Ветроэнергетическая установка

                    

                     Изобретение относится к преобразователям кинетической энергии движущегося потока среды в механическую энергию  вращающегося вала и может быть использовано в ветроэнергетических установках любой мощности.

                     Известны ветроэнергетические установки – ВЭУ,  состоящие из вращающихся вокруг вертикальной оси ветроприемных лопастей, где крутящий момент образуется за счет разности давлений ветрового потока на лопасти, движущиеся по кругу за потоком и против  [ 1,2 ].

                     Известен аэродинамический движитель [ 3 ], содержащий вертикальный вал вращения, лопасти, симметрично расположенные вокруг вала вращения и шарнирно установленные на осях, параллельно валу вращения, где каждая лопасть выполнена в виде двух не равных по площади  частей относительно собственной оси вращения.

 На рис.1  показана аналогичная установка  (вид сверху),  где вал вращения с центром – О  соединен с осями, на концах которых, крепятся ветроприемные лопасти, имеющие свои оси вращения –о1. Лопасти укреплены не симметрично  относительно их осей вращения: большая по площади  часть лопасти расположена  ближе к центру – О  в радиусе поворота – w.  При прохождении лопастями оставшейся части круга – CDEA происходит разворот лопастей на 180  градусов вокруг их собственных осей вращения ( см. точка  D на рис.1 ). Крутящий момент возникает  из-за разности поперечного сечения площадей лопастей при прохождении участка  круга – w, равного  180 гр. и участка СЕА ( 180 гр.). После прохождения точки – С набегающий поток разворачивает лопасть на 180 гр. 

 ( точка – D ). Под действием сил инерции  при повороте лопасти вокруг собственной оси вращения и центробежных сил при повороте лопасти вокруг оси - О  происходит разворот лопасти на  угол больший, чем 180 гр.  и лопасть оказывает сопротивление набегающему потоку, что при движении лопастей  в угле поворота – CEA  приводит к возникновению колебательных  движений ,  уменьшающих крутящий момент  и возникновению шума  вокруг работающей установки.

                     Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия устройства и снижение его шумовых характеристик.

                     Предлагаемое устройство содержит также  вращающийся вал ротора, с центром вращения – О, радиально и симметрично по углу   расположенные и скрепленные свалом несущие оси, на концах которых шарнирно укреплены лопасти,  с центром вращения – о1 ( см. рис.2 ). Количество лопастей может быть две и более. На рисунке показан случай применения трех лопастей. Лопасти крепятся симметрично по отношению их осей вращения-о1 , как показано на рис.4,  где площади правой и левой половины лопасти равны. Необходимый разворот лопастей вокруг центра вращения – о1  при движении по кругу  с центром вращения – О (см. рис.3) производится введенным следящим устройством: командоапаратом,  чувствительным к изменениям   направления ветра  -V .

                     Командоапарат состоит из  шкива –к  , расположенного в центре вращения ротора - О , связанного   гибкой передачей – L со шкивом–к1, который в свою очередь, жестко  связан с осью вращения лопасти-о1. Центральный шкив жестко связан с датчиком  направления ветра – f и может поворачиваться в зависимости от  направления ветра.

                     На рис. 4  показан  вид устройства со стороны набегающего потока, где к1,к3 -  шкивы  лопастей , а к2 и к4 -  центральные шкивы. Диаметры шкивов к1  и  к3, а также к2 и к4 равны. При выбранном коэффициенте передачи к/к1, равном 0,5,  обеспечивается необходимый разворот  лопастей, как показано на рис. 3. При начальной установке  плоскости  каждой лопасти вдоль оси   о2-О-о1  ,

при прохождению ней точки – о1  выполняется условие: при движении по окружности с центром –О  лопасти ориентируются так, что касательные к их плоскостям образуют точку схождения – о2.

                     На рис.5  приведен вариант возможного исполнения следящего устройства - командоаппарата на шестеренчатой передаче через удлинительный вал - 2, где показано : F -  флюгер,  1,3,4,7 -  шестерни,  s - лопасть, 6 – несущая ось, 8 - опорная мачта.

                     На рис. 6  приведен вариант исполнения, где  вращение передается  по валу - 2, пропущенном в трубе - 3, являющейся несущей осью.

                     На рис.7а, 7  показан общий вид ветроэнергетической установки.

                     ВЭУ отличается большим  КПД, т.к.  вращающий момент увеличивается

со 180 градусов (рис.1) до 270 градусов (рис.2) - на рисунках обозначен –w. Кроме того, в случае применения трехлопастного  и более устройства, в оставшемся угле в 90 градусов происходит затенение  лопасти на не работающем участке: лопасть- А затеняет лопасть- С (рис.2).Отсутствуют ударные  нагрузки при поворотах  лопастей.  Принудительный разворот лопастей  обеспечивает уменьшение шума вокруг работающего устройства.


                     Введение коррекции в передаточное отношение в зависимости от угла поворота лопасти  позволяет выполнить устройство,  с наперед заданными характеристиками ( применение элипсных шкивов).

                     Устройство  может быть применено, как преобразователь  движущегося потока воздушной, водной среды в механическую энергию вращающегося вала в ветро и гидроэнергетических установках, как с вертикальным,  так и горизонтальным расположением вала. Особый интерес может представлять применение  его  в качестве судового движителя, как дополнительного, так и основного. В последнем случае может обеспечиваться движение судна против ветра.                     

                     Формула изобретения:   1. Роторная  ветроэнергетическая установка,

состоящая с вала, соединенных с ним,  симметрично расположенных  вокруг него несущими осями, на концах которых шарнирно укреплены ветроприемные лопасти, отличающаяся тем, что с целью увеличения коэффициента полезного действия и снижения  шума работающего устройства, лопасти укреплены симметрично относительно их осей вращения,  а  ориентировка лопастей при их движении вокруг вала производится следящим устройством – командоаппаратом, чувствительным

к изменениям направлениям ветра.

                                                                  2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что  изменением параметров командоаппарата, можно придавать устройству напередзаданные характеристики.

 

1.      Изобретение №2022161, Мильченко П.С. ,

2.      Изобретение  №2018029,  Федоренко И.Д. ,

3.      Вестник изобретений №11/94 г. Степанов Л.А.

                                                                            

                                                                Класс изобретений: 5F03D3/00-06.

 

 

                                            Ветроприемное устройство с горизонтальной осью вращения

      

              На рис.1 показано ветроприемное устройство с горизонтальной осью вращения.


         Устройство состоит из трубчатой несущей оси – 2. К ней шарнирно – 3  крепятся подпружиненные лопасти – 1 и отражающие плоскости – 5. Воздушный поток поступает со стороны оси вращения – 4. Вращение устройства происходит в направлении – W. Лопасть –1 под напором набегающего потока воздуха  отклоняется, обеспечивая регулировку частоты вращения. В нижней части рисунка показан вид сбоку ветроприемного устройства.

        На рис.2 показан общий вид  ветроэнергетической установки. Ветроприемное устройство крепится непосредственно к валу электрогенератора и расположено за ним по отношению к набегающему потоку. С целью уменьшения рысканья при изменении направления ветра и повышения частоты оборотов,  ветроприемные лопасти можно выполнить с отклонением от вертикали, на рис.2 показано пунктиром.

       Съем мощности с электрогенератора производится через скользящие контакты – 1, рис.2. Материалы, применяемые для изготовления устройства,  могут быть сплавы алюминия, пластмассы, композиты.

                                                                                                             

 

                                                                           



Hosted by uCoz