ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2249723

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ВЕТРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ВЕТРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Имя изобретателя: Нефедов Сергей Иванович 
Имя патентообладателя: Нефедов Сергей Иванович
Адрес для переписки: 125009, Москва, а/я 184, ППФ "ЮС", пат.пов. В.В.Курьянову (для Нефедова С.И.)
Дата начала действия патента: 2003.03.31 

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии воздушных потоков в другие виды энергии, преимущественно в электрическую энергию. Технический результат заключается в повышении эффективности преобразования энергии. Способ включает прохождение первого набегающего воздушного потока между двумя сужающимися и расширяющимися по его ходу аэродинамическими поверхностями для формирования между ними зоны пониженного давления и передачу по трубопроводу из окружающего пространства в зону пониженного давления второго воздушного потока. Преобразователь устанавливают на пути второго воздушного потока. В зоне пониженного давления, по меньшей мере, в одной из аэродинамических поверхностей выполняют полость, обеспечивающую закручивание второго воздушного потока стенкой этой полости. Закручивание второго воздушного потока формируют по касательной по направлению прохождения первого набегающего воздушного потока. Устройство содержит две пластины. Трубопровод предназначен для передачи второго воздушного потока. Один конец трубопровода выполнен открытым и связанным с окружающим пространством, а другой конец подсоединен к наружной поверхности одной из пластин. Преобразователь установлен в трубопроводе. По меньшей мере, одна из пластин выполнена с полостью для закручивания второго воздушного потока. Полость сообщена с трубопроводом. Полость выполнена ортогонально относительно направления первого набегающего воздушного потока с возможностью закручивания второго воздушного потока по касательной по направлению первого набегающего воздушного потока.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии воздушных естественных потоков в другие виды энергии, преимущественно в электрическую энергию.

Известны различные виды энергетических ветровых установок, которые позволяют преобразовывать энергию ветра в электроэнергию (US, 3883750); (DE, 2402647); (FR, 2379709).

Ограничением большинства известных устройств является большое аэродинамическое сопротивление воздушному потоку, поэтому приходится использовать достаточно большое количество укрепляющих конструкцию элементов, различного вида опор и растяжек. При использовании большого количества простых ветровых преобразователей энергии для суммирования их мощности приходится занимать обширные площади.

Известен преобразователь энергии ветра, содержащий две пластины, выполненные сужающимися и расширяющимися по ходу первого набегающего воздушного потока и предназначенные для формирования в области сужения пластин зоны пониженного давления, трубопровод, предназначенный для передачи второго воздушного потока, причем один конец трубопровода выполнен открытым и связанным с окружающим пространством, а другой конец подсоединен к аэродинамической поверхности пластины в области сужения пластин, преобразователь, установленный в трубопроводе (RU, 2008516).

В этом устройстве воздуховоспринимающий элемент - пластины выполнен в виде пространственного конфузора, образуемого двумя пустотелыми шаровыми сегментами с общей центральной осью, проходящей через вершины выпуклостей шаровых сегментов, обращенными друг к другу. Внутренние полости шаровых сегментов сообщаются посредством каналов-стоек, скрепляющих последние между собой.

Устройство является громоздким, оказывает достаточно большое аэродинамическое сопротивление набегающему воздушному потоку.

Наиболее близким техническим решением является система для преобразования энергии ветра или другого потока, например воды (US, 4079264), которая реализует способ преобразования энергии потока, включающий прохождение первого набегающего воздушного потока между двумя сужающимися и расширяющимися по его ходу аэродинамическими поверхностями для формирования между ними в области сужения аэродинамических поверхностей зоны пониженного давления и передачу по трубопроводу из окружающего пространства в упомянутую зону пониженного давления второго воздушного потока, на пути которого устанавливают преобразователь.

Устройство для преобразования энергии ветра содержит две пластины, выполненные сужающимися и расширяющимися по ходу первого набегающего воздушного потока и предназначенные для формирования в области сужения пластин зоны пониженного давления. Трубопровод предназначен для передачи второго воздушного потока. Один конец трубопровода выполнен открытым и связанным с окружающим пространством, а другой конец сообщен с наружной аэродинамической поверхностью одной из пластин в области сужения пластин. Преобразователь, например генератор, преобразующий вращение лопастей турбины в электроэнергию, устанавливается в трубопроводе по ходу второго воздушного потока.

