Самоходная ветроэлектрическая станция - летучий бархан

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для питания электрической тяговой системы транспортного средства. Самоходная ветроэлектрическая станция содержит поворотную круговую платформу ориентации, вертикальный пилон, ветровой двигатель, машинное отделение с редуктором, в котором размещены тепловой двигатель, электрогенератор и автоматические устройства управления. Статор ветродвигателя выполнен с полым валом, в хвостовой части которого, выполненной в виде барабана, установлены поворотные лопасти, и установлен центром его давления на пилоне, в носовой части которого в противовес размещено машинное отделение. Пилон установлен на поворотной платформе, размещенной на ходовой тележке, снабженной колесами с балластами устойчивости. Два диагонально расположенных колеса снабжены мотор-редукторами, а статор и ось вращения ветродвигателя размещены с отрицательным углом, обеспечивающим рыскание по ветру хвостовой части ветродвигателя. Изобретение обеспечивает повышение коэффициента использования энергии ветра при уменьшении затрат на поворот платформы, а также расширение области использования станции. 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к ветроэнергетике и к транспорту с питанием электрической тяговой системы от собственных источников энергоснабжения.

Известна ветроэлектрическая станция (ВС) (см. журнал «Техника молодежи», №11, 1982 г., М.: Молодая гвардия, стр.1, поз.6), которая содержит поворотную платформу, на которой смонтирована металлическая башня в форме трапеции, на вершине цилиндрический обтекаемый корпус машинного отделения с носовым ветродвигателем, который содержит поворотные прямоугольные лопасти, регулируемые на угол атаки, в машинном отделении: редуктор, электрогенератор, резервный тепловой двигатель и автоматические устройства управления работой агрегатов.

На данной BC мала плотность лопастей ветродвигателя в ометаемом ими круге, большая их высота и малая ширина, которые имеют в круге низкий коэффициент использования энергии ветра. Большая высота установки машинного отделения имеет высокую металлоемкую башню, а также механизмы поворота платформы, на которой установлена. BC несет потери электроэнергии в линии электропередачи к потребителю.

Задачей, решаемой изобретением, является:

- повысить коэффициент использования энергии ветра в ометаемом круге ветродвигателя;

- уменьшить затраты на поворот платформы;

- установить BC на суше на самоходную ходовую тележку, на палубу судна вместо парусного вооружения, т.е. таким образом расширить область использования.

Сущность изобретения заключается в следующем: самоходная ветроэлектрическая станция, содержащая поворотную круговую платформу ориентации, вертикальный пилон, ветродвигатель, машинное отделение с редуктором, в котором размещены тепловой двигатель, электрогенератор и автоматические устройства управления, статор ветродвигателя с полым валом, в хвостовой части которого, выполненной в виде барабана, установлены поворотные лопасти, ветродвигатель установлен центром его давления на пилоне, в носовой части которого в противовес размещено машинное отделение, пилон установлен на поворотной платформе, размещенной на ходовой тележке, снабженной колесами с балластами устойчивости, при этом два диагонально расположенных колеса снабжены мотор-редукторами, а статор и ось вращения ветродвигателя размещены с отрицательным углом, обеспечивающим рыскание по ветру хвостовой части ветродвигателя.

Кроме того, поворотные лопасти выполнены по форме ласточкина хвоста с профилем вогнутой поверхности по параболической кривой и перфорированы косыми щелями отсоса пограничного слоя с поперечным сечением в форме серпа-полумесяца, стреловидным по потоку.

Кроме того, выходные валы ветродвигателя и теплового двигателя в редукторе снабжены обгонными муфтами.

Кроме того, в полости барабана установлены шарнирные рычаги поворота лопасти, укрепленные на крестовине штанги, расположенной в полом валу, при этом она в носовой части вала шарнирно соединена с ползуном сервомотора на статоре.

Кроме того, на лопасти установлены огни проблескового маяка с лучами, направленными на демаскированную поверхность дальнего визуального обнаружения и опознания станции.

Кроме того, ходовая колесная тележка выполнена с прямоугольной сборной рамой, снабжена верхним настилом в центре для поворотной платформы и шкворневым устройством, установлена на четыре колеса на углах тележки.

Кроме того, на ободы спаренных колес установлены эластичные траки-башмаки с поперечным сечением в форме трапеции, снабженные пластинчатой цепью-коронкой с повышенной износостойкостью.

Чертежи:

- фиг.1 - показан общий вид;

- фиг.2 - сечение А-А;

- фиг.3 - вид по стрелке В (развернуто);

- фиг.4 - выносной элемент II;

- фиг.5 - вид по стрелке Д;

- фиг.6 - выносной элемент I;

- фиг.7 - схема спаренной передачи крутящего момента на вал электрогенератора;

- фиг.8 - вид по стрелке Г;

- фиг.9 - сечение Б-Б;

- фиг.10 - ходовая тележка, вид сверху.

