перпендикулярно оси, отстоящие друг от друга вдоль указанной оси, и большое количество дугообразных кронштейнов, вставленных в указанные кольца и поддерживающих лопатки турбины, при этом имеется проход для ветра, образованный между краями, помещенными на внутренний диаметр смежных лопаток, причем размер указанного прохода зависит от геометрической конфигурации лопаток турбины и отражательной пластины, окружающей указанный ротор. Ветровая турбина в соответствии с изобретением предпочтительно имеет по меньшей мере два дугообразных кронштейна, а указанные лопатки турбины имеют форму, определяемую по меньшей мере одной квадратичной, и/или тригонометрической, и/или гиперболической математической кривой. Кроме того, плоскость дугообразного кронштейна преимущественно перпендикулярна образующей поверхности указанной лопатки турбины, при этом дополнительное число разделительных лопаток выполнено в плоскости, перпендикулярной образующей поверхности указанных лопаток турбины.-1 017409 Ветровая турбина предпочтительно содержит отражательные пластины, имеющие отклоняющие и опорные элементы в качестве усилителей эффективности, расположенные между их внутренним и наружным диаметрами, число которых равно числу указанных отражательных пластин, при этом указанные усилители эффективности образуют замкнутый многоугольник, а опорная конструкция выполнена из труб или свернутых профилированных кусков, известных самих по себе, и все это расположено в большом количестве плоскостей, перпендикулярных оси. Ветровая турбина более предпочтительно содержит направляющую для опорного ролика, расположенную вдоль указанной оси и между наружным диаметром ротора (F) и внутренним диаметром отражательных пластин, причем направляющая (G) состоит из опорного кольца, выполненного на отражательных пластинах, и контактирующего кольца подшипника качения, расположенного на наружном диаметре ротора. Парные лопатки, имеющие более короткие дугу, расположены симметрично между указанными лопатками турбины на наружном диаметре ротора, и их число равно числу лопаток турбины, а в той же самой плоскости, что и указанные усилители эффективности, расположены триггеры вихревого движения, разграниченные четырьмя поверхностями. Цель настоящего изобретения достигается также путем обеспечения ветровой турбины с вертикальной осью, имеющей ротор и генератор, соединенные с указанной осью, причем она может быть выполнена с дополнительной высотой, этажи выполнены расположенными отстоящими друг от друга на равные расстояния вдоль указанной высоты, а роторы содержат опорные кольца, установленные неподвижно отстоящими друг от друга и имеющими дугообразные кронштейны, поддерживающие лопатки турбины, которые расположены между указанными этажами, при этом оси ротора(ов) установлены в отверстие указанного этажа через подшипник. Указанный этаж предпочтительно имеет форму цилиндрического диска или форму эллипсоида. Указанный этаж и указанные отражательные пластины выполнены из легкого конструкционного сталежелезобетона. Ветровая турбина преимущественно содержит упругие элементы, которые компенсируют различные перемещения частей ее оси, приводя к равномерному вращению. Описание чертежей Фиг. 1 представляет собой вертикальное сечение ветровой турбины с вертикальной осью, выполненной в соответствии с изобретением. Фиг. 2 представляет собой сечение, взятое по плоскости A-A, изображенной на фиг. 1. Фиг. 3 представляет собой вид в аксонометрии сбоку второго варианта выполнения ветровой турбины с вертикальной осью, выполненной в соответствии с изобретением. Фиг. 4 представляет собой сечение, взятое по плоскости A-A, изображенной на фиг. 3. Фиг. 5 представляет собой сечение, взятое по плоскости B-B, изображенной на фиг. 4. Фиг. 6 представляет собой вид в плане сбоку триггеров вихревого движения ветровой турбины с вертикальной осью, выполненной в соответствии с изобретением. Фиг. 7 представляет собой вид в аксонометрии триггеров вихревого движения, изображенного на фиг. 6. Фиг. 8 представляет собой вид в аксонометрии сбоку третьего варианта выполнения ветровой турбины с вертикальной осью, выполненной в соответствии с изобретением. Фиг. 9 представляет собой сечение ветровой турбины, взятое по плоскости C-C, изображенной на фиг. 8. Фиг. 10 представляет собой сечение ветровой турбины, взятое по плоскости D-D, изображенной на фиг. 9. Фиг. 11 представляет собой схематическую эксплуатационную диаграмму ветровой турбины, выполненной в соответствии с изобретением. Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения Фиг. 1 представляет собой вертикальное сечение ветровой турбины с вертикальной осью, выполненной в соответствии с изобретением, где ветровая турбина поддерживается первым этажом 8. Центральная станция управления и устройства для управления ветровой турбиной расположены в строении 20, расположенном вдоль первого этажа 8. Элемент 9 основания, поддерживающий верхние механизмы ветровой турбины, расположен на первом этаже 8, причем указанные верхние механизмы покрыты сверху верхней консолью 10. Ось 3 ветровой турбины удерживается подшипником 4 верхней консоли 10 и подшипником 5, установленным в строении 20, и присоединена к генератору 7, расположенному в строении 7 известным образом, так что генератор 7 приводится в действие осью 3. Отражательные пластины 1, выполненные также с возможностью противостояния вертикальной нагрузке, помещены на элемент 9 основания, расположенный на первом этаже 8. Отражательные пластины 1 неподвижно присоединены к элементу 9 основания. Верхние концы отражательной пластины 1 жестко поперечно закреплены верхними консолями 10.-2 017409 Опорные кольца 11, имеющие диаметр d1, установлены на оси 3, удерживаемой подшипником 4 верхней консоли 10 и подшипником 5, установленным в строении 20, предпочтительно отстоящими друг от друга на равные расстояния вдоль указанной оси 3 и параллельно друг другу, при этом их плоскость установки перпендикулярна указанной оси 3 (см. фиг. 1 и 3). Дугообразные кронштейны 2, поддерживающие и закрепляющие лопатки 12 турбины, зажаты на опорные кольца 11, установленные на оси 3 (см. фиг. 2). Число лопаток 12 турбины и число прикрепленных к ним дугообразных кронштейнов 2 произвольно, но по меньшей мере необходимы два кронштейна. Поверхность лопаток 12 турбины имеет форму, определяемую по меньшей мере одной квадратичной, и/или тригонометрической, и/или гиперболической математической кривой. Ось 3 с установленными на ней опорными кольцами 11, которые удерживают дугообразные кронштейны 2, снабжена лопатками 12 турбины, что все вместе формирует один узел, который является ротором F, причем все эти элементы при работе вращаются с одной и той же скоростью вращения. Дугообразный кронштейн 2 и опорное кольцо 11, предусмотренные на оси 3, имеют конструкцию,которая сама по себе известна, например ячеистой структуры, выполненной из алюминия или пластмассы. Лопатка 12 турбины расположена на дугообразном кронштейне 2 так, что ее образующие поверхности примыкают к внутренней части дугообразного кронштейна 2. Имеется проход S для ветра, образованный между краями, помещенными на внутренний диаметр d1 смежных лопаток 12, причем указанный проход S имеет размер, зависящий от геометрической конфигурации лопаток 12 турбины и от геометрической конфигурации отражательных пластин 1, окружающих указанный ротор F. Следует заметить, что в случае ветровых турбин высокой эффективности в плоскости, перпендикулярной образующим поверхностям лопаток 12 турбины, может быть расположено произвольное число разделительных лопаток С, причем указанные лопатки С имеют плоскость, перпендикулярную образующей поверхности лопаток 12 (см. фиг. 3). Диаметры каждого элемента представляют собой очень важные факторы. Внутренние дуги отражательной пластины 1 начинаются с диаметром d3, который больше, чем диаметр d2 лопаток 12 турбины. Если смотреть перпендикулярно к образующей поверхности отражательной пластины 1, то видно,что там расположены вогнутые и выпуклые дуги. Наиболее удаленные точки дуг отражательной пластины 1 расположены на окружности, имеющей диаметр d4. Отражательные пластины 1 расположены вертикально и симметрично отстоят друг от друга с равными углами между ними. В случае ветровых турбин, имеющих более плохие рабочие характеристики, конструкция