Ветроэнергетическая установка (варианты)



Ветроэнергетическая установка (варианты)
Ветроэнергетическая установка (варианты)
Ветроэнергетическая установка (варианты)
Ветроэнергетическая установка (варианты)
Ветроэнергетическая установка (варианты)
Ветроэнергетическая установка (варианты)

 


Владельцы патента RU 2501973:

Куликов Игорь Николаевич (RU)

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии. Ветроэнергетическая установка содержит ветрогенератор с лопастной ветровой турбиной с вертикальным валом вращения, расположенной внутри неподвижного лопастного воздухонаправляющего аппарата с основанием и крышкой, электрогенератор, блок управления, дополнительный источник электроэнергии. Ветроэнергетическая установка снабжена защитным кожухом, оснащенным подвижно соединенными между собой и относительно кожуха консолью и шарнирным валом, установленным в выполненном в защитном кожухе центральном отверстии. Дополнительный источник электроэнергии по первому варианту выполнен в виде ветровоспринимающего рабочего органа, имеющего форму воздушного купола с прикрепленными к последнему стропами и гибкий вал. Одним концом гибкий вал жестко соединен с подвижной консолью защитного кожуха, другим концом подвижно соединен с незакрепленными на воздушном куполе концами строп, объединенными в одной точке механизмом, обеспечивающим вращение воздушного купола относительно гибкого вала. По второму варианту дополнительный источник электроэнергии также выполнен в виде ветровоспринимающего рабочего органа аналогичной формы. Однако содержит планку, к которой жестко прикреплены незакрепленные на воздушном куполе концы строп. Защитный кожух выполнен куполообразной формой с основанием, установленным на крышке воздухонаправляющего аппарата. В результате использования изобретения повышается эффективность эксплуатации ветроэнергетической установки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области энергетики, использующей возобновляемые источники энергии, а именно к ветроэлектрическим установкам, преобразующим энергию ветра в электрическую.

Сегодня в ветроэнергетике выпускаются ветровые генераторы различных конструкций и размеров, начиная от ветрогенераторов, которые снабжают энергией частные дома и коттеджи, заканчивая громадными ветряными электростанциями.

Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. Это объясняется тем, что в отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, повсеместно доступна и более экологична.

Однако эффективность ветроэнергетических установок сильно зависит как от количества, так и от мощности ветрового потока, и зачастую является лишь вспомогательным источником выработки электроэнергии.

Задачей настоящего изобретения является создание высокоэффективной ветроэнергетической установки, обеспечивающей производство значительного объема электрической энергии при максимальном использовании энергии ветра.

В настоящее время известно большое количество запатентованных технических решений, направленных на решение указанной задачи, которые отличаются большим разнообразием. Однако известные технические решения не отличаются простотой и надежностью конструкции, для них характерна невысокая эффективность выработки электрической энергии при использовании ветрового потока.

Известна ветровая система для преобразования энергии, содержащая по меньшей мере один силовой профиль крыла, выполненный с возможностью приведения его в действие с земли и погруженный, по меньшей мере, в один ветровой поток, базовую платформу, расположенную на уровне земли и подсоединенную посредством двух тросов к силовому профилю крыла, выполненную с возможностью приведения профиля крыла в действие и преобразования энергии ветрового потока в электрическую или механическую энергию, передаточную систему (см. патент РФ №2407915 на изобретение «Ветровая система для преобразования энергии посредством силовых профилей крыла, способ вырабатывания электрической энергии посредством такой системы и ее применение для буксирования судна». Дата приоритета от 24.04.2006. МПК F03D 5/06. Патентообладатель - Кайт Джен Ресерч С.Р.Л. (Италия).

Данная ветровая система характеризуется недостаточной эффективностью выработки электроэнергии за счет того, что процесс носит циклический характер. То есть силовой профиль крыла совершает возвратно-поступательные перемещения в вертикальной плоскости (подъем и опускание), что и обеспечивает потерю выработанной при подъеме электроэнергии соответственно при опускании профиля крыла.

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая подвешенный на подъемном устройстве ветровоспринимающий рабочий орган, выполненный в виде эластичного ячеистого полотнища, изогнутого по винтовой поверхности, и строп, и связанный с рабочим органом при помощи гибкого вала генератор, установленный на наземном основании (см. авт.св. СССР №1302011 на изобретение «Ветроэнергетическая установка». Дата приоритета от 21.11.8 5. МПК F03D 11/00).

Данная установка громоздка, конструктивна сложна, отличается недостаточной надежностью конструкции, соответственно и невысокой эксплуатационной надежностью, и недостаточной эффективностью выработки электроэнергии.

