Ветроэнергетическая установка

 

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к устройствам, преобразовывающим энергию ветра в электрическую или другие виды энергии. Технический результат, заключающийся в повышении эксплуатационных характеристик установки за счет придания установке бурезащитных свойств, обеспечивается за счет того, что в ветроэнергетической установке, содержащей две соединенные под углом рамы, связанные с опорой в местах соединения с центральным опорным узлом, ветроколеса, установленные на стойках рам, поддерживающие тележки, согласно изобретению рамы снабжены шарнирами, установленными в центральном опорном узле, и имеют направляющие механизмы и синхронизирующее устройство. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике, преимущественно к устройствам типа ветровых плотин.

Известна установка, имеющая рамное основание, установленное неподвижно с постоянной ориентацией на ветер [1]. Недостатком такой системы является отсутствие ориентации на ветер.

Известно многоветряковое ветроприемное устройство с несколькими ветроколесами с ориентацией на ветер [2].

Его недостатком является малая мощность, ограниченная несущей способностью башни, низкая надежность и кпд, вызванные наличием привода ориентации на ветер.

Из всех известных аналогов наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является установка, которая содержит ветроколеса, установленную на основании шарнирную опору, круговую направляющую и расположенную на последней тележке, причем установка содержит две рамы, соединенные между собой под углом, и связанный с опорой вместе соединения, дополнительные ветроколеса и вторую тележку, причем все ветроколеса установлены на рамах, а последние закреплены на тележках [3]. Недостатком данного устройства является его низкие антибуревые качества.

Практическое отсутствие буревой защиты значительно снижает эксплуатационные характеристики устройства.

Технический результат, заключающийся в повышении эксплуатационных характеристик установки за счет придания установке бурезащитных свойств, обеспечивается за счет того, что в ветроэнергетической установке, содержащей две соединенные под углом рамы, связанные с опорой в местах соединения с центральным опорным узлом, ветроколеса, установленные на стойках рам, поддерживающие тележки, согласно изобретению рамы снабжены шарнирами, установленными в центральном опорном узле, и имеют направляющие механизмы и синхронизирующее устройство.

Направляющие механизмы рам выполнены в виде параллелограммов с короткими звеньями, на которых установлены ветроколеса. Синхронизирующее устройство выполнено в виде штанг, шарнирно связанных с рамами и центральным штоком с пружиной. Центральный шток синхронизирующего устройства снабжен приводом перемещения, датчиком перемещения и блоком управления приводом.

На фиг. 1 изображена ветроэнергетическая установка (вид спереди) при спокойном ветре; на фиг.2 - шарнирное крепление тележки; на фиг.3 - установка при спокойном ветре (вид сверху); на фиг.4 - установка (вид сверху) при буревом ветре; на фиг.5 - вид спереди, на фиг.4; на фиг.6 - пружинный вариант синхронизирующего устройства; на фиг.7 - вариант с приводом перемещения и блоком управления.

Ветроэнергетическая установка содержит в своем составе ветроколеса 1, установленные на стойках 2, рамы 3, центральный опорный узел 4, установленный на вертикальном основании 5, рамы поддерживаются опорами 6, опирающимися на круговые рельсы 7. Опоры имеют своим основанием тележки 8, укрепленные под шарнирами 9, которые связаны с рамами 3. Тележки имеют колеса 10. Центральный узел снабжен поперечиной 11, в ней шарнирно закреплены штанги 12 и 13, образующие параллелограмм рамы. Кроме этого, штанги шарнирно связаны с малыми поперечинами 14, на которых укреплены стойки 2, что в целом образует направляющий механизм, позволяющий при складывании рам направлять ось колес параллельно ветру. Кроме этого, имеется синхронизирующее устройство 16, соединенное с рамами посредством тяг 15, обеспечивающие синхронность в складывании рам. Тяги 15 соединены шарнирно с центральным штоком 17. Пружинный вариант синхронизирующего устройства имеет корпус 18, в котором размещена пружина 19 сжатия. Приводной вариант синхронизирующего устройства имеет поступательную передачу 20, например реечную, с которой взаимодействует шестерня 21 привода, соединенная с двигателем 22. К штоку присоединен датчик положения 23, например резистивный, привод и датчик соединены с блоком управления 24, шток 17 с рейкой 20 перемещаются в направляющих 25. Имеется также упор 26 и датчик 27 скорости ветра Рамы имеют шарниры 28.

