Энергетическая установка по использованию энергии ветра

Полезная модель относится к устройствам, использующим возобновляемые источники энергии на основе ветра, и может быть использована в качестве автономной энергоустановки для удовлетворения собственных нужд в электроэнергии отдельных потребителей, а также как дополнительный источник энергии в общей энергосистеме.
Известен роторный ветродвигатель, содержащий каркас, закрепленный на нем с помощью подшипников вал и рабочие лопасти, соединенные с валом с возможностью вращения, при этом рабочие лопасти выполнены в виде пластин с переменной толщиной и шириной, которые в вертикальной плоскости изогнуты по спирали, а в горизонтальной - изогнуты по дуге (RU 2210000 C1, F03D 3/00, опубл. 10.08.2003 Бюл. №22). Указанный роторный ветродвигатель характеризуется ограниченным применением и не предназначен для эксплуатации в суровых климатических условиях при наличии холодных штормовых ветров и ураганов. Холодный штормовой ветер со скоростью более 20 м/с вызывает накопление льда на элементах ротора, приводит к их дисбалансу и разрушению.
Известна энергетическая установка по использованию ветровой и солнечной энергии, содержащая расположенный на фундаменте вертикальный вал с электрогенератором, состоящим из статора и ротора, и коромыслами, на которых установлены лопасти (RU 2347942 C1, F03D 3/00, опубл. 27.02.2009 Бюл. №6). Недостатком данной энергетической установки является короткий срок эксплуатации в холодных климатических условиях при наличии штормовых ветров, вызывающих обледенение лопастей, дисбаланс и разрушение. Имеется большая вероятность разрушения лопастей при возникновении ураганов, смерчей, проливных дождей, снегопадов, резко меняющихся погодных условий.
Указанная энергетическая установка по своей технической сущности и назначению является наиболее близкой заявляемой полезной модели и принята за прототип.
Перед полезной моделью была поставлена задача - обеспечить большую сохранность энергетической установки под воздействием неблагоприятных климатических условий, штормовых ветров, ураганов, смерчей, резко меняющихся погодных условий и, таким образом, повысить ее надежность и безопасность, увеличить срок эксплуатации.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и безопасности, увеличение срока эксплуатации, защита окружающей среды.
Общие существенные признаки технического решения, используемые в прототипе и з заявляемом техническом решении, характеризуются наличием неподвижной оси в виде цилиндрической трубы, электрогенератора, вертикального вала, выполненного в виде цилиндрической трубы, охватывающей неподвижную ось, и расположенного соосно с ней, с закрепленными на нем лопастями.
Технический результат достигается за счет того, что в энергетической установке по использованию ветровой энергии, содержащей неподвижную ось в виде цилиндрической трубы, электрогенератор, вертикальный вал, выполненный в виде цилиндрической трубы, охватывающей неподвижную ось, и расположенный соосно с ней, с закрепленными на нем лопастями, лопасти выполнены из полиэтилена низкой плотности толщиной не менее 3 мм. Выполнение лопастей из мягкого полиэтилена способствует меньшей травмированности птиц, их сохранности.
На чертеже представлена предлагаемая энергетическая установка по использованию энергии ветра (вид сбоку).
На фундаменте 1 расположена неподвижная ось 2, выполненная в виде цилиндрической трубы. Вертикальный вал 3 выполнен в виде цилиндрической трубы, охватывающей неподвижную ось 2. Вал 3 расположен соосно с неподвижной осью 2. К валу 3 жестко прикреплены коромысла 4 с лопастями 5, выполненными из полиэтилена низкой плотности толщиной не менее 3 мм. Вертикальный вал 3 сочленен с ротором 6 генератора, который расположен соосно с жестко закрепленным статором 7. Вертикальный вал 3 сочленен с неподвижной осью 2 посредством подшипников 8. Неподвижная ось 2 содержит две части: верхнюю часть и нижнюю часть 9, соединенную с верхней частью с помощью соединения 10, которое является соединением резьбовым упорным с замковой резьбой. Выполнение неподвижной оси 2 из двух соединенных друг с другом частей обеспечивает быструю сборку и демонтаж энергетической установки.
Энергетическая установка по использованию энергии ветра действует следующим образом.
Ветровая нагрузка на лопасти 5 приводит во вращение вертикальный вал 3 с ротором 6 генератора. При вращении ротора 6 относительно неподвижного статора 7 происходит преобразование механической энергии вращательного движения в электрическую энергию.
Изготовление лопастей энергетической установки из полиэтилена низкой плотности толщиной не менее 3 мм уменьшает вероятность разрушения лопастей энергетической установки в процессе их эксплуатации, повышает надежность и безопасность, увеличивает срок эксплуатации. Указанное объясняется характеристиками полиэтилена низкой плотности.
Были изготовлены три опытных образца энергетической установки с лопастями из полиэтилена толщиной 3 мм, которые в условиях уральского климата подтвердили достижение заявленного технического результата.
Полиэтилен низкой плотности (ПНП) производится путем полимеризации этилена с сопутствующим высоким давлением и температурой. ПНП представляет собой почти невесомый эластичный материал. Обладает водоотталкивающими и пластичными свойствами. Для него характерны мягкость и гибкость, изготовленные из ПНП материалы имеют ровные и блестящие поверхности, способны хорошо сохранять свою целостность при неблагоприятных условиях, непроницаемы для воды и воздуха. Кроме того, ПНП абсолютно нетоксичен и совершенно безопасен для человека и окружающей среды.
Особенно актуально предлагаемое техническое решение в условиях возникновения новых угроз со стороны окружающей среды, глобального изменения климата, резкого увеличения количества природных катаклизмов, в том числе, ураганных ветров, смерчей, наводнений, снежных и суровых зим.
Предлагаемая конструкция энергетической установки является новой, промышленно применима, несложна при монтаже, проста в техническом обслуживании. При этом она позволяет повысить надежность и безопасность, увеличить срок эксплуатации энергетической установки.