ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ С ДВУМЯ ПАРАМИ ВЕТРОПРИВОДОВ ПРОПЕЛЛЕРНОГО ТИПА
WIND POWER STATION WITH TWO PAIRS OF WIND DRIVES OF PROPELLER TYPE

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрическим станциям, как наиболее экологически чистым источникам энергии.
Известны многочисленные конструкции ветроэлектрических станций (ВЭС), содержащих ветропривод пропеллерного типа, преобразующих энергию ветрового потока в механическую энергию вращения ротора электрического генератора постоянного или переменного тока и дополнительную аккумуляторную батарею для питания потребителей во время отсутствия ветра [1, 2, 3].
Известна оригинальная конструкция ветропривода с плавным изменением «угла атаки» ветроколеса планчатого типа [4].
Известна конструкция ВЭС комбинированного типа, содержащая два ветропривода, один из которых вращает через обгонную муфту ротор генератора под действием ветрового потока, второй также выполнен с возможностью вращения того же ротора генератора, но под воздействием разностного давления в вертикально возведенных трубах или вытяжных каналах многоэтажных зданий и сооружений, преобразованным ветроприводом пропеллерного типа в механическую энергию [5].
Известны конструкции ветроприводов, содержащих два ветропривода пропеллерного типа с разным направлением вращения под действием одного и того же потока воздуха [6].
Общим недостатком указанных разновидностей ВЭС является зависимость их работы от наличия ветра и относительно небольшая генерируемая мощность.
В качестве прототипа рассмотрим конструкцию ветропривода, содержащего два ветропривода пропеллерного типа, выполненных с возможностью их вращения в горизонтальной плоскости с помощью флюгера вместе с башней, расположенной в верхней части опорной конструкции ВЭС [6].
Отличительной особенностью данной конструкции является использование с целью увеличения мощности ВЭС двух ветроприводов пропеллерного типа, вращающихся под воздействием ветрового потока в противоположных друг другу направлениях. Последнее обеспечено соответствующим выбором угла атаки одного из ветроприводов. По утверждению авторов такая конструкция повышает генерируемую мощность ВЭС в 1,1-1,5 раза. Это заявление авторов вызывает определенные сомнения, поскольку ветровой поток, выполнив определенную работу (отдав свою кинетическую энергию) по вращению первого ветропривода будет ослаблен и его дальнейшее воздействие на второй ветропривод будет значительно меньшим. Кроме того, часть энергии ветрового потока будет затрачена на вращение башни с помощью флюгера. Кроме того, поскольку части земной поверхности и участки ее атмосферы, прогреваемые солнечной энергией, последовательно перемещаются, следуя за вращением Солнца, то и основное направление движения ветровых потоков также не остается постоянным в течение светового дня.
Для более полного использования энергии ветрового потока и повышения генерируемой мощности предлагается конструкция ВЭС, представленная на рис. 1. Она содержит две пары ветроприводов пропеллерного типа 1 и 2, связанных через обгонные муфты 3 с зубчатым редуктором 4, размещенных на неподвижной башне в верхней части опорной конструкции 8, оси каждой пары ветроприводов выполнены взаимно перпендикулярными друг другу, причем одна из них расположена параллельно направлению «розы ветров», характерного для конкретной территории (региона). Обе пары ветроприводов 1, 2 соединены с зубчатым редуктором 4 через обгонные муфты 3 для исключения взаимно тормозного действия ветроприводов при изменении направлений движений ветрового потока. Рабочее вращение каждой пары ветроприводов выполнено взаимно противоположным путем выбора соответствующих углов атак, сдвинутых относительно друг друга на угол 90°. Вращение вала 5 зубчатого редуктора 4 относительно вертикальной оси преобразуется редуктором 6 во вращение ротора генератора 7. Опорная конструкция 8 высотой не менее 25-30 м, выполненная в трубном или ином исполнении, содержит в своем основании фундамент 9 железобетонного типа.
Работа данной конструкции ВЭС происходит следующим образом. Под воздействием набегающего потока воздуха любого из возможных направлений будет осуществлено в наихудшем случае вращение одной из двух пар ветроприводов 1 и 2, разнесенных в пространстве таким образом, чтобы их зоны вращения не пересекались. При этом вращение вала 5 зубчатого редуктора 4 будет передано через редуктор 6 ротору генератора 7.
Достоинства этой конструкции следующие:
- нет необходимости иметь вращающуюся башню с ветроприводами и флюгером, потребляющими значительную часть энергии ветрового потока;
- ослабленный ветровой поток, отдавший энергию первому из каждой пары ветроприводов в дальнейшем вновь не используется;
- исключено возможное тормозное влияния обратного вращения ветроприводов при изменении направлений ветрового потока путем применения обгонных муфт.
ЛИТЕРАТУРА
1. Заявка №95105665/06 от 12.04.1995 г.
2. 3аявка №94043158/06 от 06.12.1994 г.
3. Заявка №200 111 5817/06 от 08.06.2001 г.
4. Ветродвигатель планетарного типа. Ж. «Наука и жизнь». - №9, 2002. - С.17-18.
5. Тахо-Годи А.З., Тахо-Годи Г.А. Ветроэлектрическая станция для многоэтажных зданий и сооружений. Патент РФ на изобретение №2426004.
6. Шефтер Я.И., Рожденственский И.В. Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. - М.: изд. МСХ СССР. - 1957. - с.104-105; Пустынников С.В. Торцевой двухроторный ветрогенератор. Патент РФ №2395715 C1. - Бюллетень изобретений №21 от 27.07.2010 и др.