Известное устройство выполнено в виде отдельных ячеек из соединенных между собой пластин. Одна из аэродинамических поверхностей пластин ячеек связывается разветвленными отрезками трубопровода с трубопроводом, в котором установлен преобразователь. Отдельные ячейки расположены по вертикали и разделены свободным промежутком для прохождения первого набегающего воздушного потока как внутри ячеек, так и между ними. Кроме того, в устройстве для дополнительного получения электроэнергии могут использоваться дополнительные преобразователи, которые устанавливаются по ходу первого набегающего воздушного потока внутри ячеек непосредственно в зоне пониженного давления между аэродинамическими поверхностями пластин.

Преимуществом этого технического решения является обеспечение возможности получения достаточно большой суммарной величины разрежения за счет использования большого количества ячеек, что позволяет дополнительно увеличить выходную мощность преобразователя.

Ограничениями этого технического решения являются: достаточно большое аэродинамическое сопротивление каждой ячейки первому набегающему воздушному потоку; большое аэродинамическое сопротивление всей конструкции первому набегающему воздушному потоку; недостаточная величина вырабатываемой генератором мощности относительно общей площади конструкции; большие габариты устройства и вес.

Решаемая изобретением задача - повышение эффективности преобразования энергии.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявленного способа, - уменьшение аэродинамического сопротивления каждой ячейки за счет снижения общего аэродинамического сопротивления первому набегающему воздушному потоку и второму воздушному потоку.

Технический результат, который может быть получен при выполнении устройства, - уменьшение аэродинамического сопротивления ячейки.

Дополнительный технический результат, который может быть получен при выполнении устройства, - уменьшение аэродинамического сопротивления всей конструкции из множества ячеек набегающему ветровому потоку; повышение мощности преобразователя относительно площади конструкции; увеличение величины вырабатываемой преобразователем энергии за счет увеличения перепада давлений между входом трубопровода и его выходом, сообщенным с зоной пониженного давления; повышение коэффициента полезного действия, а также уменьшение габаритов конструкции в целом и снижение ее веса.

Для решения поставленной задачи в известном способе преобразования энергии ветра, включающем прохождение первого набегающего воздушного потока между двумя сужающимися и расширяющимися по его ходу аэродинамическими поверхностями для формирования между ними в области сужения аэродинамических поверхностей зоны пониженного давления и передачу по трубопроводу из окружающего пространства в упомянутую зону пониженного давления второго воздушного потока, на пути которого устанавливают преобразователь, согласно изобретению в зоне пониженного давления, по меньшей мере, в одной аэродинамической поверхности выполняют полость, обеспечивающую закручивание второго воздушного потока стенкой этой полости, при этом закручивание второго воздушного потока формируют по касательной по направлению прохождения первого набегающего воздушного потока.

Возможны дополнительные варианты осуществления способа, в которых целесообразно, чтобы:

- второй воздушный поток перед преобразователем закручивали по спирали;

- второй воздушный поток перед преобразователем закручивали по ходу второго воздушного потока в трубопроводе по сужающейся спирали;

- полость выполняли в зоне пониженного давления в другой аэродинамической поверхности и дополнительно обеспечивали закручивание второго воздушного потока стенкой этой полости, при этом закручивание второго воздушного потока формируют по касательной к направлению прохождения первого набегающего воздушного потока;

- вводили дополнительный преобразователь, который устанавливают по ходу первого набегающего воздушного потока перед зоной пониженного давления;

- вводили дополнительный преобразователь, который устанавливают по ходу набегающего воздушного потока за зоной пониженного давления;

- вводили две дополнительные аэродинамические поверхности, которые выполняют сужающимися и расширяющимися по ходу первого набегающего воздушного потока для формирования между ними зоны пониженного давления, дополнительные аэродинамические поверхности по бокам замыкают с упомянутыми двумя аэродинамическими поверхностями для образования ячейки;