Самоходная ветроэлектрическая станция (СВС) содержит поворотную платформу 1 (фиг.1), на ней установлен пилон 2, обтекаемый набегающим потоком, на пилоне установлен корпус статора ветродвигателя 3 с отрицательным углом α к плоскости поворотной платформы, в него на подшипниках вмонтирован полый вал ветродвигателя 4. На хвостовую часть вала барабан на поворотной оси с отрицательным углом β к плоскости ее поворота установлена лопасть (ласточкин хвост) 5 (фиг.1, фиг.2) с косыми щелями 6, полками жесткости 7. На фиг.3 показан след в пограничном слое, ламинарный подслой 8. На поворотные лопасти установлены огни проблескового маяка 9. На пилон 2 внизу в носовой части установлено машинное отделение с редуктором 10, в котором размещены электрогенератор 11 и тепловой двигатель 12. В корпус редуктора 13 (фиг.4) установлена ведомая шестерня электрогенератора 14 с зубчатым зацеплением с ведущей шестерней ветродвигателя 15 и теплового 16. В полые оси ведущих шестерен на выводных валах вмонтированы шаровые обгонные муфты ветродвигателя 17, теплового двигателя 18. Шарнирные рычаги поворота лопастей 19 и 20 вмонтированы в полости барабана ветродвигателя на крестовине 21 штанги 22 (фиг.5). В носовой части ветродвигателя на вал 4 посажена шестерня 23 зубчатого зацепления с редуктором. Штанга 22 шарнирно соединена с ползуном сервомотора 24 роликами 25 (фиг.6). На графике фиг.7 показано: n_д - обороты двигателей; n_г - генератора; М - крутящий момент; M_сп - спаренный момент; М_х - холостой момент. СВС поворотной платформой 1 установлена на верхний настил 26 ходовой тележки 27 (фиг.10), на углах тележки установлены четыре колеса 28 с балластом устойчивости 29 (фиг.8), диагонально на ведущие колеса установлены мотор-редукторы 30 на подпружиненных осях 31. На обод колеса 32 укреплен трак-башмак 33. На трак-башмак (фиг.8, фиг.9) вмонтирована пластинчатая цепь-коронка 34, звенья коронки в гнездах башмака соединены звеньями грузовой круглозвенной цепи 35. Крепление носового звена цепи на чертежах не показано. На корпус тележки установлена кабина водителя 36, крыша которой является площадкой обслуживания машинного отделения и лопастей (тормоза на чертежах не показаны).

Работа СВС.

По силе ветра автоустройством установлен угол атаки набегающего потока на поворотные лопасти, на оси ветродвигателя создан крутящий момент, который через валы и шестерни передан на вал электрогенератора и удерживает оптимальный крутящий момент на нем под нагрузкой. Центр давления ветродвигателя рысканием удерживает набегающий поток на поворотные лопасти под оптимальным углом атаки. Машинное отделение - противовес сглаживает боковые удары ветра на поворотные лопасти.

Сила ветра ниже оптимальной: автоустройством установлен критический угол атаки на поворотные лопасти, запущен тепловой двигатель, который через обгонную муфту увеличивает, дополняет крутящий момент ветрового двигателя с получением оптимального на валу электрогенератора.

На ведущие колеса ходовой колесной тележки тихого хода подключен эл. ток. Эл. двигатели сообщают им вращение, при развороте на месте - в разные стороны, при боковом повороте по кривой - осуществляется регулированием частоты вращения правого или левого электродвигателя.

На суше. Ветроэлектротрактор тихого хода и высокой проходимости; на ходовую колесную тележку установлены четыре ведущих колеса, электросхема электродвигателей по колее (правая, левая) спарена.

На воде. Моторно-ветроэлектрическая яхта; на палубу на настил установлена СВС.

Данное изобретение позволит использовать энергию ветра на вершине: курган, бархан, берег реки, озера, моря; на суше; на воде с установкой СВС на транспортные средства.

1. Самоходная ветроэлектрическая станция, содержащая поворотную круговую платформу ориентации, вертикальный пилон, ветровой двигатель, машинное отделение с редуктором, в котором размещены тепловой двигатель, электрогенератор и автоматические устройства управления, отличающаяся тем, что статор ветродвигателя с полым валом, в хвостовой части которого, выполненной в виде барабана, установлены поворотные лопасти, ветродвигатель установлен центром его давления на пилоне, в носовой части которого в противовес размещено машинное отделение, пилон установлен на поворотной платформе, размещенной на ходовой тележке, снабженной колесами с балластами устойчивости, при этом два диагонально расположенных колеса снабжены мотор-редукторами, а статор и ось вращения ветродвигателя размещены с отрицательным углом, обеспечивающим рыскание по ветру хвостовой части ветродвигателя.

2. Самоходная ветроэлектрическая станция по п.1, отличающаяся тем, что поворотные лопасти выполнены по форме ласточкина хвоста, с профилем вогнутой поверхности по параболической кривой и перфорированы косыми щелями отсоса пограничного слоя с поперечным сечением в форме серпа-полумесяца, стреловидным по потоку.

3. Самоходная ветроэлектрическая станция по п.1, отличающаяся тем, что выходные валы ветродвигателя и теплового двигателя в редукторе снабжены обгонными муфтами.

4. Самоходная ветроэлектрическая станция по п.1, отличающаяся тем, что в полости барабана установлены шарнирные рычаги поворота лопасти, укрепленные на крестовине штанги, расположенной в полом валу, при этом она в носовой части вала шарнирно соединена с ползуном сервомотора на статоре.

5. Самоходная ветроэлектрическая станция по п.1, отличающаяся тем, что на лопасти установлены огни проблескового маяка с лучами, направленными на демаскированную поверхность дальнего визуального обнаружения и опознания станции.

6. Самоходная ветроэлектрическая станция по п.1, отличающаяся тем, что ходовая колесная тележка выполнена с прямоугольной сборной рамой, снабжена верхним настилом в центре для поворотной платформы и шкворневым устройством установлена на четыре колеса на углах тележки.

7. Самоходная ветроэлектрическая станция по п.6, отличающаяся тем, что на ободы спаренных колес установлены эластичные траки-башмаки с поперечным сечением в форме трапеции, снабженные пластинчатой цепью-коронкой с повышенной износостойкостью.