Известна гелиоветровая энергетическая установка, содержащая установленные на станине роторный ветродвигатель, вертикальный вал, электрический генератор, шатровой каркас, сверху имеющий отверстие и покрыт пьезоэлектрической пленкой с прикрепленными к ней фотоэлектрическими преобразователями, пьезоэлектрический генератор (см. патент РФ №2292521 на изобретение «Гелиоветровая энергетическая установка». Дата приоритета от 10.10.2003. МПК F24J 2/42).

В известном техническом решении сделана попытка увеличения производства значительного объема электрической энергии за счет использования дополнительного источника преобразования возобновляемых энергетических ресурсов, в частности преобразования светового излучения в электрическую энергию.

Однако данная установка характеризуется недостаточной надежностью в условиях сильного ветра, шторма, урагана.

Анализ отобранной в процессе поиска информации позволил выявить наиболее близкое техническое решение ветроэнергетической установки, содержащей ветряное колесо с лопастной ветровой турбиной с вертикальной осью вращения, расположенной внутри лопастного воздухонаправляющего аппарата с нижней и верхней крышками, электрогенератор на оси ветровой турбины, накопитель энергии и блок управления, дополнительный источник электроэнергии, выполненный в виде фотоэлектрического преобразователя световой энергии, фотоэлектрические элементы которого установлены верхней крышке воздухонаправляющего аппарата и связаны с накопителем энергии (см. патент РФ №2251022 на изобретение «Ветроэнергетическая установка». Дата приоритета от 13.11.2003. МПК F03D 3/00, 3/04. Прототип).

Известная Ветроэнергетическая установка недостаточна надежна конструктивно и в эксплуатации в виду незащищенности от неблагоприятных внешних факторов (осадки и т.п.). Не отличается установка и высоким объемом произведенной электрической энергии несмотря на дополнительный источник электроэнергии, солнечная батарея, в виду малого количества солнечных дней в году на российских широтах.

Кроме того, дополнительный источник выработки электроэнергии достаточно дорогой, имеет невысокий КПД. Сами фотоэлементы содержат ядовитые химические вещества (свинец, кадмий, мышьяк и т.п.), что не улучшает экологию. При выработке срока службы солнечной батареи появляется новая проблема - утилизация фотоэлементов, содержащих ядовитые вещества.

Таким образом, известные ветроэнергетические установки характеризуются недостаточно высокой эффективностью их эксплуатации в виду указанных выше недостатков.

Заявляемое в качестве изобретения техническое решение ветроэнергетической установки позволяет достичь нового технического результата - повышение эффективности эксплуатации установки путем обеспечения надежности конструктивной и эксплуатационной, снижения себестоимости, обеспечения компактности, экологичности установки и увеличения объема вырабатываемой электроэнергии.

Следующая совокупность существенных признаков характеризует сущность предлагаемого в качестве изобретения технического решения и способствует достижению нового технического результата. 1 вариант предлагаемого изобретения.

Ветроэнергетическая установка, содержащая ветрогенератор с лопастной ветровой турбиной с вертикальным валом вращения, расположенной внутри неподвижного лопастного воздухонаправляющего аппарата с основанием и крышкой, электрогенератор, сообщенный с вертикальным валом ветровой турбины, блок управления, дополнительный источник электроэнергии, отличающийся тем, что она снабжена защитным кожухом, оснащенным подвижно соединенными между собой и относительно кожуха консолью и шарнирным валом, сообщенным с электрогенератором, она дополнительно снабжена общим валом, установленным внутри защитного кожуха и соединенным с шарнирным валом и вертикальным валом вращения ветрогенератора через передаточные механизмы, и на котором установлен электрогенератор, дополнительный источник электроэнергии выполнен в виде ветровоспринимающего рабочего органа, имеющего форму воздушного купола с прикрепленными к последнему стропами и гибкий вал, соединенный одним концом жестко с подвижной консолью защитного кожуха, другим конном гибкий вал подвижно соединен с незакрепленными на воздушном куполе концами строи, объединенными вместе в одной точке механизмом, обеспечивающим, вращение воздушного купола относительно гибкого вала.

Результат достигается тем, что защитный кожух выполнен с центральным отверстием, в котором установлен шарнирный вал, и куполообразной формой с основанием, установленным на крышке воздухонаправляющего аппарата ветрогенератора.

Достижению результата способствует и то, что воздушный купол ветровоспринимающего рабочего органа выполнен в виде паруса-крыла или воздушного змея.

Для достижения результата механизм, обеспечивающий вращение воздушного купола относительно гибкого вала, выполнен в виде системы взаимно вращающихся колец.

Технический результат достигается тем, что блок управления, предназначенный для управления ветровоспринимающим рабочим органом, выполнен в виде дистанционно управляемого устройства и закреплен на гибком валу.

