Устройство для гашения сотрясений ветросиловой установки (варианты)

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Технический результат заключается в повышении уровня работоспособности и обеспечении безопасной эксплуатации установки, а также упрощении конструкции, снижении ее металлоемкости и габаритов. Устройство для гашения сотрясений ветросиловой установки содержит опорный контур ветродвигателя, состоящий из мачты-опоры, опирающейся в нижней части на фундамент, опорных консолей со стойками, воспринимающих нагрузку от ветродвигателя, оттяжек из натяжного и амортизирующего тросов и блоков. Вверху тросовые петлеобразные оттяжки крепятся за верх и низ каждой из стоек консолей и при помощи подвижного натяжного блока и несущего троса крепятся за анкер, заделанный в землю, несущий и амортизирующий тросы образуют петли для предотвращения излома, на соседних оттяжках с помощью седел образуются первые петли, первые петли соседних стяжек стягиваются между собой вторыми петлями, на концах которых имеются подвижные блоки, к которым подвешивается на подвижном блоке, не касаясь земли, грузовой компенсатор, размещенный по центру мачты-опоры. Представлен второй вариант конструкции устройства для гашения сотрясений посредством неподвижных роликов и грузового компенсатора. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области ветроэнергетики и предназначено для усиления амортизации и стабилизации работы ветросиловой установки (ВСУ) в воздушном потоке.

Известно устройство для гашения сотрясений ветросиловой установки, содержащее опорный контур ветродвигателя, состоящий из мачты-опоры, опирающейся в нижней части на фундамент, опорных консолей со стойками, воспринимающих нагрузку от ветродвигателя, оттяжек из натяжного и амортизирующего тросов и блоков (см., например, SU, 1451333 А2, кл. F 03 D 11/00, 15.01.1989), по совокупности существенных признаков принятое за ближайший аналог изобретения (прототип).

К недостаткам указанного технического решения относятся громоздкость конструкции и невысокий коэффициент полезного действия (КПД) установки.

Технический результат, заключающийся в повышении уровня работоспособности и обеспечении безопасной эксплуатации, упрощении конструкции, снижении ее металлоемкости и габаритов, обеспечивается за счет того, что в устройстве для гашения сотрясений ветросиловой установки, содержащем опорный контур ветродвигателя, состоящий из мачты-опоры, опирающейся в нижней части на фундамент, опорных консолей со стойками, воспринимающих нагрузку от ветродвигателя, оттяжек из натяжного и амортизирующего тросов и блоков, согласно изобретению вверху тросовые петлеобразные оттяжки крепятся за верх и низ каждой из стоек консолей и при помощи подвижного натяжного блока и несущего троса крепятся за анкер, заделанный в землю, несущий и амортизирующий тросы образуют петли для предотвращения излома, на соседних оттяжках с помощью седел образуются первые петли, первые петли соседних стяжек стягиваются между собой вторыми петлями, на концах которых имеются подвижные блоки, к которым подвершивается на подвижном блоке, не касаясь земли, грузовой компенсатор, размещенный по центру мачты-опоры.

При этом амортизирующий и стабилизирующий трос протянут между опорным контуром и натяжным тросом посредством неподвижных роликов, а к концевой нижней части амортизирующего троса подвешен грузовой компенсатор.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 изображено устройство для гашения сотрясений ветросиловой установки (общий вид);

на фиг.2 изображен вариант устройства гашения сотрясений с неподвижными роликами.

Устройство для гашения сотрясений ветросиловой установки содержит опорный контур, состоящий из мачты-опоры 1, опорных консолей 2, оттяжек 3 из натяжного 9 и амортизирующего 11 тросов, системы стяжек 4, блоков 5 и грузового компенсатора 6.

Мачта-опора 1 в поперечном сечении может быть как трехгранной, так и четырехгранной. В нижней части она опирается на неглубокий фундамент (лишь бы было ниже точки промерзания грунта на 0,5-0,8 м), а в верхней консольной части 2 воспринимает нагрузку от работающего «на семи ветрах» ПВД (пирамидального ветряного двигателя). Высота мачты-опоры 1 обусловлена рядом находящимися складками местности, искусственными сооружениями и рядом растущими деревьями. Поэтому рекомендуется мачту 1 устраивать выше их на 2-3 м, чтобы воздушный поток, огибая их, полностью попадал в полые лопасти ПВД.

Если же удобным станет использовать плоские и прочные крыши домов, цехов предприятий, то здесь высота мачты-опоры часто будет определяться лишь высотой машинного отделения (генераторной или насосной), над которым будет располагаться ПВД с консольной опорной частью 2, обеспечивающийся системой гашения сотрясений.

Как известно, от конструкции устройства, преобразующего энергию ветра в кинетическую энергию вращающегося вала, зависит конструкция всей ВСУ. В частности, какова мощность ПВД, таковы и его размеры. Поэтому, параметры выступающей над вышкой консольной части 2 определяются длиной стороны основания каждой лопасти, то есть радиусом вращения ротора ПВД - 0,5-0,7 м, до стоек 13 на консольных краях, чтобы ПВД не мог во время работы цеплять за них. Ширина же любой стороны мачты-опоры 1 должна быть равна длине стороны основания любой из лопастей. Больше не целесообразно из-за большого расхода металла на пояса и растянутые раскосы («пауки», крестовины) и меньше нельзя, ибо задача мачты как опоры противодействовать сжатию, и она должна иметь определенный запас прочности, чтобы не сложиться. Ветровые нагрузки, вес самого работающего ПВД, возможные обледенения - все это создает экстремальную ситуацию для опорного контура 1 (консольной 2 и мачтовой частей 1). По этой причине весь опорный контур 1 не сварной, а на болтах, чем обеспечивается его прочность. Стойки 13, 14 должны изготавливаться из труб не менее 4 дюйма или соответствующих уголков, а элементы их скрепляются из труб не менее 2 дюйма, концы которых необходимо расплескивать для плотного их прилегания к трубчатым стойкам, уголков и пруткового металла.

Устойчивость опорного контура 1 достигается путем устройства оттяжек 3 из натяжного 9 и амортизирующего 11 тросов, расположенных диагонально по отношению к консольной части 2 опоры 1 и отстоящих от ее верхних стоек с проекциями на поверхность земли на 2-3 м. Вверху, тросовые петлеобразные оттяжки 7 крепятся за верх и низ каждой из стоек 13 консолей 2 и при помощи подвижного натяжного блока 8 и несущего троса 9, который, в свою очередь, натягивается и закрепляется за анкер 10, глубина заделки в земле которого должна быть не менее 2,5 м.

Несущий трос 9, как любой трос или провод, натянуть, чтобы не было провеса («слабины»), невозможно, плюс имеет место усталость металла. Кроме того, температурный фактор, например, в летный период года - все металлическое удлиняется. А это значит угроза значительных сотрясений опорного контура, особенно с работающим двухъярусным АВД во время шквальных ветров, усугубленная значительным, вредным провисанием натяжных тросовых оттяжек 9.

В связи с этим предлагается следующее. Тросовую оттяжку 3 делать из двух тросов одинаковой толщины. Один трос 9 как несущий, а второй - амортизирующий 11, с помощью которого устраивается небольшая петля 16 для предотвращения изломов. Затем, на каждой стороне опорного контура 1, т.е. на соседних оттяжках 3, с помощью седел 12, устраиваются определенной длины петли 4, а затем, образовавшиеся противоположные петли стягиваются между собой двумя новыми петлями, на концах которых имеются подвижные блоки 5, а они, в свою очередь, последней новой петлей, к которой подвешивается также на подвижном блоке грузовой компенсатор 6. Его необходимо разместить так, чтобы он точно находился по центру мачты-опоры 1 и не касался земли.

Возможен еще один вариант устройства гашения сотрясений вертикальных объектов. Он показан на фиг.2. Здесь, между опорным контуром (консольной 2 и мачтовой частями 1) и натяжным тросом 9 через неподвижные ролики 14 протянут амортизирующий и стабилизирующий трос 15, в концевой нижней части которого подвешен грузовой компенсатор 6. И так со всех сторон контура: сколько углов столько и угловых компенсаторов 6. Этот вариант удобен и экономичен в ВСЦ до 20 кВт. И в ветронасосах, качающих воду, особенно при использовании мачт-опор, которые в поперечном сечении трехгранные.

Таким образом, создано компактное, простое и дешевое устройство динамического гашения сотрясений (колебаний, вибраций) ВСУ на основе ПВД.

Без этого устройства работоспособность ПВД будет очень ограничена. Подшипники, особенно в опорном узле, будут быстро выходить из строя, да и сама эксплуатация ВСУ, особенно в установках мощностью более 15-20 кВт, будет весьма опасна из-за вероятного резонанса.

Конструкции мачт-опор 1, оснащенных устройствами их автоматического гашения сотрясений, пригодны не только для ВСУ на ПВД, но и для устройства водонапорных башен, всевозможных вышек и пр.

Сборку металлоконструкций ВСУ необходимо производить на стеллаже, а затем они целиком поднимаются и устанавливаются на свой фундамент при помощи крана. Это снизит стоимость монтажа по сравнению с другими способами (мачтами, падающей стрелой или использующих сложную схему полиспастов).

1. Устройство для гашения сотрясений ветросиловой установки, содержащее опорный контур ветродвигателя, состоящий из мачты-опоры, опирающейся в нижней части на фундамент, опорных консолей со стойками, воспринимающих нагрузку от ветродвигателя, оттяжек из натяжного и амортизирующего тросов и блоков, отличающееся тем, что вверху тросовые петлеобразные оттяжки крепятся за верх и низ каждой из стоек консолей и при помощи подвижного натяжного блока и несущего троса крепятся за анкер, заделанный в землю, несущий и амортизирующий тросы образуют петли для предотвращения излома, на соседних оттяжках с помощью седел образуются первые петли, первые петли соседних стяжек стягиваются между собой вторыми петлями, на концах которых имеются подвижные блоки, к которым подвешивается на подвижном блоке, не касаясь земли, грузовой компенсатор, размещенный по центру мачты-опоры.

2. Устройство для гашения сотрясений ветросиловой установки, содержащее опорный контур ветродвигателя, состоящий из мачты-опоры, опирающейся в нижней части на фундамент, опорных консолей со стойками, воспринимающих нагрузку от ветродвигателя, оттяжек из натяжного и амортизирующего тросов и блоков, отличающееся тем, что амортизирующий и стабилизирующий трос протянут между опорным контуром и натяжным тросом посредством неподвижных роликов, а к концевой нижней части амортизирующего троса подвешен грузовой компенсатор.