ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Ветроэнергетическая установка относится к области электростанций - ветроэнергетических установок, снабжающих предприятия и населенные пункты электроэнергией.
Известна ветроэнергетическая установка [RU 2389899 С1, кл. F03D 3/00, 20.05.2010], содержащая размещенную в центре держателя полую вертикальную опору и вертикальные оси, которые одним концом закреплены в подпятниках держателя, а другим - соединены через муфту с электрическими генераторами, установленными на консоли в верхней части опоры. Вертикальные оси на концах снабжены крестовинами с желобами, прикрепленными к ним по разные стороны с образованием ветровых колес.
Недостатком такой конструкции является сложность ее изготовления и дороговизна.
Известна также ветроэнергетическая установка [RU 2407916 С1, кл. F03D 3/00, 27.12.2010], содержащая ветроколесо с вертикальным валом, нижний конец которого снабжен конической парой шестерен, ведомая из которых установлена на входном валу мультипликатора, сообщенного с гидронасосом, выход которого подключен к гидромотору, приводящему во вращение электрогенератор. Ветроколесо выполнено в виде жесткого каркаса, образованного из N-го количества веерообразных горизонтальных ребер, установленных эквидистантно в N-e количество ярусов. Периферийные концы ребер соединены друг с другом соответствующими вертикальными ребрами. На каждом горизонтальном ребре, кроме нижнего яруса, шарнирно установлены плоские лопасти с возможностью свободного поворота на 90 градусов и прижатия к соответствующим нижним горизонтальным ребрам.
Недостатком такой ветроэнергетической установки двигателя является сложность его конструкции и невозможность работы при слабом ветре.
Наиболее близким к предлагаемому способу является ветроэнергетическая установка [RU 2003103756 U1, кл. F03D 3/02, 20.0001.2005], содержащая установленные на вертикальном валу флюгер и рабочее колесо, выполненное в виде кинематически связанных с флюгером поворотных балансирных лопастей, размещенных между верхними и нижними спицами, связанными с валом, соединенным с электрогенератором, систему разгрузки, состоящую из соединенной с валом лопасти сцепной самоуправляемой муфты и расположенного над верхней кромкой каждой лопасти устройства разбалансировки в виде горизонтальной оси, установленной в подшипниковых опорах, с жестко закрепленными на ней во взаимно перпендикулярных плоскостях двумя лопатками.
Недостатком такой ветроэнергетической установки является сложность ее конструкции и большие габариты.
Задачей полезной модели является снижение габаритных показателей и повышение коэффициента использования энергии ветра, за счет применения системы спойлеров, и измененной формы лопасти.
Поставленная задача решается тем, что ветроэнергетическая установка содержит установленные на вертикальном валу флюгер и рабочее колесо, соосно с рабочим колесом установлена система, жестко связанная с флюгером, состоящая из двух спойлеров, и при этом передний спойлер состоит из пары направляющих плоскостей, одна из которых расположена с наветренной стороны, а спойлер расположен на кронштейне с возможностью разворота потока набегающего воздуха и направляя его на задние лопасти, находящиеся в перпендикулярном потоку воздуха направлении.
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг.1 показан общий вид ветроэнергетической установки, на фиг.2 показан вид сбоку, на фиг.3 показан вид сверху.
Ветроэнергетическая установка содержит (фиг.1) опорную площадку 1 с закрепленным на ней валом 2, на валу установлено рабочее колесо 3 с лопастями 4, выполненными в виде сегмента являющегося частью тела цилиндра, имеющими внутреннюю поверхность с возможностью восприятия давление потока ветра, соосно с рабочим колесом закреплен кронштейн 5, на котором установлены флюгер 6, спойлер 7, и передний спойлер 8. Опорная площадка 1 (фиг.2) с закрепленным на ней валом 2, на котором установлено рабочее колесо 3. Рабочее колесо 3, с лопастями 4, кронштейном 5, и установленных на кронштейне 5, флюгером 6, спойлером 7, и передним спойлером 8, выполнено с возможностью вращения при помощи опорного подшипника 9 и радиального подшипника 10, далее возможность передачи вращающего момента выполнена через шкивы с клиноременной передачей 11-13, соединенной с редуктором 14, и генератором 15. На (фиг.3) показано расположение рабочего колеса 3, с лопастями 4, соосно с рабочим колесом 3 закреплен кронштейн 5, на котором установлены флюгер 6, спойлер 7, и передний спойлер 8, закрепленный на регулировочном механизме 16.
