Устройство для гашения колебаний башни ветроэнергетической установки

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ БАШНИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ(71) Заявитель Горностай Александр Владимирович(72) Авторы Горностай Александр ВладимировичРолик Юрий Анатольевич(73) Патентообладатель Горностай Александр Владимирович(57) Устройство для гашения колебаний башни ветроэнергетической установки, содержащее стержень с инерционной массой, шарнирную опору стержня, связанные со стержнем демпферы и упругие элементы, закрепленные на сооружении, отличающееся тем, что инерционная масса выполнена в виде трехстепенного гироскопа, внешняя рама которого жестко закреплена на стержне и посредством внешних полуосей шарнирно связана с внутренней рамой, которая посредством внутренних полуосей шарнирно связана с кожухом гироскопа, причем спиральные пружины закреплены соответственно на внешних полуосях и внешней раме, а также на внутренних полуосях и внутренней раме. 96592013.10.30 Полезная модель относится к средствам гашения колебаний зданий (сооружений), в том числе башенного типа, например башни ветроэнергетической установки (ВЭУ), возникающих при работе ВЭУ в зонах с большими среднегодовыми скоростями ветра, а также в сейсмических зонах. Известен динамический гаситель колебаний, содержащий инерционную массу, жестко соединенную со стержнем, который посредством шарнирной опоры, демпферов и упругих элементов соединен с защищаемой конструкцией 1. Недостатком данного устройства является невозможность его использования для вращающихся консолей. Кроме того, это устройство будет эффективно гасить колебания лишь в том случае, если допустимые амплитуды смешений инерционной массы относительно конструкции будут велики, что требует больших внутренних объемов. Если же гаситель размещается в ограниченном внутреннем объеме защищаемой от колебаний конструкции, например внутри башни ВЭУ, то для предотвращения ударов гасителя об элементы конструкции башни в процессе его эксплуатации необходимо значительно увеличивать парциальные декременты колебаний по сравнению с оптимальными значениями,что существенно снижает эффективность работы таких гасителей 2 - прототип. Недостатком известного гасителя колебаний является его малая эффективность при ограниченных перемещениях инерционной массы относительно защищаемой конструкции(башни ВЭУ), а также большая потребная инерционная масса для обеспечения эффективной работы. Задача, которую решает данная полезная модель, заключается в повышении эффективности гашения колебаний. Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для гашения колебаний, содержащем стержень с инерционной массой, шарнирную опору стержня, связанные со стержнем демпферы и упругие элементы, закрепленные на сооружении, согласно полезной модели, инерционная масса выполнена в виде трехстепенного гироскопа, внешняя рама которого жестко закреплена на стержне и посредством внешних полуосей шарнирно связана с внутренней рамой, которая посредством внутренних полуосей шарнирно связана с кожухом гироскопа, причем спиральные пружины закреплены соответственно на внешних полуосях и внешней раме, а также на внутренних полуосях и внутренней раме. Сущность полезной модели поясняется схемой устройства, представленной на фигуре. Устройство содержит стержень 1, который посредством выполненной в виде карданового подвеса шарнирной опоры 2 шарнирно закреплен в верхней части башни ВЭУ 3. Со стержнем 1 соединены симметрично расположенные упругие элементы 4, другие концы которых закреплены в верхней части башни ВЭУ 3. В верхней части башни ВЭУ 3 закреплены также корпуса демпферов 5, штоки которых соединены со стержнем 1. Внешняя рама 6 жестко закреплена на стержне 1 и шарнирно связана с внутренней рамой 7 посредством внешних полуосей. Внешние полуоси 8 соединены с пружиной 9 и внешней рамой 6. Внутренняя рама 7 посредством полуосей 10 шарнирно связана с кожухом 11 гироскопа, внутри которого вращается ротор 12. Пружина 13 соединена соответственно с внутренней рамой 7 и внутренними полуосями 10. Устройство работает следующим образом. Ротор 12 гироскопа приводится во вращение с угловой скоростьюи обладает кинетическим моментом . При колебаниях башни ВЭУ, возможных при сильном ветре или землетрясении, например, в плоскости 0 за счет инерции массы гироскопа стержень 1 совершает колебания в этой же плоскости относительно шарнирной опоры 2. При этом гироскоп движется поступательно вдоль оси 0 и вращается вокруг оси 0 с угловой скоростью 1. Данное вращение приводит к появлению первичного гироскопического момента 11, и гироскоп начинает прецессировать с угловой скоростью 2, что ведет к появлению вторичного гироскопического момента 22. Момент 2 при соответствующей настройке устройства направлен против момента внешних сил, действующих на башню ВЭУ. При этом суммируются ста 2 96592013.10.30 билизирующие воздействия на башню ВЭУ от инерционной силы, обусловленной поступательным движением гироскопа и гироскопического момента 2, что значительно повышает эффективность гашения колебаний башни ВЭУ по сравнению с прототипом при той же массе гасителя и максимальной амплитуде его колебаний относительно защищаемой конструкции. Аналогично устройство работает при возникновении колебаний башни ВЭУ в любой другой вертикальной плоскости, что достигается наличием шарнирной опоры и карданового подвеса гироскопа. Настройка устройства осуществляется таким образом, чтобы низшая частота его собственных колебаний совпадала с собственной частотой колебаний башни ВЭУ по демпфируемому тону. Использование предлагаемого устройства для гашения колебаний башни ВЭУ позволит уменьшить динамические (ветровые, сейсмические и др.) нагрузки на башню и саму ВЭУ, что приведет к повышению надежности ее работы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3