Ветроэнергетическая установка

 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для обеспечения энергией различных потребителей. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции ветроэнергетических установок с парусными лопастями, а также повышении степени их защиты от штормового ветра, достигается за счет того, что в ветроэнергетической установке, состоящей из генератора и ротора, содержащего как минимум две парусные лопасти, причем паруса лопастей соединены с ротором с помощью строп, согласно изобретению лопасть содержит как минимум одну предлагаемую элементарную ячейку. Данная ячейка состоит из прямоугольного паруса, огибающего опорный стержень и соединенного с ведомым стержнем ротора стропами, причем стропы крепятся одним концом к ведомому стержню, а другим концом - к одной из тех двух сторон паруса, которые параллельны опорному стержню. Ось ротора может быть расположена вертикально, а парусные лопасти опираются на опорные тележки, установленные на горизонтальной замкнутой колее. Установка может дополнительно содержать устройство регулировки площади раскрытия паруса вплоть до полного закрытия створа при штормовых нагрузках. Заявленная конструкция может также использоваться для преобразования энергии водных течений. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для обеспечения энергией различных потребителей.

Известен ветродвигатель для преобразования энергии ветра в механическую или электрическую энергию, содержащий одно или несколько однотипных параллельно расположенных крыльев, на которых установлены паруса, совершающие оборотные вращательные движения [1]. Данный ветродвигатель имеет сложную конструкцию и низкую степень защиты от штормового ветра.

Известна ветроэнергетическая установка, являющаяся наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению, содержащая парусные лопасти, связанные с ними опорные тележки, установленные на замкнутой колее, а также вертикальный вал, соединенный с генератором, и систему управляющих тросов (строп) [2]. Данная ветроэнергетическая установка имеет сложную конструкцию и низкую степень защиты от штормового ветра.

Целью изобретения является упрощение конструкции ветроэнергетических установок с парусными лопастями, а также повышение степени их защиты от штормового ветра.

Указанная цель достигается следующим образом. В известной ветроэнергетической установке, состоящей из генератора и ротора, содержащего как минимум две парусные лопасти, причем паруса лопастей соединены с ротором с помощью строп, лопасть содержит как минимум одну предлагаемую элементарную ячейку. Данная ячейка состоит из прямоугольного паруса, огибающего опорный стержень и соединенного с ведомым стержнем ротора стропами, причем стропы крепятся одним концом к ведомому стержню, а другим концом - к одной из тех двух сторон паруса, которые параллельны опорному стержню. Ось ротора может быть расположена вертикально, а парусные лопасти опираться на опорные тележки, установленные на горизонтальной замкнутой колее. Установка может дополнительно содержать устройство регулировки площади раскрытия паруса вплоть до полного закрытия створа при штормовых нагрузках. Данное устройство может быть выполнено из натяжного троса, пропущенного через две стороны паруса, параллельных опорному стержню, причем трос должен быть перекрещен как с одного, так и с другого конца паруса. В случае, когда лопасть содержит более одной ячейки, опорные стержни этой ячейки, соединенные между собой, могут располагаться как на одной оси, так и быть параллельными друг другу. Для повышения жесткости конструкции установки равноудаленные от оси вращения концы рядом расположенных стержней могут быть соединены тягами.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен главный вид ветроэнергетической установки; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 - поперечный разрез наполненного ветром паруса; на фиг. 4 - поперечный разрез сложенного паруса; на фиг. 5 - вид на внутреннюю сторону паруса и устройство регулировки площади раскрытия паруса. Стрелками на чертеже показано направление ветра. На поперечных разрезах стропы не показаны.

Изобретение поясняется на примере ветроэнергетической установки с вертикальной осью ротора с двумя лопастями.

Ветроэнергетическая установка состоит из вертикального вала ротора 1, соединенного с генератором 2. На валу 1 смонтированы две парусные лопасти. Каждая лопасть состоит из четырех прямоугольных парусов 3, огибающих опорные стержни 4 и закрепленных на ведомых стержнях 5 с помощью строп 6 различной длины. Опорные и ведомые стержни взаимоперпендикулярно в горизонтальной плоскости и жестко закреплены на валу 1. Средние части и удаленные концы соседних стержней 4 и 5 соединены жесткими горизонтальными и вертикальными тягами 7 и 8. Концы нижних стержней 4 опираются на одноколесные тележки 9. Установка содержит устройство регулировки площади раскрытия парусов, которое выполнено из натяжного троса 10, пропущенного через две стороны паруса 3, параллельных опорному стержню 4, причем трос 10 перекрещен как с одного, так и с другого конца паруса. 3.

Установка работает следующим образом. Под действием ветра на внутреннюю поверхность парусов 3 одной из лопастей, паруса 3 расправляются и начинают перемещение по направлению ветра. Усилие через стропы 6 передается на ведомые стержни 5. В то же время паруса 3 второй лопасти, обращенные к ветру наружной стороной складываются под его воздействием пополам вокруг опорных стержней 4. Таким образом, сила сопротивления ветру на одной лопасти больше чем на другой, что приводит к появлению крутящего момента на валу 1, преобразующегося в энергию в генераторе 2. Тяги 7, 8 и тележки 9, двигающиеся по замкнутой колее в форме окружности, придают конструкции дополнительную жесткость. В случае усиления ветровой нагрузки площадь раскрытия парусов уменьшают вытягиванием концов троса 10 с помощью специального устройства (не показано). При штормовом ветре при полном натяжении троса 10 паруса 3 складываются пополам, и вал 1 прекращает вращение. Увеличение площади раскрытия парусов 3 производится в обратном порядке - путем стравливания троса 10.

Именно заявленная конструкция ветроэнергетической установки относительно проста, обладает высокой жесткостью, что наряду с наличием устройства регулировки площади раскрытия парусов позволяет установке эффективно работать при любой силе ветра, а также успешно противостоять штормовому ветру. Заявленная конструкция может также использоваться для преобразования энергии водных течений.

Источники информации 1. Заявка ФРГ N OS 3535431, 1987.

2. А.с. СССР N 1275114, 1986.

Формула изобретения

1. Ветроэнергетическая установка, состоящая из генератора и ротора, содержащего как минимум две парусные лопасти, причем паруса лопастей соединены с ротором с помощью строп, отличающаяся тем, что лопасть содержит как минимум одну элементарную ячейку, состоящую из прямоугольного паруса, огибающего опорный стержень и соединенного с ведомым стержнем ротора стропами, причем стропы крепятся одним концом к ведомому стержню, а другим концом - к одной из тех двух сторон паруса, которые параллельны опорному стержню.

2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что ось ротора расположена вертикально.

3. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство регулировки площади раскрытия паруса.

4. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что лопасть содержит более одной ячейки, причем опорные стержни ячеек лопасти расположены на одной оси и соединены между собой.

5. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что лопасть содержит более одной ячейки, причем опорные стержни ячеек лопасти параллельны между собой.

6. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что равноудаленные от оси вращения концы рядом расположенных стержней соединены тягами.

7. Ветроэнергетическая установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что как минимум две парусные лопасти опираются на опорные тележки, установленные на горизонтальной замкнутой колее.

8. Ветроэнергетическая установка по пп.1 и 3, отличающаяся тем, что устройство регулировки площади раскрытия состоит из натяжения троса, пропущенного через две стороны паруса, параллельные опорному стержню, причем трос перекрещен как с одного, так и с другого конца паруса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5