Ветроэнергоустановка

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Северянин Виталий Степанович Пархотик Роман Алексеевич Павленко Сергей Николаевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Ветроэнергоустановка, состоящая из колонны и стержней, смонтированных на подшипниках в верхней части колонны, при этом стержни расположены радиально относительно колонны в горизонтальной плоскости, лопастей, кольца, закрепленного снизу стержней, кольцо своей внутренней поверхностью соприкасается с валом электрогенератора, отличающаяся тем, что концы стержней имеют вертикальные оси, на которые надеты лопасти с возможностью вращения вокруг них, на стержнях шарнирно закреплены упоры с противовесами, причем расстояние между упором и вертикальной осью меньше длины нижнего края лопасти.(56) 1. Илис В. и др. Исследование энергии ветра. - М. Всесоюзный научно-технический центр. - Москва, 1990. Перевод 06892012517. - С. 110, 11, рис. 6.14. 2. Патент РБ 4290. Ветроэнергоустановка, МПК 03 5/00, 2008. Ветроэнергоустановка относится к энергетике и может быть использована для выработки электроэнергии при решении задач энергосбережения путем использования возобновляющихся ветровых ресурсов с незначительными капитальными затратами. Известна ветроэнергоустановка 1 с простой аэродинамической схемой, позволяющая использовать ветер любого направления. Аналог состоит из колонны с валом, на верхнем конце которого закреплены стержни с поворачивающимися в горизонтальной оси лопастями. Благодаря упорам с одной стороны колонны лопасти устанавливаются перпендикулярно направлению ветра, с другой - параллельно, этим осуществляется вращение вала. Недостаток аналога - сложная механическая схема передачи вращения на электрогенератор. Прототип состоит из колонны, в верхней части которой на подшипниках установлены радиально стержни, способные вращаться в горизонтальной плоскости. На концах стержней подвешены лопасти с возможностью горизонтального поворота вокруг стержня. Поворот ограничен краем лопасти, входящим в углубление в стержне, к стержням снизу прикреплено кольцо, на внутреннюю поверхность которого опирается конец вала электрогенератора (это муфта с внутренним зацеплением). Такая конструкция позволяет обойтись без повышающего редуктора, который необходим в обычных ветроэнергоустановках для повышения скорости вращения ротора электрогенератора, т.к. большой диаметр кольца и малый диаметр конца вала электрогенератора создают большое передаточное число. Недостаток прототипа - большое аэродинамическое сопротивление лопастей при их обратном ходе из-за провисания под действием силы тяжести, а также неприспособленность к изменяющейся скорости ветра, т.е. сохранению оборотов при усилении и ослаблении ветра. Задача, для решения которой предназначена настоящая полезная модель, состоит в том,чтобы создать надежное в эксплуатации, простое в изготовлении, применимое в сельских условиях электрогенерирующее ветросиловое оборудование. Технический результат - использование низкоскоростных ветроресурсов малозатратными средствами. Это достигается тем, что ветроэнергоустановка состоит из колонны и стержней, смонтированных на подшипниках в верхней части колонны, расположенных относительно колонны радиально в горизонтальной плоскости, кольца, закрепленного снизу стержней,внутренней поверхностью соприкасающегося с валом электрогенератора, лопастей, при этом концы стержней имеют вертикальные оси, на которые надеты лопасти с возможностью вращения вокруг них, а на стержнях шарнирно закреплены упоры с противовесами,расстояние между упором и вертикальной осью меньше длины нижнего края лопасти от вертикальной оси до конца лопасти, ориентированной на колонну. На чертеже представлена схема ветроэнергоустановки фиг. 1 - общий вид (условно показана только одна лопасть), фиг. 2 - вид сверху на расположение лопастей. Обозначения колонна - 1, стержни - 2, подшипники - 3, вертикальная ось - 4, лопасть - 5, упор - 6,шарнир - 7, противовес - 8, штырь - 9, кольцо - 10, электрогенератор - 11. А - размер нижнего края лопасти от вертикальной оси до конца лопасти, ориентированной на колонну, а начало контакта лопасти с упором, б - конец. Стрелки - направление ветра. Ветроэнергоустановка состоит из колонны 1 (это может быть существующая вышка,труба и т.п.), в верхней части которой радиально смонтированы стержни 2 (в два яруса) на подшипниках 3. Концы стержней 2 соединены вертикальной осью 4, на которую надета лопасть 5. На фиг. 1 показан только один комплект одной лопасти их может быть несколько (4-6-8). Лопасть 5 на подвесках может свободно вращаться вокруг вертикальной оси 4. На фиг. 2 показан вариант для шести лопастей. 2 51782009.04.30 На каждом из нижних стержней 2 шарнирно установлен упор 6. Это - шток, касающийся при своем вертикальном положении лопасти 5, когда она поворачивается и устанавливается вдоль стержня 2. Снизу шарнира 7 (это, например, отрезок трубы, надетый на стержень 2) закреплен противовес 8. Его рычаг (расстояние от центра противовеса до стержня 2) и масса выбираются при доводке и настройке ветроэнергоустановки. От смещения по стержню при действии центробежной силы его удерживает штырь 9. (Возможно перемещение упора по стержню во время работы установки специальными тросовыми тягами). Место установки упора 6 - в пределах размера А (фиг. 1), т.е. расстояние между упором 6 и вертикальной осью 4 меньше длины нижнего края лопасти 5. К нижним стержням 2 прикреплено кольцо 10, внутренняя поверхность которого соприкасается с валом электрогенератора 11, вал которого прижимается к кольцу пружиной в месте крепления к колонне 1. Электрогенераторов 11 может быть несколько. Действует ветроэнергоустановка следующим образом. При любом направлении ветра вокруг колонны 1 стержни 2 на подшипниках 3 вращаются под действием лопастей 5 через вертикальные оси 4 благодаря тому, что с одной стороны колонны 1 половина лопастей 5 воспринимает давление ветра, с другой - нет. Это происходит потому, что в точке а (фиг. 2) лопасть 5 касается упора 6 (без удара, что важно для надежной работы), а в точке б лопасть 5 отходит под действием ветра от упора 6. Если сила ветра выше заданной, чтобы скорость вращения стержней 2 вокруг колонны 1 не возрастала, лопасть 5 отклоняет упор 6, он наклоняется на шарнире 7, лопасть 5, поворачиваясь вокруг вертикальной оси 4, выходит из зацепления с упором 6 и переходит в флюгерное положение, т.е. не воспринимает ветрового давления, так регулируется постоянство вращения при меняющемся ветре. Соответствие вращения скорости ветра устанавливается величиной массы противовеса 8 и удалением его от шарнира 7, а также местом расположения штыря 9 на стержне 2. Чем сильнее ветер, тем раньше (ближе к а) отклоняется упор 6. Кольцо 10 передает при помощи внутреннего зацепления вращение валу ротора электрогенератора 11. Выработанная электроэнергия отводится электропроводами по колонне 1. Технико-экономическая эффективность полезной модели заключается в получении электроэнергии за счет энергии ветра малозатратным способом, реализуя требование энергосбережения на многих объектах и особенно в сельских районах. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3