- в каждой из четырех аэродинамических поверхностей выполняли полости, в которых обеспечивают закручивание второго воздушного потока стенками этих полостей, при этом закручивание второго воздушного потока в каждой из четырех полостей формируют по касательной по направлению прохождения первого набегающего воздушного потока;

- использовали несколько ячеек, аэродинамические поверхности ячеек соединяют между собой в вертикальный и/или горизонтальный ряд с образованием внутри смежных аэродинамических поверхностей соседних ячеек камеры, по ходу второго воздушного потока трубопровод после преобразователя выполняли разветвленным, а разветвленные отрезки трубопровода соответственно подводят, по меньшей мере, к одной из аэродинамических поверхностей каждой ячейки.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном устройстве для преобразования энергии ветра, содержащем две пластины, выполненные сужающимися и расширяющимися по ходу первого набегающего воздушного потока и предназначенные для формирования в области сужения пластин зоны пониженного давления, трубопровод, предназначенный для передачи второго воздушного потока, причем один конец трубопровода выполнен открытым и связанным с окружающим пространством, а другой конец сообщен с наружной поверхностью одной из пластин в области сужения пластин, преобразователь, установленный в трубопроводе, согласно изобретению в области сужения пластин, по меньшей мере, одна из пластин снабжена полостью для закручивания второго воздушного потока, которая связана с трубопроводом, полость выполнена ортогонально относительно направления первого набегающего воздушного потока с возможностью закручивания второго воздушного потока по касательной по направлению первого набегающего воздушного потока.

Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:

- полость была выполнена цилиндрической или конической формы и связана с областью сужения пластин через щель, выполненную в пластине;

- полость для закручивания второго воздушного потока была выполнена и в другой пластине;

- открытый конец трубопровода был снабжен воздухозаборником, выполненным с возможностью закручивания второго воздушного потока относительно продольной оси трубопровода;

- воздухозаборник был выполнен с внутренней конической поверхностью, снабженной лопатками, установленными под углом к продольной оси воздухозаборника, или воздухозаборник был выполнен с внутренней конической поверхностью, в которой выполнена спиральная канавка;

- был введен дополнительный преобразователь, который установлен перед зоной пониженного давления или за зоной пониженного давления по ходу первого набегающего воздушного потока;

- были введены две дополнительные пластины, которые выполнены сужающимися и расширяющимися по ходу первого набегающего воздушного потока для формирования между ними зоны пониженного давления, дополнительные пластины по бокам выполнены соединенными с упомянутыми двумя пластинами для образования ячейки;

- полость была выполнена в каждой из четырех пластин;

- были использованы несколько ячеек, ячейки расположены в вертикальном и/или горизонтальном ряду, при этом смежные пластины соседних ячеек соединены с образованием внутри них камеры, по ходу второго воздушного потока трубопровод после преобразователя выполнен разветвленным, а разветвленные концы отрезков трубопровода соответственно сообщены с наружной поверхностью, по меньшей мере, одной из пластин каждой ячейки;

- разветвленные концы отрезков трубопроводов были выполнены из шлангов, расположенных в камере;

- корпус дополнительного преобразователя был установлен в камере;

- был введен отсекатель первого набегающего воздушного потока, который выполнен V-образным и обращен своим углом навстречу первому набегающему воздушному потоку, отсекатель установлен, по меньшей мере, вдоль одного края крайнего ряда ячеек, а воздухозаборник установлен по ходу первого набегающего воздушного потока за отсекателем.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшими вариантами его выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры.

