УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЛЬДА С ЛОПАСТЕЙ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
DEVICE FOR REMOVAL OF ICE FROM BLADES OF WIND-DRIVEN POWER PLANTS

Изобретение относится к устройствам удаления льда с лопастей ветроэнергетических установок и может быть использовано для удаления отложений с конструкций различного назначения, в том числе с несущей поверхности летательных аппаратов.
При работе ветроэнергетических установок в условиях повышенной влажности и температуры воздуха ниже 0°С на лопастях ветроэнергетических установок образуется лед, который ухудшает аэродинамические характеристики ветроэнергетических установок, нарушает балансировку ветроколеса, приводит к повышенному износу подшипников и ветрогенератора в целом. В результате производительность ветроэнергетических установок снижается.
Существует достаточно много устройств (систем), устанавливаемых на объектах для удаления льдообразований. Существуют системы, основанные на различных принципах работы, а именно пневматические, тепловые и электроимпульсные противообледенительные системы.
Известна электроимпульсная противообледенительная система самолета, индукторы которой размещены во внутренней полости крыла (SU 1159254 А1, 20.08.2004). В данной системе индукторы закреплены на кронштейнах, кронштейны закреплены на нервюрах, а индукторы, закрепленные на кронштейнах, устанавливают в непосредственной близости от обшивки носка крыла.
При работе известной системы через индуктор протекают от источника импульсы тока, которые наводят вихревые токи в прилегающей к индуктору токопроводящей обшивке, в результате возникают две силы, одна из которых действует непосредственно на обшивку крыла, а другая (сила противодействия) - на индуктор, кронштейн и нервюры. Таким образом, часть энергии расходуется на деформацию токопроводящей обшивки, а другая часть расходуется на упругую деформацию нервюр. Это приводит к снижению коэффициента преобразования электрической энергии индукторов в механическую работу по деформации обшивки. Кроме того, возникающая сила противодействия создает импульсы напряжения между обшивкой и нервюрами, что в итоге снижает ресурс конструкции, защищаемой от обледенения.
Существенным недостатком этой системы является невозможность ее работы с обшивками, выполненными из материалов с низкой электропроводностью (композиционные материалы, титан и др.).
Наиболее близким аналогом к предложенному решению является устройство для удаления льда с лопастей ветроэнергетических установок по патентному документу US 3809341 А.
В документе раскрыто устройство для удаления льда с лопастей, в частности, ветроэнергетических установок, включающее, по меньшей мере, одну пару индукторов, соединенных с источником импульсного тока и проводом между собой, установленных на обшивке передней и задней кромок внутри лопасти один под другим. В известном документе индукторы преобразуют импульсы электрического тока в импульсы силы, вызывая упругую деформацию обшивки лопастей. Недостатком известного решения является недостаточное силовое воздействие на обшивку лопастей для удаления льда и невозможность возбуждения импульсов силы в обшивках, выполненных из металлических или композиционных материалов с низкой электропроводностью.
Техническая проблема, реализуемая предложенным решением, заключается в увеличении силового воздействия на обшивку лопастей для удаления льда и обеспечения работоспособности устройства с обшивками, выполненными из металлических и композиционных материалов с любой электропроводностью.
Техническим результатом предложенного решения является обеспечение максимального сближения индукторов для увеличения силового воздействия на обшивку лопасти, выполненной из металлического или композиционного материала с любой электропроводностью.
Предложенный технический результат достигается за счет того, что устройство для удаления льда с лопастей ветроэнергетических установок содержит, по меньшей мере, одну пару индукторов, подключенных к источнику импульсного тока, соединенных между собой и расположенных внутри лопасти один над другим, и снабжено, по меньшей мере, одной парой кронштейнов, закрепленных на обшивке передней и задней кромок лопасти, а индукторы установлены на кронштейнах на одной оси параллельно один другому с минимальным зазором, исключающим пробой их изоляции.
На чертеже изображено предлагаемое устройство для удаления льда с лопастей ветроэнергетических установок.
Предлагаемое устройство для удаления льда с лопастей ветроэнергетических установок содержит, по меньшей мере, одну пару индукторов 1, соединенных между собой проводом (на чертеже не показан) и подключенных к источнику импульсов тока (на чертеже не показан), по меньшей мере, одну пару кронштейнов 2. Первый кронштейн 2 жестко соединен с обшивкой передней кромки 3 лопасти ветроэнергетической установки, второй кронштейн 2 жестко соединен с обшивкой задней кромки 4 лопасти напротив первого кронштейна 2. Индукторы 1 установлены на кронштейнах 2 на одной оси 5 параллельно один другому. Между индукторами 1 установлен минимальный зазор, размер которого исключает электрический пробой изоляции индукторов 1.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Через индукторы 1, соединенные между собой проводом, пропускают ток от источника импульсов тока. Энергия источника импульсов тока расходуется на формирование двух равнозначных сил F1 и F2, которые совершают работу по упругой деформации обшивки передней 3 и обшивки задней 4 кромок лопасти и удалению льда. Максимальное значение сил F1 и F2 обеспечивается минимальным и равномерно распределенным вдоль всей плоскости индукторов 1 зазором, если индукторы 1 установлены на кронштейнах 2 на одной оси 5 параллельно один другому. Размер минимального зазора должен исключать электрический пробой изоляции индукторов 1. Величина силового воздействия F1 и F2 в предлагаемом устройстве не зависит от электропроводности обшивки лопастей, которая может быть выполнена из металлического или композитного материала с любой электропроводностью.