Рама для крепления подпружиненных фотоэлектрических модулей

Предлагаемая полезная модель относится к конструкциям фотоэлектрических станций, использующих для выработки электроэнергии фотоэлектрические модули, в частности подвешенные в рамах вертикально с помощью пружин.
Из патента РФ на изобретение №2558398 известна фотоэлектрическая станция, содержащая фотоэлектрические модули (солнечные батареи), металлический каркас, состоящий из вертикальной стойки и рамы для крепления модулей, зарядное устройство, аккумуляторные батареи, при этом рама для крепления фотоэлектрических модулей содержит пружины для их подвеса, а сами фотоэлектрические модули снабжены двумя перфорированными планками для их подвешивания на пружинах на раме каркаса. Общими существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого устройства, являются следующие - рама для крепления подпружиненных фотоэлектрических модулей включает закрепленные на ее верхних и нижних деталях каркаса амортизаторы.
Рама для крепления фотоэлектрических модулей содержит пружины для их подвеса, а сами фотоэлектрические модули снабжены двумя перфорированными планками для их подвешивания на пружинах к раме. Такая конструкция позволяет выполнять самоочистку поверхностей фотоэлектрических модулей от снега и загрязнений за счет подвеса их на пружинах, создающих постоянные колебания и возможность изгиба фотоэлектрических модулей одновременно в нескольких направлениях за счет упругих деформаций, уменьшающих вероятность продолжительного залипания снега и образования ледяной корки. Однако, при эксплуатации указанных рам в степных, прибрежных и горных районах со значительным ветровым воздействием на фотоэлектрические модули был выявлен эффект возникновения "панельного флаттера" - сочетание самовозбуждающихся незатухающих изгибающих и крутящих автоколебаний фотоэлектрических модулей. Возникающий резонанс приводит к разрушению элементов конструкции: пружин и фотоэлектрических модулей, и негативно влияет на всю конструкцию опорного основания фотоэлектрической станции. Причиной флаттера является несовпадение центра масс (ЦМ) относительно центра жесткости (ЦЖ) и центра давления (ЦЦ).
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое решение, является - предотвращение возникновения разрушающих самовозбуждающихся незатухающих изгибающих и крутящих автоколебаний фотоэлектрических модулей.
Для решения данной технической задачи рама для крепления подпружиненных фотоэлектрических модулей, включающая закрепленные на ее верхних и нижних деталях каркаса амортизаторы, в отличие от прототипа содержит линейные узлы лицевой и задней поддержек подпружиненных фотоэлектрических модулей, закрепленные горизонтально на боковых деталях каркаса в их средней части и выполненные с возможностью осуществления самоочищающих колебаний фотоэлектрических модулей, а также с возможностью предотвращения возникновения разрушающих самовозбуждающихся незатухающих изгибающих и крутящих автоколебаний фотоэлектрических модулей. Т.е. по сути, данные линейные узлы ограничивают колебания фотоэлектрических модулей в допустимых, не допускающих разрушения пределах. Это могут быть как сохраняющие форму элементы, например, полоса, профиль, пруток и т.п., закрепленные с зазором (до нескольких миллиметров) к фотоэлектрическим модулям, так и гибкие, например, металлический трос, который может быть закреплен как с зазором, так и вплотную к фотоэлектрическим модулям (позволяет колебаться модулям за счет своей гибкости).
Благодаря предложенному решению достигается следующий технический результат - фотоэлектрические модули пропускаются между узлами лицевой и задней поддержек, которые создают фактический центр жесткости и совмещают все центра (ЦМ, ЦЖ и ЦД). При совмещении ЦМ и ЦЖ флаттер невозможен (исчезает связь между изгибными и крутильными колебаниями). При совмещении ЦМ и ЦД - исчезает момент от инерционных ветровых сил, закручивающих гибкие фотоэлектрические модули. Предлагаемая конструкция рамы позволяет выполнить указанные условия, сохранив при этом функцию самоочистки фотоэлектрических модулей (возможность колебания) за счет наличия зазора между фотоэлектрическими модулями и узлами поддержек или за счет гибкости последних.
Предлагаемое техническое решение может быть использовано в фотоэлектрических станциях, использующих для выработки электроэнергии фотоэлектрические модули, подвешенные в рамах вертикально с помощью пружин.
Решение поясняется рисунками - фиг. 1, на котором изображен общий вид рамы с установленными фотоэлектрическими модулями и фиг. 2, на котором изображена боковая деталь каркаса рамы установленными на кронштейн линейными узлами лицевой и задней поддержек.
Изображенная на фиг. 1-2 рама для крепления подпружиненных фотоэлектрических модулей 1 включает закрепленные на ее верхних и нижних деталях каркаса 2 (выполненного, например, из профильных труб) пружины (амортизаторы) 4, а также закрепленные на боковых деталях каркаса 2 линейные узлы лицевой 7 и задней 5 поддержек. Узлы лицевой 7 и задней 5 поддержек закреплены на боковых деталях каркаса 1 в их средней части (по высоте) с помощью кронштейнов 6. Узлы 7 и 5 расположены горизонтально с зазором, позволяющим разместить между ними фотоэлектрические модули, и обеспечивающим колебательные движения для очистки модуля от снега (до нескольких миллиметров). С лицевой стороны линейный узел 7 может быть выполнен из любого материала, с предпочтительно минимальным поперечным сечением (для меньшего перекрытия рабочей поверхности фотоэлектрических модулей 1), например металлический трос, пруток и т.п., которые для меньшего абразивного воздействия на модули 1 могут быть покрыты пластиком, краской и т.п. либо иметь отшлифованную поверхность. С задней стороны линейный узел 5 может быть выполнен из любого материала, как, например, в данном случае из металлического профиля.
Предлагаемая конструкция рамы позволяет предотвратить возникновение разрушающих колебаний фотоэлектрических модулей 1, сохранив при этом их функцию самоочистки. Фотоэлектрические модули 1 пропускаются между узлами лицевой 7 и задней 5 поддержек, которые создают фактический центр жесткости и совмещают все центра (ЦМ, ЦЖ и ЦД). При совмещении ЦМ и ЦЖ флаттер невозможен (исчезает связь между изгибными и крутильными колебаниями). При совмещении ЦМ и ЦД - исчезает момент от инерционных ветровых сил, закручивающих гибкие фотоэлектрические модули.