отражательной пластины 1 образована ячеистой структурой, имеющей вертикальное листовое покрытие, и его материал может быть выбран произвольно. Существует строгое математическое функциональное соотношение между диаметром d2 ротора F и наружным d3 и внутренним d4 диаметрами отражательной пластины 1, определяемое скоростью ветра и оценкой рабочих характеристик ветровой турбины. В случае относительно более низкой скорости ветра выгодно выбирать диаметр d4 отражательной пластины 1 больше, а диаметры d2 и d3 меньше, так как поступающий объем воздуха будет больше в этом случае, хотя и число отражательных пластин остается тем же самым, и тот же самый объем, что и поступающий объем воздуха, должен поступить между лопатками 12 турбины, имеющих уменьшенный диаметр d2. Из-за уравнения непрерывности эти два объема должны быть равны, в связи с этим намного большая скорость поступающего воздуха может быть получена при диаметре d3, приводя к повышению кинетической энергии в квадрате. Один из самых преимущественных эффектов настоящего изобретения, по сравнению с предшествующими решениями уровня техники, заключается в его эффективной выполнимости и применимости также в случае слабого ветра. Работа ветровой турбины, выполненной в соответствии с изобретением, будет подробно описана далее со ссылкой на фиг. 11. Фиг. 2. показывает вариант выполнения ветровой турбины с вертикальной осью большой мощности, раскрытой со ссылкой на фиг. 1, в соответствии с изобретением. Решение, изображенное на фиг. 4, содержит восемь отражательных пластин 1 и усилителей 13 эффективности - отражательные пластины и опорные средства сами по себе также расположены вдоль диаметра, меньшего, чем диаметр d4, но большего, чем диаметр d3 отражательной пластины 1. Усилители 13 эффективности образуют замкнутый многоугольник в соответствии с числом отражательных пластин 1, увеличивая жесткость и эффективность конструкции. Углы многоугольника усилителей 13 эффективности примыкают к боковой поверхности отражательной пластины 1 перпендикулярно образующей поверхности отражательной пластины 1. Предпочтительный вариант выполнения усилителя 13 эффективности показан на фиг. 5.-3 017409 Усилитель 13 эффективности имеет каркас, включающий трубы или профильные секции, которые сами по себе известны и которые присоединены к двум смежным отражательным пластинам 1 предпочтительно посредством сварных соединений. Каркас усилителя 13 эффективности включает опорные элементы a, окруженные кожухом b, где предпочтительно число опорных элементов а=8, хотя это число может быть выбрано произвольно. Продольные конструктивные элементы и образующие поверхности кожуха b усилителя 13 эффективности размещены в плоскостях, которые перпендикулярны кожуху отражательных пластин 1 (см. фиг. 4). Каждый опорный элемент a усилителя 13 эффективности перпендикулярен отражательной пластине 1 и расположен параллельно плоскости опорного кольца 11 и дугообразного кронштейна 2, поэтому выгодно разместить усилитель 13 эффективности в плоскости опорного кольца 11 и дугообразного кронштейна 2. Дополнительное число усилителей 13 эффективности может быть установлено параллельно друг другу в отражательных пластинах 1. Материал, обычно используемый для изготовления усилителей 13 эффективности, является функцией рабочих характеристик ветровой турбины, поэтому в случае более высокого требования к рабочим характеристикам усилители 13 эффективности изготовлены из сталежелезобетона, как и отражательные пластины 1. В этом варианте выполнения кулачковые поверхности G опорного ролика могут быть расположены между наружным диаметром d2 ротора F и внутренним диаметром d3 отражательной пластины 1 (см. фиг. 3). Кулачковые поверхности G опорного ролика обеспечивают точное управление расстоянием между наружным диаметром d2 ротора F и внутренним диаметром d3 отражательной пластины 1 даже в случае очень длинных (высоких) роторов F и чрезвычайной ветровой нагрузки. Число кулачковых поверхностей G опорного ролика, которые встраиваются вдоль ротора F, определяется ожидаемой ветровой нагрузкой и запланированными рабочими характеристиками ветровой турбины. В варианте выполнения