Туннельная ветроэнергетическая установка с горизонтальной осью вращения ротора - RU2018110408A

1. Ветротурбина туннельного типа с горизонтальной осью вращения ротора, включающая в себя:

диффузор (1) в форме тела вращения, стенка которого имеет, в осевом сечении, форму выпукло-вогнутого авиационного профиля, при этом его носок (17) направлен к поступающему воздуху, и который опирается на стойку турбины с помощью комплекта (6) подшипников направления ветра вертикальной оси вращения на мачте турбины, и

ротор (2) с лопастями (7), вращающимися в плоскости горловины (Rt) диффузора (1), и нижние концы соединены с подшипником ступицы (3), установленной соосно с диффузором (1) и имеющей контур, согласующийся с аэродинамическим профилем гондолы (4), которая соединена ребрами (5) с диффузором (1), отличающийся тем, что нижние концы лопастей (7) расположены поодаль поверхности ступицы (3) на расстояние нижнего зазора (z2), размер которого определяется высотой соединителей (8), установленных на нижние концы лопастей (7) и на ступицу (3), размеры верхнего зазора (z1) между верхними концами лопастей (7) и поверхностью горла (Rt) и нижним зазором (z2) имеют размеры в диапазоне 0,5-15% радиуса горловины (Rt), предпочтительно 3-8%.

2. Ветротурбина по п. 1, отличающаяся тем, что верхний зазор (z1) определяется высотой соединителей (8), закрепленных на верхних концах лопастей (7) и на вращающемся кольце (9), которое вращается в кольцевом желобе (10) диффузора (1), и внутренняя поверхность которого имеет форму горловины (Rt).

3. Ветротурбина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что отношение размеров верхних зазоров (z1) и нижних зазоров (z2) к соответствующим длинам хорд (с1, с2) на концах лопастей (7) профилей имеет значение в диапазоне 0,20-2,5, предпочтительно 0,6-1,2.

4. Ветротурбина по п. 1, отличающаяся тем, что каждая из лопастей (7) устанавливается на ступицу (3) с помощью двух соединителей (8), имеющих круглое поперечное сечение, и которые закреплены в радиальном направлении у окончаний профилей нижних концов лопастей (7).

5. Ветротурбина по п. 2, отличающаяся тем, что каждая из лопастей (7) монтируется на вращающееся кольцо (9) и на ступицу (3) с помощью двух соединителей (8), имеющих круглое поперечное сечение (d), закрепленных в радиальном направлении у окончаний профилей верхнего кольца и нижнего конца лопастей (7).

6. Ветротурбина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что боковая стенка гондолы (4) имеет форму, являющуюся зеркальным отражением сечения профиля внутренней поверхности диффузора (1), концы сечения определяются точками пересечения прямой линии (N), параллельной оси (О-О) диффузора, и линии, проведенной через переднюю точку опережения носка (17) диффузора (1) и точку (lh) внутренней поверхности в открытой части диффузора (1).

7. Ветротурбина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что отношение площади осевой проекции всех лопастей (7) на плоскость горловины (Rt) к рабочей площади потока в горловине (Rt) имеет значение в диапазоне 0,02-0,30, предпочтительно 0,10-0,15.

8. Ветротурбина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что отношение площади входного отверстия (Ri) к рабочей площади потока в горле (Rt) имеет значение в диапазоне 1,0-1,6, предпочтительно 1,20-1,30.

9. Ветротурбина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что отношение площади входного отверстия (Ri) к площади выходного отверстия (Ro) имеет значение в диапазоне 0,5-0,9, предпочтительно 0,65-0,75.

10. Ветротурбина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что отношение длины (Ld) диффузора (1) к диаметру горловины (Rt) имеет значение в диапазоне 0,3-1,1, предпочтительно 0,6-0,8.

11. Ветротурбина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что отношение длины (Ld) диффузора (1) к диаметру выходного отверстия (R0) имеет значение в диапазоне 0,1-0,9, предпочтительно 0,4-0,6, причем длина (Ld) диффузора (1) по отношению к диаметру входного отверстия (Ri) имеет значение в диапазоне 0,2-1,0, предпочтительно 0,5-0,7.

12. Ветротурбина по п. 2, отличающаяся тем, что кольцевой желоб (10) в диффузоре 1 образован круглой опорной рамой (11) с поперечным сечением С-образной формы, открытой в направлении оси диффузора (1), и на которую крепятся композиционные покрытия (12, 13), определяющие авиационный профиль диффузора (1) и нижний модуль (14) комплекта (6) подшипников направления ветра.

13. Ветротурбина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она имеет электрогенератор (15), встроенный в гондолу (4), и ротор которого приводится в движение от ступицы (3) ротора (2).

14. Ветротурбина по п. 12, отличающаяся тем, что имеется генератор (16) тока, встроенный в опорную раму (11), при этом фиксированные магниты монтируются на внешнюю окружность вращающегося кольца (9), а индукционные катушки крепятся на опорную раму (11).

15. Ветротурбина по п. 1 или 2, или 14, отличающаяся тем, что диффузор (1), его опорная рама (11), покрытия (12, 13) авиационного профиля, вращающееся кольцо (9) и элементы генератора (16) тока разделяются на круговые секции с максимальными размерами, позволяющими транспортировку в стандартных контейнерах, секции собираются путем их взаимного соединения с помощью крепежей (18) в требуемую рабочую форму турбины.