2 вариант предлагаемого изобретения.

Ветроэнергетическая установка, содержащая ветрогенератор с лопастной ветровой турбиной с вертикальным валом вращения, расположенной внутри неподвижного лопастного воздухонаправляющего аппарата с основанием и крышкой, электрогенератор, сообщенный с вертикальным валом ветровой турбины, блок управления, дополнительный источник электроэнергии, отличающийся тем, что она снабжена защитным кожухом, оснащенным подвижно соединенными между собой и относительно кожуха консолью и шарнирным валом, сообщеяным с электрогенератором, она дополнительно снабжена общим валом, установленным внутри защитного кожуха и соединенным с шарнирным валом и вертикальным валом вращения ветрогенератора через передаточные механизмы, и на котором установлен электрогенератор, дополнительный источник электроэнергии выполнен в виде ветровоспринимающего рабочего органа, имеющего форму воздушного купола с прикрепленными к последнему стропами и планку, к которой жестко прикреплены незакрепленные на воздушном куполе концы строи и подвижно закрепленную на консоли защитного кожуха с возможностью обеспечения вращения воздушного купола относительно консоли и управления воздушным куполом.

Для достижения технического результата кожух выполнен с центральным отверстием, в котором установлен шарнирный вал, и куполообразной формой с основанием, установленным на крышке воздухонаправляющего аппарата ветрогенератора.

Достижению технического результата способствует то, что воздушный купол ветровоспринимающего рабочего органа выполнен в виде паруса-крыла или воздушного змея.

Итак, анализ выявленной информации о существующем уровне техники в области энергетики, использующей возобновляемые источники энергии, и сущность предложенного изобретения показали, что предлагаемое в качестве изобретения техническое решение ветроэнергетической установки, отвечает критерию патентоспособности «новизна».

1 вариант.

Ветроэнергетическая установка, содержащая ветрогенератор с лопастной ветровой турбиной с вертикальным валом вращения, расположенной внутри неподвижного лопастного воздухонаправляющего аппарата с основанием и крышкой, электрогенератор, сообщенный с вертикальным валом ветровой турбины, блок управления, при обтекании установки ветром позволяет преобразовывать энергию ветра, направленного лопастями ветронаправляющего аппарата на лопасти ветровой турбины, в электрическую энергию, вырабатываемую электрогенератором.

Снабжение ветроэнергетической установки защитным кожухом, выполненным куполообразной формой с основанием, установленным на крышке лопастного ветронаправляющего аппарата, обеспечивает надежную защиту ветрогенератора установки от негативного воздействия внешних факторов (осадки и т.п.), а также создает определенный и необходимый в производстве электроэнергии технологический объем ветроэнергетической установки.

Выполнение дополнительного источника электроэнергии в виде ветровоспринимающего рабочего органа, имеющего форму воздушного купола с прикрепленными к последнему стропами и гибкий вал, обеспечивает дополнительное использование энергии ветрового потока для производства электроэнергии, что позволяет увеличить объем вырабатываемой электроэнергии за счет максимального использования энергии ветрового потока не только ветрогенератором, но и ветровоспринимающим рабочим органом.

Оснащение защитного кожуха подвижно соединенными между собой и относительно кожуха консоли и шарнирного вала и соединение гибкого вала ветровоспринимающего рабочего органа одним концом жестко с консолью защитного кожуха, а другим концом подвижно с незакрепленными на воздушном куполе концами строп, объединенными вместе в одной точке механизмом, обеспечивающим вращение воздушного купола относительно гибкого вала, обеспечивает надежное перемещение рабочего ветровоспринимающего органа под действием ветра в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также вращательное движение воздушного купола относительно гибкого вала.

Выполнение механизма, обеспечивающего вращение воздушного купола относительно гибкого вала, в виде системы взаимно вращающихся колец, делает возможным вращение воздушного купола относительно гибкого вала. Это предотвращает какое-либо перепутывание гибкого вала и воздушного купола. Следовательно, обеспечивается высокая эффективность работы ветроэнергетической установки.

Снабжение защитного кожуха установленным в центральном отверстии последнего шарнирным валом, соединенным с подвижной консолью, с которой соединен гибкий вал ветровоспринимающего рабочего органа, и сообщение шарнирного вала с электрогенератором установки, обеспечивает выработку электроэнергии от движений ветровоспринимающего рабочего органа, совершаемых им в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Дополнительное снабжение ветроэнергетической установки общим валом, установленным внутри защитного кожуха и соединенным с шарнирным валом и вертикальным валом вращения ветрогенератора через передаточные механизмы, и на котором установлен электрогенератор, позволяет осуществлять передачу вращательного момента от вала ветрогенератора и шарнирного вала на общий вал установки. Это позволяет единовременно преобразовывать полученную от ветрогенератора и ветровоспринимающего органа энергию вращения соответственно вертикального вала и шарнирного вала в электрическую.