согласно фиг. 3 встроены три кулачковые поверхности G опорного ролика. Элемент основания кулачковой поверхности G опорного ролика представляет собой опорное кольцо t, поддерживаемое отражательной пластиной 1 и входящее в контакт с кольцом n подшипника качения, расположенным на внешней окружности d2 ротора F. В варианте выполнения ветровой турбины большой мощности, показанной на фиг. 6, парные лопатки 16, имеющие более короткие дуги, расположены симметрично между лопатками 12 турбины. Длина дуги парных лопаток 16 короче, чем длина дуги лопаток 12 турбины, при этом наиболее удаленные образующие поверхности, проходящие параллельно оси 3 этой лопатки 16, помещены на диаметр d2 ротора F, а число лопаток 16 равно числу лопаток 12 турбины. Как упомянуто выше, в случае ветровой турбины большой мощности предпочтительно использовать триггеры 14 вихревого движения на отражательных пластинах 1, расположенные перпендикулярно оси 3 в той же самой плоскости, что и усилители 13 эффективности. Триггеры 14 вихревого движения этого варианта выполнения изображены на фиг. 7. На этом чертеже ясно показано, что триггер 14 вихревого движения представляет собой тело, разграниченное четырьмя поверхностями. Работа второго варианта выполнения, по существу, одинакова с работой варианта выполнения, показанного на фиг. 1, за исключением того, что воздушный поток, перемещающийся между лопатками турбины, изменяется усилителями 13 эффективности и триггерами 14 вихревого движения, что приводит к улучшенным рабочим характеристикам. На фиг. 9 изображена конструкция ветровой турбины, имеющей произвольные рабочие характеристики. Высота ветровой турбины должна определяться динамической стабильностью. В этом варианте выполнения, чтобы достигнуть динамической стабильности, вокруг заранее заданной высоты отражательной пластины 1 сформирован по меньшей мере один удерживающий и разделяющий этаж 17, который выполнен из известного конструкционного материала, предпочтительно из материала, одинакового с материалом отражательной пластины 1. Для ветровых электростанций большой мощности, т.е. большей чем 1 МВт, этот материал предпочтительно является сталежелезобетоном. Удерживающие и разделяющие этажи 17 могут быть расположены в произвольном количестве перпендикулярно отражательной пластине 1, а также оси 3, формируя конструкцию, являющуюся цельной,как с точки зрения динамики текучей среды, так и с точки зрения сопротивления материалов, причем ее размеры определяются, по существу, размером оси 3 и наружным диаметром d4отражательной пластины 1. Этажи 17 отстоят друг от друга на одно и то же расстояние h, которое также определяет длину оси между этажами 17. Ветровая турбина, изображенная на фиг. 1 и 2, по существу, помещена между двумя этажами 17(см. фиг. 9), но можно предусмотреть различные варианты выполнения ветровых турбин между двумя этажами 17. Верхняя консоль 10 может быть опущена в этом случае, поскольку ее функции выполняет-4 017409 этаж 17. На фиг. 10 показан этаж 17, который имеет сквозное отверстие 18 в своей середине, в которое вставлена ось 3 предпочтительно посредством подшипника. Этаж 17 предпочтительно представляет собой диск, который преимущественно выполнен как эллипсоид вращения или любое другое тело, подходящее с точки зрения динамики текучей среды. В этом варианте выполнения предел высоты ограничен длиной оси 3. По этой же самой причине предпочтительно применять ось 3, разделенную согласно расстоянию h этажей 17, но в этом случае расположение подшипника потребует специальной несущей конструкции, как это описано далее. В связи с тем, что в этом варианте выполнения используется этаж 17, вдоль всей высоты может быть расположена больше чем одна секция F1, F2, F3, , Fn ротора F. Так как сила ветра, воздействующая на лопатки 12 турбины, расположенные между двумя параллельными этажами 17, может отличаться,между различными этажами 17 должны быть приняты во внимание различные условия прохождения воздуха. Имея это обстоятельство в виду при конструировании, ось 3 может быть сформирована секциями F1, F2, F3, , Fn в соответствии с расстоянием h, так что заданная секция F1 должна быть