Направление ветра на фиг.3 и 4 - снизу вверх. Таким образом, параллелограммы имеют длинные звенья 12 и 13 и короткие звенья 14 с ветроколесами.

Устройство работает следующим образом. Рассмотрим сначала вариант с принужденным синхронизирующим устройством - фиг.6.

В этой ситуации при слабом ветре пружина 19, упираясь в упор 26, обеспечивает через шток 17 и тяги 15 положения рам, показанное на фиг.3 и 1, т. е. фронтальная смахиваемая поверхность максимальна.

При повышении скорости ветра до буревых значений фронтальное давление на ветроколеса усиливается. Через стойки 2, поперечные траверсы 14, тяги 12 и 13, штанги 15 оно передается на шток 17, упор 26, что приводит к сжатию пружины 19. При этом конфигурация установки приходит в положение, показанное на фиг. 4 и 5, фронтальная поверхность уменьшается (по сравнению с фиг 1), что уменьшает буревую нагрузку. После прохождения порыва ветра, установка приходит снова в положение, показанное на фиг.1,3.

Для мощных установок более целесообразен вариант с принудительным выдвижением штока 17, показанный на фиг.7.

Здесь существует система автоматического регулирования выдвижения штока в зависимости от скорости ветра.

При повышенной скорости ветра датчик 27, представляющий собой, например, тахогенератор, установленный на валу ветроколеса, выдает сигнал на отработку. Блок управления 24, реагирующий на рассогласование между блоком 27 и сигналом с датчика положения 23, выдает сигнал на исполнительный двигатель 22, который через редуктор вращает шестерню 21, взаимодействующую с рейкой 20, укрепленной на штоке 17.

В результате, положение штока будет соответствовать определенной скорости ветра.

Общая ориентация на направление ветра осуществляется также, как и в установке [3].

Введение данной буревой защиты повышает эксплутационные свойства установки, кроме того, при выполнении варианта выдвижения штока с помощью специального привода появляется возможность регулирования мощности энергоустановки за счет изменения фронтальной площади.

Источники информации 1. Мак - Вейг Д. Применение солнечной энергии. /Пер. с англ. М: Энергоиздат, 1981. - 216 с., ил.

2. Ветроэнергетика / Под ред. Д. де Рензо: Пер с англ.: под ред. Я.И. Шефтера. - М.: Энергоиздат, 1982.- 272 с., ил, рис. 1.3, на с. 26-27.

3. Авторское свидетельство СССР 1409774 / А.М. Литвиненко. Ветроэнергетическая установка/ опубл БИ 26, 1988, F 03 D 5/04, з-ка . 4161164/25-06 от 08.12.86.

Формула изобретения

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая две соединенные под углом рамы, связанные с опорой в местах соединения с центральным опорным узлом, ветроколеса, установленные на стойках рам, поддерживающие тележки, отличающаяся тем, что рамы снабжены шарнирами, установленными в центральном опорном узле, и имеют направляющие механизмы и синхронизирующее устройство.

2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что направляющие механизмы рам выполнены в виде параллелограммов с короткими звеньями, на которых установлены ветроколеса.

3. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что синхронизирующее устройство выполнено в виде штанг, шарнирно связанных с рамами и центральным штоком с пружиной.

4. Ветроэнергетическая установка по пп. 1 и 3, отличающаяся тем, что центральный шток синхронизирующего устройства снабжен приводом перемещения, датчиком перемещения и блоком управления приводом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7