Ветрогенерирующее устройство

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветрогенерирующее устройство (ВУ) состоит из цельных симметричных аэродинамических крыльев, закрепленных на осях, проходящих через средние точки их хорд. Компьютер или микропроцессор управляет исполнительными механизмами установки угла атаки аэродинамических крыльев для различных скоростей ветрового потока (ВП) и движения самого устройства с использованием информации от комплекта датчиков. Под углом 120 градусов в ВУ установлены три Г-образные несущие стойки, жестко закрепленные с направляющим кольцом, через которое проходит рабочий шток, причем в зоне его превышения над направляющим кольцом закреплен хвостовик, а в зоне ниже направляющего кольца на осях, проходящих через рабочий шток и средние точки хорд, установлены N цельных симметричных аэродинамических крыльев. На задних кромках последних стоят шарниры, прикрепленные также к винту двигателя гайка-винт в качестве исполнительного механизма, закрепленного на балке, жестко закрепленной на рабочем штоке. По командам с компьютера или микропроцессора, с учетом данных комплекта датчиков о скорости ВП, скорости поступательного движения рабочего штока, определения крайних положений движения рабочего штока вверх-вниз, устанавливается оптимальный угол атаки крыльев относительно результирующего вектора ВП, действующего на каждое крыло. При этом на нижнем конце рабочего штока установлен конечный подшипник, к которому через шарнир закреплен шатун коленвала, соединенный с ним через подшипник коленвала, а сам коленвал закреплен на двух опорных стойках с подшипниками и подсоединен к энергоблоку ВУ. Техническим результатом является упрощение конструкции и снижение уровня вибрации. 4 ил.

 

Среди возобновляемых источников энергии важное место занимает энергия ВП, которая может быть утилизирована и доступна практически в любом регионе Земли. Известен установки. Патент на изобретение №UA 124 122 С2, опубликован принят за аналог. Этот способ преобразования энергии ВП во вращательное движение электромеханической установки заключается в том, что в ВП помещают аэродинамическое крыло. От сигнала конечного выключателя реверса включают соленоид, который поочередно выдвигает шток с грибовидными деталями вверх-вниз, воздействуя на аэродинамическую обшивку этого крыла и изменяют его форму симметрично относительно базового листа, на котором крепятся все детали крыла. При этом аэродинамическое крыло имеет форму аэродинамического диска, который эффективно работает в ВП независимо от его направления на местности. Это безусловно достоинство Способа. Команды от конечников обеспечивают периодическое поступательное движению аэродинамического диска выпуклостью вверх или вниз в горизонтальной плоскости вместе с базовым листом за счет подъемной силы разного направления у аэродинамического диска при симметричном изменении его аэродинамической формы относительно базового листа в крайних положениях движения у ограничителей, когда подают ток на соленоид, который приводит в вертикальное движение, вверх или вниз, шток с грибовидными деталями, воздействующий на аэродинамическую обшивку. К базовому листу жестко закрепляют силовую скобу, которая через опорный шарнир, шатун, палец маховика и шатуна, маховик передает через вал маховика и муфту вращающийся момент на повышающий редуктор, выходной вал последнего подсоединяют к энергетическому блоку. Данный Способ активизирует разработчиков ВУ к разработке и анализу принципиально новых конструкций, существенно отличающихся от традиционных. При улучшении экологических характеристик данный Способ имеет существенные недостатки.

1. Угол атаки аэродинамического крыла-аэродинамического диска будет всегда отрицательным относительно результирующего вектора ВП, что безусловно снижает эффективность ветроустановки, реализующей этот Способ …

2. Изменение формы аэродинамического диска в крайних положениях хода сложно реализовать на ветроустановках значительной мощности.