вставлена, с возможностью приведения в движение, в центральное отверстие 18 в соответствующем верхнем этаже 17, а нижний конец секции F1 должен быть соединен с верхним концом нижней секции F2, предпочтительно посредством упругого соединения, поддерживающего секцию F1 в осевом направлении, но обеспечивающего возможность совершения только небольшого бокового перемещения. В этом варианте выполнения подшипник установлен в отверстиях 18 посредством упругого конструктивного элемента. Следовательно, изгибная деформация оси 3, состоящей из секций F1, F2, F3, , Fn, может быть опущена из рассмотрения даже в случае больших ветровых нагрузок, действующих по-разному вдоль всей высоты ветровой турбины. Работа ветровой турбины с вертикальной осью 3, выполненной в соответствии с изобретением, будет теперь описана со ссылкой на фиг. 11. Основное преимущество ветровой турбины с вертикальной осью 3, выполненной в соответствии с изобретением, состоит в том, что она может быть использована при любой скорости ветра и рабочих характеристиках генератора, т.е. подачи горячей воды, увеличивается наряду с увеличивающейся скоростью ветра, и, кроме того, она имеет выдерживающую землетрясение конструкцию. Масса воздуха, поступающая на поверхность, ограниченную диаметром d4 и соответствующей высотой, входит в ветровую электростанцию через отверстия f1, ограниченные отражательной пластиной 1. Входящий воздух будет ускоряться благодаря как кривизне отражательной пластины 1, так и площади поперечного сечения, сужающейся от поверхности входного отверстия f1 к отверстию f2, площадь поперечного сечения которого меньше, чем площадь поперечного сечения входного отверстия f1. Ускоренная масса воздуха, имеющая теперь увеличенную скорость и, следовательно, имеющая увеличенный импульс, входит в лопатки 12 турбины через отверстие f2, прикладывает вращательный момент к ротору F,получая взамен изменение направления потока, и течет в противоположные лопатки 12 турбины через проход S, ограниченный осью 3 и опорными кольцами 11, где его импульс должен быть изменен и, претерпевая дальнейшее изменение направления потока, прикладывает дополнительный вращательный момент к лопаткам 12 турбины. Из-за расположения системы кривизна и отверстия f1, f2 отражательной пластины 1, так же как и диаметр d2 ротора F, и кривизна лопаток 12 турбины обеспечивают ламинарное течение при любой скорости, а полученный вращательный момент будет один и тот же на лопатках 12 турбины, как во входном отверстии, так и в выходном отверстии, поэтому будет симметрично приложен к оси 3. В действительности, отверстия отражательной пластины 1 ведут себя взаимообратным образом на стороне выходного потока по сравнению с условиями потока на входной стороне. Потраченный воздух, выходящий из отверстия f2 на стороне выходного потока, расширяется до отверстия f1, имеющего большую площадь поперечного сечения, затем он уносится воздушным потоком,протекающим свободно около ветровой электростанции, при этом такой эффект приводит к уменьшению сопротивления потока и увеличению эффективности ветровой турбины. Главное преимущество ветровой электростанции, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, состоит в том, что изобретение обеспечивает ветровую электростанцию, действующую всегда одним и тем же образом, в отличие от ветровых электростанций предшествующего уровня техники,без управления путем обратной связи и независимо от фактического направления ветра, и имеющую минимальное сопротивление потоку, т.е. имеющую высокую эффективность, из-за баланса между вращательными моментами, приложенными в отверстиях на стороне входного потока и на стороне выходного потока электростанции, а также из-за ее новой геометрической конфигурации, и имеет при этом простую конструкцию и низкую стоимость обслуживания, а также способна работать эффективно даже в условиях слабого ветра и в местах со слабым ветром и является не чувствительной как к внезапным изменениям ветра, так и к распределению ветровой нагрузки как функции высоты.