Ветроколесо ветроэлектрогенератора
WIND WHEEL OF WIND-DRIVEN ELECTRIC GENERATOR

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа.
Известно ветроколесо [пат. РФ №2211366, опубл. 27.08.2003, бюл. №24 / Литвиненко A.M. - заявка №2002104027 / 06 от 14.02.2002]. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, повышения надежности, обеспечения буревой защиты при относительном удешевлении и обеспечении модульности и технологичности, обеспечивается за счет того, что в ветроколесе, содержащем ступицу в лопасти, выполненные в виде парусных оперений, лонжероны, трос, D-образную переднюю кромку, согласно изобретению парусные оперения выполнены в виде упругих пластин, передняя кромка которых имеет форму арки и снабжена отверстиями под лонжерон.
Недостатком данного ветроколеса является невозможность использования тканевых оболочек парусного типа.
Наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является ветроколесо [пат. РФ №2249720, опубл. 10.04.2005, бюл. №10/ Литвиненко A.M. - заявка №2003130051 / 06 от 09.10.2003]. Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении надежности и технологичности при обеспечении удешевления и модульности. Это достигается тем, что лопасти, как основные, так и, возможно, дополнительные, выполнены в виде парусных оперений, а именно оболочечного, двухслойного, скрепленного по периметру равнобедренного треугольника, вершина которого закреплена у ступицы, основание снабжено натяжной планкой, которая шарнирно соединена с балансиром, балансир шарнирно установлен на внешнем конце трубчатого лонжерона и соединен с натяжной тягой.
Его недостатком является затруднение в обеспечении крутки лопастей, которая, как известно, обеспечивает лучшие аэродинамические характеристики, а так же трудности реализации замыкания магнитного потока при наличии немагнитной ступицы, кроме того данная конструкция обладает малой жесткостью.
Изобретение направлено на повышение технологичности конструкции. Это достигается тем что, в ветроколесе содержащем ступицу, лонжероны и парусные плоскости, согласно изобретению ступица, выполнена в виде пластин расположенных в параллельных плоскостях, между пластинами закреплены концы лонжеронов.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показана головка ветроагрегата, к валу которой подсоединено ветроколесо, на фиг. 2 показан план расположения внутренних концов лонжеронов на основной пластине, на фиг. 3 - тоже, но на промежуточной пластине, на фиг. 4 показано расположение лонжеронов, вид с торца пластин, на фиг. 5 показано ветроколесо в сборе (пара лопастей), на фиг. 6 показана трапециевидная лопасть с люверсами, на фиг. 7 показано крепление парусной лопасти с помощью каналов в парусных плоскостях.
Ветроколесо состоит как минимум из трех пластин, собранных в пакет, причем пластины расположены в параллельных плоскостях, центры пластин расположены по одной осевой. Пластина 1 - основная, в центре ее расположено отверстие, которым пластина 1 надета на вал 2, основная пластина 1 и связанные с ней пластины 3 и 4 составляют основу - ступицу ветроколеса. Лонжероны 9, например, трубчатые, размещены в канавках 5, выфрезерованных в теле пластины 1. От осевого перемещения они зафиксированы штифтами. Рядом с лонжеронами 9 для равномерного распределения статической нагрузки, размещены вставки 6, размер которых соответствует диаметру лонжеронов 9. На промежуточной пластине 3 расположение лонжеронов 9 и вставок зеркальное по отношению к пластине 1 (фиг. 3), т.е. там, где располагались лонжероны 9, а также их внутренние концы и вставки на пластине 1, на пластине 3 располагаются вставки и лонжероны. При этом, в центрах пластин 3 и 4 выполнены отверстия, для доступа к гайке, крепящей пластину 1 на валу. Пакет из пластин, лонжеронов, вставок, пластины 1 и верхней пластины 4, также имеющей отверстие увеличенных размеров стягиваются
болтами в одну ступицу ветроколеса. Расположение лонжеронов в двух уровнях:
- между основной и средней (промежуточной) пластиной;
- между средней и верхней пластиной;
обеспечивает необходимую величину крутки лопасти ветроколеса, которая, в соответствие с принципами аэродинамики, уменьшается к внешним концам, с помощью крепления их к дугообразному основанию 7 роторных элементов, например, П-образных магнитопроводов. Между соседними лонжеронами натянуты парусные полотнища 8, например, с помощью люверсов 10, которые установлены в полотнищах - см. фиг. 6, или же с помощью каналов 11 - см. фиг. 7. При этом трапецеидальная форма парусного полотнища обеспечивает фиксацию относительно лонжеронов 9 пластин и дугообразных направляющих. Дополнительная фиксация лонжеронов 9 в пластинах помимо болтов может осуществляться и сквозными болтами через пластины и внутренние концы лонжеронов 9.
Ветроколесо ветроэлектрогенератора работает следующем образом, при набегании ветрового потока справа-налево см. фиг. 1 или на чертеж см. фиг. 5 ветровое воздействие воспринимается парусными полотнищами 8 которые закреплены в лонжеронах 9 или с помощью люверсов 10, через которые поочередно пропущены лонжероны 9 - см. фиг.6, или с помощью каналов 11 получаемых обертыванием полотна вокруг лонжеронов и фиксацией краев - см. фиг. 7. Далее усилие передается через лонжероны 9 на пакет состоящий из пластин 1, 3 и 4 см. фиг. 4 основой которой является пластина 1. Далее поскольку пластина 1 закреплена на валу ветроколесо ветроэлектрогенератора приходит во вращение. При этом дугообразные пластины 7 с роторными элементами перемещаются относительно статора- на фигурах не показан. При этом в катушках статора наводится эдс.
Технико-экономическим преимуществом данного устройства является возможность использования парусных полотнищ, что удешевляет конструкцию лопасти.