ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области альтернативной энергетики и предназначена для преобразования энергии ветра в электрическую энергию.
Известна ветроэнергетическая установка (RU №2444644, публ. 10.03.2012), содержащая поворотное устройство, на котором установлены каналы. Стенки каналов выполнены в виде боковых граней правильных призм. В каналах установлены роторы с роторными элементами. В углах каналов установлены статорные элементы. Каналы снабжены устройствами вращения, выполненными в виде валов, установленных по боковым ребрам призм и снабженных приводами с фиксатором.
Недостатком данного устройства является его громоздкость и металлоемкость.
Известно устройство для удаления наледи и снежно-ледяных образований с карнизного свеса крыши (RU №125601, публ. 10.03.2013), ветроэнергетическая установка которого, выбрана в качестве прототипа. Устройство закреплено на кровле крыши. В зависимости от направления ветра платформа разворачивается на опорном подшипнике, при помощи рулевой поверхности. Поток воздуха проходит через профилированный канал, имеющий разные поперечные сечения по его краям, в результате чего профилированный канал ориентируется навстречу набегающему воздушному потоку наибольшим поперечным сечением. Профилированный канал зафиксирован с помощью ложемента на платформе и, за счет разницы площадей поперечных сечений профилированный канал, получает дополнительное увеличение скорости воздушного потока. На внешней стороне профилированного канала расположено кольцо, позволяющее дополнительно увеличить скорость потока воздуха из профилированного канала, вращающего многолопастной винт, который посредством привода передает крутящий момент ротору электрогенератора.
Недостатками ветроэнергетической установки данного устройства являются то, что профилированный канал имеет одну точку крепления и крепится на удалении от опорного подшипника, в результате чего происходит балансировка устройства относительно опорного подшипника, что приводит к уменьшению срока его службы, а также ветроэнергетическая установка данного устройства может быть размещена только на плоской крыше или специально подготовленной ее части.
Задачей предлагаемого технического решения является создание устройства для преобразования энергии ветра в электрическую энергию, лишенного недостатков прототипа, а именно - создание устройства позволяющего увеличить срок его службы и обеспечить возможность установки устройства на крыши различной формы.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемой ветроэнергетической установки, включающей зафиксированный на несущей платформе профилированный канал с разницей площадей поперечных сечений, вращающийся многолопастной винт, электрогенератор, причем, профилированный канал с различными площадями поперечных сечений выполнен в виде металлического каркаса, состоящего из ряда шпангоутов и лонжеронов, обтянутого воздухонепроницаемым материалом и внутри него на стороне с меньшим сечением расположен многолопастной винт, а на внешней стороне с меньшим сечением имеется крепление с валом и шкивом, к тому же, профилированный канал имеет несколько точек крепления к несущей платформе, кроме того, под несущей платформой зафиксирован электрогенератор, на роторе которого установлен шкив, который соединен со шкивом вала многолопастного винта приводным ремнем с повышенным передаточным числом на шкив генератора, кроме того, установка имеет штативную опору, соединенную с несущей платформой опорным подшипниковым узлом, позволяющим разворачивать несущую платформу посредством, закрепленного на ней руля направления, находящегося на значительном удалении от поворотной оси установки и взаимодействующего с набегающим воздушным потоком.
Отличительными признаками предлагаемой ветроэнергетической установки является:
- электрогенератор, зафиксирован под несущей платформой, что предотвращает попадание атмосферных осадков во внутрь и на его корпус;
- несущая платформа расположена под профилированным каналом, что обеспечивает компактность устройства, а также оптимальное распределение нагрузки на опорный подшипник;
- профилированный канал имеет несколько точек крепления к несущей платформе, что придает необходимую жесткость конструкции;
- в профилированном канале с различными площадями поперечных сечений внутри на стороне с меньшим сечением расположен многолопастной винт, а на внешней стороне с меньшим сечением имеется крепление с валом и шкивом, т.е. отсутствует кольцо, так как оно имеет аэродинамическое затенение от профилированного канала, что снижало эффективность взаимодействия многолопастного винта с набегающим воздушным потоком;
- установка имеет штативную опору с регулируемой длиной ног, а также с возможностью изменения угла отклонения ног от опорного подшипника, что дает возможность ее размещения на крышах различной формы и дополнительно высоту размещения многолопастного винта;
- руль направления выполнен в виде металлической рамки, обтянутой воздухонепроницаемым материалом, и находится на значительном удалении от поворотной оси установки, что позволяет более эффективно ориентировать профилированный канал стороной с большим поперечным сечением навстречу набегающему воздушному потоку;
- на роторе электрогенератора установлен шкив, который соединен со шкивом вала многолопастного винта приводным ремнем с повышенным передаточным числом на шкив генератора, что повышает эффективность ветроэнергетической установки.
- профилированный канал ветроэнергетической установки выполнен в виде металлического каркаса, состоящего из ряда шпангоутов и лонжеронов, обтянутых воздухонепроницаемым материалом, что облегчает конструкцию установки.
Технический результат заключается в повышении эффективности использования энергии ветра за счет универсальности конструкции устройства, снижения ее массы, оптимального распределения нагрузки на несущие элементы, следовательно, увеличение срока их эксплуатации.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана компоновочная схема устройства (вид сбоку).
На фиг. 2 изображен вид сверху.
Ветроэнергетическая установка включает штативную опору 1, несущую платформу 2, профилированный канал 3, опорный подшипниковый узел 4, руль направления 5, многолопастной винт 6, вал 7, шкив 8, ремень 9, шкив ротора электрогенератора 10, электрогенератор 11.
Ветроэнергетическая установка работает следующим образом.
Штативная опора 1 устанавливается на кровле крыши (на фиг. не указано) по уровню путем регулирования длины и угла поворота ног. В зависимости от направления ветра несущая платформа 2 с зафиксированным профилированным каналом 3 разворачивается на опорном подшипниковом узле 4, при помощи руля направления 5, в результате чего профилированный канал 3, имеющий разные поперечные сечения по его краям, ориентируется навстречу набегающему воздушному потоку наибольшим поперечным сечением. Набегающий воздушный поток проходит через профилированный канал 3 и за счет разницы площадей поперечных сечений профилированный канал 3, обеспечивает дополнительное увеличение скорости воздушного потока. Сформированный таким образом воздушный поток вращает многолопастной винт 6, который посредством вала 7 шкива 8 и ремня 9 передает энергию вращения на шкив ротора электрогенератора 10. От электрогенератора 11 через токоотводы (на фиг. не указаны) присоединенные к коллектору со щетками (на фиг. не указан), снимается напряжение для зарядки аккумулятора или другого токонакопительного устройства (на фиг. не указаны).
Вал 7 многолопастного винта 6 устанавливается при помощи крепления, распложенного на внешней стороне с меньшим сечением профилированного канала 3, содержащего подшипниковый узел.
Ветроэнергетическая установка крепится к кровле крыши посредствам штативной опоры 1 выполненной в виде треноги, позволяющей регулировать длину и угол поворота ног, включающей опорный подшипниковый узел 4 и исключающую необходимость в поперечных растяжках для обеспечения жесткости конструкции, так как каждая нога фиксируется на кровле крыши анкерными болтами.
Использование предложенного устройства позволит эффективно преобразовывать энергию ветра в электрическую. Снижение массы устройства в общем и оптимальное распределение нагрузки на несущие элементы увеличивает срок ее эксплуатации. Кроме того устройство имеет простую универсальную конструкцию, что обеспечивает возможность установки его на крыши различной формы.