Кроме того, такое размещение общего вала возможно за счет образования защитным кожухом технологического объема. При этом также обеспечивается компактность установки в целом.

Выполнение воздушного купола ветровоспринимающего рабочего органа в виде паруса - крыла или воздушного змея позволяет снизить себестоимость, обеспечить экологичность установки в сравнении с прототипом, поскольку для изготовления воздушного купола используются экологически чистый недорогой материал типа парусины, технического хлопка.

При этом защитный кожух обеспечивает надежную защиту воздушного купола от возможных повреждений в случаях низкого опускания к земле и от попадания на вращающиеся лопасти ветрогенератора. Тем самым обеспечивается надежная защита от повреждений не только ветровоспринимающего рабочего органа, но и ветрогенератора, а следовательно, ветроэнергетической установки в целом.

Выполнение защитного кожуха куполообразной формой создает определенный и необходимый технологический объем, что не только позволяет в случае не использования ветровоспринмающего рабочего органа хранить его в созданном объеме защитного кожуха, не загромождая и обеспечивая компактность установки, но и обеспечивает размещение шарнирного и общего валов установки, а также передаточных механизмов.

Следовательно, при компактности установки обеспечивается максимальное использование энергии ветра для выработки электроэнергии именно за счет использования двух рабочих органов ветроэнергетичеекой установки - ветрогенератора и ветровоспринимающего органа.

Выполнение блока управления, предназначенного для управления ветровоспринимающим рабочим органом, в виде дистанционно управляемого устройства и закрепление его на гибком валу, обеспечивает простоту, доступность, оперативность управления воздушным куполом в любой момент времени. Управление происходит за счет натяжения строп. Если надо повернуть направо, то натягивают правые стропы, происходит небольшой крен купола и под действием силы ветра, и скорости, и измененному углу атаки купол поворачивается. Аналогично в другую сторону. То есть управление пространственным положением купола происходит за счет натяжения соответствующих строп с помощью блока управления. В первом варианте блок управления стропами - это подвешенное под куполом дистанционно управляемое устройство с компьютерной программой и необходимым количеством сервоприводов, которые регулируют натяжение строп. Таким устройством может быть любое радиоуправляемое, миниатюрное компьютерное устройство либо с системой WI-FI.

Это предотвращает какое-либо перепутывание гибкого вала и воздушного купола. Следовательно, обеспечивается высокая эффективность работы ветроэнергетической установки.

2 вариант

Отличие этого варианта от первого состоит в креплении ветровоспринимающего рабочего органа к подвижной консоли защитного кожуха и принципе вращения воздушного купола и управления воздушным куполом. В этом варианте планка с прикрепленными к ней стропами вращается относительно консоли, а следовательно, и воздушный купол рабочего ветровоспринимающего органа.

Дополнительный источник электроэнергии выполнен в виде ветровоспринимающего рабочего органа, имеющего форму воздушного купола с прикрепленными к последнему стропами и планку, к которой жестко прикреплены незакрепленные на воздушном куполе концы строп и подвижно закрепленную на подвижной консоли защитного кожуха с возможностью обеспечения вращения воздушного купола относительно подвижной консоли и управления воздушным куполом. В этом варианте планка, к которой жестко прикреплены стропы купола, является также и устройством для управления стропами, соответственно пространственным положением купола ветровоспринимающего рабочего органа. Управление происходит за счет натяжения строп. Если надо повернуть направо, то натягивают правые стропы, происходит небольшой крен купола и под действием силы ветра, и скорости, и измененному углу атаки купол поворачивается. Аналогично в другую сторону. То есть управление пространственным положением купола происходит за счет натяжения соответствующих строп с помощью планки. Для этого в планке размещены известные сервоприводы, а также необходимые элементы для дистанционного управления планкой и, соответственно, куполом.

Этот вариант также обеспечивает максимальное использование энергии ветра как за счет использование ветра для выработки электроэнергии ветрогенератором, так и за счет преобразования возвратно-поступательных перемещений воздушного купола в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Таким образом, предлагаемая совокупность существенных признаков обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

В ходе проведенного заявителем поиска информации в области энергетики, использующей возобновляемые источники энергии, обнаружены отдельные отличительные признаки заявленного изобретения.

Однако совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения, способствующая достижению нового технического результата, и ее влияние на последний из существующего уровня техники не обнаружена.

