Вихреагрегат

007439 Изобретение относится к ветроэнергетике, может быть использовано для вентиляции застойных зон и активного воздействия на торнадо и смерчи. Известна конструкция ветроэлектростанции (патент РФ 2062353, кл. F03D 3/00, 1996), состоящая из концентратора потока воздуха в виде шатра с вытяжной трубой и конусом с вогнутой поверхностью,ветроколеса, генератора и аккумулятора. К недостаткам ветроэлектростанции можно отнести относительную громоздкость и сложность конструкции, что приводит к значительному снижению КПД двигателя и ресурсов времени эксплуатации узлов механизма. Известна тепловихревая электростанция (патент РФ 94028398, кл. F03D 3/00, 1996), представляющая собой корпус в виде шатра, имеющий вход по всему нижнему периметру, систему с подогревом воздуха, установленный на основании в нижней части генератор с вертикальным валом. Для усиления тяги по оси шатра расположена полая труба. На вертикальном валу генератора внутри трубы закреплены ветровые колеса с лопастями. Для завихрения воздушного потока в нижней части трубы имеются вертикальные прорези с направляющими лопатками. Недостатками обоих известных аналогов являются: низкий КПД из-за громоздкости конструкции,низкая надежность, наличие системы подогрева воздуха, необходимость искусственной тяги для создания перепада давлений с помощью шатра и трубы, необходимость направляющих лопаток для сообщения потоку вихревого движения. Техническим результатом предлагаемого изобретения является: упрощение конструкции и повышение надежности работы агрегата, возможность вентиляции застойных зон и защиты от торнадо и смерча. Технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство так же, как известное, включает корпус, установленный в нем на основании генератор с вертикальным валом, закрепленное на валу ветровое колесо с лопастями. Однако в отличие от известного устройства, корпус выполнен в виде усеченного конуса, основание выполнено дискообразным, лопасти ветрового колеса выполнены криволинейными, на внешней поверхности диска-основания и конуса-корпуса выполнены криволинейные выступы-направляющие, при этом наружные части - корпус, основание, ветровое колесо, окрашены в черный цвет. Криволинейность выступов-направляющих и лопастей ветрового колеса задана логарифмической зависимостью. Лопасти выполнены треугольными, сужающимися к верху. Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1 и 2, на которых схематически приведена конструкция предлагаемого вихреагрегата. На фиг. 1 - вид сбоку, на фиг. 2 - вид сверху. Ветровое колесо с криволинейными лопастями 1 закреплено на валу 2, передающем вращательное движение генератору 5. Генератор находится в коническом корпусе 3 и установлен на диске-основании 4. Наружные поверхности частей агрегата - диск, конус и криволинейные лопасти, окрашены в черный цвет. На диске и конусе выполнены выступы-направляющие 6, кривизна которых, как и криволинейных лопастей, задана логарифмической зависимостью. Устройство работает следующим образом. Поток воздуха нагревается на диске 4, конусе 3 и на криволинейных лопастях 1, благодаря их черному окрасу. Воздушный поток на рабочем участке совершает вращательное движение по направляющим стенкам 6 и, достигая оси вращения, максимально увеличивает угловую скорость. Энергия вихревого движения передается на криволинейные лопасти. Благодаря направлению оси вращения вдоль потока лопасти не испытывают лобового удара воздушного потока и консольного напряжения на оси. Лопасти, вращаясь, передают крутящий момент генератору 5. Предлагаемый вихреагрегат создает условие для возникновения искусственного торнадо, вращательное движение воздушных масс образуется за счет вихрестока, градиент давления и температуры способствует созданию устойчивой тяги без применения специальных устройств. Поток воздуха, нагреваясь на поверхностях диска, конуса и лопастей, движется по спирали к центру. Спиральное движение воздуха обусловлено направляющими стенками на диске, конусе и конфигурацией лопастей. Под воздействием солнечных лучей на наружные части вихреагрегата создается высокая температура на его поверхности. Градиент температуры и давления приводит к движению воздуха на поверхностях диска, конуса и лопастей,но благодаря ее конфигурации воздух начинает вращательное движение, т.