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ВЕТРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг.1 схематично изображает устройство для преобразования энергии ветра;

Фиг.2 - вид сверху на нижнюю пластину с полостью;

Фиг.3 - то же, что фиг.1 с закручиванием второго воздушного потока по спирали;

Фиг.4 - то же, что фиг.1 с закручиванием второго воздушного потока по сужающейся спирали;

Фиг.5 - то же, что фиг.1, когда полости выполнены в обеих аэродинамических поверхностях пластин;

Фиг.6 - то же, что фиг.5 с установленным дополнительным преобразователем сразу перед зоной пониженного давления;

Фиг.7 - вертикальное сечение ячейки из четырех аэродинамических поверхностей с установленным дополнительным преобразователем сразу за зоной пониженного давления;

Фиг.8 - вид по стрелке А на фиг.7;

Фиг.9 - внешний вид на ячейки по стрелке А на фиг.7, при котором ячейки объединены встык в вертикальные и горизонтальные ряды;

Фиг.10 - сечение В-В на фиг.9, при размещенном дополнительном преобразователе в замкнутой полости смежных ячеек подобно фиг.7;

Фиг.11 - внешний вид системы из горизонтальных и вертикальных ячеек навстречу первому набегающему воздушному потоку;

Фиг.12 - то же, что фиг.11, вид сбоку;

Фиг.13 - продольное сечение воздухозаборника, один вариант конструкции;

Фиг.14 - то же, что фиг.13, другой вариант.

Поскольку заявленный способ преобразования энергии ветра реализуется при работе устройства, то его подробное описание приведено в разделе соответствующего описания работы устройства.

Устройство для преобразования энергии ветра (фиг.1) содержит пластины 1 и 2, выполненные сужающимися и расширяющимися по ходу первого набегающего воздушного потока S и предназначенные для формирования в области сужения пластин 1 и 2 зоны V пониженного давления. Трубопровод 3 предназначен для передачи второго воздушного потока F. Один конец трубопровода 3 выполнен открытым и связанным с окружающим пространством. Другой конец сообщен с наружной поверхностью (аэродинамической поверхностью) одной из пластин, например с аэродинамической поверхностью пластины 1 в области сужения пластин 1 и 2. Преобразователь 4 установлен в трубопроводе 3. В области сужения пластин 1 и 2, по меньшей мере, одна из пластин, например пластина 1, выполнена с полостью 5 для закручивания второго воздушного потока F. Полость 5 сообщена с трубопроводом 3. Полость 5 выполнена ортогонально относительно направления первого набегающего воздушного потока S с возможностью закручивания второго воздушного потока F по касательной по направлению первого набегающего воздушного потока S.

Полость 5 выполнена цилиндрической (фиг.1, 2) или конической формы (на фиг.1, 2 не показано) и связана с областью сужения пластин 1 и 2 через щель 6, выполненную в пластине 1.

Открытый конец трубопровода 3 снабжен воздухозаборником 7 (фиг.3), выполненным с возможностью закручивания второго воздушного потока F относительно продольной оси трубопровода 3.

Воздухозаборник 7 может быть выполнен с внутренней конической поверхностью, снабженной лопатками 8 (фиг.4, 13), установленными под углом к продольной оси воздухозаборника 7.

Воздухозаборник 7 может быть выполнен с внутренней конической поверхностью, в которой выполнена спиральная канавка 9 (фиг.14).

Полость 5 для закручивания второго воздушного потока F (фиг.5) может быть выполнена и в другой пластине 2.

В устройство может быть введен дополнительный преобразователь 10 (фиг.6), который установлен сразу перед зоной пониженного давления по ходу первого набегающего воздушного потока S.

В устройство может быть введен дополнительный преобразователь 10 (фиг.7), который установлен сразу за зоной пониженного давления по ходу первого набегающего воздушного потока S.

В устройство могут быть введены две дополнительные пластины 11 и 12 (фиг.8), которые выполнены сужающимися и расширяющимися по ходу первого набегающего воздушного потока S для формирования между ними зоны пониженного давления. Дополнительные пластины 11 и 12 выполнены аналогично аэродинамическим поверхностям пластин 1 и 2 (фиг.1), а пространственно расположены относительно них перпендикулярно. По бокам дополнительные пластины 11 и 12 соединены с двумя пластинами 1 и 2 для образования ячейки 13 (фиг.8).

Полость 5 может быть соответственно выполнена в каждой из четырех пластин 1, 2, 11, 12 ячейки 13.

