Энергетическая установка по использованию ветровой энергии

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.
Известна ветростанция, содержащая множество турбин ветрогенератора, устанавливаемых на фасаде высотного здания с образованием генерирующего комплекса для питания здания и/или внешних потребителей, турбины в составе которого функционируют независимо друг от друга (RU 2732006 C1, F03D 3/04, опубл. 09.09.2020 Бюл. №25). Недостатком данной ветростанции является сложность конструкции и ограниченность применения.
Известен ветряной двигатель с вращением вокруг вертикальной оси, содержащий ротор, способный вращаться под действием ветра вокруг своей вертикальной оси по отношению к горизонту, и поворотный вал, связанный с ротором (RU 2294452 С1, F03D 3/00, опубл. 27.02.2007 Бюл. №6). Указанный ветряной двигатель жестко крепится на нескольких опорах, отличается громоздкостью и подвержен разрушению при штормовых ветрах.
Известна энергетическая установка по использованию ветровой и солнечной энергии, содержащая устанавленную на фундаменте неподвижную ось в виде цилиндрической трубы, электрогенератор, вертикальный вал, выполненный в виде цилиндрической трубы, охватывающей неподвижную ось, и расположенный соосно с ней, с коромыслами, на которых расположены лопасти (RU 2347942 С1, F03D 3/00, опубл. 27.02.2009 Бюл. №6). Данная энергетическая установка имеет низкую надежность и безопасность, недостаточный срок эксплуатации, которые являются следствием воздействия на нее неблагоприятных изменений окружающей среды, сильных порывов ветра, ледяных дождей, смерчей и ураганов. Ее разрушение приводит к загрязнению окружающей среды, повышенному содержанию в ней реагентов, не характерных для данной среды, занесенных извне, наличие которых приводит к негативным последствиям. Предотвратить выход из строя энергетической установки, ее разрушение путем быстрого демонтажа нельзя, так как жесткое неразъемное соединение с фундаментом исключает такую возможность.
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 повышения надежности и безопасности, увеличения срока эксплуатации энергетической установки по использованию ветровой энергии за счет ее быстрого демонтажа при угрозе разрушения в неблагоприятных условиях окружающей среды, возникновении штормовых ветров, ураганов, смерчей, меняющихся погодных условий, в том числе, при резком похолодании.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и безопасности, увеличение срока эксплуатации, защита окружающей среды от загрязнения.
Общие существенные признаки технического решения, используемые в прототипе и в заявляемом техническом решении, характеризуются наличием устанавливаемой на фундаменте 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.
Лопасти закрепляют на вертикальном валу непосредственно или с помощью различных крепежных устройств, в том числе, коромысел или консолей.
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, неподвижная ось содержит верхнюю часть, которая соединена с ее нижней частью, предназначенной для установки на фундаменте, посредством соединения резьбового упорного с замковой резьбой, при этом нижний конец верхней части имеет соединение резьбовое упорное с наружной замковой резьбой, конусом и упорным уступом, а верхний конец нижней части имеет соединение резьбовое упорное с внутренней замковой резьбой, конусом и упорным торцом.
На чертеже представлена предлагаемая энергетическая установка по использованию ветровой энергии (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. 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.
Энергетическая установка по использованию ветровой энергии 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.
При возникновении угрозы разрушения энергетической установки в процессе ее эксплуатации ее сохранность обеспечивают путем быстрого демонтажа. Демонтаж осуществляют развинчиванием верхней части вертикального вала 2 и его нижней части 9.
Для уменьшения вероятности заедания при монтаже и демонтаже энергетической установки предварительно осуществляют неоднократное свинчивание и развинчивание резьбового упорного соединения.
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, обеспечить защиту окружающей среды от загрязнения.
Особенно актуально предлагаемое техническое решение в условиях глобального изменения климата, резкого увеличения количества природных катаклизмов, в том числе, ураганных ветров, смерчей, наводнений, снежных и суровых зим.