Именно совокупность существенных отличительных признаков позволяет получить новый технический результат - повышение эффективности эксплуатации установки путем обеспечения надежности конструктивной и эксплуатационной, снижения себестоимости, обеспечения компактности, экологичности установки и увеличения объема вырабатываемой электроэнергии.

Следовательно, предлагаемое изобретение обладает таким критерием патентоспособности как «изобретательский уровень».

Предлагаемое изобретение поясняется с помощью чертежей, где:

на фиг.1 изображена ветроэнергетическая установка, вид спереди (вариант 1);

фиг.2 - то же, вид сверху (вариант 1);

фиг.3 - то же, вид спереди (вариант 2);

фиг.4 - то же, вид сверху (вариант 2);

фиг.5 - ветрогенератор, аксонометрический вид (для обоих вариантов);

фиг.6 - схема валов установки (для обоих вариантов).

Лучший вариант осуществления изобретения.

Ветроэнергетическая установка содержит ветрогенератор 1 (см. фиг.1, 3, 5, 6) с лопастной ветровой турбиной 2 с вертикальным валом 3 вращения, расположенной внутри неподвижного лопастного воздухонаправляющего аппарата 4 с основанием 5 и крышкой 6, электрогенератор 7, блок управления ветроэнергетической установкой (на черт.не показан), дополнительный источник электроэнергии.

Ветроэнергетическая установка снабжена защитным кожухом 8 (см. фиг 1, 2, 3, 4), оснащенным подвижно соединенными между собой и относительно кожуха 8 консолью 9 и шарнирным валом 10, установленным в выполненном в защитном кожухе 8 центральном отверстии (на фиг. не показано). Подвижность соединения консоли 9 и шарнирного вала 10 обеспечивают известным способом, например, с помощью шарниров (на черт. не показаны). Конструкция шарнирного вала 10 не является предметом данного изобретения. В качестве вала 10 используют известные стандартные конструкции, предназначенные для передачи крутящего момента, например, шарнирный вал, применяемый в судостроении, см. Альбом РН-80 разрешенной к применению арматуры для кораблей и судов 035-35.072. В качестве вала 1 можно использовать шарнирный вал, используемый в автомобилях, например, шарнирный вал автомобиля ЗАЗ 1102, см. Инфо о шарнирном вале ЗАЗ 1102-1105.

Дополнительный источник электроэнергии по 1 варианту (см. фиг.1, 2) выполнен в виде ветровоспринимающего рабочего органа 11, имеющего форму воздушного купола с прикрепленными к последнему стропами 12 и гибкий вал 13.

Одним концом 14 гибкий вал 13 ветровоспринимающего рабочего органа 11 жестко соединен с подвижной консолью 9 защитного кожуха 8. Другим концом 15 гибкий вал 13 подвижно соединен с незакрепленными на воздушном куполе концами 16 строи 12, объединенными в одной точке механизмом (на черт. не показан), обеспечивающим вращение воздушного купола относительно гибкого вала 13. Механизм, обеспечивающий вращение воздушного купола относительно гибкого вала 13, выполнен в виде системы взаимно вращающихся колец (на черт. не показаны). По конструкции данный механизм аналогичен механизму на обычных парашютах.

Такое соединение гибкого вала 13 с консолью 9 защитного кожуха 8 и с воздушным куполом обеспечивает надежное перемещение рабочего органа 11 под действием ветра в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также вращательное движение воздушного купола относительно гибкого вала 13.

Гибкий вал 13 представляет собой канат, изготовленный, например, из стальной проволоки или нитей растительного, синтетического или минерального происхождения.

Воздушный купол ветровоспринимающего рабочего органа 11 выполнен в виде паруса-крыла или воздушного змея. Материал, из которого изготовлен воздушный купол, - прочная парусина или тому подобные ткани, натуральные экологически чистые.

По второму варианту дополнительный источник электроэнергии также выполнен в виде ветровоспринимающего рабочего органа 11 (см. фиг.3, 4), имеющего форму воздушного купола с прикрепленными к последнему стропами 12. Рабочий орган 11 содержит планку 17, к которой жестко прикреплены незакрепленные на воздушном куполе концы 16 строп 12. Планка 17 подвижно закреплена на консоли 9 защитного кожуха 8 с возможностью вращения и обеспечения вращения воздушного купола относительно консоли 9, например, с помощью шарниров (на черт. не показаны).

Защитный кожух 8 выполнен куполообразной формой с основанием 18, установленным на крышке 6 воздухонаправляющего аппарата 4 ветрогенератора 1 и снабжен вентиляционными отверстиями (на черт. не показаны) для выхода скапливаемого в последнем воздуха. Материал кожуха 8 может быть как из прочных видов пластмасс, так и из стали и т.п.