-5 017409 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Ветровая турбина с вертикальной осью (3), содержащая ротор (F) и генератор (7), соединенные с указанной осью (3), и опорную конструкцию, удерживающую ось (3) указанного ротора (F) посредством подшипников, причем указанный ротор (F) содержит ось (3), вставленную в верхний подшипник, установленный в верхней части верхней консоли (10), и нижний подшипник, установленный в строении (20),выполненном на первом этаже (8), и опорные кольца (11), закрепленные перпендикулярно оси (3), отстоящие друг от друга вдоль указанной оси (3), и большое количество дугообразных кронштейнов (2),вставленных в указанные кольца (11) и поддерживающих лопатки (12) турбины, и содержащая отражательные пластины (1), окружающие указанный ротор (F), отличающаяся тем, что имеется проход (S) для ветра, образованный между краями, помещенными на внутренний диаметр (d1) смежных лопаток (12),причем указанный проход (S) имеет размер в зависимости от геометрической конфигурации лопаток (12) турбины и отражательных пластин (1), окружающих указанный ротор (F), при этом указанные лопатки(12) турбины имеют форму, определяемую по меньшей мере одной квадратичной, и/или тригонометрической, и/или гиперболической математической кривой в плоскости, перпендикулярной образующим поверхностям указанных лопаток (12) турбины, где расположено дополнительное число разделительных лопаток (С), а указанные отражательные пластины (1) имеют отклоняющие и опорные элементы в качестве усилителей (13) эффективности, расположенные между их внутренним (d3) и наружным (d4) диаметрами. 2. Ветровая турбина по п.1, отличающаяся тем, что число усилителей (13) эффективности равно числу указанных отражательных пластин (1), при этом указанные усилители (13) эффективности образуют замкнутый многоугольник. 3. Ветровая турбина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит направляющую (G) опорного ролика, расположенную вдоль указанной оси (3) и между наружным диаметром (d2) ротора (F) и внутренним диаметром (d3) отражательных пластин (1), причем направляющая (G) состоит из опорного кольца (t), выполненного на отражательных пластинах (1), и контактирующего кольцо подшипника качения,расположенного на наружном диаметре (d2) ротора (F). 4. Ветровая турбина в соответствии с любым из пп.1-3, отличающаяся тем, что парные лопатки (16),имеющие более короткие дуги, расположены симметрично между указанными лопатками (12) турбины на наружном диаметре (d2) ротора (F), а их число равно числу лопаток (12) турбины. 5. Ветровая турбина по п.4, отличающаяся тем, что в той же самой плоскости, что и указанные усилители (13) эффективности, расположены триггеры (14) вихревого движения, разграниченные четырьмя поверхностями. 6. Ветровая турбина в соответствии с любым из пп.1-5, отличающаяся тем, что она может быть выполнена с дополнительной высотой, этажи (17) выполнены отстоящими друг от друга на равные расстояния (h) вдоль указанной высоты, а роторы (F) содержат опорные кольца (11), установленные неподвижно отстоящими друг от друга и имеющими дугообразные кронштейны (2), поддерживающие лопатки(12) турбины, которые расположены между указанными этажами (17), при этом оси (3) ротора(ов) (F) установлены в отверстие (18) указанного этажа (17) через подшипник. 7. Ветровая турбина по п.6, отличающаяся тем, что указанный этаж (17) имеет форму эллипсоида. 8. Ветровая турбина в соответствии с любым из пп.1-7, отличающаяся тем, что она содержит упругие элементы, которые компенсируют различные перемещения частей ее оси (3), приводя к равномерному вращению.
МПК / Метки
МПК: F03D 3/04
Метки: осью, электростанция, вертикальной, ветровая, турбина
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/11-17409-vetrovaya-turbina-s-vertikalnojj-osyu-i-vetrovaya-elektrostanciya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Ветровая турбина с вертикальной осью и ветровая электростанция</a>
Предыдущий патент: Скважинная система "мокрого" стыковочного соединителя с предотвращением попадания обломков породы
Следующий патент: Переключаемая оптическая система создания изображений и сопутствующее устройство с переключением трехмерного/двумерного изображений
Случайный патент: Синтез ингибиторов тирозинкиназы брутона