close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2046

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2046
(13)
C1
6
(51) F 03D 1/00, F 03D 1/04
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
(21) Номер заявки: 960105
(22) 11.03.1996
(46) 30.03.1998
ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ
(71) Заявитель: Академический научный комплекс
"ИТМО" (BY)
(72) Авторы: Левченко С.А., Мартыненко О.Г., Тютюма В.Д. (BY)
(73) Патентообладатель: Академический научный комплекс "ИТМО" (BY)
(57)
Ветродвигатель, содержащий ветроколесо с центральным неподвижным обтекателем и лопастями, расположенными от его оси вращения на расстоянии, превышающем радиус обтекателя, отличающийся тем,
что ветроколесо установлено в плоскости диаметрального сечения обтекателя, выполненного в виде полусферы, а длина лопастей определяется из соотношения:
0,7R ≤ L ≤ l,3R,
где R - радиус обтекателя,
L - длина лопасти.
(56)
1. Шефтер Я.И., Рождественский И.В. Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках.-М.: Минсельхоз
СССР, 1957.
2. Лойцянский Л.Т. Механика жидкости и газа.-М., 1979.
3. А.с. СССР 1677366, МКИ F03D 1/02, 1988 (прототип).
Фиг. 1
BY 2046 C1
Заявляемое изобретение относится к ветроэнергетике и позволяет повысить коэффициент использования
энергии ветра ветродвигателем.
Известен ветродвигатель, содержащий лопастное ветроколесо, установленное на мачте [1]. С целью повышения мощности ветродвигателя, лопасти ветроколеса имеют большую длину (∼20 m). Однако использование такого ветродвигателя ограничено диапазоном скоростей ветра 4-16 м/сек. Кроме того, применение
лопастей большой длины связано с определенными технологическими трудностями при их изготовлении, а
сами лопасти во время эксплуатации являются источником повышенного шума.
Известны также технические решения, в которых для уменьшения длины лопастей используются различного рода концентраторы ветровой энергии [1] (стр.22-24). Однако такие устройства, являясь громоздкими сооружениями, оказались малоэффективными с точки зрения повышения коэффициента
использования энергии ветра.
Наиболее близким по техническому решению, выбранным в качестве прототипа, является ветродвигатель, концентратор ветровой энергии которого выполнен в виде неподвижного центрального обтекателя [3].
Однако, в заявленном техническом решении нет указания на форму обтекателя, от выбора которой в значительной степени зависит как коэффициент использования ветровой энергии, так и компактность самой применяемой строительной конструкции обтекателя, а также габариты рабочих лопастей ветродвигателя.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение коэффициента использования энергии ветра ветродвигателем при одновременном упрощении элементов его конструкции и уменьшении габаритов рабочих лопастей ветроколеса.
Результат достигается тем, что ветроколесо установлено в плоскости диаметрального сечения обтекателя,
выполненного в виде полусферы, а длина лопастей определяется из соотношения:
0,7R ≤ L ≤ 1,3R,
где R - радиус обтекателя,
L - длина лопасти.
Изобретение поясняется чертежом (фиг.1).
Ветродвигатель содержит ветроколесо 1 с лопастями 2, вращающимися вокруг оси 3. Со стороны ветра
перед ветроколесом установлен центральный обтекатель 4, выполненный в виде полусферы, направленной
выпуклой частью навстречу ветру.
Ветродвигатель работает следующим образом. При обдувании полусферы 4 ветром происходит поджатие и
ускорение набегающего воздушного потока. При этом в диаметральном сечении, где установлено ветровое колесо, распределение поля скоростей будет близким к распределению поля скоростей при обтекании сферы. Это
обусловлено тем, что течение в кормовой области сферы мало влияет на распределение гидродинамических
параметров в ее лобовой части [2]. Следовательно, для поля скоростей в диаметральном сечении полусферы
можем записать выражение [2]:
2⎤
⎡
V=V∼ ⎢1 + 1 ⎛⎜ R ⎞⎟ ⎥
⎢⎣ 2 ⎝ r ⎠ ⎥⎦
где V - скорость воздушного потока в плоскости ветроколеса на расстоянии r от оси его вращения; V∼ скорость ветра; R - радиус обтекателя.
Поток ветровой энергии через рабочую часть ветроколеса с лопастями длиной L при этом будет равным
L
W = πρ ∫ V 3 rdr,
R
ρ - плотность воздушной среды.
В отсутствие от обтекателя поток ветровой энергии через всю плоскость ветроколеса при тех же условиях равнялся бы величине:
πρV~3
(R + L) 2
2
Коэффициент концентрации ветровой энергии будет характеризоваться отношением W/W0, график зависимости которого от величины L/R показан на фиг.2. Как видно из представленной зависимости, в диапазоне 0,7R ≤ L ≤ 1,3R для отношения W/W0 существует оптимальное соотношение W/W0 > 1,2. При этом
максимальное значение 1,2225 достигается при L/R=0,9326. Таким образом, если длина лопасти ветроколеса
выбирается в заявленном диапазоне, то при наличии обтекателя на ветроколесо будет сконцентрировано
энергии в 1,2 раза больше, чем на такое же ветроколесо без обтекателя, но с более длинными лопастями,
длина которых равна L+R. Это значит, что при выбранном соотношении L/R длина рабочей лопасти ветроколеса может быть уменьшена примерно в 2 раза при одновременном увеличении (более чем на 20%) концентрации ветровой энергии на ветроколесо.
W0 =
2
BY 2046 C1
Фиг. 2
Cоставитель Е.С. Кузьмина
Редактор В.Н. Позняк
Корректор Т.Н. Никитина
Заказ 0027
Тираж 20 экз.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
156 Кб
Теги
by2046, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа