Ветросолнечная электростанция кашеварова

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК () 9) (I I) (я)л F 03 0 5/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ес

Эю

° ав

ЪФ (21) 4857058/06 (22) 25.06.90 (46) 07.03.93. Бюл. hb 9 (75) Ю.Б.Кашеваров (56) Авторское свидетельство СССР

М 939816, кл. F 03 D 9/00. 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1373861, кл. F 03 0 5/02, 1986. (54) ВЕТРОСОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ КАШЕВАРОВА (57) Назначение: изобретение относится к энергетике и касается электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии. Сущность изобретения: в зависимости от параметров, поступающих с датчика направления и интенсивности солнечной редиации и датчика направления и скорости ветра, расположенных на верхней плоскости поворотного обтекателя. электростанция может работать в режимах "ветра", "солнца" и "ветра и солнца". В первом режиме шаговый электродвигатель, расположенный в полости лопасти, застопорен в нужном положении и вращение лопастей

Изобретение относится к энергетике и касается электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии.

Цель изобретения — увеличение КПД.

На фиг.1 схематично изображена ветросолнечная электростанция, вид сбоку; на фиг,2- то же, вид сверху; на фиг.3 — кинематическая схема движения лопасти; на фиг.4 — сечение А — А на фиг.1; на фиг.5 — сечение

Б — Б на фиг.2; на фиг,б — ветросиловая часть электростанции с тремя осями вращения лопастей, вид сбоку: на фиг.7 — сечение В-В на фиг.2. будет передаваться на генератор. Выставка поворотной опоры на ветер будет производиться прокатом катков, связанных с электродвигателями, по неподвижной кольцевой направляющей. Поворотный обтекатель, снабженный закрепленный на стойках горизонтальной осью, устанавливается под углом наклона, при котором электрогенераторы вырабатывают наибольшую мощность под углом наклона, при котором электрогенераторы вырабатывают наибольшую мощность электроэнергии, В режиме "солнца", когда коромысло. размещенное на горизонтальном валу, находится в горизонтальном . положении, лопасти и поворотный обтекатель, на которых размещены солнечные батареи, посредством кинематически свя- Я занных с ними электродвигателей выставляются перпендикулярно солнечным лучам. В режиме "ветра и солнца" подготовка и порядок работы производится по режиму "ветра" с коррекцией установки поворотной опоры иугла наклона noBopoTHoro обтекателя, 4 з,п. ф-лы, 7 ил.

Ветросолнечная электростанция содержит прямоугольные лопасти 1. установленные на горизонтальных осях 2, поворотную вокруг вертикальной оси опору 3 со стойками 4 и катками 5, взаимодействующими с кольцевой направляющей 6 неподвижной . опоры 7, электрогенераторы 8, кинематически с горизонтальными валами 9, раз. мещенными на поворотной опоре 3. .Электростанция снабжена поворотным 10 и неподвижным 11 обтекателями, размещенными на поворотной опоре 3, солнечными батареями 12, расположенными на лопа1800097 стях 1 и обтекателях 10, 11, установленных на поворотной опоре 3, аккумуляторами 13 и размещенными на горизонтальных валах

9 коромыслами 14, при этом горизонтальные оси 2 при помощи подшипников закреплены между соседними коромыслами 14 на их концах, а электрогенераторы 8 установлены нэ поворотной опоре 3. Поворотная опора 3 и каждое коромысло 14 в его центральной части снабжены жестко закрепленными шестернями 15, 16; лопасти 1 выполнены полыми, каждая из них снабжена установленными в их полости шаговым электродвигателем 17 с шестернями 18 и планетарным редуктором, центральная шестерня 19 которого жестко закреплена в центральной части лопасти 1 на ее горизонтальной оси 2, последняя из которых снабжена жестко закрепленной дополнительной шестерней 20, имеющий диаметр, в два раза больший диаметр шестерни 15 подвижной опоры 3, и связана с последней посредством цепной передачи 21. При этом шестерни 18. электродвигателей 17 взаимодействуют с сателлитными шестернями 22 редуктора, а вэл каждого электрогенератора 8 снабжен шестерней 23. связанной посредством цепной передачи 24 с шестерней

16 коромысла 14. Поворотная опора 3 снабжена закрепленным на одной из стоек 4 дополнительным шаговым электродвигателем 25,кинематически связанным с поворотным обтекателем 10, снабженным закрепленной. на стойках 4 горизонтальной осью 26, размещенной параллельно горизонтальным осям 2 лопастей 1, и расположенными на его верхней плоскости датчиком 27 направления и интенсивности солнечной радиации и датчиком 28 направления и скорости ветра, Катки снабжены электродвигателями 29 и имеют конусообразную форму с ребордами, Солнечные батареи 12 установлены на верхней поверхности обтекэтелей 10, 11 и на одной иэ поверхностей каждой лопасти 1. Кроме этого, в варианте электростанции с тремя горизонтальными осями вращения лопастей она снабжена соединенными s треугольник сторонами 30, Работа ветросолнечной электростанции может производиться в режиме "ветра" — ветровой электростанции, в режиме "солнца"— солнечной, и в режиме "ветра и солнца"— ветросолнечной электростанцией, в эависимости от параметров, поступающих с датчиков 27, 28. При работе в режиме "ветра" шаговый двигатель 17 застопорен в нужном положении, при котором лопасти 1 под воздействием ветра будут совершать движения согласно кинематической схеме, изображенной на фиг.3. При вертикальном положении коромысла 14 верхняя лопасть 1 займет вертикальное положение, а нижняя горизонтальное. Так как диаметр шестерни 20, соединенной с осью вращения лопасти 1, вдвое больше диаметра неподвижной шестерни 15, то при повороте коромысла 14 на угол а лопасть 1 повернется вместе с осью 2 и шестерней 20 нэ угол 0,5 а.

