ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ

Полезная модель относится к ветроэнергетике, к устройствам регулирования и предназначено для демпфирования движения рыскания головки с ветроколесом относительно башни ветроустановки горизонтально-осевого типа.
Проблема демпфирования рыскания ветроколеса (гондолы ветроколеса) относительно башни ветроэнергетической установки (ВЭУ) возникает в связи с неоднородностью ветровой нагрузки - наличием порывов ветра, которые приводят к рысканью ветроколеса относительно основного направления ветра, что снижает характеристики вырабатываемой энергии, а в отдельных случаях может привести и к поломке ВЭУ.
Наиболее близким по конструкции к предлагаемому техническому решению, принятым за прототип, является техническое решение, приведенное в а.с. СССР №388130. Данный ветродвигатель с виндрозой содержит ветроколесо, установленное на головке, шарнирно закрепленной на оголовке башни, сочлененной с виндрозой с помощью червячной передачи, колесо которой установлено с возможностью поворота относительно башни и подпружинено тормозной накладкой.
Общими существенными признаками с предлагаемым техническим решением являются следующие - ветродвигатель содержит башню, закрепленную на ней шарнирно гондолу, а также тормозную накладку.
Недостатком известной конструкции является узкая область ее реализации - для ВЭУ с виндрозным механизмом, а также низкая чувствительность данного демпфера.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемая полезная модель, является обеспечение необходимого качества
регулирования ориентации на ветер и обеспечение минимальной скорости рысканья ветроколеса. Кроме того, данная полезная модель направлена на создание универсальной и надежной конструкции демпфера рыскания, который обладает высокой чувствительностью к демпфируемым нагрузкам.
2
0
0
Для решения данной технической задачи ветродвигатель содержит башню, закрепленную на ней шарнирно гондолу с ветроколесом и центробежную упругую муфту, включающую установленную на башне рабочую поверхность трения и закрепленный на гондоле посредством имеющего горизонтальную ось вращения шарнира разноплечевый коромысловый механизм, короткое плече которого подпружинено относительно гондолы пружиной сжатия и снабжено тормозной колодкой, а длинное плече снабжено расположенным на его свободном конце инерционным грузом. Кроме того, для увеличения чувствительности демпфирующего механизма за счет увеличения радиуса окружности по которой вращается демпфирующий груз, длинное плече коромыслового механизма отклонено на угол α от вертикальной оси башни. При этом сила прижатия тормозной колодки, равная mR • ω увеличивается в R/R раз, где m - масса инерционного груза, R - радиус - расстояние от вертикальной оси башни до центра масс инерционного груза, R - радиус - расстояние от вертикальной оси башни до плоскости трения между рабочей поверхностью трения и тормозной колодкой, о - угловая скорость вращения инерционного груза относительно вертикальной оси башни. Уменьшение же начальной силы прижатия пружины, вызванное начальным отклонением можно компенсировать начальным сжатием пружины.
Отличительными признаками предлагаемого технического решения от известного являются - выполнение демпфирующего устройства в виде центробежной упругой муфты, включающую установленную на башне рабочую поверхность трения и закрепленный на гондоле посредством имеющего горизонтальную ось вращения шарнира разноплечевый
коромысловый механизм, короткое плече которого подпружинено относительно гондолы пружиной сжатия и снабжено тормозной колодкой, а длинное плече снабжено расположенным на его свободном конце инерционным грузом. Кроме того, дополнительно, длинное плече коромыслового механизма может быть отклонено на угол α от вертикальной оси башни.
Благодаря существенным признакам предлагаемого технического решения достигается следующий технический результат - обеспечивается высокое качество и чувствительность демпфирования, а также обеспечивается универсальность применения предложенного демпфера.
В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации совокупность признаков, характеризующая предлагаемый демпфер рыскания ветроколеса, не была обнаружена. Таким образом, предлагаемая полезная модель соответствует критерию охраноспособности "новое".
Предложенное техническое решение может найти применение в конструкции ветроэнергетических установок горизонтально-осевого типа с практически любым способом ориентации на ветер, а, следовательно, данное решение соответствует критерию «промышленно применимо».
Конструкция предлагаемого демпфера рыскания ветроколеса поясняется чертежом, на котором обозначены башня 1, закрепленная на ней шарнирно гондола 2 с ветроколесом 3 и демпфер рыскания ветроколеса, выполненный в виде центробежной упругой муфты, включающей установленную на башне 1 рабочую поверхность трения 4 и закрепленный на гондоле 2 посредством имеющего горизонтальную ось вращения шарнира 5 разноплечевой коромысловый механизм, короткое плече 6 которого подпружинено относительно гондолы 2 пружиной сжатия 7 и снабжено тормозной колодкой 8, а длинное плече 9 снабжено расположенным на его свободном конце инерционным грузом 10. При этом длинное плече 9
коромыслового механизма отклонено на угол α от вертикальной оси башни 1.
Предложенное устройство работает следующим образом. При возникновении порыва ветра, гондола 2 начинает вращение относительно вертикальной оси башни 1. При этом центробежная сила отклоняет расположенный на длинном плече 9 инерционный груз 10, который под воздействием центробежных сил отклоняется от башни 1, прижимая короткое плече 6 с тормозной колодкой 8 к рабочей поверхности трения 4. При чем, чем больше будет разница длины плеч 6 и 9, а также чем больше будет угол а, тем больше будет усилие демпфирования. После прекращения порыва ветра центробежная сила перестает действовать на инерционный груз 10 и пружина 7 возвращает механизм в исходное положение. При обычной же смене направления ветра центробежная сила практически равна нулю и механизм демпфирования не задействуется.