Ветроэнергетическая установка

Полезная модель относится к ветроэнергетике и может быть использована для автономного энергоснабжения потребителей. Ветроэнергетическая установка содержит мачту, установленную внутри нее свободно вращающуюся несущую ось, связанную с электрогенератором. На несущей оси выше мачты посажены свободно вращающиеся на ней нижняя и верхняя платформы, между которыми закреплены в вертикальной плоскости рамы двух ветроколес со смещенной осью вращения, расположенных в горизонтальной плоскости. На верхних концах несущей оси и осей ветроколес закреплены блоки, связанные одним шкивом, через который осуществляется передача вращающего момента ветроколес к электрогенератору. На платформах перед ветроколесами размещен клин. Относительно несущей оси клин смонтирован таким образом, что острие клина всегда направлено навстречу ветру. Ветроколеса снабжены ветрозаборниками, образующими входные конфузоры, увеличивающие площадь потока ветра. Применение более эффективных преобразователей энергии ветра, таких как ветроколеса со смещенной осью вращения и входными конфузорами к ним, приводит к повышению мощности ветроэнергетической установки по сравнению с прототипом при равных габаритных размерах.

Полезная модель относится к ветроэнергетике и может быть использована для автономного электроснабжения потребителей.

Известно устройство, работающее на основе использования энергии воды и ветра, содержащее, как и предлагаемое устройство, несущую ось, свободно вращающиеся на ней жестко связанные между собой нижнюю и верхнюю платформы, между которыми смонтированы два парусных ротора с вертикальными по центру осями вращения и клин, смонтированный относительно несущей оси таким образом, что острие клина всегда направлено навстречу ветру (см. патент RU 2221164 C2, опубл. 10.01.2004) - прототип.

Недостатком прототипа является незначительная эффективность преобразования энергии течений во вращающий момент, характерный для ветроколес (в прототипе - ротора) с центральной осью вращения, обусловленный использованием в работе только половины каждого колеса.

Технический результат заключается в устранении указанного недостатка за счет использования для преобразования энергии ветра ветроколес со смещенной осью вращения, позволяющих при равных габаритных размерах получить более высокий вращающий момент.

Технический результат достигается тем, что ветроэнергетическая установка содержит свободно вращающуюся несущую ось с посаженными на нее свободно вращающимися, жестко связанными между собой верхней и нижней платформами, между которыми установлены два ротора с вертикальными осями вращения и клин с острием, направленным навстречу ветровому потоку. Особенностью является то, что роторы выполнены в виде ветроколес со смещенной осью вращения с рамами в вертикальной плоскости, скрепленными между собой встык и обращенными короткими рычагами во внутрь, а длинными рычагами - во внешнюю сторону. Каждое ветроколесо со смещенной осью вращения имеет по шесть двухсекционных лопастей, чередующихся через 60°. На верхних концах несущей оси, связанной с электрогенератором, и осях обоих ветроколес закреплены по блоку, которые связаны шкивом, натянутым с помощью натяжных роликов.

Длина несущей оси и высота опоры ее нижнего конца, на которой размещается электрогенератор с редуктором, выбирается из условия удобства обслуживания электрогенератора и передачи электрической энергии потребителю.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг. 1 - конструктивное решение преобразователя энергии потока ветра на основе ветроколес со смещенной вертикальной осью вращения - при виде сверху; на фиг. 2 - конструктивное решение ветроэнергетической установки на основе ветроколес со смещенной вертикальной осью вращения - при виде сбоку по осевому сечению.

Ветроэнергетическая установка (фиг. 1) содержит свободно вращающуюся несущую ось 1 с посаженными на нее свободно вращающимися, жестко связанными между собой, верхней и нижней платформами 2, 3 между которыми установлены два ротора с вертикальными осями 4 вращения и клин 5 с острием, направленным навстречу ветровому потоку. Роторы выполнены в виде ветроколес со смещенной осью 4 вращения с рамами 6 в вертикальной плоскости, скрепленными между собой встык и обращенными короткими рычагами во внутрь, а длинными рычагами - во внешнюю сторону. Каждое ветроколесо со смещенной осью вращения имеет по шесть двухсекционных лопастей 7, 8, чередующихся через 60°. На верхних концах несущей оси 1, связанной с электрогенератором 9 (см. фиг. 2) и осях 4 обоих ветроколес закреплены по блоку 10, которые связаны шкивом 11, натянутым с помощью натяжных роликов 12. Длина несущей оси 1 и высота H опоры 13 ее нижнего конца, на которой размещается электрогенератор 9 с редуктором 14 выбирается из условия удобства обслуживания электрогенератора 9 и передачи электрической энергии потребителю.

Конструкция преобразователя энергии потока ветра и положение центра тяжести обеспечивают одно его устойчивое положение - острием клина навстречу ветру. Вращающаяся несущая ось 1, проходящая внутри мачты 15, передающая крутящий момент от ветроколес на ось генератора 9 через блоки 10, шкив 11 и редуктор 14, и свободно вращающиеся на ней платформы 2 и 3, связывающие ветроколеса, независимы.

Шариковые подшипники 16, 17, 18 и упорный конический подшипник 19 снижают потери на трение при вращении несущей оси 1 и независимого вращения на ней платформ 2, 3 с целью повышения крутящего момента ветроколес, они снабжены нижними, верхними и боковыми ветрозаборниками 20, 21, 22 и воздуховодами 23, концентрирующими ветропоток, воздействующий на лопасти с большими рычагами.

Применение для преобразования потока ветра ветроколес со смещенной осью вращения и увеличение рабочей площади ветропотока за счет ветрозаборников приводит к существенному увеличению мощности предложенной полезной модели ветроэнергетической установки по сравнению с прототипов.

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая свободно вращающуюся несущую ось с насаженными на нее свободно вращающимися, жестко связанными между собой, верхней и нижней платформами, между которыми установлены два ротора с вертикальными осями вращения и клин с острием, направленным навстречу ветровому потоку, отличающаяся тем, что роторы выполнены в виде ветроколес со смещенной осью вращения с рамами в вертикальной плоскости, скрепленными между собой встык и обращенными короткими рычагами во внутрь, а длинными рычагами - во внешнюю сторону.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждое ветроколесо со смещенной осью вращения имеет по шесть двухсекционных лопастей, чередующихся через 60°.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на верхних концах несущей оси, связанной с электрогенератором и осях обоих ветроколес закреплены по блоку, которые связаны шкивом, натянутым с помощью натяжных роликов.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что длина несущей оси и высота опоры ее нижнего конца, на которой размещается электрогенератор с редуктором, выбирается из условия удобства обслуживания электрогенератора и передачи электрической энергии потребителю.