ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к ветроэнергетике и может быть использована для преобразования энергии воздушного потока в электрическую, механическую, тепловую и другие виды энергии.
Известна ветровая энергетическая установка ((ВЭУ) (патент РФ на изобретение № 2277642 С2, F03D 3/00, 06.10.2006 г.), содержащая опору и стержень, прикрепленный одним окончанием к опоре при помощи шарнирного соединения, при этом стержень соединен с устройством, которое обладает поверхностной площадью и способностью сопротивляться ветровому потоку, а также в автоматическом и (или) ручном режиме может менять величину своей поверхностной площади и перемещаться вдоль стержня, при этом устройство, сопротивляясь ветровому потоку, осуществляет отклонение стержня относительно шарнирного соединения при воздействии на это устройство ветрового потока, стержень также соединен с компенсатором, удерживающим этот стержень в исходном вертикальном положении при отсутствии воздействия ветрового потока на установку и возвращающим стержень в исходное вертикальное положение после окончания воздействия ветрового потока на ветровую энергетическую установку.
Недостатком данного изобретения является использование гидравлических устройств для выработки электроэнергии, которые могут воспринимать возмущение только по одной оси с незначительными отклонениями от оси, что снижает коэффициент полезного действия, также в данном устройстве предусмотрен механизм для поворота органа, воспринимающий возмущение в зависимости от направления возмущения, что ведет к затратам энергии.
Известна парусная импульсная ветроэлектрическая установка (патент РФ 2469209 С2, F03D 5/06, 10.12.2012 г.), содержащая рабочий орган, преобразователь энергии и устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок, при этом рабочим органом в ней является гибкий парус, преобразователь выполнен в виде объединенных в общую схему генераторов импульсов с электромагнитами, якоря которых связаны с секциями паруса, с возможностью автоматического управления силой действующего на него ветрового потока путем, например, изменения угла между крыльями паруса.
Недостатки: сложность конструкции, малый диапазон чувствительности к скорости ветра, повышенный уровень шума.
Известна ветровая энергетическая установка (патент РФ № 2528793, МПК F03D 5/06, опубл. 20.09.2014 г., прототип).
Этот ветрогенератор содержит рабочий орган, преобразователь энергии и устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок. Рабочий орган выполнен в виде упругого элемента, а преобразователь энергии - в виде трехкоординатного генератора колебательного типа, соединенного через устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок с упругим элементом. Устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок состоит из первого и второго постоянных магнитов сферической формы, расположенных разноименными полюсами относительно друг друга. Упругий элемент может быть выполнен в виде конуса. Полезная модель обеспечивает повышение коэффициента полезного действия и энергетической эффективности путем расширения функциональных возможностей благодаря обеспечению восприятия потока среды во всех координатных плоскостях и минимизации потерь энергии за счет использования магнитного устройства защиты от запредельных ветровых нагрузок.
Недостатками вышеуказанных устройств являются
1. сложное техническое выполнение рабочих и исполнительных элементов;
2. потери, связанные с преобразованием входящей энергии в механических и гидравлических преобразователях. Потери, связанные с ориентацией по направлению ветрового потока;
3. утилизация избыточной мощности ветрового потока;
4. повышенный уровень шума при работе.
Задача создания полезной модели: минимизация потерь, связанных с преобразованием энергии.
Технический результат: минимизация потерь, связанных с преобразованием энергии.
Решение указанной задачи достигнуто в ветроэнергетической установке, содержащей рабочий орган, систему передачи энергии и преобразователь энергии, отличающейся тем, что система передачи энергии состоит из троса, закрепленного в верхней части мачты, проходящего через успокоительный элемент, содержащий прижимные ролики и трубчатый центратор, и соединенного с пружиной, соединенной с грузом, и преобразователя энергии, представляющего собой шток, жестко соединенный с грузом, имеющий возможность возвратно-поступательного перемещения внутри преобразователя.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах фиг. 1…3, где
на фиг. 1 приведена схема ветроэнергетической установки,
на фиг. 2 приведен второй вариант ветроуловителя,
на фиг. 3 приведен третий вариант ветроуловителя.
Предложенная ветроэнергетическая установка (ВЭУ) содержит (фиг. 1) ветроуловитель 1, жестко закрепленный на конце упругой несущей мачты 2, сидящей на опорной муфте 3, упирающейся на амортизационные пружины 4, внутри несущей мачты 2 проходит трос 5, проходящий через успокоительные ролики 6, находящиеся в нижнем конце несущей мачты 2, и проходящий успокоительный элемент.
Успокоительный элемент представляет собой прижимные ролики 7 и трубчатый центратор 8.
Трос 5 закреплен одним концом в верхней части несущей мачты 2, а другим - к пружине 9, связанной с грузом 10, с которым жестко соединен шток 11, входящий в стабилизирующий преобразователь 12, трансформирующий входящую энергию ветрового потока в полезную энергию. ВЭУ монтируется на основании 13, которое опирается на три регулируемых опоры 14, закрепленные на анкерных элементах 15, входящих в вертикальные фундаменты 16.
РАБОТА ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Воздушный поток воздействует на ветроуловитель 1, жестко закрепленный на конце упругой несущей мачты 2, что приводит к ее колебанию в направлении воздействия, при этом натяжение троса 5, проходящего внутри мачты и через успокоительные ролики 6, прижимные ролики 7 и трубчатый центратор 8, изменяется и передается на пружину 9, которая инициирует колебания груза 10, который, колеблясь вдоль вертикальной оси, приводит к возвратно-поступательному движению штока 11, находящегося в преобразователе 12, откуда снимается полезная мощность.
Применение предложенной полезной модели позволило минимизировать потери, связанные с преобразованием энергии.