В системе могут быть использованы несколько ячеек 13. Идентичные ячейки расположены вплотную друг к другу в вертикальном и/или горизонтальном ряду (фиг.9). Смежные пластины 1, 2, 11, 12 соседних ячеек 13 соединены с образованием внутри них камеры 14 (фиг.10). По ходу второго воздушного потока F трубопровод 3 после преобразователя 4 выполнен разветвленным. Разветвленные концы отрезков 15 трубопровода 3 соответственно подсоединены, по меньшей мере, к одной из аэродинамических поверхностей пластин 1 или 2 или 11 или 12 каждой ячейки 13 (на фиг.10 разветвленные концы отрезков 15 трубопровода 3 показаны пунктирными линиями, подведенными к сужению пластин 1 или 2 или 11 или 12 каждой ячейки 13).

Разветвленные концы отрезков 15 трубопровода могут быть выполнены из шлангов (гибких), цилиндрической или конической формы, расположенных в камерах 14 ячеек 13.

Корпус дополнительного преобразователя 10 (фиг.10) может быть установлен в камере 14 для каждой или некоторых из ячеек 13.

В систему может быть введен отсекатель 16 первого набегающего воздушного потока S (фиг.11, 12). Отсекатель 16 выполнен V-образным и обращен своим углом навстречу первому набегающему воздушному потоку S. Отсекатель 16 установлен, по меньшей мере, вдоль одного крайнего ряда ячеек 13, например, сразу под ними. Воздухозаборник 7 установлен по ходу первого набегающего воздушного потока S за отсекателем 16.

Работает устройство (фиг.1) следующим образом.

Первый набегающий воздушный поток S проходит между двумя сужающимися и расширяющимися по его ходу аэродинамическими поверхностями пластин 1 и 2 для формирования между ними в области сужения аэродинамических поверхностей зоны V пониженного давления. Второй воздушный поток F передается по трубопроводу 3 в зону V пониженного давления. На пути второго воздушного потока F устанавливают преобразователь 4. В зоне V пониженного давления, по меньшей мере, в одной из пластин 1 выполняют полость 5, обеспечивающую закручивание второго воздушного потока F стенкой этой полости 5. Закручивание второго воздушного потока F формируют по касательной по направлению прохождения первого набегающего воздушного потока S.

Закручивание второго воздушного потока F может осуществляться различными средствами. Без введения каких-либо дополнительных элементов за счет прохождения второго воздушного потока F по трубопроводу 3 и попадания его в полость 5 (подобно крутящейся воронки, образующейся при сливе воды из емкости через выходное отверстие). Закручивание второго воздушного потока F может осуществляться непосредственно за счет вращения лопастей ротора турбины преобразователя 4. За счет спирального расположения различных элементов, например лопаток внутри трубопровода 3 (фиг.3, 4, 13) или выполнения внутри трубопровода 3 спиральной канавки (фиг.14), или выполнения соответствующих элементов в воздухозаборнике 7 (фиг.3, 4, 13, 14). Полость 5 может быть выполнена цилиндрической (фиг.1, 2) или конической формы (на фиг.1, 2 не показано) и связана с областью сужения пластин 1 и 2 через щель 6, выполненную в пластине 1. Полость 5 конической формы целесообразно использовать, когда полости 5 пластин 1 и 2 замкнуты между собой.

Первый набегающий воздушный поток S (фиг.1), попадая на сужающиеся аэродинамические поверхности пластин 1 и 2, увеличивает скорость движения, которая максимальна в зоне V пониженного давления, особенно в пограничном слое. В зону V подается по трубопроводу 3 воздух из окружающей среды, закрученный по спирали по касательной к направлению движения первого набегающего воздушного потока S. В отличие от аналогов, в которых второй воздушный поток F подается ортогонально первому воздушному потоку S, что увеличивает общее аэродинамическое сопротивление при взаимодействии этих потоков, в заявленном способе при закручивании второго воздушного потока F по касательной по направлению прохождения первого набегающего воздушного потока S происходит совпадение направлений набегающих на зону V потоков и результирующего сбегающего из зоны V потока. В зоне V происходит эффективный отсос второго воздушного потока F с уменьшением аэродинамического сопротивления. Это дает возможность значительно уменьшить аэродинамическое сопротивление установки по сравнению с аналогами.

