Ветроэнергетическая установка

 

Изобретение позволяет повысить эффективность преобразования энергии ветроэнергетической установки при обеспечении надежности этого процесса независимо от размеров рабочего колеса. Установка состоит из несущей конструкции, выполненной в виде кольцевого понтона на стационарном основании. На верхнем конце преобразователя энергии выполнены ступицы, с кромками которой связаны гибкие тяги. Гибкие тяги расположены по хордам кольцевого понтона и связывают понтон со ступицей преобразователя механической энергии в электрическую. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области малой энергетики и может быть использовано для создания ветроэнергетических станции.

Известна ветроэнергетическая станция, содержащая ветроколесо карусельного типа, включающее кольцевой рельс, вертикальные мачты, установленные на них парусные рабочие органы, связанные с ними колесные опоры, контактирующие с рельсом, расположенным под навесом, а также кольцевые навес и тоннель, внутри которого расположен индуктор генератора (см. а.с. СССР N 1455037, кл. F 03 D 5/04, 1989).

Недостатками такой установки являются наличие опорной рельсовой системы, что значительно усложняет и соответственно удорожает стоимость установки; большие силы трения качения по рельсу, которые приводят к дополнительным безвозвратным потерям мощности; отсутствие аккумулятора энергии инерционного типа.

Известна также ветроэнергетическая установка, содержащая ветровоспринимающие рабочие органы, установленные на кольцевом понтоне и преобразователь энергии кинематически связанный с понтоном (см. а.с. СССР N 1719713, кл. F 03 D 3/06, 1992).

Последнее решение является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому и выбрано в качестве прототипа.

Недостаток прототипа выражается в усложнении передачи механической энергии на электрогенераторы, особенно при увеличении размеров колеса, что вызвано наличием сил радиального смещения понтона при его вращении. Таким образом, понтон эффективно взаимодействует только с теми генераторами, в направлении которых действует названная сила. Кроме того, необходимость сооружения кольцевого канала (или по крайней мере монтирования нескольких опорных элементов (ограничителей) по внешнему периметру понтона) существенно усложняет и удорожает монтаж установки.

Задача, на решение которой направлено заявляемое решение, выражается в повышении эффективности процесса преобразования механической энергии в электрическую, при обеспечении надежности этого процесса независимо от размеров рабочего колеса, использование свободной поверхности озер и морей в прибрежной зоне.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в упрощении и повышении устойчивости при расположении на свободной акватории установки увеличенных размеров, уменьшении жидкостного трения и увеличении массы воды, вовлекаемой во вращение для аккумулирования энергии.

Поставленная задача решается тем, что ветроэнергетическая установка, содержащая ветровоспринимающие рабочие органы, установленные на кольцевом понтоне и преобразователь энергии, кинематически связанный с понтоном, отличается тем, что преобразователь энергии размещен внутри кольца на стационарном основании, при этом понтон связан со ступицей преобразователя механической энергии в электрическую посредством гибких тяг, размещенных по хорде кольца понтона и связанных с кромкой ступицы. Кроме того, ветровоспринимающие рабочие органы выполнены в виде поворотных лопастей.

Сопоставительный анализ существенных признаков заявляемого решения и признаков аналогов и прототипа свидетельствуют о его соответствии критерию "новизна".

При этом признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак "...преобразователь энергии размещен внутри кольца на стационарном основании..." позволяет исключить невращающиеся элементы в зоне несущей системы, где раскручена вода и обеспечить простой съем энергии на преобразователь механической энергии в электрическую, повысить безопасность и аварийную устойчивость.

Признаки ". . . понтон связан со ступицей преобразователя механической энергии в электрическую посредством гибких тяг, размещенных по хорде кольца понтона и связанных с кромкой ступицы" позволяют центровать понтон относительно стационарного основания и передать крутящий момент. Кроме того, наличие гибких тяг облегчает работу конструкции при волнении и колебании уровня воды.

Признак "... ветровоспринимающие рабочие органы выполнены в виде поворотных лопастей" позволяет повысить КПД съема энергии.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена ветроэнергетическая установка в разрезе.

На чертеже показаны понтон 1, лопасти 2, механизм поворота 3 лопастей 2, преобразователь энергии 4, стационарное основание 5, ступицы 6, гибкие тяги 7.

Установка состоит из несущей конструкции, выполненной в виде кольцевого понтона 1. Одна сторона понтона 1 выполнена необходимой формы для опоры на поверхность воды. На свободной стороне понтона 1 установлены ветровоспринимающие рабочие органы, выполненные в виде поворотных лопастей 2 и механизм поворота 3 этих лопастей. Механизм поворота 3 лопастей 2 может быть выполнен в любом общеизвестном варианте (например, зубчатая передача от приводного двигателя с управлением от флюгера). Преобразователь энергии 4 устанавливают внутри кольцевого понтона 1 на стационарном основании 5. На верхнем конце преобразователя энергии 4 выполнены ступицы 6, с кромками которых связаны гибкие тяги 7 (например, система канатов). Канаты 7 расположены по хордам кольцевого понтона 1 и связывают понтон 1 со ступицей 6 преобразователя 4 механической энергии в электрическую.

Установка работает следующим образом. При появлении ветра лопасти 2 устанавливаются в рабочее положение с помощью механизма поворота 3. Лопасти 2 раскручивают несущую конструкцию (понтон 1).

За счет сил трения о воду часть энергии в начальный момент тратится на "раскручивание" воды. Образуется водяной ринг вокруг стационарного основания 5, который будет поддерживать вращение понтона 1 при снижении силы ветра. С помощью гибких тяг через ступицы 6 вращение понтона 1 передается на преобразователь энергии 4, находящийся на стационарном основании 5.

Формула изобретения

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая ветровоспринимающие рабочие органы, установленные на кольцевом понтоне, и преобразователь энергии, кинематически связанный с понтоном, отличающаяся тем, что преобразователь энергии размещен внутри кольца на стационарном основании, при этом понтон связан со ступицей преобразователя механической энергии в электрическую посредством гибких тяг, размещенных по хорде кольца понтона и связанных с кромкой ступицы.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что ветровоспринимающие рабочие органы выполнены в виде поворотных лопастей.

РИСУНКИ

Рисунок 1