Профиль для изготовления вертикальных лопастей для вертикально-осевых ветрогенераторных установок

Изобретение относится к ветроэнергетике. Профиль для изготовления вертикальных лопастей вертикально-осевых ветрогенераторных установок имеет развертку в виде прямоугольной пластины. Одна из сторон прямоугольной пластины загнута на угол 135-170°. Площадь загнутой пластины равна ¹/₂ площади второй пластины, образующей указанный угол. Противоположная сторона прямоугольной пластины загнута на угол 10-45° в противоположную сторону относительно первой стороны. Площадь загнутой пластины равна площади второй пластины, образующей указанный угол и являющейся общей для обоих вышеуказанных углов. Профиль с торцов заглушен пластинами. Между пластинами, образующими вышеуказанные углы, установлены поперечные перегородки. Изобретение направлено на повышение эффективности вертикально-осевых ветрогенераторных установок. 2 з.п. ф-ды, 12 ил.

 

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано в конструкциях лопастей ветроколес вертикальных ветрогенераторов, а также в мини-гидроэлектростанциях (мини-ГЭС), как элемент в составе движителя.

Известна монолитная лопасть из композиционного материала без металлических включений для применения в составе ветроэнергитической установки, содержащая рабочую поверхность и фланцы крепления к несущей конструкции. (Полезная модель РФ №108504, кл. F03D 3/06, опубл. 2011 г.).

Недостатками известной конструкции являются сложность изготовления, наличие «мертвых» зон по отношению к направлению ветра, малая площадь контактирующая с силой ветра.

Наиболее близкой к заявляемому профилю для изготовления вертикальных лопастей вертикально-осевых ветрогенераторных установок является полая лопасть ветроколеса, имеющая замкнутый профиль лишь в средней по высоте лопасти части, а ее развертка в вертикальной плоскости имеет вид осесимметричной фигуры, одна из сторон которой, ориентированная вдоль оси вала, является ее основанием и превышает высоту фигуры, при этом фигура имеет форму, сужающуюся по мере удаления от основания. (Полезная модель РФ №10793, кл. F03D 3/06, опубл. 1999 г.).

Недостатком известной лопасти является низкая эффективность из-за наличия «мертвых» зон по отношению к направлению ветра, низкая надежность конструкции в связи со сложностью изготовления.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности вертикально-осевых ветрогенераторных установок за счет устранения «мертвых» зон по отношению к направлению ветра, упрощения конструкции и увеличения площади контакта с силой ветра.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что профиль для изготовления вертикальных лопастей вертикально-осевых ветрогенераторных установок, имеющий развертку в виде пластины, отличается тем, что пластина выполнена прямоугольной, одна из сторон прямоугольной пластины загнута на угол 135-170°, а площадь загнутой пластины равна ¹/₂ площади второй пластины, образующей указанный угол, при этом противоположная сторона прямоугольной пластины загнута на угол 10-45° в противоположную сторону относительно первой стороны, а площадь загнутой пластины равна площади второй пластины, образующей указанный угол и являющейся общей для обоих вышеуказанных углов.

При этом профиль с торцов заглушен пластинами.

Кроме того, между пластинами, образующими вышеуказанные углы, установлены поперечные перегородки.

На фиг.1 представлена развертка заявляемого профиля.

На фиг.2 представлен вид сверху.

На фиг.3 представлен общий вид заявляемого профиля.

На фиг.4-12 схематично представлено расположение лопасти, изготовленной из заявляемого профиля, при воздействии на нее ветрового потока.

Профиль для изготовления вертикальных лопастей вертикально-осевых ветрогенераторных установок имеет вертикальную развертку в виде прямоугольной пластины 1 один из концов, которой, загнут на угол α=135-170°, площадь S₂ загнутой пластины 2 равна ¹/₂ площади S₁ второй пластины 3, образующей указанный угол. Второй конец пластины 1 загнут в противоположную сторону относительно первого конца, на угол β=10-45° площадь S₃ загнутой пластины 4 равна площади S₁ второй пластины 3, образующей указанный угол.