Поскольку второй воздушный поток F с малым сопротивлением подается по отдельному трубопроводу 3 из окружающей среды (из зоны атмосферного давления) в зону V пониженного давления (полувакуум), то преобразователь 4 наиболее эффективно превращает энергию второго воздушного потока F в механическую энергию вращения лопастей ротора турбины и соответственно в электрическую энергию.

Второй воздушный поток F при помощи воздухозаборника 7 (фиг.3), установленного перед преобразователем 4, закручивают по спирали. Этим повышают эффективность воздействия второго воздушного потока F на лопасти ротора турбины преобразователя 4 и тем самым производят дополнительную подготовку введения второго воздушного потока F в полость 5.

Кроме того, второй воздушный поток F перед преобразователем 4 может быть закручен по ходу второго воздушного потока в трубопроводе 3 по сужающейся спирали (фиг.5) при помощи воздухозаборника 7 (фиг.13, 14). В месте сужения трубопровода 3 устанавливают лопасти ротора турбины преобразователя 4, поскольку второй воздушный поток F в месте сужения приобретает повышенную скорость.

Полость 5 дополнительно выполняют в зоне V пониженного давления в другой пластине 2 (фиг.5). Дополнительно обеспечивают закручивание второго воздушного потока стенкой этой полости 5. При этом закручивание второго воздушного потока также формируют по касательной к направлению прохождения первого набегающего воздушного потока S. За счет этого дополнительно уменьшают сопротивление, т.к. скорость первого набегающего воздушного потока S максимальна в приграничном слое аэродинамической поверхности. Полость 5 в другой пластине 2 также связана с преобразователем 4 (на фиг.5 не показано).

В устройство может быть введен дополнительный преобразователь 10 (фиг.6), который устанавливают по ходу первого набегающего воздушного потока S сразу перед зоной V пониженного давления. Введение дополнительного преобразователя 10 несколько увеличивает сопротивление первому набегающему воздушному потоку S, но позволяет дополнительно получить некоторое количество энергии. При этом расположение лопастей ротора турбины преобразователя 4 вне зоны V позволяет незначительно увеличить аэродинамическое сопротивление взаимодействия первого набегающего воздушного потока S и второго воздушного потока F. Дополнительный преобразователь 10 также может быть установлен по ходу первого набегающего воздушного потока S сразу за зоной V пониженного давления (фиг.7), т.е. в том месте, где скорость первого набегающего воздушного потока S близка к максимальной.

Аналогично техническому решению по патенту США №4079264 целесообразно для увеличения преобразуемой мощности использовать несколько ячеек 13.

Для этого вводят две дополнительные пластины 11, 12 (фиг.8), которые выполняют сужающимися и расширяющимися по ходу первого набегающего воздушного потока S для формирования между ними зоны V пониженного давления. Дополнительные пластины 11, 12 по бокам замыкают с упомянутыми двумя пластинами 1 и 2, тем самым формируют отдельную ячейку 13.

Аналогично для формирования полостей в двух пластинах 1 и 2 (фиг.5, 6) в каждой из четырех пластин 1, 2, 11, 12 выполняют полость 5 (фиг.10), где обеспечивают закручивание второго воздушного потока F стенками этих полостей 5. Закручивание второго воздушного потока F в каждой из четырех полостей 5 формируют по касательной по направлению прохождения первого набегающего воздушного потока S.

