Самоходный ветроагрегат



Самоходный ветроагрегат
Самоходный ветроагрегат
Самоходный ветроагрегат
Самоходный ветроагрегат
Самоходный ветроагрегат
Самоходный ветроагрегат
Самоходный ветроагрегат
Самоходный ветроагрегат
Самоходный ветроагрегат

 


Владельцы патента RU 2413872:

Мельник Иван Сергеевич (UA)
Мартыновский Роман Юрьевич (UA)
Выставкин Василий Георгиевич (UA)

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в качестве привода самоходной сельскохозяйственной установки для различных сельхозработ. Самоходный ветроагрегат содержит привод, выполненный в виде ветроколеса с горизонтальной осью, установленного на мачте, силовую трансмиссию, передающую вращающий момент от ветроколеса к движителю, и систему управления. Ветроколесо установлено с возможностью управляемого поворота в горизонтальной плоскости и выполнено в виде двух четырехлопастных винтов, расположенных на концах горизонтальной оси, выполненной в виде заднего моста автомобиля, например, ГА3-53Б и укрепленной в средней части наверху мачты, подвижно соединенной с укрепленным на платформе основанием. Мачта выполнена виде рамы автомобиля, например, ЗИЛ-130 и установлена с возможностью поворота в транспортное положение. Четырехлопастные винты могут быть укреплены на горизонтальной оси ветроколеса независимо друг от друга и кинематически связаны с силовой трансмиссией через дифференциал редуктора горизонтальной оси, лопасти четырехлопастных винтов укреплены под углом 45° к вышеуказанной горизонтальной оси, а их оси расположены под острым углом к вертикальной плоскости, перпендикулярной горизонтальной оси ветроколеса. Самоходный ветроагрегат при обеспечении эффективности использования ветровой энергии прост в изготовлении за счет использования готовых деталей и узлов автомашин. 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к нетрадиционной энергетике, а именно к ветроагрегатам, использующим энергию ветра, и может быть использовано в качестве привода самоходной сельскохозяйственной установки для обработки земли, выращивания растений, а также для полива, измельчения кормов, зерна и других сельскохозяйственных работ.

Общеизвестны ветрянные мельницы, издавна применявшиеся для помола зерна и содержащие ветроколесо с горизонтальной осью вращения, системой передачи вращательного момента на вертикальный вал, нижний конец которого укреплен на вращающемся жернове, который с небольшим зазором укреплен сверху неподвижного жернова. При работе между жерновами подают зерно, которое при вращении ветроколеса перемалывается жерновами и превращается в муку.

При этом в ветрянных мельницах силовая энергия ветра преобразуется в энергию вращения жернова, перемалывающего зерно.

Недостатком известных мельниц является низкая эффективность использования энергии ветра, в связи с чем невозможно получение «силового» вращающего момента и использование его для привода движителя самоходной платформы.

Известен «Ветровой агрегат разборный малогабаритный «ВАРМ»» (Патент Украины №1330, МПК6 F03D 5/00, 9/00, бюл. №8, 2002 г.), содержащий вал, крылья и механизм передачи вращения на генератор, причем на вал вилкоподобной конструкции, на котором расположены колеса с возможностью вращения на своих подшипниках вместе с прикрепленными к ним в четырех точках крыльями, к раме которых прикреплено полотно, а в средней части рамы крылья соединены через подшипник с валом с возможностью вращения вместе с колесами, к одному из них прикреплена ведущая звездочка, которая соединена через цепь с ведомой звездочкой, которая расположена на валу генератора.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность использования энергии ветра, в связи с чем невозможно получение «силового» вращающего момента и использование его для привода движителя самоходной платформы.

Известны устройства для прямого индукционного преобразования энергии ветра в тепловую (Патент Украины №771, МПК7 F03D 7/06, бюл. №2, 2001 г., патент Украины №921, МПК7 F03D 7/06, бюл. №6, 2001 г.), содержащие вал, на котором расположено ветроколесо, а на нижнем конце вала расположен индукционный преобразователь, выполненный в виде торцевого подвижного магнитопровода, имеющего индукционную связь с неподвижным магнитопроводом, на котором укреплена кольцевая индукционная обмотка, а оба магнитопровода помещены в резервуар с теплоаккумулирующей жидкостью.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность использования энергии ветра, а конструкция устройства не может обеспечить получение «силового» вращающего момента и использовать его для привода движителя самоходной платформы.

Известен «Парусно-щитовой ветродвигатель» (Патент РФ №2187017, МПК7 F03D 3/00, бюл. №22, 2002 г.), содержащий установленные на вертикальной оси лопасти, выполненные в виде рам с натянутой на них парусиной, при этом ось снабжена шестью лопастями, жестко соединенными между собой вверху и внизу траверсами, парусина закреплена на рамах на расстоянии от оси, равном одной десятой ширины лопасти, наружная часть рамы выполнена в виде цельной металлической пластины, нижняя часть рамы снабжена колесом, например, от легкового автомобиля, вокруг лопастей установлены два дуговых щита - большой и малый, расположенных друг от друга на расстоянии, равном ширине лопасти, и связанных между собой двумя ободами, причем верхний обод дуговых щитов контактирует посредством роликов с ободом, закрепленным на двух фермах, которые жестко соединены между собой и установлены на опорах, на нижней части дуговых щитов установлены колеса, например, от легкового автомобиля, кроме того, ось выполнена в виде полой металлической трубы из двух частей, которые соединены между собой болтовым креплением при помощи фланцев, вершина и основание оси снабжены подшипниками, корпус верхнего подшипника крепится на горизонтальной площадке, концы которой скрепляют две фермы в средней части, при этом ролики крепятся по внешнему периметру обода, закрепленного на фермах, причем колеса дуговых щитов взаимодействуют с желобом, выполненным относительно оси.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность использования энергии ветра, в связи с чем невозможно получение «силового» вращающего момента и использование его для привода движителя самоходной платформы.

Известен «Агрегат ветромеханический водоподъемный АВМВ-1,2 «Мини-Ромашка» (Государственный агропромышленный комитет СССР. Оборудование для использования нетрадиционных и вторичных источников энергии. Москва, 1988 г., с.57), включающий многолопастное ветроколесо, расположенное на горизонтальной оси и укрепленное на мачте, трансмиссию, соединенную с кривошипом горизонтальной оси и поршнем диафрагменного насоса.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность использования энергии ветра, в связи с чем невозможно получение «силового» вращающего момента и использование его для привода движителя самоходной платформы.

Аналогичен по функции «Ветроагрегат» (Патент Украины №66277, МПК7 F03D 9/00, бюл. №5, 2005 г.), также предназначенный для подъема и перекачки воды и имеющий те же недостатки, что и предыдущее устройство.

Известен «Тихоходный агрегат «Чайка» (АВМ-3)» (В.М.Усаковский. Возобновляющиеся источники энергии. Москва, Россельхозиздат, 1986 г., с.69-70), включающий многолопастное ветроколесо, расположенное на горизонтальной оси и укрепленное на мачте, трансмиссию с одноступенчатым редуктором, соединенную с кривошипно-шатунным механизмом, передающим возвратно-поступательное движение вертикальной штанги от горизонтальной оси на поршень насоса.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность использования энергии ветра, в связи с чем невозможно получение «силового» вращающего момента и использование его для привода движителя самоходной платформы.

Аналогичны по функции и конструкции другие ветроагрегаты (В.М.Усаковский. Возобновляющиеся источники энергии. Москва, Россельхозиздат, 1986 г., с.72-76), например «Быстроходный ветроагрегат «Ветерок», «Ветроагрегат АВМ-4», также предназначенные для подъема и перекачки воды и имеющие те же недостатки, что и предыдущее устройство.

В проанализованной заявителями патентной документации и специальной литературе по устройствам для преобразования и использования энергии ветра не описан даже приблизительный аналог заявляемого технического решения - самоходного ветроагрегата, являющегося объектом данного изобретения.

Поэтому можно сделать вывод, что данное изобретение является пионерным и не имеет аналогов и прототипа.

Задачей изобретения является разработка самоходного устройства, использующего энергию ветра с достижением технического результата - повышения эффективности использования ветровой энергии и упрощения изготовления устройства за счет максимального использования готовых узлов и деталей автомашин.

Поставленная задача достигается тем, что в «Самоходном ветроагрегате», характеризующемся тем, что он включает привод, выполненный в виде массивного ветроколеса с горизонтальной осью, установленного на мачте, которая подвижно соединена с основанием, укрепленным на платформе, силовую трансмиссию, передающую вращающий момент от ветроколеса к движителю, при этом ветроколесо выполнено с возможностью управляемого поворота в горизонтальной плоскости, а ветроагрегат снабжен системой управления, кроме того, ветроколесо выполнено в виде двух четырехлопастных винтов, расположенных на концах горизонтальной оси, выполненной в виде заднего моста автомобиля, например, ГА3-53Б и укрепленной в средней части наверху мачты, которая выполнена в виде рамы автомобиля, например, ЗИЛ-130 с возможностью поворота в транспортное положение, а ветроколесо имеет массу 0,2-3,0 т, четырехлопастные винты укреплены на горизонтальной оси независимо друг от друга и кинематически связаны с силовой трансмиссией через дифференциал редуктора горизонтальной оси, кроме того, оси лопастей четырехлопастных винтов расположены под острым углом к вертикальной плоскости, перпендикулярной горизонтальной оси ветроколеса, а лопасти четырехлопастных винтов укреплены под углом 45° к вышеуказанной горизонтальной оси ветроколеса, а силовая трансмиссия включает горизонтальную ось ветроколеса с редуктором и дифференциалом, соединенную через первую мягкую муфту, вал, жесткую муфту и подшипниковый узел с первым карданом, второй конец которого через диск ручного тормоза, сцепление и коробку передач, вторую мягкую муфту, Т-образный редуктор, разрывную муфту и третью мягкую муфту соединен с задней ведущей осью агрегата, которая через дифференциал редуктора задней ведущей оси кинематически связана с колесами платформы, при этом вал выполнен в виде двух полуосей, соединенных жесткой муфтой, или силовая трансмиссия включает горизонтальную ось ветроколеса с редуктором и дифференциалом, соединенную через первый кардан с задней ведущей осью агрегата, которая через дифференциал редуктора задней ведущей оси ветроагрегата кинематически связана с колесами платформы, а движитель выполнен в виде, по меньшей мере, двух осей: первой - передней и второй - задней, с колесами, расположенными снизу платформы, причем передняя ось ветроагрегата содержит, по меньшей мере, одно колесо, или движитель выполнен в виде четырех осей с колесами, при этом первая и вторая оси с колесами расположены снизу платформы, а третья и четвертая оси с колесами укреплены на трансформируемом прицепе, причем в рабочем положении оси с колесами прицепа развернуты на 90° по отношению к транспортному положению, расположены соосно с задней осью платформы и на расстоянии друг от друга, большем, чем ширина платформы, при этом в рабочем положении прицеп жестко состыкован с платформой, а колеса прицепа соединены с задними колесами платформы с помощью второго и третьего карданов, или движитель выполнен в виде двух гусеничных трактов, расположенных по двум бортам платформы, при этом в передней части платформы ветроагрегата расположена кабина, а привод ветроагрегата дополнительно содержит резервный базовый двигатель внутреннего сгорания со штатной системой управления, при этом коробка передач базового двигателя соединена четвертым карданом с Т-образным редуктором силовой трансмиссии, кроме того, система управления включает рулевое колесо для управления поворотом передними колесами, рычаги управления поворотом ветроколеса, ручной тормоз и ручки коробки передач и сцепления, при этом рулевое колесо и рычаги управления поворотом ветроколеса расположены в кабине, а система управления дополнительно содержит три лебедки - подъема мачты, поворота ветроколеса и страховую, при этом все лебедки оснащены ручным приводом, а лебедки подъема мачты и поворота ветроколеса дополнительно оснащены клиноременной передачей от шкивов, укрепленных на четвертом кардане.

Сущностью изобретения является использование энергии ветра для движения агрегата с приспособлениями для обработки почвы - вспашки, фрезерования, дискования, культивации, боронования, для посева, а также для работы в статическом положении - для измельчения кормов и зерна или для полива из скважины или канала, причем без использования невозобновляемых энергоносителей - электроэнергии или топлива.

Новыми существенными признаками заявляемого устройства являются:

- привод выполнен в виде массивного ветроколеса;

- ветроколесо расположено на горизонтальной оси;

- ветроколесо с горизонтальной осью установлено на мачте;

- мачта подвижно соединена с основанием;

- основание укреплено на платформе;

- силовая трансмиссия;

- трансмиссия передает вращающий момент от ветроколеса к движителю;

- ветроколесо выполнено с возможностью управляемого поворота в горизонтальной плоскости;

- ветроагрегат снабжен системой управления.

Частными существенными признаками заявляемого устройства являются:

- ветроколесо массой 0,2-3,0 т выполнено в виде двух четырехлопастных винтов, расположенных на концах горизонтальной оси;

- горизонтальная ось выполнена в виде заднего моста автомобиля, например, ГА3-53Б и укреплена в средней части наверху мачты;

- мачта выполнена в виде рамы автомобиля, например, ЗИЛ-130;

- мачта выполнена с возможностью поворота в транспортное положение;

- четырехлопастные винты укреплены на горизонтальной оси независимо друг от друга и кинематически связаны с силовой трансмиссией через дифференциал редуктора горизонтальной оси;

- оси лопастей четырехлопастных винтов расположены под острым углом к вертикальной плоскости, перпендикулярной горизонтальной оси ветроколеса, а лопасти четырехлопастных винтов укреплены под углом 45° к вышеуказанной горизонтальной оси ветроагрегата;

- силовая трансмиссия включает горизонтальную ось ветроколеса с редуктором и дифференциалом, соединенную через первую мягкую муфту, вал, жесткую муфту и подшипниковый узел с первым карданом, второй конец которого через диск ручного тормоза, сцепление и коробку передач, вторую мягкую муфту, Т-образный редуктор, разрывную муфту и третью мягкую муфту соединен с задней ведущей осью агрегата, которая через дифференциал редуктора задней ведущей оси кинематически связана с колесами платформы, при этом вал выполнен в виде двух полуосей, соединенных жесткой муфтой;

- силовая трансмиссия включает горизонтальную ось ветроколеса с редуктором и дифференциалом, соединенную через первый кардан с задней ведущей осью агрегата, которая через дифференциал редуктора задней ведущей оси ветроагрегата кинематически связана с колесами платформы;

- движитель выполнен в виде, по меньшей мере, двух осей: первой - передней и второй - задней, с колесами, расположенными снизу платформы, причем передняя ось ветроагрегата содержит, по меньшей мере, одно колесо;

- движитель выполнен в виде четырех осей с колесами, при этом первая и вторая оси с колесами расположены снизу платформы, а третья и четвертая оси с колесами укреплены на трансформируемом прицепе, причем в рабочем положении оси с колесами прицепа развернуты на 90° по отношению к транспортному положению, расположены соосно с задней осью платформы и на расстоянии друг от друга, большем, чем ширина платформы, при этом в рабочем положении прицеп жестко состыкован с платформой, а колеса прицепа соединены с задними колесами платформы с помощью второго и третьего карданов;

- движитель выполнен в виде двух гусеничных трактов, расположенных по двум бортам платформы;

- в передней части платформы ветроагрегата расположена кабина;

- привод ветроагрегата дополнительно содержит резервный базовый двигатель внутреннего сгорания со штатной системой управления, при этом коробка передач базового двигателя соединена четвертым карданом с Т-образным редуктором силовой трансмиссии;

- система управления включает рулевое колесо для управления поворотом передними колесами, рычаги управления поворотом ветроколеса, ручной тормоз и ручки коробки передач и сцепления, при этом рулевое колесо и рычаги управления поворотом ветроколеса расположены в кабине, а система управления дополнительно содержит три лебедки - подъема мачты, поворота ветроколеса и страховую, при этом все лебедки оснащены ручным приводом, а лебедки подъема мачты и поворота ветроколеса дополнительно оснащены клиноременной передачей от шкивов, укрепленных на четвертом кардане.

Между существенными признаками заявляемого технического решения и достигаемым с их помощью техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Действительно, достижение указанного выше технического результата - повышение эффективности использования ветровой энергии и упрощение изготовления устройства за счет максимального использования готовых узлов и деталей автомашин невозможно при отсутствии любого из существенных признаков изобретения, указанных в первом пункте формулы заявляемого технического решения.

Например, если ветроколесо выполнено с небольшой массой - менее 0,2 т, то при порывах ветра трансмиссия будет также рывками передавать вращающий момент от ветроколеса к движителю и ветроагрегат будет двигаться рывками.

Поэтому выполнение ветроколеса с массой около 0,2-3,0 т позволяет ветроколесу не реагировать на слабые порывы ветра, а также компенсировать кратковременное отсутствие ветра за счет вращающей массы ветроколеса.

Если масса ветроколеса будет больше 3,0 т, то конструкция ветроагрегата при заданных габаритах по высоте - не более 15 м становится слишком тяжелой, при этом недопустимо увеличивается давление ветроагрегата на почву или необходимо увеличивать количество осей и колес, что усложняет конструкцию ветроагрегата.

Ветроколесо установлено на мачте, т.к. диаметр ветроколеса превышает 10 м и лопасти ветроколеса не должны при вращении касаться никаких узлов ветроагрегата.

Выполнение большинства узлов ветроагрегата с максимальным использованием готовых узлов и деталей грузовых автомобилей позволяет упростить и удешевить как изготовление, так и обслуживание и эксплуатацию заявляемого ветроагрегата, который был спроектирован и изготовлен авторами в домашних условиях.

Однако при этом следует учитывать, что заявляемый ветроагрегат может быть изготовлен по индивидуально разработанному проекту, при этом возможно значительное уменьшение массы ветроагрегата и улучшение его технико-экономических показателей.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации с выявлением источников, содержащих информацию об аналогах заявляемого технического решения, позволяет установить, что заявителями не выявлены аналоги, идентичные заявляемому устройству.

Поэтому можно утверждать, что заявляемое изобретение отвечает условию охраноспособности по критерию «новизна».

Данное техническое решение имеет изобретательский уровень, т.к. по совокупности всех существенных признаков, указанных в формуле изобретения, для специалиста оно явным образом не следует из уровня техники.

Кроме того, изобретение промышленно применимо, так как заявляемое техническое решение позволяет использовать его в качестве привода самоходной сельскохозяйственной установки для обработки земли, выращивания растений, а также для полива, измельчения кормов, зерна и других сельскохозяйственных работ.

Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается приводимым ниже описанием его практической реализации и иллюстрируется чертежами и фотографиями.

Силовая трансмиссия ветроагрегата показана на фиг.1; на фиг.2 показан общий вид прицепа в транспортном положении, вид снизу; на фиг.3 - то же, в рабочем положении; на фиг.4 приведена общая кинематическая схема ветроагрегата, причем силовая трансмиссия показана жирными линиями; на фиг.5 показан снимок общего вида сбоку ветроагрегата в положении со сложенной мачтой, на фиг.6 - то же, вид сзади; на фиг.7 показан ветроагрегат в рабочем положении, вид сбоку; на фиг.8 - то же, вид сзади; на фиг.9 показано основание ветроагрегата со встроенными механизмами.

Нижеописанная конструкция ветроагрегата реализована с максимальным использованием стандартных узлов и деталей, в данном случае от автомобилей ГА3-53Б и ЗИЛ-130.

Привод самоходного ветроагрегата 1 включает ветроколесо 2 с горизонтальной осью 3, установленное на мачте 4, которая подвижно соединена с основанием 5, укрепленным на платформе 6, силовую трансмиссию 7, передающую вращающий момент от ветроколеса 2 к движителю 8, при этом ветроколесо 2 выполнено с возможностью управляемого поворота в горизонтальной плоскости, а ветроагрегат 1 снабжен системой управления 9.

Ветроколесо 2 выполнено, например, в виде двух - 10 и 11 четырехлопастных винтов, укрепленных на концах горизонтальной оси 3, и может иметь массу 0,2-3,0 т.

Ось 3 выполнена, например, в виде заднего моста автомобиля ГА3-53Б в сборе вместе с редуктором 12, дифференциалом 13 и дисками колес (условно не показаны), к которым жестко крепятся лопасти 14 четырехлопастных винтов 10 и 11 ветроколеса 2, при этом лопасти 14 крепятся под острым углом к оси 3 с целью исключения задевания лопастей 14 за конструкцию ветроагрегата 1, кроме того, лопасти 14 ветроколеса 2 повернуты под углом 45° к горизонтальной оси 3 ветроагрегата 1.

Горизонтальная ось 3 своей средней частью укреплена наверху мачты 4, которая выполнена с возможностью поворота в транспортное положение.

Четырехлопастные винты 10 и 11 укреплены на горизонтальной оси 3 независимо друг от друга и кинематически связаны с силовой трансмиссией 7 через дифференциал 13 редуктора 12 горизонтальной оси 3.

Силовая трансмиссия 7 включает горизонтальную ось 3 с редуктором 12 и дифференциалом 13 ветроколеса 2, а ось 3 соединена через первую мягкую муфту 15, вал 16, жесткую муфту 17 и подшипниковый узел 18 с первым карданом 19, второй конец которого через диск 20 ручного тормоза, сцепление 21 и коробку передач 22, вторую мягкую муфту 23, Т-образный редуктор 24, разрывную муфту 25 и третью мягкую муфту 26 соединен с задней ведущей осью 27 ветроагрегата 1, которая кинематически связана через дифференциал 28 редуктора 29 задней ведущей оси 27 с колесами 30 платформы 6 ветроагрегата 1, при этом вал 16 выполнен в виде двух полуосей (условно не показаны), соединенных жесткой муфтой 17.

Кроме того, в упрощенном варианте силовая трансмиссия 7 включает горизонтальную ось 3 с редуктором 12 и дифференциалом 13 ветроколеса 2, а ось 3 соединена через первый кардан 19 с задней ведущей осью 27 ветроагрегата 1, которая кинематически связана через дифференциал 28 редуктора 29 задней ведущей оси 27 с колесами 30 платформы 6 ветроагрегата 1.

Движитель 8 ветроагрегата 1 в минимальном варианте выполнен в виде, по меньшей мере, двух осей: оси 31 (передней) с колесами 32 и оси 27 (задней, ведущей) с колесами 30, расположенными снизу платформы 6.

При этом платформа 6 и оси 31 и 27 могут быть использованы от автомобиля ГА3-53Б, а передняя ось 31 ветроагрегата 1 может содержать, по меньшей мере, одно колесо, но, как правило, содержит два колеса 32.

В основном варианте движитель 8 ветроагрегата 1 в рабочем положении имеет четыре оси с колесами, при этом две оси 31 и 27 с колесами 32 и 30 расположены снизу платформы 6, а третья 33 и четвертая 34 оси с колесами 35 и 36 укреплены на трансформируемом прицепе 37, причем оси 33 и 34 с колесами 35 и 36 прицепа 37 в рабочем положении развернуты на 90° по отношению к транспортному положению, расположены соосно и на расстоянии друг от друга, большем, чем ширина платформы 6, при этом в рабочем положении прицеп 37 жестко состыкован с платформой 6, а колеса 35 и 36 прицепа 37 соединены с задними колесами 30 платформы 6 с помощью второго 38 и третьего 39 карданов.

Кроме того, движитель 8 может быть выполнен в виде двух гусеничных трактов (условно не показаны), расположенных по двум бортам платформы 6.

В передней части платформы 6 ветроагрегата 1 расположена кабина 40, в качестве которой может использоваться стандартная кабина, например, от автомобиля ГА3-53Б.

Привод ветроагрегата 1 дополнительно содержит резервный базовый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с системой управления (условно не показаны), расположенные в моторном отсеке 41 и в кабине 40, при этом коробка передач базового ДВС (условно не показана) соединена четвертым карданом 42 с Т-образным редуктором 24.

Система управления 9 ветроагрегата 1 включает рулевое колесо (условно не показано) для управления поворотом передними колесами 32, рычаги управления (условно не показаны) поворотом ветроколеса 2, ручной тормоз 43 и ручки 44 и 45 коробки передач 22 и сцепления 21, при этом рулевое колесо и рычаги управления повором ветроколеса 2 расположены в кабине 40, а система управления дополнительно содержит три лебедки - подъема мачты 46, поворота ветроколеса 47 и страховую (условно не показана).

Все лебедки оснащены ручным приводом, а лебедки подъема мачты 46 и поворота ветроколеса 47, кроме того, оснащены соответственно клиноременными передачами 48 и 49 от шкивов 50 и 51, укрепленных на четвертом кардане 42.

Рассмотрим подробнее конструкцию и работу ветроагрегата.

Поворот ветроколеса 2 в горизонтальной плоскости предусмотрен для повышения эффективности использования ветроагрегатом 1 ветровой энергии.

Для этого горизонтальная ось 3 через переходной кронштейн 52 укреплена в верхней части мачты 4 на вертикальной оси (условно не показана) поворота ветроколеса 2, при этом вертикальная ось выполнена в виде полого цилиндра (условно не показан), через отверстия которого проходит вал 16 для передачи крутящего момента.

Полый цилиндр выполнен в данном случае в виде половины заднего моста автомобиля ЗИЛ-130 (без редуктора), которая с помощью сварных соединений укреплена в верхней части мачты 4 и служит вертикальной осью поворота ветрового колеса 2 в горизонтальной плоскости, при этом верхний диск 53 заднего моста ЗИЛ-130 служит поворотным основанием вместе с переходным кронштейном 52, а нижний диск 54 является барабаном троссовой лебедки 46, управляющей поворотом ветроколеса 2 в горизонтальной плоскости.

Половина заднего моста ЗИЛ-130 служит также в качестве полого цилиндра, через который проходит вал 16 (полуось заднего моста ЗИЛ-130) для передачи крутящего момента от ветроколеса 2 на движитель 8, причем вал 16 в верхней части установлен с помощью подшипникового узла 18 независимо на неподвижную по отношению к нему вертикальную ось или полый цилиндр (например, «чулок» заднего моста автомобиля ЗИЛ-130) и подсоединен к редуктору 12 ветроколеса 2 (к хвостовику заднего моста ЗИЛ-130) самоцентрирующейся мягкой муфтой 15.

Платформа 6 с движителем 8 имеет, по меньшей мере, три точки опоры или же точки соприкосновения движителя 8 с почвой (в случае, когда передняя ось 31 ветроагрегата 1 имеет одно колесо) и имеет продольные и поперечные размеры не менее высоты мачты 4 (высоты горизонтальной оси 3 ветроколеса 2) с целью исключения опрокидывания.

Движитель 8 в колесном варианте имеет ходовую часть автомобиля ГА3-53Б с использованием рамы (платформы 6), которая удлинена на 240 см, кроме того, использован задний мост 27 автомобиля ГА3-53Б, который повернут на рессорах и стремянках хвостовиком вверх для стыковки с первым карданом 19, передающим крутящий момент от ветроколеса 2.

В поперечном направлении необходимая ширина базы ветроагрегата 1 достигается за счет крепления прицепа 37 сзади рамы (платформы 6) автомобиля ГА3-53Б, при этом прицеп 37 имеет поворотные переднюю 33 и заднюю 34 оси (аналогично поворотному кругу прицепа), расположенные на поворотных платформах 55 и 56. В рабочем положении ветроагрегата они повернуты на 90°, т.е. оси 33 и 34 с колесами 35 и 36 прицепа 37 совпадают с задней осью платформы 27 (с задним мостом ГА3-53Б).

Для увеличения силы тяги к колесам 30 заднего ведущего моста 27 платформы 6 (выполненному в виде заднего моста ГА3-53Б) прикрепляются справа и слева карданами 38 и 39 с мягкими соединениями (условно не показаны) колеса 35 и 36 прицепа 37. При этом ведущими колесами становятся шесть колес - четыре колеса платформы - 30 и два колеса 35 и 36 прицепа 37.

Для удобства обслуживания и обеспечивания безопасности ветроагрегат 1 снабжен кабиной 40, расположенной в передней части платформы 6, а сама кабина 40 имеет защиту из труб.

Мачта 4 с ветроколесом 2 выполнена с возможностью поворота в транспортное положение - для ремонта и обслуживания, для проезда под высоковольтными ЛЭП, а также при переезде на другое поле, при длительном хранении и др. При кратковременных остановках ветроколесо 2 фиксируется к мачте 4 с помощью устройств фиксации (условно не показаны).

Для обслуживания ветроагрегата 1, подъема в рабочее положение и опускания мачты 4, приведения ветроагрегата 1 в траспортное положение, проезда под высоковольтными ЛЭП, переезда к месту работы или стоянки ветроагрегат 1 снабжен вспомогательным двигателем (условно не показан), например, от автомобиля ГА3-53Б, который установлен в штатном месте - в передней части платформы 6, в моторном отсеке 41 базовой модели ГА3-53Б и оснащен коробкой передач (условно не показана), соединенной четвертым карданом 42 с задней осью 27 ветроагрегата 1.

Поворот ветроколеса 2 и подъем мачты 4 осуществляется троссовыми лебедками 46 и 47, приводящимися во вращение червячными редукторами (условно не показаны) и клиноременной передачей 48 и 49 от четвертого кардана 42, соединенного с угловым Т-образным редуктором 24, приводящим в движение заднюю ведущую ось 27 ветроагрегата 1 от ветроколеса 2.

С целью уменьшения мощности лебедки 47, обеспечивающей подъем и опускание мачты 4, она снабжена четырехкратным полиспастом (условно не показан). Кроме того, мачта 4 изготовлена в виде качающегося коромысла на горизонтальной полой оси 57 в постелях 58 и 59, установленных на вершинах двух трехгранных пирамид 60 и 61 (кронштейнах), а в нижней части на мачте 4 укреплен балансирующий груз 62, выполненный в виде двух 200 литровых бочек массой около 500 кг каждая, заполненных железобетоном.

Привод лебедок 46 и 47 осуществляется от силовой трансмиссии 7 ветроагрегата 1, приводимой от ветроколеса 2 или от коробки передач от вспомогательного ДВС (условно не показаны), если ветроагрегат 1 находится в неподвижном положении - стоянка, ремонт и т.д. Кроме того, лебедки 46 и 47 дополнительно имеют ручной привод (условно не показан), а для страховой лебедки (условно не показана) ручной привод является единственным.

При опускании мачты 4 обеспечивается разрыв силовой трансмиссии 7 посредством мягкой муфты 23 выше редуктора 24, который остается на платформе 6.

Для подъема агрегатируемых с ветроагрегатом 1 сельскохозяйственных орудий (условно не показаны) ветроагрегат 1 снабжен гидравлической системой с приводом от коробки передач 22, расположенной на мачте 4, а также с приводом от коробки передач вспомогательного двигателя (условно не показаны).

При обработке почвы в конце поля механизатор для выполнения поворота в обратном направлении включает распределитель (условно не показан) на подъем агрегатируемого орудия (условно не показан) и одновременно при повороте на ходу поворачивает ветроколесо 2 соответственно указанию флюгера 63, укрепленного впереди кабины 40, с целью эффективного приема ветровой энергии.

Технико-экономическая эффективность применения ветроагрегата заключается в использовании экологически чистой и бесплатной энергии ветра и в уменьшении потребности в дорогостоящих невозобновляемых источниках энергии - дизтопливе, бензине, биодизеле, газе.

Заявляемый ветроагрегат технологичен в изготовлении и его производство можно организовать в любой мастерской при использовании узлов и деталей от грузовых автомобилей.

Оптимальные расчеты эффективности использования заявляемого ветроагрегата показывают, что при наличии 60 дней в году со средней ветровой нагрузкой (в Финляндии примерно около 180 таких дней в году) за год один заявляемый ветроагрегат способен обработать около 3-х тысяч га при производительности ветроагрегата до 50 га в сутки при двухсменной работе (в переводе на мягкую пахоту).

При этом можно сделать вывод, что с помощью ветровой энергии и достаточного количества аналогичных ветроагрегатов можно обеспечить обработку всех пахотных земель на планете Земля.

С учетом всего вышеизложенного можно сделать вывод, что задача, поставленная в настоящем изобретении - разработка самоходного устройства, использующего энергию ветра, выполняется с достижением технического результата - повышения эффективности использования ветровой энергии и упрощения изготовления устройства за счет максимального использования готовых узлов и деталей автомашин.

1. Самоходный ветроагрегат, содержащий привод, выполненный в виде ветроколеса с горизонтальной осью, установленного на мачте, силовую трансмиссию, передающую вращающий момент от ветроколеса к движителю, и систему управления, при этом ветроколесо выполнено с возможностью управляемого поворота в горизонтальной плоскости, отличающийся тем, что ветроколесо выполнено в виде двух четырехлопастных винтов, расположенных на концах горизонтальной оси, выполненной в виде заднего моста автомобиля, например ГА3-53Б, и укрепленной в средней части наверху мачты, которая подвижно соединена с укрепленным на платформе основанием и выполнена в виде рамы автомобиля, например ЗИЛ-130, с возможностью поворота в транспортное положение.

2. Самоходный ветроагрегат по п.1, отличающийся тем, что ветроколесо имеет массу 0,2-3,0 т.

3. Самоходный ветроагрегат по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что четырехлопастные винты укреплены на горизонтальной оси ветроколеса независимо друг от друга и кинематически связаны с силовой трансмиссией через дифференциал редуктора горизонтальной оси, лопасти четырехлопастных винтов укреплены под углом 45° к вышеуказанной горизонтальной оси, а их оси расположены под острым углом к вертикальной плоскости, перпендикулярной горизонтальной оси ветроколеса.

4. Самоходный ветроагрегат по п.1, отличающийся тем, что силовая трансмиссия включает горизонтальную ось ветроколеса с редуктором и дифференциалом, соединенную через первую мягкую муфту, вал, жесткую муфту и подшипниковый узел с первым карданом, второй конец которого через диск ручного тормоза, сцепление и коробку передач, вторую мягкую муфту, Т-образный редуктор, разрывную муфту и третью мягкую муфту соединен с задней ведущей осью ветроагрегата, которая через дифференциал редуктора задней ведущей оси кинематически связана с колесами платформы, при этом вал выполнен в виде двух полуосей, соединенных жесткой муфтой.

5. Самоходный ветроагрегат по п.1, отличающийся тем, что силовая трансмиссия включает горизонтальную ось ветроколеса с редуктором и дифференциалом, соединенную через первый кардан с задней ведущей осью ветроагрегата, которая через дифференциал редуктора задней ведущей оси ветроагрегата кинематически связана с колесами платформы.

6. Самоходный ветроагрегат по п.1, отличающийся тем, что движитель выполнен в виде, по меньшей мере, двух осей - первой, передней, и второй, задней, - с колесами, расположенными снизу платформы, причем передняя ось ветроагрегата содержит, по меньшей мере, одно колесо.

7. Самоходный ветроагрегат по п.1, отличающийся тем, что ветроагрегат дополнительно снабжен трансформируемым прицепом, движитель выполнен в виде четырех осей с колесами, при этом первая и вторая оси с колесами расположены снизу платформы, а третья и четвертая оси с колесами укреплены на прицепе, причем в рабочем положении оси с колесами прицепа развернуты на 90° по отношению к транспортному положению, расположены соосно с задней осью платформы и на расстоянии друг от друга большем, чем ширина платформы, при этом в рабочем положении прицеп жестко состыкован с платформой, а колеса прицепа соединены с задними колесами платформы с помощью второго и третьего карданов.

8. Самоходный ветроагрегат по п.1, отличающийся тем, что движитель выполнен в виде двух гусеничных трактов, расположенных по двум бортам платформы.

9. Самоходный ветроагрегат по п.1, отличающийся тем, что в передней части платформы ветроагрегата расположена кабина.

10. Самоходный ветроагрегат по п.1, отличающийся тем, что привод ветроагрегата дополнительно содержит резервный базовый двигатель внутреннего сгорания со штатной системой управления, при этом коробка передач базового двигателя соединена четвертым карданом с Т-образным редуктором силовой трансмиссии.

11. Самоходный ветроагрегат по п.1, отличающийся тем, что система управления включает рулевое колесо для управления поворотом передними колесами, рычаги управления поворотом ветроколеса, ручной тормоз и ручки коробки передач и сцепления, при этом рулевое колесо и рычаги управления поворотом ветроколеса расположены в кабине, а система управления дополнительно содержит три лебедки - подъема мачты, поворота ветроколеса и страховую, при этом все лебедки оснащены ручным приводом, а лебедки подъема мачты и поворота ветроколеса дополнительно оснащены клиноременной передачей от шкивов, укрепленных на четвертом кардане.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к низкоскоростным турбинам малой и средней мощности. .

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к низкоскоростным турбинам малой и средней мощности. .

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании новых типов стационарных и транспортируемых ветроустановок. .

Изобретение относится к электроэнергетике. .

Изобретение относится к системам управления и регулирования в машиностроении, в частности к конструкциям устройств, предназначенных для аварийного выключения, в том числе ветроэнергетических установок.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к регулируемым ветроколесам. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии. .

Изобретение относится к воздушным винтам и может быть использовано, в частности, в ветроэнергетике. .

Изобретение относится к авиации, а именно к ветроэнергетическим установкам (ВЭУ) с горизонтальной осью вращения крыльчатого (лопастного) самоориентирующегося по ветру ветроколеса (ВК).

Изобретение относится к способу регулирования угла диаметрального шага лопастей ротора на ветросиловых установках, причем угол диаметрального шага регулируется для установления наивысшего эффекта и во избежание перегрузок на лопастях ротора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в асинхронных генераторах, работающих параллельно с сетью или синхронным генератором

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах контроля ветряных двигателей

Турбина // 2426006

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для энергоснабжения бытовых и производственных потребителей

Изобретение относится к энергетике, к управлению торможением ветровой турбины

Изобретение относится к энергетике, а именно к устройствам для получения электрической энергии

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электрической энергии от источника текучей среды

Изобретение относится к упругодинамическому аккумулятору-регулятору энергии

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электроэнергию
Наверх