е. создаются предпосылки для создания движения типа вихресток или искусственное торнадо. Вихревое течение достигается за счет образования вихрестока на поверхности установки и градиентов температуры и давления воздушной среды по вертикальной оси. Такие явления встречаются в природе: смерчи, торнадо. Имея высокую температуру и низкую плотность, воздушные массы с поверхности вихреагрегата по спирали поднимаются в высшие слои атмосферы, а холодные массы воздуха будут проваливаться в образовавшуюся воронку(эффект образования воронки в ванне, заполненной водой). Воздушный поток с высокой температурой,поднимаясь вверх по спирали, будет вращать лопасти ветрового колеса, которое энергию вихревого движения будет переводить в электрическую. При движении потока нижние слои воздуха будут перемещаться по спирали вверх, а верхние более холодные слои воздуха будут перемещаться по той же спирали вниз, т.е. также обеспечивается вертикальная вентиляция в зоне образования искусственного торнадо. Направление угловой скорости вихря зависит от кривизны стенок на поверхности диска и конуса. Для-1 007439 защиты от естественных торнадо и смерчей можно создать искусственное торнадо с обратной скоростью вращенья. При взаимодействии двух вихрей с разными по направлению скоростью вращенья происходит их взаимное гашение или снижение его энергии. Статистика показывает, что зоны зарождения торнадо и траектория их движения практически ежегодно совпадают. Эти зоны определяются резким повышением температуры и падением атмосферного давления. Когда данные параметры достигают критических величин, тогда возникают мощные торнадо разрушительной силы. Если разместить предлагаемую установку в зонах возникновения торнадо по вероятностным траекториям его движения, причем чередовать направление угловой скорости, тогда можно будет постоянно снижать величину градиента температуры и давления, что исключит возникновение естественного торнадо с разрушительным потенциалом. Естественно, чем больше радиус диска, тем больше и мощнее вихревое движение потока. С увеличением вихря резко возрастает градиент температуры и давления на поверхности агрегата и на верхней части торнадо. Внедрение предлагаемой конструкции целесообразно для регионов с большим потенциалом солнечной энергии. Предлагаемую конструкцию можно установить не только на суше, но и на поверхности моря или океана. Эффективность данной конструкции проявляется особенно для удаленных мест, где невозможно подача электроэнергии обычным способом. Предлагаемое решение позволяет увеличить мощность агрегата за счет устранения воздействия сил сопротивления. При этом повышается надежность работы агрегата, ее эксплуатационные характеристики. К дополнительным преимуществам данной конструкции можно отнести отсутствие вибрации лопастей, устранение ударного воздействия потока и консольного их крепление к валу посредством выполнения лопастей определенной конфигурации и оси вращения, направленной вдоль потока. Криволинейные лопасти треугольной формы и черного цвета, описываемые логарифмической зависимостью, крепятся между собой по оси вращения. Форма лопастей и их ось вращения, направленная параллельно потоку,исключают вибрацию, вибрационную нагрузку и ударное воздействие потока. Использование предлагаемого вихреагрегата обеспечивает достижение технического результата: воздух, нагреваясь на внешней рабочей поверхности, с помощью выступов-направляющих и конфигурации лопастей получает вращательное движение типа вихресток. Градиент температуры и давления также способствуют стабильному вращательному движению потока. Вихревое движение воздуха приводит к вращению лопастей и вала генератора, соосных с осью вихрестока. Криволинейные лопасти обеспечивают его плавное обтекание потоком, воспринимают его воздействие, придают вращение валу и ротору генератора. Консольной нагрузки на лопасти не возникает, а увеличение его длины не вызывает роста ударного воздействия потока, как в случае прототипа, и, соответственно, отсутствует момент напряжения в местах крепления лопастей с валом. Так как нет консольного напряжения, то толщина лопастей может быть очень малой величины, что снизит материалоемкость конструкции. Применение предлагаемой конструкции улучшает условия работы лопастей, снижает усталостное напряжение вала, лопастей,места их соединения и обеспечивает надежность его работы. Генератор находится внутри конуса, над которым устанавливают ветровое колесо с криволинейными лопастями. Все это обеспечивает быстрый монтаж или демонтаж агрегата, визуальный осмотр и устранение неполадок при его эксплуатации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Вихреагрегат, включающий корпус, установленный в нем на основании генератор с вертикальным валом, закрепленное на валу ветровое колесо с лопастями, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде усеченного конуса, основание выполнено дискообразным, лопасти ветрового колеса выполнены криволинейными, на внешней поверхности диска-основания и конуса-корпуса выполнены криволинейные выступы-направляющие. 2. Вихреагрегат по п.1, отличающийся тем, что наружные части - корпус, основание, ветровое колесо окрашены в черный цвет.