В качестве прототипа для Ветрогенерирующего устройства принимаем английский патент: UK Patent Application GB 2 454 024 A, Date of a publication 29.042009. Это ветрогенерирующее устройство состоит из цельного симметричного аэродинамического крыла без движущихся закрылков. Оно повернуто и на оси уравновешено в средней точке хорды крыла, генерирующего подъемную силу в вертикальном направлении и прикрепленного с помощью рычагов к вращающемуся приводу для получения и производства энергии. Ветрогенерирующее устройство имеет управляемые исполнительные механизмы для оптимизации угла атаки аэродинамического крыла для различных ветров и скоростей устройства. Оно имеет компьютер или микропроцессор, управляющий исполнительными механизмами установки угла атаки с использованием информации от тензодатчиков или датчиков силы, установленных на устройстве для поддержания аэродинамического крыла под оптимальным углом атаки. Устройство имеет систему тяг на одном конце крыла, состоящего из 2-х поршней и цилиндров, для изменения угла атаки крыла в конце каждого вертикального хода, а также для обеспечения эффекта демпфирования скорости и изменения угла наклона крыльев. Устройство имеет пружину по центру, которая помогает удерживать аэродинамическое крыло против ограничителей угла атаки во время каждого вертикального хода. Устройство работающее вместе с идентичным устройством, прикрепленным к тому же самому маховику, сдвинут по фазе на 90 градусов для обеспечения плавной работы над верхней и нижней мертвой точкой ходов кэширующих устройств. В прототипе в отличии от классических ВЭУГО вместо проблемных длинных крыльев-лопастей возможен набор крыльев небольшого размера, фиксированных в 2-х точках (на оси в средней точке хорды и верхним или нижним ограничителями), что естественно минимизирует шумовое загрязнение и помехи. Кроме того для каждого из этих крыльев задается оптимальный угол атаки относительно действующего результирующего ВП, повышая их эффективность. В прототипе решена задача по минимизации ряда недостатков ВЭУГО традиционной конструкции. Недостатком конструкции прототипа является сложная механическая часть системы управления с цилиндрами, рычагами и пружиной. Эксплуатация этого ветрогенерирующего устройства проблематична.

При разработке конструкции нового ветрогенерирующего устройства (ВУ) решалась задача по минимизации ряда недостатков ВЭУГО традиционной конструкции и недостатков прототипа.. Решено расчленить ее длинные лопасти на отдельные фрагменты для более четкого оптимального управления их углом атаки, повышения надежности конструкции, существенного снижения экологических проблем и стоимости конструкции. На Фиг. 1 изображено ВУ в двух крайних положениях его рабочего штока - 1 (верхнее положение - ВН и нижнее положение - НП). На рабочем штоке - 1 выше направляющего кольца - 2 закреплен хвостовик (флюгер) - 3, который прикреплен к трем Г-образным стойкам - 4. Он обеспечивает ориентацию ВУ относительно вектора ВП. Ниже направляющего кольца - 2 на осях - 5, проходящих через рабочий шток - 1 и средние точки хорд, установлены N цельных симметричных аэродинамических крыльев - 6, шарниры крыльев - 7, винт - 8 двигателя гайка-винт - 9, балка - 10. Ниже крыльев - 7 на конце рабочего штока - 1 установлен конечный подшипник - 11, на котором закреплен шарнир - 12. На этом шарнире закрепляют шатун - 13 коленвала - 14. Шатун-13 связан с коленвалом через подшипник коленвала - 15. Коленвал - 14 закреплен на 2-х опорных стойках 16 с подшипниками-17 и подсоединен к энергоблоку - 18 ВУ. На Фиг. 2, 3 дан вид ВУ сверху с указанными выше элементами. Разработанное ВУ состоит из цельных симметричных аэродинамических крыльев - 6, закрепленных на осях - 5, проходящих через средние точки хорд крыльев. Оно имеет компьютер или микропроцессор, управляющий исполнительными механизмами установки угла атаки аэродинамических крыльев для различных скоростей ВП и движения их в ВУ с использованием информации от комплекта датчиков.