В режиме "ветра" плоскость Б — Б на фиг.2 совмещается с направлением ветра прокатом катков 5 по направляющей 6 под воздействием электродвигателей 29, которые включаются компьютером согласно дат15 чика 28, определяющего направление ветра, Поворотный обтекатель 10 устанавливается под углом наклона, при котором электрогенераторы вырабатывают наибольшую

20 мощность электроэнергии. Поворотный и неподвижный обтекатели создают ветровую "тень" в той же нижней части траектории движения лопасти 1, в которой онэ, движется против направления ветра, указанного на фиг.1 и 3 стрелками, обозначенными буквой "В". Кроме того, поворотный и неподвижный обтекатели формируют наклонное направление ветра, а также увеличивают его скорость на уровне верхней

30 части плоскости обтекателя 10 и тем самым увеличивают полезный момент вращения коромысла 14. Вращение коромысла 14 передается нэ вращение шестерни 23 электрогенератора через центральную шестерню

16 и цепную передачу 24.

В режиме "сол н ца" и ри горизонтальном положении коромысла 14 по команде компьютера, включенного на программу режима

"солнце", формируются электрические им40 пульсы, которые передаются на шаговые двигатели 17. Вращение шаговых двигателей 17 передается через шестерни 22 и 18 на среднюю шестерню 19 оси 2 вращения лопасти 1 до тех пор, пока лопасти 1 не

"5 установятся горизонтально и вверх солнечными батареями, как это показано на фиг.5.

Горизонтальное положение лопастей будет наилучшим, когда солнце находится

50 вблизи зенита (йа фиг.5 лучи солнца, находящегося в зените, изображены сплошными стрелками, обозначенными буквой "С"), Следующим этапом будет установка батарей 12 в направлении, перпендикулярном направлению лучей, С этой цельно производится поворот опоры 3 включением электродвигателей 29, вращающих катки 5, и поворот лопастей 1 подачей электрических импульсов на шаговые двигатели 17. Враще1800097 ние лопастей 1 производится одновременно с вращением поворотного обтекателя 10 с помощью шагового электродвигателя 25.

При этом солнечные батареи 12 лопастей 1 все время остаются параллельными солнечным батареям 12 поворотного обтекателя

10, что обеспечивается одновременной и равной подачей электрических импульсов на шаговые электродвигатели 25 и 17, имеющие равную величину шага и равные передаточные числа, с осями вращения поворотного обтекателя 10 и лопастей 1.

Определение перпендикулярности солнечных батарей 12 солнечным лучам фиксируется датчиком 27, который выдает сигнал на прекращение формирования электрических импульсов. учитывая, что направление солнечных лучей изменяется во времени. компьютер выдает серию импульсов на шаговые электродвигатели 17 и 25, а также включает электродвигатели 29 через каждые полчаса работы в режиме "солнце" для коррекции предшествующей установки.

В режиме "ветра и солнца" подготовка и порядок работы производится по режиму

"ветра" с коррекцией установки поворотной опоры 3 и угла наклона обтекателя 10 с целью получения максимальной суммарной мощности электроэнергии, вырабатывае мой солнечными батареями 12 и вращением лопастей 1. г

Формула изобретения

1. Ветросолнечная электростанция, содержащая прямоугольные лопасти, установленные на горизонтальных осях, поворотную вокруг вертикальной оси опору со стойками и. катками, взаимодействующими с кольцевой направляющей неподвижной опоры, электрогенераторы, кинематически связанные с горизонтальными валами, размещенными на поворотной опоре, о т л ич а Ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения КПД, электростанция снабжена поворотным и неподвижным обтекателями, размещенными на поворотной опоре, солнечными батареями, расположенными на лопастях и обтекателях, установленными на

40 тальной оси, последняя из которых снабжена жестко закрепленной дополнительной шестерней, имеющей диаметр. в два раза больший диаметра шестерни поворотной опоры, и связанной с последней посредством цепной передачи, при этом шестерни электродвигателей взаимодействуют с е»теллитными шестернями редуктора, а вал каждого электрогенератора снабжен шестерней. связанной посредством цепной передачи с шестерней коромысла.

3. Электростанция по п.1. о т л и ч а ющ а я с я тем, что поворотная опора снабжена закрепленным на одной иэ стоек дополнительным шаговым электродвигателем, кинематически связанным с поворотным обтекателем, снабженным закрепленной на стойках горизонтальной осью, размещенной параллельно горизонтальным осям лопастей, и расположенными на его верхней плоскости датчиком направления и интенсивности солнечной радиации и датчиком направления и скорости ветра.

4. Электростанция по и.1, от л и ч а ющ а я с я тем, что катки снабжены электродвигателями и имеют конусообразную форму с ребордами.

5. Электростанция по и.1, о т л и ч а ющ а я.с я тем, что солнечные батареи установлены на верхней поверхности обтекате- . лей и на одной иэ поверхностей каждой лопасти. поворотной опоре аккумуляторами и размещенными на горизонтальных валах коромыслами, при этом горизонтальные оси при помощи подшипников закреплены между соседними коромыслами на их концах, а электрогенераторы установлены на поворотной опоре.

2. Электростанция по п.1 ° о т л и ч а ющ а я с я тем, что поворотная опора и каждое

10 . коромысло в его центральной части снабжены жестко.закрепленными шестернями, лопасти выполнены полыми, каждая из них снабжена установленными в их полости шаговым электродвигателем с шестернями и планетарным редуктором, центральная шестерня которого жестко закреплена в центральной части. лопасти на ее горизон1800097

1800097

1800097

Составитель В. Игнатьев

Редактор С. Кулакова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С, Пекарь

Заказ 1148 - Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул.Гагарина, 101