В системе используют несколько ячеек 13 (фиг.8). Пластины 1, 2, 11, 12 ячеек 13 соединяют между собой в вертикальный и/или горизонтальный ряд (фиг.9) с образованием внутри смежных пластин соседних ячеек 13 замкнутой полости камеры 14 (фиг.10). По ходу второго воздушного потока F трубопровод 3 после преобразователя 4 выполняют разветвленным. Разветвленные отрезки 15 трубопровода 3 (фиг.11) соответственно подводят, по меньшей мере, к одной из аэродинамических поверхностей пластин каждой ячейки 13. В отличие от ближайшего аналога ячейки 13 располагают по плоскости без свободных промежутков между ними, а камеру 14 между ячейками 13 используют для прокладки разветвленных отрезков 15 трубопровода 3 (фиг.11), для установки в замкнутых полостях 14 корпусов дополнительных преобразователей 10 (фиг.10) и т.п. Для прокладки разветвленных отрезков 15 в стенках камер 14 с подветренной стороны первого набегающего потока S изготавливают отверстия, через которые пропускают разветвленные отрезки 15 трубопровода 3 (фиг.10). Для установки в камеру 14 корпуса дополнительного преобразователя 10 и вывода его валов в пространство первого набегающего потока S в стенке камеры 14 также изготавливают отверстия для вывода валов дополнительного преобразователя 10 (фиг.10). Образующаяся внешняя форма ячеек 13 в месте смыкания пластин 1, 2, 11, 12 может быть приближена (подобно форме крыла самолета) к аэродинамической поверхности с минимально возможным лобовым сопротивлением первому набегающему воздушному потоку S. За счет расположения ячеек 13 сплошными рядами с выполнением камер 14 удается уменьшить сопротивление всей конструкции первому набегающему ветровому потоку, повысить мощность преобразователя 4 относительно площади конструкции; повысить коэффициент полезного действия устройства, а также уменьшить габариты в целом и снизить вес конструкции.

Кроме того, в систему может быть введен отсекатель 16 первого набегающего воздушного потока S. Отсекатель 16 обращен своим углом навстречу первому набегающему воздушному потоку S (фиг.11, 12), поэтому за ним образуется зона высокого давления (скорость воздушного потока в этой зоне минимальна). Воздухозаборник 7 устанавливают по ходу первого набегающего воздушного потока S за отсекателем 16. За счет использования отсекателя 16 удается увеличить перепад давлений между входом трубопровода 3 и его выходом в полости 5, а следовательно, дополнительно увеличить мощность преобразователя 4. Кроме того, отсекатель 16 позволяет снизить ветровую нагрузку на открытую часть трубопровода 3 и дополнительно направить нижний первый набегающий воздушный поток S в область нижнего ряда ячеек 13. Кроме того, отсекатель 16 и воздухозаборники 7 могут быть расположены по всему периметру конструкции.

Наиболее успешно заявленный способ преобразования энергии ветра и устройство для его осуществления промышленно применимы в области альтернативной энергетики, использующей экологически чистые технологии получения электроэнергии, не требующие затрат различных видов топлива и не приводящие к нарушению природных процессов в окружающей среде.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ преобразования энергии ветра, включающий прохождение первого набегающего воздушного потока между двумя сужающимися и расширяющимися по его ходу аэродинамическими поверхностями для формирования между ними в области сужения аэродинамических поверхностей зоны пониженного давления и передачу по трубопроводу из окружающего пространства в упомянутую зону пониженного давления второго воздушного потока, на пути которого устанавливают преобразователь, отличающийся тем, что в зоне пониженного давления, по меньшей мере, в одной аэродинамической поверхности выполняют полость, обеспечивающую закручивание второго воздушного потока стенкой этой полости, при этом закручивание второго воздушного потока формируют по касательной по направлению прохождения первого набегающего воздушного потока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй воздушный поток перед преобразователем закручивают по спирали.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что второй воздушный поток перед преобразователем закручивают по ходу второго воздушного потока в трубопроводе по сужающейся спирали.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что полость выполняют в зоне пониженного давления в другой аэродинамической поверхности и дополнительно обеспечивают закручивание второго воздушного потока стенкой этой полости, при этом закручивание второго воздушного потока формируют по касательной к направлению прохождения первого набегающего воздушного потока.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят дополнительный преобразователь, который устанавливают по ходу первого набегающего воздушного потока перед зоной пониженного давления.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят дополнительный преобразователь, который устанавливают по ходу набегающего воздушного потока за зоной пониженного давления.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят две дополнительные аэродинамические поверхности, которые выполняют сужающимися и расширяющимися по ходу первого набегающего воздушного потока для формирования между ними зоны пониженного давления, дополнительные аэродинамические поверхности по бокам замыкают с упомянутыми двумя аэродинамическими поверхностями для образования ячейки.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что в каждой из четырех аэродинамических поверхностей выполняют полости, в которых обеспечивают закручивание второго воздушного потока стенками этих полостей, при этом закручивание второго воздушного потока в каждой из четырех полостей формируют по касательной по направлению прохождения первого набегающего воздушного потока.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что используют несколько ячеек, аэродинамические поверхности ячеек соединяют между собой в вертикальный и/или горизонтальный ряд с образованием внутри смежных аэродинамических поверхностей соседних ячеек камеры, по ходу второго воздушного потока трубопровод после преобразователя выполняют разветвленным, а разветвленные отрезки трубопровода соответственно подводят, по меньшей мере, к одной из аэродинамических поверхностей каждой ячейки.