Выполнение защитного кожуха 8 куполообразной формой создает определенный и необходимый технологический объем, что позволяет в случае не использования ветровоспринимающего рабочего органа 11 в виде воздушного купола хранить его в объеме защитного кожуха 8, не загромождая и обеспечивая компактность установки.

Защитный кожух 8 обеспечивает также надежную защиту ветрогенератора 1 от негативного воздействия внешних факторов (осадки и т.п.). Кожух 8 обеспечивает и надежную эксплуатационную защиту воздушного купола от возможных повреждений в случаях низкого опускания его к земле и от попадания на вращающиеся лопасти ветрогенератора. Тем самым обеспечивается надежная защита от повреждений не только ветровоспринимающего рабочего органа 11, но и ветрогенератора 1, а следовательно, ветроэнергетической установки в целом.

Ветроэнергетическая установка дополнительно снабжена общим валом 19 (см. фиг.6), соединенным с шарнирным валом 10 и вертикальным валом 3 ветрогенератора 1 через стандартные используемые в промышленности передаточные механизмы, в частности, вал 3 - например, через обгонную муфту 20, вал 10 -, например, через механизм преобразования 21 Механизм 21 преобразования энергии - промышленно выпускаемое оборудование, включающее, например, зубчатое сцепление, мультипликатор, регулятор оборотов. На валу 19 установлен дифференциал 22, который обеспечивает вращение валов 3 и 10 с разными скоростями, на валу 23 генератора 7 установлен мультипликатор 24 и регулятор 25 оборотов.

Общий вал 19 установлен соосно указанным валам 3, 10 внутри защитного кожуха 8. При этом через указанные выше передаточные механизмы 20, 21, 22 вращательные движения от валов 3,10 передаются на общий вал 19, от него через механизмы 24 и 25 - на электрогенератор 7, который преобразует энергию вращения в электрическую. Это позволяет единовременно преобразовывать полученную от ветрогенератора 1 и ветровоспринимающего рабочего органа 11 энергию вращения соответственно вертикального вала 3 и шарнирного вала 10 в электрическую.

Выполнение защитного кожуха 8 куполообразной формой создает определенный и необходимый технологический объем, который обеспечивает размещение шарнирного 10 и общего валов 19 установки, а также передаточных механизмов 20, 21, 22,23, 24, 25 и электрогенератор 7. Таким образом обеспечивается надежная защита и компактность ветрогенераторной установки.

Блок управления (на черт. не показан) необходим для управления работой ветрогенераторной установкой в целом, то есть ветрогенератором 1 и ветровоспринимающим рабочим органом 11. Блок управления, предназначенный для управления ветровоспринимающим рабочим органом 11 по первому варианту, выполнен в виде дистанционно управляемого устройства 26 и закреплен на гибком валу 13 известными способами.

Управление происходит за счет натяжения строп 12. Если надо повернуть направо, то натягивают правые стропы 12, происходит небольшой крен купола и под действием силы ветра, и скорости, и измененному углу атаки купол поворачивается. Аналогично в другую сторону. То есть управление пространственным положением купола органа 11 происходит за счет натяжения соответствующих строп 12 с помощью блока управления в виде устройства 26. В первом варианте блок управления ветровоспринимающим рабочим органом 11, а значит стропами 12 - это подвешенное под куполом дистанционно управляемое устройство 26 с компьютерной программой и необходимым количеством сервоприводов, которые регулируют натяжение строп 12. Таким устройством может быть любое радиоуправляемое, миниатюрное компьютерное устройство либо с системой WI-FI.

По второму варианту управление воздушным куполом осуществляют посредством планки 17. Управление происходит за счет натяжения строп 12. Если надо повернуть направо, то натягивают правые стропы 12, происходит небольшой крен купола и под действием силы ветра, и скорости, и измененному углу атаки купол поворачивается. Аналогично в другую сторону. То есть управление пространственным положением купола органа 11 происходит за счет натяжения соответствующих строп 12 с помощью планки 17.. В этом варианте планка 17 является устройством для управления стропами 12, соответственно пространственным положением купола ветровоспринимающего рабочего органа 11. Для этого в планке 17 размещены известные сервоприводы (не показаны), а также необходимые элементы для дистанционного управления планкой 17 и, соответственно, куполом. При этом управление положением воздушного купола можно осуществлять как вручную, так и с помощью компьютера блока управления ветрогенераторной установки (на черт. не показан) в автоматическом режиме

Ветрогенераторную установку можно устанавливать основанием 5 как на специально подготовленную опору, так и без таковой, укрепив известными способами не только на суше, но и на водных транспортных средствах передвижения, не только в качестве дополнитнельного источника электроэнергии, но и дополнительного источника движущей силы, поскольку воздушный купол создает еще и "тянущую" силу для транспортного средства.

