Ветроустановка для преобразования ветровой энергии в электрическую

Техническое решение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в автономных энергетических установках для получения электрической энергии Технический результат, заключающийся в повышении КПД ветроустановки, ее компактности и устойчивой работы при любых потоках ветра достигается тем, что ветроустановка для преобразования ветровой энергии в электрическую содержит два паруса, совершающих колебательные движения относительно друг друга и попеременно изменяющих свое сопротивление ветру, при этом она содержит две лопасти в виде мачт со складывающимися жесткими парусами, прикрепленными к мачтам шарнирно, а мачты горизонтально прикреплены к опорной оси под прямым углом относительно друг друга, причем вершины мачт закреплены между собой специальной дугой, имеющей радиус равный длине мачт. Кроме того, на кромках парусов ветроустановки находятся шасси, посредством которых осуществляется складывание и раскладывание лопасти верхней и нижней стенками футляра, дорожками-клапанами, дорожками обратного хода, при этом футляр имеет пластины, концентрирующие воздушный поток.

Техническое решение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в автономных энергетических установках для получения электрической энергии.

Известен карусельный ветродвигатель, содержащий вертикальный вал и радиальные лопасти, каждая из которых выполнена в виде прикрепленной к валу рамы, и установленных в ней с возможностью поворота относительно горизонтальных осей параллельных пластин (SU 1537885 A1, F 03 D 3/00, опубл. 23.01.90). К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства относится то, что в известном устройстве мала мощность и эффективность, т.к. при вращении ротора рабочая лопасть, воспринимающая ветровой поток, находится в положении наибольшего ветрового давления/перпендикулярно ветру/ очень короткое время. В остальных положениях лопасти давление на нее ветра резко падает. При попытке увеличить мощность размеры ротора и его масса увеличиваются настолько, что становится нецелесообразно его применение.

Наиболее близкой по технической сущности является ветроустановка, содержащая два паруса, совершающих колебательное движение относительно друг друга и попеременно изменяющих свое сопротивление ветру (RU 2131537, МПК F 03 D 9/00, опубл. 10.06.99 г.). Прототипу присущи проблемы с невысоким коэффициентом полезного действия из-за рассеяния и обтекания потоком воздуха лопастей, громоздкость конструкции, неудобство в эксплуатации.

Задача полезной модели заключается в повышении КПД ветроустановки, ее компактности и устойчивой работы при любых потоках ветра.

Поставленная задача решается тем, что ветроустановка для преобразования ветровой энергии в электрическую содержит два паруса, совершающих колебательные движения относительно друг друга и попеременно изменяющих свое сопротивление ветру, при этом она содержит две лопасти в виде мачт со складывающимися жесткими парусами, прикрепленными к мачтам шарнирно, а мачты горизонтально прикреплены к

опорной оси под прямым углом относительно друг друга, причем вершины мачт закреплены между собой специальной дугой, имеющей радиус равный длине мачт.

В частном случае выполнения полезной модели на кромках парусов находятся шасси, посредством которых осуществляется складывание и раскладывание лопасти верхней и нижней стенками футляра, дорожками-клапанами, дорожками обратного хода, при этом футляр имеет пластины, концентрирующие воздушный поток.

В частном случае выполнения полезной модели опорная ось с лопастями размещена в специальном футляре и прикреплена к нему с возможностью свободного перемещения.

В частном случае выполнения полезной модели футляр жестко присоединен к подвижной платформе, закрепленной на опоре в виде стержня с круглым сечением, находящегося внутри полой толстостенной трубы с опорньм подшипником у основания, и на которой находится генератор электрического тока.

На фиг.1 показана ветроустановка - вид спереди;

на фиг.2 - вид сбоку;

на фиг.3 - вид сверху;

на фиг.4 показана работа лопастей (футляр не показан) и траектории движения шасси.

Ветроустановка для преобразования ветровой энергии в электрическую содержит лопасти, которые состоят из жестких парусов 1, прикрепленных петлями 2 к мачтам 3, которые присоединены к опорной оси 4 и связаны между собой дугой 5. Ось 4 вместе с лопастями помещена в футляр 6, на боковых стенках которого находятся дорожки обратного хода 7 и дорожки-клапана 8, имеющие пружины 9. Футляр 6 имеет пластины 10, концентрирующие воздушный поток, и прикреплен к подвижной платформе 11 креплением 12. Подвижная платформа 11 расположена на стержне 13, имеющем круглое сечение и который расположен в полой трубе 14 на подшипнике 15. К кромкам жестких парусов 1 присоединены шасси 16. На подвижной платформе 11 находится генератор 17, расположенный на платформе 18, к которой присоединена возвратная пружина 19. На валу генератора 17 размещено центральное колесо 20 с водилом 21, на котором находится прижатое к центральному колесу 20 колесо сателлита 22, также к водилу 21 присоединен рычаг 23, соединенный с реле 24. На рычаге 23 находится возвратная пружина 25, а на реле 24 и мачтах 3 датчика 26 включения-выключения реле. Кроме того, паруса 1 и мачты 3 соединены пружинами 27 раскрыва паруса, а футляр имеет дорожки 28 амортизации ударов. Подвижная платформа 18 ограничено перемещается по основной

платформе 11 при помощи реле 29. На внутренней стороне футляра 6 находится блокировочный стержень 30.

