ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2046997
АВТОНОМНАЯ ВЕРТИКАЛЬНО-ОСЕВАЯ ВЕТРОУСТАНОВКА
Имя изобретателя: Платонов Е.Н.; Фридман Б.М.
Имя патентообладателя: Машиностроительное конструкторское бюро "Радуга"
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1992.04.21
Использование: в ветроэнергетике.
Сущность изобретения: автономная
вертикально-осевая ветроустановка
содержит ветроколесо 1, выполненное в виде
трубы 2 с неподвижно установленными на ней
лопастями 3, закрепленное в опорах 4
вращения на основании 5 и соединенное через
механизм 6 передачи вращения с генератором
7, при этом основание 5 выполнено из двух
частей 8 и 9, а части основания соединены
между собой двухстепенным шарниром 10,
причем одна часть 8 выполнена в виде стержня
11, верхняя часть которого коаксиально
размещена внутри трубы 2 ветроколеса, а
нижняя снабжена поплавком 12, охватывающим
стержень 11 и размещенным выше шарнира, при
этом вторая часть 9 основания снабжена
корытом 14, заполненным жидкостью, в котором
размещен поплавок 12, а генератор 7 закреплен
на поплавке.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к
ветроэнергетике и может быть использовано
при создании ветроэнергетических
установок, работающих в автономных
системах.
Известны вертикально-осевые
ветроустановки, например типа Дарье (патент
США N 1835018).
Наиболее близкое к изобретению является
ветроустановка (патент США N 4630996),
содержащая ветроколесо, выполненное в виде
трубы с неподвижно закрепленными на ней
лопастями, установленное в опорах вращения
на основании и соединенное через механизм
передачи вращения с генератором, и
основание, выполненное из двух частей.
Недостатками прототипа при его
использовании в автономных системах
являются сложность согласования
параметров ветроустановки и потребителя,
для чего требуется применение генератора,
мощность которого может во много раз
превышать мощность потребителя энергии, и
использование специальных устройств для
рассеивания избыточной энергии.
Целью изобретения является улучшение
технико-экономических показателей
установки путем согласования ее параметров
с параметрами потребителя.
Для этого в автономной вертикально-осевой
ветроустановке, содержащей ветроколесо,
выполненное в виде трубы с неподвижно
установленными на ней лопастями,
закрепленное в опорах вращения на
основании и соединенное через механизм
передачи вращения с генератором, и
основание, выполненное из двух частей,
части основания соединены между собой
двухстепенным шарниром, причем одна часть
выполнена в виде стержня, верхняя часть
которого коаксиально размещена внутри
трубы ветроколеса, а нижняя снабжена
поплавком, охватывающим стержень и
размещенным выше шарнира, при этом вторая
часть основания снабжена корытом,
заполненным жидкостью, в котором размещен
поплавок, а генератор закреплен на поплавке.
На фиг.1 изображена предлагаемая установка;
на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.3 сечение А-А на
фиг.2.
Автономная вертикально-осевая
ветроустановка состоит из ветроколеса 1,
выполненного в виде трубы 2 с неподвижно
установленными на ней лопастями 3.
Ветроколесо 1 закреплено в опорах 4 вращения
на основании 5 и соединено через механизм 6
передачи вращения с генератором 7.
Основание 5 выполнено из двух частей 8 и 9,
соединенных между собой двухстепенным
шарниром 10. Часть 8 основания выполнена в
виде стержня 11, верхняя часть которого
коаксиально размещена внутри трубы 2
ветроколеса, а нижняя снабжена
расположенным выше шарнира поплавком 12 с
крышкой 13, охватывающим стержень 11. Вторая
часть 9 основания снабжена корытом 14,
заполненным жидкостью 15, в котором размещен
поплавок 12. Генератор 7 закреплен на крышке
13 поплавка 12. На поплавке 12 установлены
гидродинамические поверхности 16, а корыто 14
снабжено меридиональными ребрами 17 и
уплотнением 18. Для заполнения корыта
жидкостью и слива ее имеется специальная
система 19, включающая резервуар 20, насос 21 и
кран 22. Для остановки и удержания от
вращения ветроколеса 1 установка снабжена
тормозным устройством 23.
УСТАНОВКА РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
При взаимодействии воздушного потока с
предварительно раскрученным, например,
генератором ветроколесом 1
аэродинамические силы, возникающие на его
лопастях 3, создают крутящий момент, который
через механизм 6 передачи вращения
передается на вал генератора 7,
вырабатывающего электрическую энергию.
Аэродинамические силы одновременно
создают кренящий момент, приводящий к
появлению угла нутации оси ветроколеса 1.
Действие кренящего момента на вращающееся
ветроколесо 1 вызывает одновременно
прецессию оси последнего. Степени свободы,
соответствующие углам нутации и прецессии,
обеспечиваются шарниром 10. Появление угла
нутации оси ветроколеса в плоскости ветра
ведет к уменьшению вырабатываемой мощности.
Кренящий момент уравновешивается моментом
гидростатической силы, приложенной к
поплавку 12. Величина момента
гидростатической силы определяется
размерами и формой поплавка, уровнем и
удельным весом жидкости и изменяется в
функции угла нутации. Демпфирование
колебаний при переходных процессах
происходит за счет изменения силы
аэродинамического сопротивления
ветроколеса 1 при изменении угла прецессии
и за счет дросселирования жидкости через
зазоры между стенками корыта 14 с ребрами 17 и
гидродинамическими поверхностями 16.
Вытеснению жидкости из корыта препятствует
уплотнение 18.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
АВТОНОМНАЯ ВЕРТИКАЛЬНО-ОСЕВАЯ
ВЕТРОУСТАНОВКА, содержащая ветроколесо,
выполненное в виде трубы с неподвижно
установленными на ней лопастями,
закрепленное в опорах вращения на
основании и соединенное через механизм
передачи вращения с генератором, при этом
основание выполнено из двух частей,
отличающаяся тем, что части основания
соединены между собой двухстепенным
шарниром, причем одна часть выполнена в
виде стержня, верхняя часть которого
коаксиально размещена в трубе
ветроколеса, а нижняя снабжена поплавком,
охватывающим стержень и размещенным выше
шарнира, при этом вторая часть основания
снабжена корытом, заполненным жидкостью,
в котором размещен поплавок, а генератор
закреплен на поплавке.
Версия для печати
Дата публикации 24.03.2007гг
вверх
|
