Ветросиловая установка с расширяющейся всасывающей трубой

 

ОПИСАНИЕ ветросиловой установки с расширяющейся всасывающей трубой.

K авгорскому свидетельству К. В. Илехаиова, заявленному

17 августа 1934 года (спр. о перв. № 152654).

О ыдаче авторского свидетельства опубликовано 31 иая 1935 .ода.

Основным и общим принципиальным недостатком установок с ветровым колке чвляется необходимость придавать большие размеры мехам для использования энергии значительных количеств движущегося воздуха. Это обстоятельство, вместе с наличием автоматически регулирующих число оборотов приспособлений, располагаемых на движущихся элементах установки и требующих часто ки нем атических связей с рядом закрепленных деталей, сильно усложняет в конструктивном отношении, утяжеляет и удорожает установку и ее эксплоатацию, являясь фактором больmoro отрицательного значения, мешаюцим массовому использованию энергии ветров.

Другим также общим и крупным недостатком систем этой группы является затруднительность использования их для целей электрификации из-за малооборотности ветровых колес и вытекающей отсюда необходимости применения многопа рных кинематических связей, понижающих коэфициент полезного действия установки.

Предлагаемая ветросиловая установка с расширяющейся кверху всасы(97) вающей трубой имеет целью устранить означенные недостатки и позволяет использовать гораздо большие сечения ветрового потока, чем в обычных установках, уменьшает надобность в значительном подъеме установки над уровнем земли и во всяком случае, при осуществлении такового, подъему подлежат лишь неподвижные и простейшие части, тогда как двигатель, как таковой, располагается вблизи земной поверхности. Громоздкие части уста новки, несущие на себе значительную долю аэродинамических функций, являются тем не менее черезвычайно JlD0стыми в конструктивном и технологическом отношениях. За счет ".îâûøåíного числа оборотов вала двигателя при той же мощности уменьшаются габариты последнего, а следовательно, и вес, стоимость, облегчается уход и пр. Благодаря перенесению функций регулирования числа оборотов на не вращающиеся части черезвычайно упрощается конструкция вращающейся части — колеса воздушной турбины, при достаточно высоком коэфициенте полезного действия. При этом располо. жение отдельных частей принимает весьма удобный в эксплоатации характер, т. к . вращающаяся часть установки располагается внизу, а воспринимающая ветровой поток — неподвижная часть †навер.

Перечисленные качества повышают в значительной мере (экономическую) рентабельность ветро-силовой установки в целом.

На схематическом чертеже фиг. изображает продольный разрез ветросиловой установки с расширяющейся всасывающей трубой для местностей с постоянным направлением ветров; фиг. 2 — вид спереди ее; фиг. 3 — продольный разрез установки в другой форме выполнения; фиг. 4 — вид спереди ее; фиг. 5 — продольный разрез формы выполнения установки для местностей с переменным направлением ветров; фиг. 6 †в спереди ее.

В ветросиловой установке, работающей i:à принципе использования основного воздушного потока в качестве вспомогательного, для образования рабочего потока, изображенной на фиг. 1, 2, воздушный поток, показанный стрелками, встречает расположенную нормально к нему переднюю, подветренную стенку неподвижной, расширяющейся кверху всасывающей трубы, представляющую собой жесткую раму с малым лобовйм сопротивлением, снабженную направляющими лопатками 2 с поперечным сечением в виде кривой наилучшей обтекаем ости или близкой к ней.

После удара потока о лопатки 2 изменяются его направление и скорость, прйчем последняя возрастает за счет уменьшения сечения потока по новому направлению.

В подструйном пространстве 3 трубы возникает определенное, зависящее от скорости --ветра и особенностей конструкции, разрежение, обязанное известному явлению увлечения быстродвижущимися струями воздуха соседних слоев, Ко того находившихся в покое.

Результатом происходящего подсоса является равномерный ток воздуха в пространство 3 снизу, вызывающий вращение рабочего колеса горизонтальной турбинъ1 6, помещенной в трубе с раструбом Й; промежуточная часть 4 имеет назначение по возможности без вихревых потерь изменить форму сечения потока от горловины 5 турбины к пространству 3. Задняя стенка 8 трубы служит для локализации разрежения и сообщения движению потока в пространстве 3 аэродинамическо" закономерности. Боковые стенки 9 препятствуют боковому подсосу.

