ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к ветроэнергетическим установкам и может быт использована в энерготеплообеспечении загородных усадеб в средне-ветренных местностях.
Известны три типа ветроэнергетических установок:
- ветроколесные (крыльчатые), работающие на принципе лифт-машин;
- ортодоксальные (ротор Дарье), работающие на принципе подъемной силы крыла самолета (с более низким чем у крыльчатых коэффициентом полезного действия);
- карусельные, работающие на принципе драг-машин.
Первые два типа на сильных ветрах - скоростные [2-3 лопасти (специально изогнутые пластины) описывают всю площадь омовения]. Их недостаток в том, что они не могут быть универсальными. Для слабых и средних ветров нужны тихоходные, многолопастные.
Третий тип заключается в тихоходности и универсальности, карусельным установкам не нужны механизмы позицирования или предварительная раскрутка как ротору Дарье. Их недостаток: низкий коэффициент полезного действия, вследствие больших потерь на противоходе.
Известна также ветроэнергетическая установка (карусельного типа) с коэффициентом полезного действия близким к крыльчатым (при их работе на сильных ветрах) - это опытная английская VAWT (Ю.С.Васильев, Н.И.Хрисанов, «Экология использования возобновляемых энергоисточников», Ленинград, Изд-во Ленинградского университета, 1991 стр.247-262). Недостатки которой заключаются в следующем:
- в рабочем полукруге нет ориентации паруса на перпендикулярность ветропотоку;
- сопротивление на противоходе весь полукруг.
Задачей решаемой использованием предлагаемой полезной модели является создание ветроэнергетической установки с высоким коэффициентом полезного действия на всех рабочих ветрах от 3 до 12 м/сек для средне-ветренных местностей.
Техническая сущность полезной модели заключается в том, что в ветроэнергетической установке, содержащей башню с размещенным на ней подвижным ротором с лопастями в виде консолей с парусами, свободные концы консолей снабжены рамами шарнирно с ними соединенными, а паруса выполнены в виде жалюзи шарнирно (со смещенными от центра осями вращения) соединенных с рамами.
Шарнирное соединение рам с консолями обеспечивает перпендикулярность рамы (с парусами) ветропотоку в рабочем полукруге и «косой парус» на двухтретях в полукруге обратного хода.
Шарнирное (со смещением от центра осями вращения) соединения парусов с рамами обеспечивает перпендикулярность паруса (жалюзи) ветропотоку и «косой парус» в рабочем ходе, и его параллельность ветропотоку на противоходе, а при остановке ротора параллельность всех парусов ротора ветропотоку.
На фиг.1 изображена ветроэнергетическая установка в общем виде; на фиг.2 схема управления рамами парусов; на фиг.3 и фиг.4 схема
управления парусами на раме; на фиг.5 схема последовательных положений рамы с парусами за один оборот.
Предлагаемая ветроэнергетическая установка состоит из башни «1» - фиг.1 (расширенной наверху); ротора с тремя консолями «2» (они одинаковой длины и с равными углами); рам парусов «3» шарнирно соединенных со свободными концами «6» консолей; парусов «7» шарнирно соединенных с рамами; флюгерного устройства «4» с растяжками к консолям; растяжек башни «5».
В рабочем полукруге перпендикулярность рамы парусов ветропотоку обеспечивается колесами управления «4» (фиг.2) (жестко соединенным с рамой) и «2» (шарнирно соединенным с валом «3» ротора) и канатом «5» (их соединяющим). Когда тормозится колесо «2», то колесо «4» начинает поворачивать раму с одинаковой угловой скоростью как у ротора (т.к. колеса одного диаметра), но в противоположную сторону. В полукруге обратного хода колесо «4» фиксируется так, что рама весь полукруг перпендикулярен консоли. Команду на поворачивание рамы дает шип «6» флюгера при контакте с электроконтактером на соответствующем кронштейне консоли ротора. Команда на фиксацию рамы через пол оборота шипом «7». Паруса (в виде жалюзи на раме) фиксируются в двух положениях: перпендикулярно ветропотоку («закрыты») и параллельно («открыты») ветру.
В конце рабочего полукруга половина парусов «2» (фиг.3) сборного паруса «1» «открываются после открытия защелки «1» канатом «2» (фиг.4) давлением ветра на большую часть паруса (он имеет смещенную ось «3» (фиг.3).
Парус поворачивается до упора «9» (фиг.2) на жесткости 8 рамы и весь полукруг лежит на упоре, прижимаемым к нему своим весом и ветром. В начале рабочего полукруга (т.е. через пол-оборота ротора) парус «закрывается» при начальном усилии каната «4» (фиг.4) за поводок «5» (у раздвоенной части паруса) далее давлением ветра (т.к. за пол-оборота он опять повернулся к ветру большей частью) парус прижимается к жесткости
«8» (фиг.2) и защелкивается защелкой «1» (фиг.4). Через полтора круга этот парус откроется (и вторую половину этого пути от будет держаться только защелкой).
Поворачивание, фиксация рам и закрытие, открытие парусов совпадают, поэтому команды от одних шипов, но для парусов через оборот [т.к. паруса на двух сторонах рамы работают (открыто-закрыто) через оборот].
Привод канатов пневмориводом, управление электричеством; ввод на ротор через вращающуюся муфту в полом вале «3» (фиг.2).
На фиг.5 схема последовательных положений рамы с паусами за один оборот: в полукруге прямого хода паруса под максимальным давлением ветропотока «1», «2», «3», «4»; в противоходе в позициях «5», «6», «8» парса работают как «косой паруски лишь на трети противохода «7» снижается коэффициент полезного действия (на схеме пунктиром показаны паруса параллельные ветропотоку, т.е. «открытые»).
Остановка ротора за два оборота «открыванием» всех парусов. Запуск в работу с начальным усилием извне ротор поворачивается до включения в работу первого (по ветру) сборного паруса.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ИЛИ ИНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
1. Использование всех рабочих ветров от 3 до 12 м/сек в средне-ветренных местностях.
2. Повышение коэффициента полезного действия на всех рабочих ветрах от 3 до 12 м/сек.