1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) B (11) 29207
(51) F03D 5/00 (2012.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
(21) 2013/0861.1
(22) 27.06.2013
(45) 17.11.2014, бюл. №11
(76) Сложеникин Александр Александрович
(56) RU 2392492 C2, 20.06.2010
WO 2002053909 A1, 11.07.2002
JP 2949335 B2, 13.09.1999
Безлопастной ветряной генератор - свежий
взгляд на альтернативную энергетику.
URL:http://green-dom.info/3.13.01.2013
(54) ВЕТРОВАЯ БЕЗЛОПАСТНАЯ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
(57) Ветровая безлопастная электростанция нового
поколения относится к возобновляемым источникам
энергии. Целевое назначение - выработка
экологически чистой энергии с помощью движения
ветра. Состоит из 16-ти граного барабана,
обтянутого легкопрогинающимся парусом. Внутри
барабана к парусу прикреплено большое количество
мини поршневых насосов, которые кинетическую
энергию преобразуют в механическую. А затем эта
энергия с помощью гидромотора и генератора
преобразуется в электрическую энергию. Барабан
находится внутри диффузора, а диффузор вместе с
барабаном находится на опорной мачте.
Строительство и эксплуатация таких
электростанций позволит в несколько раз увеличить
выработку экологически чистой энергии.
(19)KZ(13)B(11)29207
2. 29207
2
Изобретение относится к малой энергетике,
использующей возобновляемый источник энергии -
сила ветра.
Известна Ветровая безлопастная электростанция,
разработанная Тунисской компанией Saphon, под
названием «безлопастная турбина Saphonian,
получившая патент в марте 2012 года. (более
подробно можно узнать по ссылке
http://www.gadgetblog.ru/7336/). В которой лопасти
заменены парусом. Вместо того чтобы вращать
ротор, ветер надувает парус, который без
вращательного движения колеблется вперед и назад.
Такое движение позволяет преобразовать
большинство кинетической энергии в механическую
с помощью поршней. По мнению фирмы, парусные
электростанции в 2,3 раза более эффективны, чем их
аналоги с вращающимися лопастями и на 45%
дешевле. К недостаткам Тунисской электростанции
следует отнести, что она использует не всю
кинетическую энергию, а только силу разницы
между порывами ветров. То есть если средний ветер
3 м/сек, а порыв достиг 6 м/сек, то вот как раз
разницу в 3 м/сек она и преобразует в
электрическую.
Моя электростанция будет преобразовывать всю
кинетическую энергию, полученную от ветра
первоначально в гидравлическую энергию, а
гидравлическую энергию в электроэнергию.
Задача изобретения - создание электростанции,
КПД которой в несколько раз выше ныне
существующих. Решение, на которое направлено
изобретение, достигается тем, что в отличие от
Тунисской электростанции, мой парус натянут на
вращающийся 16-тигранный барабан, который
помещены в диффузор. Барабан и диффузор
находятся на одном валу. Вся эта конструкция
помещена на мачте и находится в верхней ее части.
Парус, натянутый на барабан, изготовлен из
силиконовой резины (мембраны) фирмы
"FORSIL®", производитель "Rogers Corporation"
(Бельгия). Твердость, Шор А: 40, высокоэластичная,
условная прочность: 68 кгс/см2
температурный
диапазон: от -70°С до +250°С. При повороте одной
из 16 граней точно по направлению на ветер, ветер
прогибает парус, тем самым оказывая максимальное
давление, на мини поршневые насосы, находящиеся
между парусиной и барабаном. Передней частью
насосы прикреплены к парусине, а задней частью к
барабану.
Барабан вращается за счет давления ветра. Ветер
наполняет парусиновые карманы, находящиеся на
каждом их 16 граней данного барабана.
На фиг.1 показан вид электростанции с передней
части диффузора.
Обозначены: 1/1 - 16-ти гранный барабан, 1/2 -
прямоугольный конусный диффузор, 1/3 - рабочий
канал между диффузором и барабаном, для
свободного прохода открытых карманов барабана,
1/4 — узкий нерабочий канал между диффузором и
барабаном, 1/5 — полукруглые устройства
диффузора, не позволяющее воздуху из диффузора
попадать внутрь барабана сверху и снизу.
На фиг.2 показан горизонтальный разрез
диффузора и барабана.
