Ветроэнергетическая установка с уравновешивающими валами
Владельцы патента RU 2319015:
Институт Машиноведения им. акад. Благонравова РАН (RU)
Изобретение относится к машиностроению, а именно к вспомогательным агрегатам ветроэнергетических установок пропеллерного типа, и предназначено для снижения вибраций в источнике. В ветроэнергетической установке, содержащей пропеллер, пропеллерный вал, мультипликатор, вертлюг, электрогенератор, стабилизатор и колонну, параллельно пропеллерному валу в горизонтальной плоскости, проходящей через ось пропеллерного вала, установлены два дополнительных вала. На пропеллерном валу жестко закреплено зубчатое колесо, а на дополнительных валах - шестерни с одинаковыми геометрическими параметрами, которые взаимодействуют с зубчатым колесом, при этом ускорительное передаточное отношение от зубчатого колеса к шестерням равно числу лопастей пропеллера. На дополнительных валах установлены одинаковые по величине, но противоположные по направлению дисбалансы, например под 180 градусов, причем величина дисбалансов и фазовые углы установки дисбалансов относительно лопастей пропеллера выбраны таким образом, чтобы пульсации реактивного момента были взаимно уравновешены сложением инерционных и аэродинамических сил. Использование изобретения обеспечит снижение уровня шума и вибрации. 5 ил.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к вспомогательным агрегатам ветроэнергетических установок пропеллерного типа, и предназначено для снижения вибраций в источнике.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является известная ветроэнергетическая установка с уравновешивающими валами, содержащая пропеллер, пропеллерный вал, мультипликатор, вертлюг, электрогенератор, стабилизатор и колонну, (а.с. СССР №1076617, кл. F01D 1/00, 1982 г.).
Недостатком прототипа является повышенный уровень шума и вибрации за счет неуравновешенности реактивных и аэродинамических моментов установки.
Технический результат - повышение работоспособности и производительности установки за счет уравновешивания реактивных и аэродинамических моментов и снижение виброакустической активности установки.
Это достигается тем, что в ветроэнергетической установке, содержащей пропеллер, пропеллерный вал, мультипликатор, вертлюг, электрогенератор, стабилизатор и колонну, параллельно пропеллерному валу в горизонтальной плоскости, проходящей через ось пропеллерного вала, установлены два дополнительных вала, причем на пропеллерном валу жестко закреплено зубчатое колесо, а на дополнительных валах - шестерни с одинаковыми геометрическими параметрами, которые взаимодействуют с зубчатым колесом, при этом ускорительное передаточное отношение от зубчатого колеса к шестерням равно числу лопастей пропеллера, а на дополнительных валах установлены одинаковые по величине, но противоположные по направлению дисбалансы, например под 180 градусов, а величина дисбалансов и фазовые углы установки дисбалансов на дополнительных валах относительно лопастей пропеллера выбраны таким образом, чтобы пульсации реактивного момента были взаимно уравновешены сложением инерционных и аэродинамических сил.
На фиг.1 представлена схема ветроэнергетической установки с уравновешивающими валами, на фиг.2 - вид А фиг.1, на фиг.3 - вид Б фиг.1, на фиг.4 - график реактивного момента Мр, который имеет пульсацию с утроенной частотой, на фиг.5 - суммарный реактивный момент Мс=Мр+Му, передаваемый на подшипники вертлюга.
Ветроэнергетическая установка с уравновешивающими валами содержит пропеллер 1, который установлен на пропеллерном валу 2 внутри поворотного вертлюга 3 со стабилизатором 4. Вал 2 проходит через мультипликатор 5. Выходной вал мультипликатора 5 соединен с валом электрогенератора 6, который установлен на колонне 7. С генератором 6 соединен кабель 8. На валу 2 закреплено зубчатое колесо 9, которое соединено с шестернями 10 и 11 (фиг.3), установленными на уравновешивающих валах 12 и 13, расположенных в горизонтальной плоскости. В плоскости мультипликатора 5 находятся дисбалансы 14 и 15 с фазовым углом 180 градусов между ними.
Ветроэнергетическая установка с уравновешивающими валами работает следующим образом.
На фиг.4а показан график реактивного момента Мр, который имеет пульсацию с утроенной частотой (на фиг.2 показан пример с тремя лопастями). Валы 12 и 13 за счет колеса 9 и шестерен 10 и 11 имеют утроенную частоту оборотов. Вращение дисбалансов 14 и 15 создает гармонический момент Му утроенной частоты (фиг.4б). Фазовые углы расположения дисбалансов 14 и 15 относительно лопастей пропеллера 1 и величина дисбалансов подбираются так, чтобы суммарный реактивный момент Мс=Мв+Му (фиг.5), передаваемый на подшипники вертлюга 3, был постоянным. Параллельно пропеллерному валу 2 в горизонтальной плоскости, проходящей через ось пропеллерного вала 2, установлены два дополнительных вала 12 и 13, причем на пропеллерном валу 2 жестко закреплено зубчатое колесо 9, а на дополнительных валах - шестерни 10 и 11 с одинаковыми геометрическими параметрами, которые взаимодействуют с зубчатым колесом 9, при этом ускорительное передаточное отношение от зубчатого колеса 9 к шестерням 10 и 11 равно количеству лопастей пропеллера 1, а на дополнительных валах 12 и 13 установлены одинаковые по величине, но противоположные по направлению дисбалансы 14 и 15, например под 180 градусов, а величина дисбалансов и фазовые углы установки дисбалансов 14 и 15 на дополнительных валах относительно лопастей пропеллера 1 выбраны таким образом, чтобы пульсации реактивного момента были взаимно уравновешены сложением инерционных и аэродинамических сил.
Таким образом, предложенная ветроэнергетическая установка позволяет подавить пульсации реактивного момента, передаваемого на несущую конструкцию ветроэнергетической установки со стороны пропеллерного вала и мультипликатора. Снижение этих пульсаций ведет к снижению шума и особенно инфразвука, изначально порождаемых этими вибрациями.
Ветроэнергетическая установка с уравновешивающими валами, содержащая пропеллер, пропеллерный вал, мультипликатор, вертлюг, электрогенератор, стабилизатор и колонну, отличающаяся тем, что параллельно пропеллерному валу в горизонтальной плоскости, проходящей через ось пропеллерного вала, установлены два дополнительных вала, причем на пропеллерном валу жестко закреплено зубчатое колесо, а на дополнительных валах - шестерни с одинаковыми геометрическими параметрами, которые взаимодействуют с зубчатым колесом, при этом ускорительное передаточное отношение от зубчатого колеса к шестерням равно числу лопастей пропеллера, а на дополнительных валах установлены одинаковые по величине, но противоположные по направлению дисбалансы, например под углом 180°, а величина дисбалансов и фазовые углы установки дисбалансов на дополнительных валах относительно лопастей пропеллера выбраны таким образом, чтобы пульсации реактивного момента были взаимно уравновешены сложением инерционных и аэродинамических сил.
