Способ регулирования величины вращающего момента, угловой скорости вращения вертикально-осевой ветротурбины
Владельцы патента RU 2502893:
Хозяинов Денис Борисович (RU)
Лобанова Милена Борисовна (RU)
Хозяинов Борис Петрович (RU)
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ регулирования величины вращающего момента, угловой скорости вращения вертикально-осевой ветротурбины, в котором лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины. При ураганных ветрах принудительно приближают лопасти к оси вращения ветротурбины. Каждую лопасть ветротурбины дистанционно принудительно перемещают или под воздействием давления воздушного потока она перемещается по горизонтальным направляющим, установленным под углом α, изменяя расстояние между осью вращения ветротурбины и центром поверхности каждой лопасти. Изобретение позволяет повысить эффективность регулирования вращающего момента ветротурбины с одновременным регулированием угловой скорости ее вращения и стабилизацией мощности ветротурбины. 4 ил.
Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для получения механической и электрической энергии.
Известен способ регулирования частоты вращения ротора ветротурбины ветродвигателя, в котором поворотные щиты, экранирующие лопасти при усилении ветра, поворачиваются и частично прикрывают лопасти, что позволяет регулировать частоту вращения вала, а при буревых ветрах поворотные щиты полностью смыкают между собой, преграждая путь ветра к лопастям [патент РФ №2264558, МПК7 F03D 3/04, опубл. 20.11.2005, Бюл. №32].
Недостатком такого способа регулирования является то, что он малоэффективен и не затрагивает сферу регулирования вращающего момента ветротурбины, а при ураганных ветрах создается большая ветровая нагрузка на поворотные щиты, которые передают ее на стойки поддерживающей конструкции.
Известен способ регулирования частоты вращения вала ротора, в котором лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины, а при ураганах принудительно приближают лопасти к оси вращения ветротурбины и разворачивают вокруг вертикальной оси лопасти (прототип) [патент РФ №2267647 С1, МПК F03D 3/04, опубл. 10.01.2006, Бюл. №01].
Недостатком такого способа регулирования частоты вращения вала ротора является то, что он не затрагивает сферу регулирования вращающего момента ветротурбины.
Технический результат заключается в повышении эффективности регулирования вращающего момента ветротурбины с одновременным регулированием угловой скорости ее вращения и стабилизацией мощности ветротурбины.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе регулирования величины вращающего момента, угловой скорости вращения вертикально-осевой ветротурбины, в котором лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины, а при ураганах принудительно приближают лопасти к оси вращения ветротурбины, согласно изобретению каждую лопасть ветротурбины дистанционно принудительно перемещают или под воздействием давления воздушного потока она перемещается по горизонтальным направляющим, установленным под углом а, изменяя расстояние между осью вращения ветротурбины и центром поверхности каждой лопасти.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:
на фиг.1 изображена схема ветротурбины с вертикальной осью вращения в плане с лопастями при их дистанционным принудительном передвижении, располагающимися на наибольшем удалении от оси вращения ветротурбины (R1);
на фиг.2 изображена схема ветротурбины в плане с лопастями при их дистанционным принудительном передвижении, часть из которых располагается на наибольшем удалении (R1), а часть из них на наименьшем удалении (R2) от оси вращения ветротурбины (пунктиром показано положение лопастей в первоначальном положении);
на фиг.3 изображена схема ветротурбины с вертикальной осью вращения в плане с лопастями при их дистанционным принудительном передвижении, располагающимися на наименьшем удалении (R2) от оси вращения ветротурбины (пунктиром показано положение лопастей в в первоначальном положении);
на фиг.4 изображена схема ветротурбины в плане с лопастями, передвигающимися под воздействием давления воздушного потока по направляющим, одновременно занимая положение в ветротурбине с наибольшим (R1) или наименьшим (R2) расстоянием, от оси ее вращения (пунктиром показаны лопасти в первоначальном положении, до воздействия на них воздушного потока).
Регулирование величины вращающего момента, угловой скорости вращения вертикально-осевой ветротурбины выполняется следующим образом: при уменьшении скорости ветра (U3>U2>U1) все лопасти или их часть перемещаются по горизонтально расположенным направляющим, перемещаясь от центра вращения ветротурбины к наружной кромке ветротурбины, увеличивая величину вращающего момента, уменьшая угловую скорость вращения ветротурбины и соответственно изменяя или стабилизируя ее мощность (см. в последовательности рис.2, 1). С увеличением скорости воздушного потока, лопасти перемещаются по горизонтальным направляющим, перемещаясь к центру вращения ветротурбины, уменьшая величину вращающего момента, увеличивая угловую скорость ее вращения и соответственно изменяя или стабилизируя мощность ветротурбины (см. в последовательности рис.1, 2, 3). Таким образом происходит регулирование и стабилизация величины вращающего момента ветротурбины, угловой скорости ее вращения и ее мощности.
При автоматическом регулировании каждая лопасть может свободно перемещаться по горизонтальным направляющим, установленным под углом α к радиально расположенной прямой (см. рис.4). В зоне активного давления воздушного потока каждая лопасть стремится занять положение наиболее удаленное от оси вращения ветротурбины, а при движении на противоходе воздушному потоку лопасть стремится занять положение наиболее близкое к оси вращения ветротурбины. Такие манипуляции изменяют величину вращающего момента ветротурбины, угловую скорость ее вращения и соответственно мощность ветротурбины.
Способ регулирования величины вращающего момента, угловой скорости вращения вертикально-осевой ветротурбины, в котором лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины, а при ураганах принудительно приближают лопасти к оси вращения ветротурбины, отличающийся тем, что каждую лопасть ветротурбины дистанционно принудительно перемещают или под воздействием давления воздушного потока она перемещается по горизонтальным направляющим, установленным под углом α, изменяя расстояние между осью вращения ветротурбины и центром поверхности каждой лопасти.