На Фиг. 4 более наглядно показано крепление каждого аэродинамического крыла - 6 к рабочему штоку - 1 с помощью оси крыла - 5. Задняя кромка каждого крыла - 5 через шарнир - 7 подсоединяется к винту - 8 исполнительного механизма гайка-винт - 9, который закреплен на балке 10.

Угол атаки крыла-6 задается при движении. В разработанном ВУ под углом 120 градусов установлены три Г-образные стойки - 4, жестко закрепленные с направляющим кольцом - 2, через которое проходит рабочий шток - 1. В зоне его превышения над направляющим кольцом на окончании рабочего штока закреплен хвостовик (флюгер или виндрозный механизм) - 3, а в зоне ниже направляющего кольца на осях, проходящих через рабочий шток и средние точки хорд установлены N цельных симметричных аэродинамических крыльев, на задних кромках которых стоят шарниры - 7. Они прикреплены также к винту - 8 двигателя гайка-винт - 9 в качестве исполнительного механизма, закрепленного на балке - 10, жестко закрепленной на рабочем штоке - 1. Объединение концов крыльев - 6 через шарниры - 7 и установка их на осях - 5, расположенных на штоке - 1, существенно снижает вибрацию крыльев, повышает надежность ВУ и ее экологические характеристики. По командам с компьютера или микропроцессора, с учетом данных комплекта датчиков о скорости ВП, скорости поступательного движения рабочего штока, определения крайних положений движения рабочего штока вверх-вниз, устанавливается винтом - 8 и двигателем гайка-винт - 9 оптимальный угол атаки N крыльев относительно результирующего вектора ВП, действующего на каждое симметричное аэродинамическое крыло. На нижнем конце рабочего штока установлен конечный подшипник - 11, к которому через шарнир - 12 закреплен шатун - 13 коленвала - 14, соединенный с ним через подшипник - 15, а сам коленвал закреплен на двух стойках - 16 с подшипниками - 17 и подсоединен к энергоблоку - 18 ВУ. Под воздействием аэродинамической подъемной силы крылья перемещают рабочий шток вверх-вниз, вращая коленвал и передавая энергию энергоблоку. Конструкция предложенного ВУ существенно удешевляется из за укороченных аэродинамических крыльев, снижения уровня их вибрации. Перенос энергоблока на землю также удешевляет конструкцию ВУ. Рекомендуемая мощность разработанной ВУ 300-500 кВт.

Ветрогенерирующее устройство состоит из цельных симметричных аэродинамических крыльев, закрепленных на осях, проходящих через средние точки их хорд, имеет компьютер или микропроцессор, управляющий исполнительными механизмами установки угла атаки аэродинамических крыльев для различных скоростей воздушных потоков и движения самого устройства с использованием информации от комплекта датчиков, отличающееся тем, что под углом 120 градусов установлены три Г-образные стойки, жестко закрепленные с направляющим кольцом, через которое проходит рабочий шток, причем в зоне его превышения над направляющим кольцом закреплен хвостовик, а в зоне ниже направляющего кольца на осях, проходящих через рабочий шток и средние точки хорд, установлены N цельных симметричных аэродинамических крыльев, на задних кромках которых стоят шарниры, прикрепленные также к винту двигателя гайка-винт в качестве исполнительного механизма, закрепленного на балке, жестко закрепленной на рабочем штоке, причем по командам с компьютера или микропроцессора с учетом данных комплекта датчиков о скорости ВП, скорости поступательного движения рабочего штока, определения крайних положений движения рабочего штока вверх-вниз, устанавливается оптимальный угол атаки крыльев относительно результирующего вектора ВП, действующего на каждое крыло, на нижнем конце рабочего штока установлен конечный подшипник, к которому через шарнир закреплен шатун коленвала, соединенный с ним через подшипник коленвала, а сам коленвал закреплен на двух опорных стойках с подшипниками и подсоединен к энергоблоку ветрогенерирующего устройства.