Для создания благоприятных условий входа и выхода потоков .,служат раструб 10 и криволинейный,дрв ротный отражатель 11; последний исполь=-ует энергию вышележащих слоев для понижения давления в зоне выхода потоков.

Поток, пронизывающий стенку i, является вспомогательным потоком, а вращающий турбину — рабочим.

Вопросы регулирования числа оборотов и предохранения от разрушений при буре являются технически просто разрешимыми.

Лопатки 2 передней стенки трубы образуют единую кинематическую си, стему, находящуюся всегда под дей ствием двух сил †си давления воздушного потока, изменяющего свое на, правление и скорость, и силы пружины, действующей непосредственно или помощью промежуточного механизма в противоположном направлении. Результирующее положение лопаток определяет помощью несложных кинематических связей размер щели 12, впускающей в пространство 3 — при увеличении ско рости ветра выше желаемой — часть воз духа помимо рабочего пространства кол лектора 4. С другой стороны превыI шение скорости ветра сверх допусти, мой величины вызовет, помимо полного отклонения лопаток 2 передней стенки до положения, определяющего минимум лобового сопротивления их, и макси, мального увеличения размеров щели 12, ! еще отклонение поворотно установлен-! ных на осях 13 створок задней стенки 8 трубы, кинематически связанных между собою, так что лобовое сопротивление всей задней стенки 8 может быть уменьшено в необходимой степени.

Описанная установка, в зависимости от метереологических особенностей района, может иметь две формы вы., полнения — установки (фиг. 1 — 4) с неизменным расположением плоскости передней стенки трубы относительно меридиана для местностей с постоянным направлением ветров и установки (фиг. 5, б), автоматически устанавливающей плоскость подветренной передней стенки трубы нормально к направлению ветра для районов с переменным направлением ветров. Сообразно с технико-экономическими выгодами установки могут быть выполнены в виде вертикального или горизонтального типов — в отношении расположения вала агрегата — турбины, связанной или спаренной с динамомашиной 7.

В форме выполнения установки, изображенно" на фиг. 3, 4, с неизменно ориентированной трубой, пространство 3 всасывающей, расширяющейся кверху трубы переходит по всей ширине в полость горизонтальной трубы 4, снабженной раструбами 10 и являющейся трубопроводом и отчасти резервуаром разрежения, Рабочий поток может вращать при этом пару вертикальных ветряных турбин 6, сидящих на оощем валу и вращаюших якорь динамомашины непосредственно или с помощью привода.

B форме выполнения установки, применимой в местностях с переменным направлением ветра, изображенной на фиг. 5, б, всасывающая расширяющаяся кверху труба выполнена поворотной и легко может быть оборудована автоматическим установом трубы (с электрическим управлением или особым механическим). Здесь также имеется коллектор 4 разрежения, переходящий плавно в мощный воздухопровод 5, отводящий отработанный поток из турбины; пространство под турбинным ко лесом открыто со всех сторон для умень-!, шения сопротивлений рабочему потоку со стороны входа. Рабочая поверхность

1 трубы, представляющая собой жесткую раму, имеет вертикальную ось вращения, опирающуюся на подпятник внизу и удерживаемую в верхней части по мощью растяжек.

Предмет изобретения.

1. Ветросиловая установка с расширяющейся всасывающей трубой лля местностей с постоянным направлением ветра, отличающаяся тем, что передняя, подветренняя стенка неподвижной, расширяющейся кверху трубы вы: полнена в виде рамы 1, снабженной криволинейным поворотным отражателем 11 и направляющими криволи нейными лопатками 2, удерживаемыми пружиной, а противоположная задняя стенка 8, с целью регулирования ра боты ветряка, снабжена применяющи, мися в ветродвигателях створками, по", воротно установленными на осях 13, каковая расширяющаяся кверху труба ! установлена над горизонтальной ветряною турбиною 6, помещенною в трубе с раструбом 10 (фиг. 1, 2).

2. Форма выполнения установки по и. 1, отличающаяся тем, что всасывающая, расширяющаяся кверху труба установлена на горизонтальной трубе с боковыми раструбами 10, заключающими вертикальные ветряные турбины 6 (фиг, 3, 4).

3. Форма выполнения установки по п. 1, применимая в местностях с пере меннь и направлением ветра, отличающаяся тем, что всасывающая расширяю цаяся кверху труба выполнена поворотной (фиг. 5, б).