ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к ветроэнергетическим установкам и может быть использована в энерготеплообеспечении загородных усадеб.
Известны три типа ветроэнергетических установок: - (крыльчатые; лопастные), принцип лифт-машин; скоростные машины с двумя-тремя лопастями; - ортодоксальные, (р. Дарье) на принципе подъемной силы крыла самолета, тоже скоростные. Недостаток первых в том, что для скорости ветра 5,8 м/сек и менее нужны многолопастные тихоходные установки (Твайдел Дж. Уэйр А. Возобновляемые источники энергии, перевод с английского, Москва, изд-во «Энергоатомиздат», 1990, таблица 9.1 стр.196). Недостаток вторых неустойчивая работа на слабых ветрах в силу принципа их работы. Третий тип: - «драг-машины» (у них есть противоход): низкоскоростные (ниже скорости ветра); они хорошо работают на всех рабочих ветрах от 3-х до 11 м/сек и их не надо ориентировать на ветер (как и р. Дарье). Они делятся на два вида:
- с жесткозакрепленными парусами;
- с подвижными парусами.
Недостаток первого в низком коэффициенте полезного действия (в силу его конструкции). Недостаток второго [опытной английской установки типа WAVT (Ю.С.Васильев. Н.И.Хрисанов Экология использования возобновляющихся энергоисточников Ленинград. Издательство Ленинградского Университета 1991. стр.252) аналог] в системе управления парусами, обеспечивающей работу только двух парусов (на двух противоположных консолях-лопастях).
Задача решаемой предлагаемой полезной модели является создание ветроэнергетической установки работающей на всех рабочих ветрах от 3 м/сек. до 11 м/сек с одинаково высоким коэффициентом полезного действия.
Техническая сущность полезной модели заключается в том, что ветроэнергетическая установка, содержащая башню с размещенным на ней подвижным ротором с горизонтальными лопастями в виде консолей, с верхними и нижними рамами (с парусами), шарнирно соединенными со свободными концами консолей, консоли снабжены балансирными устройствами соединяющими верхние и нижние рамы (с парусами).
Балансирные устройства позволяют в полукруге рабочего хода верхним и нижним рамам с парусами под воздействием ветра и веса (рам с парусами) синхронно занимать положение перпендикулярное ветропотоку (раскрытые паруса), а на противоходе также синхронно под воздействием ветра и веса занимать положение параллельное ветропотоку (сложенные паруса).
На фиг.1 изображена ветроэнергетическая установка в общем виде; на фиг.2 консоль с рамами парусов в положении перпендикулярном ветропотоку и балансирным устройством; на фиг.3 схема консоли с рамами парусов в положении параллельном ветропотоку и балансирным устройством.
Предлагаемая ветроэнергетическая установка состоит из (фиг.1) башни 1 с подвижным ротором 2 снабженным тремя лопастями-консолями 3 фиг.1, фиг.2 (одинаковой длины и с одинаковыми углами между ними) выполненными в виде трехстержневых треугольных ферм; с верхним и нижним стержнями шарнирно соединены, нижняя 4 и верхняя 5 рамы с парусами; на боковом стержне закреплен барабан (фиг.1, фиг.2, фиг.3 балансирного устройства с тяговым канатом 7 закрепленным одним концом, через ролики на упорном кронштейне 8 на внешней стороне центральной жесткости 10 верхней рамы 5, а другим концом на внутренней стороне центральной жесткости 9 нижней рамы 4; на верхнем и нижнем стержнях закреплены упоры 12, для упора в них рам с парусами в их вертикальном раскрытом перпендикулярным ветропотоку) положении, а на боковом стержне упоры 11 для упора в них рам с парусами в их горизонтальном положении (закрытом, параллельно ветропотоку).
При работе, когда сложенные паруса, двигаясь по кругу, поворачиваются к ветру, то ветропоток начинает раздвигать их (так как расстояние между верхами парусов немного больше, чем в их основании), при этом на нижнюю раму 4 с парусом действует еще и его вес в результате рама раскрывается (вращаясь на шарнирах) и тянет канат 7, закрепленный на ее жесткости 9, канат 7 вращает барабан 6, который наматывает на себя другой конец каната, пропущенный через ролики кронштейна 8 и закрепленный на внешней стороне жесткости 10 верхней рамы 5, в конце раскрытия ветропоток прижмет рамы с парусами к упорам 12. Когда же раскрытые паруса своей внешней стороной повернутся к ветру (в полукруге обратного хода), то ветер и вес совместно будут воздействовать на верхнюю раму с парусом (и прижмут ее к упору 11), а она через балансирную систему поднимет (еще и с помощью ветра) нижнюю раму с парусом и прижмет ее к упору 11.
При работе аналога (английской WAVT) с двумя парусами часть круга ветер будет скользить по парусу. В предложенной трехпарусной модели под давлением ветра будут постоянно один или два паруса; соответственно коэффициент полезного действия будет больше.
Быстрая остановка ротора при торможении барабанов балансирных устройств на двух консолях, когда паруса сложены; раскрытые же паруса на третьей консоли станут по «ветру». При скорости ветра выше расчетной торможением барабанов достигается их раскрытие настолько, чтобы загрузить электрогенератор.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ИЛИ ИНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.
1. Работа на всех рабочих ветрах от 3 м/сек до 12 м/сек с одинаково высоким коэффициентом полезного действия.