Ветроустановка для преобразования ветровой энергии в электрическую работает следующим образом. Поток ветра, уплотненный пластинами 10, концентрирующими воздушный поток, ускоряется и попадает на лопасть, находящуюся в данный момент в раскрытом состоянии. Под действием потока лопасть заталкивается в футляр 6 благодаря шасси 16 и верхней и нижней стенкам футляра, расположенным под острым углом друг к другу, равномерно складывается, при этом поворачивается ось 4 и передвигает вторую лопасть, находящуюся в сложенном виде. Затем лопасть, совершающая рабочий ход, проходит дорожки-клапана 8, отталкивая их, и попадает в пространство между дорожками обратного хода 7, после чего под действием пружин 9 дорожки-клапана 8 закрываются, одновременно вторая лопасть выходит из дорожек обратного хода 7 и под действием пружин 7 раскрывается. Для уменьшения ударов шасси 16 по стенкам футляра 6, к стенкам присоединяются дорожки 28 амортизации ударов.

Для работы в условиях меняющегося направления ветра футляр 6 прикреплен к подвижной платформе 11 устройством крепления 12, а сама платформа 11 размещена на стержне 13, имеющем круглое сечение, который находится в полой толстостенной трубе 14 на опорном подшипнике 15. Трубу 14 жестко крепят к грунту, стенкам башни или к крыше дома.

Кинетическая энергия движения лопастей передается на генератор 17 посредством дуги 5, соединяющей вершины матч 3 и имеющей тот же радиус, что и мачты. Учитывая то, что движение дуги 5 меняется на противоположное, привод состоит из планетарного механизма, позволяющего сохранять постоянным направление вращения якоря генератора. Для этого на валу генератора находится центральное колесо 20, соединенное посредством водила 21 с колесом-сателлитом 22, причем колесо-сателлит 22 постоянно прижато к центральному колесу 20. Кроме того, сам генератор 17 расположен на платформе 18, имеющей возможность ограниченно перемещаться по основной платформе 11. Платформа 18 присоединена к реле 29 и возвратной пружине 19, а край водила 21 соединен с реле 24, находящемся на корпусе футляра 6, рычагом 23, имеющем возвратную пружину 25.

Для сохранения направления вращения генератора в момент, когда дуга 5 меняет направление своего движения, одновременно срабатывают реле 24 и 29. Реле 29, жестко прикрепленное к платформе 11, подтягивает платформу 18, и колесо 20 отходит от дуги 5, а реле 24 притягивает рычагом 23 водило 21, и колесо 20 прижимается к дуге. Возвращение в первоначальное положение осуществляется с помощью пружин 19 и 25.

Управление работой реле 24 и 29 производится при помощи датчиков 26, расположенных на реле 24 и вершинах матч 3. Блокировочный стержень 30 ограничивает при сильных порывах ветра движение лопастей.

Данная схема привода не является единственной. Возможна более сложная система из большего количества колес-сателлитов разного диаметра для регулировки вращения генератора. Возможна также схема с механическим переключением планетарного механизма по типу тех, которые используются в радиоэлектронной аппаратуре (проигрыватели, магнитофоны и т.д.).

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить КПД ветроустановки, стабильность ее работы, удобство при монтаже и эксплуатации.

1. Ветроустановка для преобразования ветровой энергии в электрическую, содержащая паруса, совершающие колебательные движения относительно друг друга, отличающаяся тем, что она содержит две лопасти в виде мачт со складывающимися жесткими парусами, прикрепленными к мачтам шарнирно, а мачты горизонтально прикреплены к опорной оси под прямым углом относительно друг друга, причем вершины мачт закреплены между собой дугой, имеющей радиус равный длине мачты.

2. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что на кромках парусов находятся шасси, посредством которых осуществляется складывание и раскладывание лопасти верхней и нижней стенками футляра, дорожками-клапанами, дорожками обратного хода, при этом футляр имеет пластины, концентрирующие воздушный поток.

3. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что опорная ось с лопастями размещена в футляре и прикреплена к нему с возможностью свободного перемещения.

4. Ветроустановка по п.3, отличающаяся тем, что футляр жестко присоединен к подвижной платформе, закрепленной на опоре в виде стержня с круглым сечением, находящегося внутри полой толстостенной трубы с опорным подшипником у основания, и на которой находится генератор электрического тока.