ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА

Полезная модель относится к конструкции ветроэнергетических установок, снабженных гасителями вибраций оттяжек мачты.
Одной из актуальнейших проблем, решаемых сегодня при проектировании и промышленной эксплуатации ветроэнергетических установок, является проблема гашения вибраций оттяжек мачты.
Известен демпфер [1], содержащий корпус с внутренним кольцевым выступом, соосно установленные в нем поршни, один из которых подпружинен, и рабочее тело в виде шариков, размещенных между поршнями, при этом он снабжен крышкой, установленной на торце корпуса со стороны упругого элемента с возможностью осевого перемещения и фиксации, а кольцевой выступ в поперечном сечении представляет собой усеченный конус, меньшим основанием которого образовано дроссельное отверстие.
Недостатком конструкции является ее сложность.
Известен также амортизатор растяжки ветряной установки [2], служащий для гашения осевых (продольных вдоль растяжки) возвратно-поступательных колебаний и стоячих волн, расположенный в верхней части растяжки мачты ветросиловой установки, основным элементом которого является пружина или цилиндрический элемент, выполненный из эластичного полимерного материала, например резины, расположенный в цилиндрическом корпусе между одним из его оснований и круглой пластиной, закрепленной на конце штока, проходящего через отверстие в этом же основании цилиндрического корпуса и имеющего на конце проушину для крепления к кронштейну мачты при том, что другое основание цилиндрического корпуса имеет проушину, подлежащую креплению к растяжке мачты ветросиловой установки.
Указанная конструкция обладает рядом существенных недостатков:
- амортизирующий (демпфирующий) элемент, выполненный в виде пружины, не может способствовать быстрому затуханию колебаний, т.к. амплитуда колебаний пружины характеризуется растянутой по времени диаграммой затухания колебаний;
- амортизирующий (демпфирующий) элемент, выполненный по второму варианту в виде монолита из эластичного материала и установленный в корпусе амортизатора беззазорно, по мнению заявителя, неработоспособен, т.к. резина или другой эластичный материал (если он не газонаполненный) при деформации не уменьшается в объеме, поэтому при деформировании требуется свободный объем.
Несмотря на недостатки, указанное техническое решение [2] может быть принято в качестве прототипа, как наиболее близкий аналог.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание конструкции, обеспечивающей получение технического результата, позволяющего надежно гасить возникающие в оттяжках колебания.
Этот технический результат достигается тем, что ветроэнергетическая установка вертикальной осью вращения ротора содержит мачту, оттяжки мачты, гасители вибраций оттяжек мачты, которые выполнены в виде переброшенных через роликовые блоки канатов, один конец которых прикреплен к мачте, а на другом конце канатов подвешены грузы с заданным весом, при этом одни роликовые блоки прикреплены к оттяжкам мачты, а другие закреплены на мачте.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется графическими материалами на примере работы ветроэнергетической установки (ВЭУ), где на чертеже изображен общий вид ветроэнергетической установки. Ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения ротора 1 содержит мачту 2, оттяжки 3 мачты, гасители вибраций оттяжек мачты, которые выполнены в виде переброшенных через роликовые блоки 5 канатов 4, один конец которых прикреплен к мачте 2, а на другом конце канатов подвешены грузы 6 с заданным весом, при этом одни роликовые блоки прикреплены к оттяжкам мачты, а другие закреплены непосредственно на мачте.
Вес грузов выбирается, исходя из конкретных параметров конструкции ветроэнергетической установки (вес и габариты ротора, подвеска ротора, особенности конструкции тросов и т.д.) и условий ее эксплуатации (ветровые нагрузки, погодные условия), а также от степени отбалансированности ротора. В случае необходимости в процессе эксплуатации вес грузов может быть легко скорректирован (уменьшен или увеличен на требуемую величину) без какой-либо доработки конструкции ВЭУ.
При работе ветроэнергетической установки из-за наличия допустимой остаточной (после балансировки) неуравновешенности ротора, а также из-за нестабильности ветровой нагрузки на ротор, погодных условий (дождь, снег, наледь) в мачте возникают вибрации, которые передаются оттяжкам. Для гашения колебаний оттяжек и предотвращения в них резонансных явлений на ВЭУ устанавливаются описанные выше гасители вибраций оттяжек мачты ВЭУ.
Патентуемый гаситель колебаний работает следующим образом.
Возникающие при работе ветроэнергетической установки колебания мачты передаются оттяжкам. Демпфирующие элементы, выполненные в виде свободно подвешенных на тросах 4 грузов 6, постоянно выбирают слабину натяжения оттяжек 3, и тем самым гасят (сглаживают) возникающие колебания оттяжек 3 на начальной стадии их возникновения, предотвращая возможность разрушения оттяжек.
Полезная модель может быть использована для гашения колебаний оттяжек мачт ветроэнергетических установок, антенных вышек, опор линий электропередач, высотных столбов и т.п.
Источники информации:
1. Патент RU 2010129. Демпфер, кл. МПК F16F 9/30 (2006.01). Приоритет от 27.06.1991 г.
2. Патент RU 87767. Демпфер, кл. МПК F16F 15/133. Приоритет от 26.09.2008 г.