ВЕТРОУСТАНОВКА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ

Техническое решение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в автономных энергетических установках для получения электрической энергии.
Известен карусельный ветродвигатель, содержащий вертикальный вал и радиальные лопасти, каждая из которых выполнена в виде прикрепленной к валу рамы, и установленных в ней с возможностью поворота относительно горизонтальных осей параллельных пластин (SU 1537885 A1, F 03 D 3/00, опубл. 23.01.90). К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства относится то, что в известном устройстве мала мощность и эффективность, т.к. при вращении ротора рабочая лопасть, воспринимающая ветровой поток, находится в положении наибольшего ветрового давления/перпендикулярно ветру/ очень короткое время. В остальных положениях лопасти давление на нее ветра резко падает. При попытке увеличить мощность размеры ротора и его масса увеличиваются настолько, что становится нецелесообразно его применение.
Наиболее близкой по технической сущности является ветроустановка, содержащая два паруса, совершающих колебательное движение относительно друг друга и попеременно изменяющих свое сопротивление ветру (RU 2131537, МПК F 03 D 9/00, опубл. 10.06.99 г.). Прототипу присущи проблемы с невысоким коэффициентом полезного действия из-за рассеяния и обтекания потоком воздуха лопастей, громоздкость конструкции, неудобство в эксплуатации.
Задача полезной модели заключается в повышении КПД ветроустановки, ее компактности и устойчивой работы при любых потоках ветра.
Поставленная задача решается тем, что ветроустановка для преобразования ветровой энергии в электрическую содержит два паруса, совершающих колебательные движения относительно друг друга и попеременно изменяющих свое сопротивление ветру, при этом она содержит две лопасти в виде мачт со складывающимися жесткими парусами, прикрепленными к мачтам шарнирно, а мачты горизонтально прикреплены к
опорной оси под прямым углом относительно друг друга, причем вершины мачт закреплены между собой специальной дугой, имеющей радиус равный длине мачт.
В частном случае выполнения полезной модели на кромках парусов находятся шасси, посредством которых осуществляется складывание и раскладывание лопасти верхней и нижней стенками футляра, дорожками-клапанами, дорожками обратного хода, при этом футляр имеет пластины, концентрирующие воздушный поток.
В частном случае выполнения полезной модели опорная ось с лопастями размещена в специальном футляре и прикреплена к нему с возможностью свободного перемещения.
В частном случае выполнения полезной модели футляр жестко присоединен к подвижной платформе, закрепленной на опоре в виде стержня с круглым сечением, находящегося внутри полой толстостенной трубы с опорньм подшипником у основания, и на которой находится генератор электрического тока.
На фиг.1 показана ветроустановка - вид спереди;
на фиг.2 - вид сбоку;
на фиг.3 - вид сверху;
на фиг.4 показана работа лопастей (футляр не показан) и траектории движения шасси.
Ветроустановка для преобразования ветровой энергии в электрическую содержит лопасти, которые состоят из жестких парусов 1, прикрепленных петлями 2 к мачтам 3, которые присоединены к опорной оси 4 и связаны между собой дугой 5. Ось 4 вместе с лопастями помещена в футляр 6, на боковых стенках которого находятся дорожки обратного хода 7 и дорожки-клапана 8, имеющие пружины 9. Футляр 6 имеет пластины 10, концентрирующие воздушный поток, и прикреплен к подвижной платформе 11 креплением 12. Подвижная платформа 11 расположена на стержне 13, имеющем круглое сечение и который расположен в полой трубе 14 на подшипнике 15. К кромкам жестких парусов 1 присоединены шасси 16. На подвижной платформе 11 находится генератор 17, расположенный на платформе 18, к которой присоединена возвратная пружина 19. На валу генератора 17 размещено центральное колесо 20 с водилом 21, на котором находится прижатое к центральному колесу 20 колесо сателлита 22, также к водилу 21 присоединен рычаг 23, соединенный с реле 24. На рычаге 23 находится возвратная пружина 25, а на реле 24 и мачтах 3 датчика 26 включения-выключения реле. Кроме того, паруса 1 и мачты 3 соединены пружинами 27 раскрыва паруса, а футляр имеет дорожки 28 амортизации ударов. Подвижная платформа 18 ограничено перемещается по основной
платформе 11 при помощи реле 29. На внутренней стороне футляра 6 находится блокировочный стержень 30.
Ветроустановка для преобразования ветровой энергии в электрическую работает следующим образом. Поток ветра, уплотненный пластинами 10, концентрирующими воздушный поток, ускоряется и попадает на лопасть, находящуюся в данный момент в раскрытом состоянии. Под действием потока лопасть заталкивается в футляр 6 благодаря шасси 16 и верхней и нижней стенкам футляра, расположенным под острым углом друг к другу, равномерно складывается, при этом поворачивается ось 4 и передвигает вторую лопасть, находящуюся в сложенном виде. Затем лопасть, совершающая рабочий ход, проходит дорожки-клапана 8, отталкивая их, и попадает в пространство между дорожками обратного хода 7, после чего под действием пружин 9 дорожки-клапана 8 закрываются, одновременно вторая лопасть выходит из дорожек обратного хода 7 и под действием пружин 7 раскрывается. Для уменьшения ударов шасси 16 по стенкам футляра 6, к стенкам присоединяются дорожки 28 амортизации ударов.
Для работы в условиях меняющегося направления ветра футляр 6 прикреплен к подвижной платформе 11 устройством крепления 12, а сама платформа 11 размещена на стержне 13, имеющем круглое сечение, который находится в полой толстостенной трубе 14 на опорном подшипнике 15. Трубу 14 жестко крепят к грунту, стенкам башни или к крыше дома.
Кинетическая энергия движения лопастей передается на генератор 17 посредством дуги 5, соединяющей вершины матч 3 и имеющей тот же радиус, что и мачты. Учитывая то, что движение дуги 5 меняется на противоположное, привод состоит из планетарного механизма, позволяющего сохранять постоянным направление вращения якоря генератора. Для этого на валу генератора находится центральное колесо 20, соединенное посредством водила 21 с колесом-сателлитом 22, причем колесо-сателлит 22 постоянно прижато к центральному колесу 20. Кроме того, сам генератор 17 расположен на платформе 18, имеющей возможность ограниченно перемещаться по основной платформе 11. Платформа 18 присоединена к реле 29 и возвратной пружине 19, а край водила 21 соединен с реле 24, находящемся на корпусе футляра 6, рычагом 23, имеющем возвратную пружину 25.
Для сохранения направления вращения генератора в момент, когда дуга 5 меняет направление своего движения, одновременно срабатывают реле 24 и 29. Реле 29, жестко прикрепленное к платформе 11, подтягивает платформу 18, и колесо 20 отходит от дуги 5, а реле 24 притягивает рычагом 23 водило 21, и колесо 20 прижимается к дуге. Возвращение в первоначальное положение осуществляется с помощью пружин 19 и 25.
Управление работой реле 24 и 29 производится при помощи датчиков 26, расположенных на реле 24 и вершинах матч 3. Блокировочный стержень 30 ограничивает при сильных порывах ветра движение лопастей.
Данная схема привода не является единственной. Возможна более сложная система из большего количества колес-сателлитов разного диаметра для регулировки вращения генератора. Возможна также схема с механическим переключением планетарного механизма по типу тех, которые используются в радиоэлектронной аппаратуре (проигрыватели, магнитофоны и т.д.).
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить КПД ветроустановки, стабильность ее работы, удобство при монтаже и эксплуатации.