10. Устройство для преобразования энергии ветра, содержащее две пластины, выполненные сужающимися и расширяющимися по ходу первого набегающего воздушного потока и предназначенные для формирования в области сужения пластин зоны пониженного давления, трубопровод, предназначенный для передачи второго воздушного потока, причем один конец трубопровода выполнен открытым и связанным с окружающим пространством, а другой конец сообщен с наружной поверхностью одной из пластин в области сужения пластин, преобразователь, установленный в трубопроводе, отличающееся тем, что, в области сужения пластин, по меньшей мере, одна из пластин снабжена полостью для закручивания второго воздушного потока, которая связана с трубопроводом, полость выполнена ортогонально относительно направления первого набегающего воздушного потока с возможностью закручивания второго воздушного потока по касательной по направлению первого набегающего воздушного потока.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что полость выполнена цилиндрической или конической формы и связана с областью сужения пластин через щель, выполненную в пластине.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что полость для закручивания второго воздушного потока выполнена и в другой пластине.

13. Устройство по п.10, отличающееся тем, что открытый конец трубопровода снабжен воздухозаборником, выполненным с возможностью закручивания второго воздушного потока относительно продольной оси трубопровода.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что воздухозаборник выполнен с внутренней конической поверхностью, снабженной лопатками, установленными под углом к продольной оси воздухозаборника.

15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что воздухозаборник выполнен с внутренней конической поверхностью, в которой выполнена спиральная канавка.

16. Устройство по п.10, отличающееся тем, что введен дополнительный преобразователь, который установлен перед зоной пониженного давления по ходу первого набегающего воздушного потока.

17. Устройство по п.10, отличающееся тем, что введен дополнительный преобразователь, который установлен за зоной пониженного давления по ходу первого набегающего воздушного потока.

18. Устройство по п.10, отличающееся тем, что введены две дополнительные пластины, которые выполнены сужающимися и расширяющимися по ходу первого набегающего воздушного потока для формирования между ними зоны пониженного давления, дополнительные пластины по бокам выполнены соединенными с упомянутыми двумя пластинами для образования ячейки.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что полость выполнена в каждой из четырех пластин ячейки.

20. Устройство по п.18, отличающееся тем, что использованы несколько ячеек, ячейки расположены в вертикальном и/или горизонтальном ряду, при этом смежные пластины соседних ячеек соединены с образованием внутри них камеры, по ходу второго воздушного потока трубопровод после преобразователя выполнен разветвленным, а разветвленные концы отрезков трубопровода соответственно сообщены, по меньшей мере, с одной из наружных поверхностей пластины каждой ячейки.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что разветвленные концы отрезков трубопроводов выполнены из шлангов, расположенных в камере.

22. Устройство по любому из пп.16, 17 и 20, отличающееся тем, что корпус дополнительного преобразователя установлен в камере.

23. Устройство по любому из пп.13 и 20, отличающееся тем, что введен отсекатель первого набегающего воздушного потока, который выполнен V-образным и обращен своим углом навстречу первому набегающему воздушному потоку, отсекатель установлен, по меньшей мере, вдоль одного крайнего ряда ячеек, а воздухозаборник установлен по ходу первого набегающего воздушного потока за отсекателем.

Версия для печати
Дата публикации 10.02.2007гг


вверх