Торцы профиля заглушены заглушками 5. Между пластинами 2 и 3, 3 и 4, соответственно, образующими вышеуказанные углы, установлены поперечные перегородки 6.

Ось вращения 7 лопасти ветроколеса, изготовленной из заявляемого профиля. Плечо 8, соединяющее лопасть с осью вращения. Направление ветрового потока 9. (фиг.4-12).

Лопасть, изготовленная из данного профиля работает следующим образом.

Начальное движение осуществляется за счет воздействия воздушного потока на заявляемый профиль. Так, например, в исходном положении лопасти направление воздушного потока 9 совпадает с расположением плеча 8, при этом сила ветра воздействует на площади S₁, S₂ и S₃, соответствующих, пластин 3, 2, 4, страгивая с места лопасть (фиг.4), увеличивается угол между направлением ветрового потока 9 и плечом 8 и ветровой поток 9 действует на площади S₁ S₂ и S₃, соответствующих, пластин 3, 2, 4, угол между направлением ветрового потока 9 и плечом 8 составляет 45° (фиг.5), при движении лопасти угол между направлением ветрового потока 9 и плечом 8 увеличивается до 90°, при этом ветровой поток 9 воздействует на площади S₁, S₂ и S₃, соответствующих, пластин 3, 2, 4, (фиг.6), при величине угла до 135" между направлением ветрового потока 9 и плечом 8, ветровой поток 9 действует на площади S₁ и S₂ соответствующих, пластин 3,2 (фиг.7). При величине угла до 180" между направлением ветрового потока 9 и плечом 8, ветровой поток 9 действует на площади S₁ и S₂, соответствующих, пластин 3,2 (фиг.8).При величине угла до 225° между направлением ветрового потока 9 и плечом 8, ветровой поток 9 действует на площади S₁ и S₂, соответствующих, пластин 3, 2 (фиг.9). При величине угла до 270° между направлением ветрового потока 9 и плечом 8, ветровой поток 9 действует на площади S₂ и S₃ соответствующих, пластин 2, 4, (фиг.10). При величине угла до 315° между направлением ветрового потока 9 и плечом 8, ветровой поток 9 действует на площади S₂ и S₃ соответствующих, пластин 2, 4, (фиг.11). При величине угла до 360° между направлением ветрового потока 9 и плечом 8, ветровой поток 9 действует на площади S₁ S₂ и S₃ соответствующих, пластин 3, 2, 4 (фиг.12).

Наличие поперечных перегородок 6 увеличивает площадь, контактирующую с ветровым потоком, а также повышает прочность конструкции и обеспечивает надежность ее работы.

Как следует из вышеизложенного, при любом расположении лопасти, изготовленной из заявляемого профиля, к направлению ветрового потока, на нее постоянно действует сила ветрового потока, приводящая ее в движение. Заявляемая конструкция предотвращает образование «мертвых» зон, т.к. нет такого положения лопасти, при котором на нее не действовала бы сила ветрового потока. Большая площадь, контактирующая с ветровым потоком; позволяет страгивать с места ветрогенератор при более слабом потоке ветра и увеличить мощность ветрогенератора при одних и тех же габаритных размерах вертикального крыла по сравнению с прототипом.

1. Профиль для изготовления вертикальных лопастей вертикально-осевых ветрогенераторных установок, имеющий развертку в виде пластины, отличающийся тем, что пластина выполнена прямоугольной, одна из сторон прямоугольной пластины загнута на угол 135-170°, а площадь загнутой пластины равна ¹/₂ площади второй пластины, образующей указанный угол, при этом противоположная сторона прямоугольной пластины загнута на угол 10-45° в противоположную сторону относительно первой стороны, а площадь загнутой пластины равна площади второй пластины, образующей указанный угол и являющейся общей для обоих вышеуказанных углов.

2. Профиль по п.1, отличающийся тем, что с торцов заглушен пластинами.

3. Профиль по п.1, отличающийся тем, что между пластинами, образующими вышеуказанные углы, установлены поперечные перегородки.