Ветроустановка

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Автор Северянин Виталий Степанович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Ветроустановка, состоящая из башни со штоком внутри нее, паруса с виндрозой, ось которой звездочкой опирается на пластину с зубцами, отличающаяся тем, что имеет рычаг с рамой, входящей в ось паруса, пластина закреплена на раме, рычаг шарнирно связан со штоком, ось виндрозы снабжена пружинами с обеих ее сторон. Ветроустановка относится к энергетике и может быть использована для откачки больших количеств воды в водном хозяйстве, в нефтедобывающей промышленности для подъема нефти из скважин, как привод электрогенераторов, размольных устройств, для решения подобных задач. 74602011.08.30 Известен ветроагрегат, состоящий из ветроприемного рабочего органа с парусом,установленным на башне 1. Недостатками этой конструкции являются сложность и ненадежность ветроприемника, сложность изготовления, монтажа, эксплуатации из-за большого количества сопряженных в действии узлов установки. Недостатки этого аналога в определенной степени снижаются в агрегате, принятом за прототип. Прототип 2 состоит из башни (или мачты) с проходящим через нее штоком, связанным с потребителем энергии. Ветроприемное устройство выполнено в виде паруса,наклон которого задается виндрозой, ось которой звездочкой опирается на пластину с зубцами. Недостаток прототипа - недостаточное осевое усилие на шток, поэтому требуется парус значительной величины, что усложняет эксплуатацию, снижает надежность. Кроме того, управляемость прототипа по ветру недостаточна. Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении ветрового усилия на шток, облегчении поворота по ветру. Технический результат - увеличение мощности ветроустановки. Поставленная задача решается тем, что ветроустановка, состоящая из башни со штоком внутри нее, паруса с виндрозой, ось которой звездочкой опирается на пластину с зубцами, имеет рычаг с рамой, входящей в ось паруса, пластина закреплена на раме, рычаг шарнирно связан со штоком, а ось виндрозы снабжена пружинами с обеих ее сторон. На фигуре представлена схема конструкции ветроустановки, где обозначено 1 - башня, 2 - подшипник поворота, 3 - шток, 4 - пластина, 5 - парус, 6 - ось паруса, 7 - щель, 8 виндроза, 9 - ось виндрозы, 10 - пружины, 11 - подшипник виндрозы, 12 - скоба, 13 - звездочка, 14 - зубцы, 15 - рама, 16 - рычаг. Большая стрелка - ветер, остальные - движение элементов. Ветроустановка состоит из башни 1, в верхней части ее - подшипник поворота 2, а по оси проходит шток 3. Пластина 4 расположена в центре паруса 5, изготовленного из легкого прочного материала (алюминий, пластик и т.п.). Ось паруса 6 в виде трубок разделена на две части, между ними - щель 7 для размещения пластины 4. С внешней стороны паруса 5 (относительно башни 1) смонтирована виндроза 8 в виде крыльчатки. Ось виндрозы 9 поджата с двух сторон пружинами 10 (они прикреплены к втулке на оси, а другие их концы - к парусу). Ось виндрозы зафиксирована также подшипником виндрозы 11 (это втулка, способная поворачиваться на оси, нормальной к плоскости паруса 5) и скобой 12,позволяющей перемещаться оси виндрозы 9 по плоскости паруса 5 (при малом повороте оси виндрозы 9 на оси подшипника виндрозы 11). Ось виндрозы 9 на конце имеет звездочку 13, которая входит в зубцы 14 пластины 4. Зубцы 14 имеются с обеих сторон пластины 4, их расположение такое же, т.е. они направлены на центр пластины 14, где она соприкасается с рамой 15, это место является осью поворота паруса 5. Пластина 4 закреплена на раме 15, которая своей перекладиной проходит сквозь ось паруса 6 с двух сторон и приваривается к пластине 4. Рама 15 является частью рычага 16, который имеет шарниры для связи со штоком 3 и упором на башне 1 через подшипник поворота 2. Действует ветроустановка следующим образом. В показанном на чертеже состоянии парус 5 имеет такой угол атаки на ветер, что он движется вверх, рама 15 и рычаг 16 перемещают шток 3, производя полезную работу, намного большую (по правилу рычага), чем в прототипе. Виндроза 8 вращается все время от ветра в одну сторону (здесь - против часовой стрелки), ее звездочка 13 по зубцам 14 пластины 4 постепенно поднимается вверх (обходя по дуге ось паруса 6). При этом ось виндрозы 9 опирается на скобу 12 и подшипник виндрозы 11, также поднимается вверх, поворачиваясь вокруг оси паруса 6, от этого парус 5 поворачивается (его ближний, по фигуре, край поднимается). После достижения максимума отклонения звездочка 13 переходит на другую сторону пластины 4, перевалив через ее верхний/нижний край. Этот перевал происходит благодаря а) вращению звездочки, б) 2 74602011.08.30 прижатию ее к краю пластины 4 всем парусом 5, т.к. он находится на максимальном угле атаки. После перевала звездочка 13 соприкасается с зубцами 14 на другой стороне пластины 4, прижатая пружиной 10 (до этого эта же пружина, состоящая из двух частей, прижимала звездочку 13 к предыдущей стороне пластины 4). Проход оси виндрозы 9 осуществляется благодаря зазору в скобе 12 и повороту подшипника виндрозы 11 на своей оси. Так реализуется качательное движение паруса 4 при вращении виндрозы 8 в одном направлении, которые стыкуются через щель 7. Защита установки от ветра критической силы происходит вытягиванием виндрозы 8 из зацепления с зубцами пластины 4, т.к. ось виндрозы 9 вдоль ее не закреплена, а зафиксирована пружинами 10, которые возвращают виндрозу после прохождения пика ветровой нагрузки. Технико-экономическая и социальная эффективность настоящего предложения заключается в возможности создания мощных ветроэнергоустановок различного назначения, с большой величиной экономии электроэнергии и незначительными капитальными затратами. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3