Складываемая ветроэнергетическая установка
Изобретение относится к ветроэнергетике. Складываемая ветроэнергетическая установка содержит стойку с ветрогенератором в верхней ее части, укрепленную на основной опоре и выполненную с возможностью наклона в горизонтальное положение и подъема в вертикальное положение, а также основную лебедку. Установка снабжена также вспомогательной лебедкой, смонтированной на дополнительной опоре с седлом, выполненной на отдельном фундаменте, при этом основная опора состоит из неподвижного основания и установленной на нем поворотной части, выполненной с возможностью поворота в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, позволяющего поворачиваться по ветру закрепленной на поворотной части стойке, выполненной в виде вертикального крыла, реализованного на основе пространственного каркаса, элементы которого работают только на сжатие или растяжение и покрыты оболочкой, и в сечении имеющего вид симметричного аэродинамического профиля, при этом вертикальная ось вращения стойки расположена перед аэродинамическим фокусом крыла, что позволяет стойке выполнять флюгирование по ветру, при этом в нижней части стойки размещен шарнир поворота стойки вокруг горизонтальной оси, который делит стойку на неповоротную балку, содержащую удаленные от оси вращения блоки переброски канатов основной лебедки, смонтированной на неподвижном основании, и наклонно подъемную часть, содержащую в нижней части блоки крепления указанных канатов, расположенные на удалении от указанного шарнира, причем в верхней части стойки размещена точка крепления каната вспомогательной лебедки. Изобретение направлено на снижение массы подъемной части ветроэнергетической установки с возможностью подъема и опускания мачты без применения подъемных кранов большой грузоподъемности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при проектировании ветровых генераторов для выработки электрической или тепловой энергии.
Из уровня техники известно решение (патент RU 55887 U1 от 24.11.205) ветроэнергетической установки, которая содержит гондолу с ветроколесом, установленную на мачте, закрепленную четырьмя растяжками, одна из которых снабжена тягой (предназначенной для создания рычага при подъеме мачты). Но данное решение применимо при создании малых ветроэнергетических установок и не позволяет поднимать и опускать мачту установки средней и большой мощности.
Задачей изобретения является создание конструкции ветроэнергетической установки средней и большой мощности с возможностью подъема и опускания мачты и сборки установки без применения специальных подъемных кранов большой грузоподъемности. Технический результат - расширение технологических и эксплуатационных возможностей ветроэнергетической установки.
Поставленная задача решается тем, что складываемая ветроэнергетическая установка содержит стойку с ветрогенератором в верхней ее части, укрепленную на основной опоре и выполненную с возможностью наклона в горизонтальное положение и подъема в вертикальное положение, а также основную лебедку, причем установка снабжена вспомогательной лебедкой, смонтированной на дополнительной опоре с седлом, выполненной на отдельном фундаменте, при этом основная опора состоит из неподвижного основания и установленной на нем поворотной части, выполненной с возможностью поворота в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, позволяющего поворачиваться по ветру закрепленной на поворотной части стойке, выполненной в виде вертикального крыла, реализованного на основе пространственного каркаса, элементы которого работают только на сжатие или растяжение и покрыты оболочкой, и в сечении имеющего вид симметричного аэродинамического профиля, при этом вертикальная ось вращения стойки расположена перед аэродинамическим фокусом крыла, что позволяет стойке выполнять флюгирование по ветру, при этом в нижней части стойки размещен шарнир поворота стойки вокруг горизонтальной оси, который делит стойку на неповоротную балку, содержащую удаленные от оси вращения блоки переброски канатов основной лебедки, смонтированной на неподвижном основании, и наклонно подъемную часть, содержащую в нижней части блоки крепления указанных канатов, расположенные на удалении от указанного шарнира, причем в верхней части стойки размещена точка крепления каната вспомогательной лебедки.
Предпочтительно, чтобы неподвижное основание основной опоры было выполнено в виде установленной на фундаменте звездообразной конструкции с, по меньшей мере, тремя лучами, один из которых оборудован основной лебедкой, причем в центре неподвижного основания расположены неподвижная часть шарнира поворота стойки вокруг вертикальной оси вместе с поворотной частью основной опоры и механизмы этого поворота.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид ветроэнергетической установки в вертикальном положении, а на фиг. 2 - в горизонтальном положении. На фиг. 3 показана каркасная конструкция стойки.
Ветроэнергетическая установка состоит из неподвижного основания (1), на котором установлена поворотная часть (2) с шарниром поворота стойки в горизонтальной плоскости (вокруг вертикальной оси), объединенная конструктивно с балкой (3) и шарнирами поворота стойки в вертикальной плоскости (4) (вокруг горизонтальной оси). Стойка (5) выполнена обтекаемой формы в виде крыла. Она собирается из секций и шарнирно крепится к поворотной части (2). На вершину стойки устанавливается гондола с ветрогенератором (6) (генератором электрической или тепловой энергии) и прикрепленными на ротор (7) лопастями (8).
На отдельном фундаменте смонтирована дополнительная опора с седлом (11) и вспомогательная лебедка (10). Вспомогательная лебедка предназначена для удержания и плавного поворота стойки в финишной части траектории подъема, после перехода стойкой (5) центра тяжести относительно шарнира (4), а также для обеспечения начального этапа опускания стойки до перехода стойкой (5) цента тяжести относительно шарнира (4).
Стойка выполнена в виде крыла с симметричным аэродинамическим профилем, реализованного в виде пространственного каркаса, элементы которого работают только на сжатие или растяжение и покрыты оболочкой. Причем, ось поворота в горизонтальной плоскости расположена на определенном расстоянии спереди аэродинамического фокуса этого крыла по отношению к направлению ветра. Такая форма стойки позволяет использовать ее в качестве флюгера для поворота установки по направлению ветра.
Каркасная конструкция стойки (Фиг. 3) позволяет существенно снизить массу подъемной части ветроэнергетической установки.
Например: при массе порядка 100 т, можно получить конструкцию высотой 150 м. Также эта конструкция позволяет производить подъем и опускание мачты в горизонтальном положении без применения специальных подъемных кранов большой грузоподъемности. Даже в отдаленных труднодоступных населенных пунктах.
Обтекаемая форма стойки, имеющая в сечении вид симметричного аэродинамического профиля, существенно снижает завихрения потока воздуха. В традиционных ветровых энергетических установках, имеющих стойку круглого сечения, именно завихрения потока воздуха, при взаимодействии с лопастями ротора, являются основными источниками инфразвукового шума. Таким образом, предлагаемое решение снижает интенсивность шума, генерируемого установкой.
Подъем мачты в вертикальное положение производится основной лебедкой (9), которая монтируется на неподвижном основании (1). Канат лебедки пропущен через отклоняющие блоки, закрепленные на балке (3) поворотной части (2). Балка (3) выполняет функцию рычага, на котором отклоняющие блоки расположены на определенном расстоянии от оси шарнира (4) поворота стойки в вертикальной плоскости, таком, при котором создается достаточный момент силы для подъема и опускания стойки (5) с установленными на ней гондолой, ротором и лопастями. Поперечное сечение балки (3) выполнено таким образом, что продолжает симметричный аэродинамический профиль стойки (5).
Основную лебедку можно использовать для опускания мачты в горизонтальное положение при ремонте и обслуживании механизмов гондолы.
1. Складываемая ветроэнергетическая установка, содержащая стойку с ветрогенератором в верхней ее части, укрепленную на основной опоре и выполненную с возможностью наклона в горизонтальное положение и подъема в вертикальное положение, а также основную лебедку, отличающаяся тем, что установка снабжена вспомогательной лебедкой, смонтированной на дополнительной опоре с седлом, выполненной на отдельном фундаменте, при этом основная опора состоит из неподвижного основания и установленной на нем поворотной части, выполненной с возможностью поворота в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, позволяющего поворачиваться по ветру закрепленной на поворотной части стойке, выполненной в виде вертикального крыла, реализованного на основе пространственного каркаса, элементы которого работают только на сжатие или растяжение и покрыты оболочкой, и в сечении имеющего вид симметричного аэродинамического профиля, при этом вертикальная ось вращения стойки расположена перед аэродинамическим фокусом крыла, что позволяет стойке выполнять флюгирование по ветру, при этом в нижней части стойки размещен шарнир поворота стойки вокруг горизонтальной оси, который делит стойку на неповоротную балку, содержащую удаленные от оси вращения блоки переброски канатов основной лебедки, смонтированной на неподвижном основании, и наклонно подъемную часть, содержащую в нижней части блоки крепления указанных канатов, расположенные на удалении от указанного шарнира, причем в верхней части стойки размещена точка крепления каната вспомогательной лебедки.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что неподвижное основание основной опоры выполнено в виде установленной на фундаменте звездообразной конструкции с, по меньшей мере, тремя лучами, один из которых оборудован основной лебедкой, причем в центре неподвижного основания расположены неподвижная часть шарнира поворота стойки вокруг вертикальной оси вместе с поворотной частью основной опоры и механизмы этого поворота.