Обозначены: 1 - 16-ти гранный барабан, 2 -
передняя часть диффузора, 3 - треугольник
жесткости диффузора, позволяющий направлять
весь ветряной поток в сектор «А», 4 - карманы на
гранях барабана, изготовленные из парусины, 5 -
верхнее и нижнее окно в задней части диффузора,
не позволяющее внутри барабана образоваться
дополнительному давлению воздуха, 6 - верхняя и
нижняя часть диффузора, закрывающая барабан
сверху и снизу, 7 - стрелки, показывающие
направление ветра, 8 - задняя часть диффузора, 9 -
рабочий канал диффузора, 10 - нерабочий канал
диффузора.
На фиг.3 показан горизонтальный разрез 16-
тигранного барабана.
Обозначены: 3/1 - 16-тигранный барабан, 3/2 -
парусиновые карманы на каждой гране барабана, 3/3
- шнуры, не позволяющие парусиновым карманам
вывернуться, 3/4 - минипоршневые гидронасосы, 3/5
- стрелки, показывающие направление ветра,
действующего на барабан, 3/6 - барабан.
Работа данной электростанции осуществляется
за счет давление ветра на рабочие грани барабана.
Как видно на фиг.2, диффузор немного смешен от
центра барабана в правую сторону для обеспечения
лучшего вращения барабана. Диффузор передней
частью разворачивается на ветер с помощью
специального электроустройства. Для более
понятного действия работы электростанции
обозначим одну из граней барабана буквой «Б».
Ветер, попадая в конусный диффузор, путем изгиба
диффузора перемещается в сектор «А», в результате
чего его мощность увеличивается практически в два
раза. Вся сила ветра при прогибании паруса
передается на мини гидронасосы, которые
перекачивают гидромасло. На гранях барабана
имеются парусиновые карманы, когда грань «Б»
вместе с парусиновым карманом попадает в сектор
«А», под действием ветра карман раздувается, а,
следовательно, начинает вращать барабан. После
того как барабан начинает вращаться, а грань «Б»
барабана вместе с раскрытым карманом входит в
конусный рабочий канал диффузора №9, внутри
канала давление воздуха увеличивается. А,
следовательно, и сила кинетической энергии,
действующая на мини гидронасосы, достигает своей
максимальной мощности. Пройдя рабочий канал
грань «Б» попадает в заднюю часть диффузора №8,
где в отличие от передней части давление ветра
равно нулю. А, следовательно, парус под действием
центробежной силы удаляется на максимально
расстояние от центра барабана, что обеспечивает
полное наполнение гидромаслом поршней
цилиндров гидронасосов. При отсутствие давления
ветра парусиновый карман грани «Б» закрывается и
без сопротивления входит в узкий нерабочий канал
диффузора №10. Провернувшись на 90 градусов,
грань «Б» снова попадает в сектор «А», в результате
чего цикл заново повторяется. Чем быстрее
вращается барабан, тем большее количество
гидромасла перекачают гидронасосы. Масло из
3. 29207
3
гидронасосов опускается вниз по мачте к
установленному на земле гидромотору и заставляет
работать гидромотор. Гидромотор, в свою очередь
вращает генератор, тем самым вырабатывая
электроэнергию.
В моей электростанции за каждый оборот
барабана каждый мини гидронасос делает полный
рабочий ход гидропоршня, в Тунисской же
электростанции насос работает только при порывах
ветра. А, следовательно, КПД моей электростанции
в отличие от Тунисской должно быть минимум в два
раза выше. Преимущество безлопастной
электростанции перед лопастными заключается в
том, что все тяжелые детали, а именно гидромотор и
генератор, находятся не вверху, а внизу на земле,
следовательно затраты на мачту и фундамент будут
значительно ниже. К тому же вращающийся барабан
имеет принцип детской юлы. Которая чем быстрее
вращается, тем устойчивее стоит. А, следовательно,
и быстровращающийся барабан будет создавать
дополнительную устойчивость всей электростанции.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ветровая безлопастная электростанция,
содержащая генератор, объемную ветротурбину, на
внешней поверхности которой размещены
эластичные карманы, отличающаяся тем, что
ветротурбина выполнена в виде 16-тигранного
барабана, который обтянут легкопрогибающейся
парусиной и помещен в конусный прямоугольный
диффузор, центр которого смещен от центра
барабана с образованием рабочего канала и узкого
нерабочего канала, закрытого со стороны потока
воздуха треугольником жесткости, внутри барабана
установлены минипоршневые насосы для
преобразования кинетической энергии в
механическую с последующим преобразованием с
помощью гидромотора и генератора в
электрическую; при этом диффузор с барабаном
находятся в верхней части опорной мачты, а
гидромотор и генератор находятся внизу на земле.