Предлагаемое изобретение работает следующим образом.

Ветровой поток, обтекая ветрогенератор 1, попадает на неподвижный лопастной воздухонаправляющий аппарат 4, который направляет его своими лопастями на лопастную ветровую турбину 2. Последняя начинает вращаться, вращательный момент вертикального вала 3 через механизм передачи 20 и дифференциал 22 передается на вал 19. Электрогенератор 7 преобразует вращательное движение вала 3 через механизмы 24, 25 в электрическую энергию.

Одновременно с ветрогенератором 1 в производстве электроэнергии принимает участие дополнительный источник электроэнергии, выполненный в виде ветровоспринимающего рабочего органа 11.

Ветер, также набегая на воздушный купол органа 11, создает подъемную силу. За счет чего воздушный купол поднимается, совершая одновременно движения в вертикальной и горизонтальной плоскостях и вращательные движения относительно гибкого вала 13 (по первому варианту), относительно консоли 9 (по второму варианту). Движения от воздушного купола передаются через шарнирный вал 10 и механизм передачи 21 и дифференциал 22 на общий вал 19, от него через механизмы 24, 25 - на электрогенератор 7, который вырабатывает электроэнергию.

Таким образом, предлагаемая в качестве изобретения установка максимально использует энергию ветра, именно за счет использования ветрогенератора 1 и ветровоспринимающего рабочего органа 11, не увеличивая при этом ни площадей, ни габаритов установки, обеспечивая низкую себестоимость установки, компактность и высокую экологичность, высокую надежность конструктивную и эксплуатационную, и высокую производительность.

При этом в процессе эксплуатации ветроэнергетической установки ветрогенератор 1 надежно защищен от отрицательного воздействия негативных внешних факторов окружающей среды (осадки ит.п.). Защитный кожух 8 надежно предотвращает любые повреждения как самого ветровоспринимающего рабочего органа 11 при чрезвычайно низком опускании вниз к ветрогенератору 1, так и самого ветрогенератора 1.

Управление работой ветроэнергетической установкой, ветрогенератором 1 и ветровоспринимающим рабочим органом 11 осуществляют с блока управления как вручную, так и в автоматическом режиме с использованием компьютерных технологий. Это необходимо как для отслеживания перемещения воздушного купола, осуществления контроля за его нормальным правильным перемещением с целью выработки электроэнергии (предотвращение низкого опускания воздушного купола к земле, к ветрогенератору). А также для контроля за нормальной работой ветрогенератора 1.

Таким образом, в результате применения заявляемого комплекса достигается новый технический результат - повышение эффективности эксплуатации установки путем обеспечения надежности конструктивной и эксплуатационной, снижения себестоимости, обеспечения компактности, экологичности установки и увеличения объема вырабатываемой электроэнергии.

Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Предлагаемое изобретение можно использовать в любых территориальных зонах, имеющих достаточный ветровой поток на суше. Кроме того, его можно использовать и на водных транспортных средствах передвижения, не только в качестве дополнитнельного источника электроэнергии, но и дополнительного источника движущей силы, поскольку воздушный купол создает еще и "тянущую" силу для транспортного средства.

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая ветрогенератор с лопастной ветровой турбиной с вертикальным валом вращения, расположенной внутри неподвижного лопастного воздухонаправляющего аппарата с основанием и крышкой, электрогенератор, сообщенный с вертикальным валом ветровой турбины, блок управления, дополнительный источник электроэнергии, отличающаяся тем, что она снабжена защитным кожухом, оснащенным подвижно соединенными между собой и относительно кожуха консолью и шарнирным валом, сообщенным с электрогенератором, она дополнительно снабжена общим валом, установленным внутри защитного кожуха и соединенным с шарнирным валом и вертикальным валом вращения ветрогенератора через передаточные механизмы, и на котором установлен электрогенератор, дополнительный источник электроэнергии выполнен в виде ветровоспринимающего рабочего органа, имеющего форму воздушного купола с прикрепленными к последнему стропами, и гибкий вал, соединенный одним концом жестко с подвижной консолью защитного кожуха, другим концом гибкий вал подвижно соединен с незакрепленными на воздушном куполе концами строп, объединенными вместе в одной точке механизмом, обеспечивающим вращение воздушного купола относительно гибкого вала.

2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что защитный кожух выполнен с центральным отверстием, в котором установлен шарнирный вал, и куполообразной формой с основанием, установленным на крышке воздухонаправляющего аппарата ветрогенератора.

3. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что воздушный купол ветровоспринимающего рабочего органа выполнен в виде паруса-крыла или воздушного змея.