Устройство работает следующим образом:
Передний спойлер 8, расположен по середине самотормозящейся половины рабочего колеса и рассекает набегающий поток воздуха пополам. Правая половина потока отводится от встречно идущих лопастей 4, а левая половина потока направляется и усиливает основной поток, идущий на рабочую лопасть 4. Каждая лопасть 4, идущая навстречу ветру, загораживается передним спойлером 8, представляющим собой систему, направляющую набегающие потоки ветра на лопасти 4. Одна из сторон переднего спойлера 8, закрывает самотормозящуюся половину рабочего колеса 3, а другая направляет набегающий поток ветра на рабочие лопасти 4, таким образом, чтобы на них постоянно давила часть потока ветра, направленного передним спойлером 8. Спойлер 7, расположен таким образом, что одна из его секущих поверхностей разворачивает поток набегающего воздуха и направляет его на лопасти 4, находящиеся в перпендикулярном потоку воздуха положении, тем самым передавая давление потока ветра на внутреннюю поверхность лопасти 4, рабочего колеса 3. Лопасти 4, рабочего колеса 3, выполненные в виде сегментов являющихся частью тела цилиндра, имеют внутреннюю поверхность, воспринимающую давление потока ветра. Вращение от рабочего колеса 3, передается через клиноременную передачу 11-13, на редуктор 14, а затем генератор 15.
Как показано на фиг.3, передний спойлер 8, закрепленный на регулировочном механизме 16 кронштейна 5, рассекает набегающие потоки ветра, один из которых направляется на рабочие лопасти 4, т.е. влево, а второй вправо, огибая встречно идущие лопасти 4. Спойлер 7, также установленный на кронштейне 5, расположен таким образом, что одна из его секущих поверхностей разворачивает поток набегающего воздуха и направляет его на лопасти 4, находящиеся в перпендикулярном потоку воздуха положении, тем самым передавая давление потока ветра на внутреннюю поверхность лопасти 4, рабочего колеса 3.
Сравнение движения потоков воздуха в прототипе и в предлагаемой ветроэнергетической установке позволяет сделать следующие выводы:
Коэффициент полезного действия в обоих случаях будет одинаковым, потому что полученное повышение плотности пойманного воздуха в воздуховоде прототипа погасится в трении и турбулентности о стенки воздуховода.
Для регулировки угла отвода и направления воздуха от переднего спойлера 8, к лопастям 4, установлен винтовой механизм 16 с разносторонней резьбой. Угол меняется автоматически в зависимости от скорости ветра, которая определяется датчиком давления. Поворот системы спойлеров, находящихся на кронштейне 5, осуществляется благодаря флюгеру 6, с которым она жестко связана. Наличие двух направляющих плоскостей переднего спойлероа 8 улучшает устойчивость удержания системы ветроэнергетической установки к потоку воздуха.
Благодаря флюгеру 6, система спойлеров при любом положении ветроэнергетической установки, разворачивается навстречу потоку. Ветер, отдавая свою энергию лопастям 4, рабочего колеса 3, раскручивает его и вместе с ним шкивы с клиноременной передачи 11-13 соединенной с редуктором 14, который передает вращение на генератор 15. Полученная энергия или используется непосредственно, или запасается в аккумуляторах (на схеме не показаны).
Итак, заявленная полезная модель позволяет снизить габаритные показатели и повысить коэффициент использования энергии ветра, за счет применения системы спойлеров, и измененной формы лопасти.