4. Ветроэнергетическая установка по п.1 или 3, отличающаяся тем, что механизм, обеспечивающий вращение воздушного купола относительно гибкого вала, выполнен в виде системы взаимно вращающихся колец.

5. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что блок управления, предназначенный для управления ветровоспринимающим рабочим органом, выполнен в виде дистанционно управляемого устройства и закреплен на гибком валу.

6. Ветроэнергетическая установка, содержащая ветрогенератор с лопастной ветровой турбиной с вертикальным валом вращения, расположенной внутри неподвижного лопастного воздухонаправляющего аппарата с основанием и крышкой, электрогенератор, сообщенный с вертикальным валом ветровой турбины, блок управления, дополнительный источник электроэнергии, отличающаяся тем, что она снабжена защитным кожухом, оснащенным подвижно соединенными между собой и относительно кожуха консолью и шарнирным валом, сообщенным с электрогенератором, она дополнительно снабжена общим валом, установленным внутри защитного кожуха и соединенным с шарнирным валом и вертикальным валом вращения ветрогенератора через передаточные механизмы, и на котором установлен электрогенератор, дополнительный источник электроэнергии выполнен в виде ветровоспринимающего рабочего органа, имеющего форму воздушного купола с прикрепленными к последнему стропами, и планку, к которой жестко прикреплены незакрепленные на воздушном куполе концы строп и подвижно закрепленную на консоли защитного кожуха с возможностью обеспечения вращения воздушного купола относительно консоли и управления воздушным куполом.

7. Ветроэнергетическая установка по п.6, отличающаяся тем, что защитный кожух выполнен с центральным отверстием, в котором установлен шарнирный вал, и куполообразной формой с основанием, установленным на крышке воздухонаправляющего аппарата ветрогенератора.

8. Ветроэнергетическая установка по п.7, отличающаяся тем, что воздушный купол ветровоспринимающего рабочего органа выполнен в виде паруса-крыла или воздушного змея.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для выработки электроэнергии. Аэроэлектростанция для использования энергии ветра содержит горизонтальный воздуховод, вертикальный воздуховод и электрогенераторы, которые кинематически соединены с рамами, последовательно установленными в плоскостях поперечного сечения воздуховодов с возможностью возвратно-поступательного движения, ограниченного упругими упорами.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано при создании ветро- и гидроустановок разной мощности, работающих в свободных воздушных или водных потоках.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано в ветряных энергетических установках, рабочие органы которых совершают колебательные движения.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электроэнергию. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано в целях электроснабжения объектов самого различного назначения, находящихся даже в условиях плотно застроенной местности.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроэлектрогенераторная установка содержит башню, поворотное устройство, несущую конструкцию, вертикальные валы с вращающимися в разные стороны ветроколесами с лопастями, хвостовую плоскость, статорные и роторные элементы.

Изобретение относится к области малой энергетики и может быть использовано для создания ветроэнергетических станций. .

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для получения промышленно значимых мощностей электроэнергии. .

Изобретение относится к электроэнергетике. .

Изобретение относится к ветроэнергетике. .

Изобретение относится к энергетике, к автономным ветроэлектрическим станциям как экологически чистым и наиболее дешевым источникам энергии. .

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках, которые превращают энергию атмосферных и водных течений в электрическую.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии ветра в другие виды энергии, например в электрическую. .

Изобретение относится к энергетике и может использоваться для преобразования энергии океанических, морских и речных течений в электроэнергию. .

Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам, и может быть использовано в качестве автономного источника электроэнергии, в частности, на зданиях, имеющих достаточную высоту.

Изобретение относится к ветродвигателям с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра. Ветродвигатель содержит установленное на вертикальном полом валу рабочее колесо, выполненное виде размещенных между верхним и нижним ободами поворотных лопастей, установленных на поворотных валах, которые закреплены на кронштейнах, связанных с вертикальным валом. Вертикальный вал зафиксирован подшипниками качения и сочленен с электрогенератором. Опорой ветродвигателя служит неподвижное основание. Ветродвигатель снабжен дополнительным рабочим колесом и опорой, при этом опоры расположены одна в другой. Вертикальный вал выполнен в виде двух полых валов разной длины, размещенных один в другом и сцепленных в верхней части планетарными зубчатыми колесами. Наружный вал выполнен меньшей длины и опирается на конусный подшипник, установленный над расширенной частью внутреннего вала над внешней опорой. Внутренний вал выполнен большей длины, зафиксирован подшипниками качения и опирается на шариковый подпятник, установленный на внутренней опоре. Верхнее рабочее колесо закреплено на верхней части наружного вала, а нижнее рабочее колесо закреплено на нижней части внутреннего вала. Изобретение позволяет повысить КПД. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх