ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
WIND-DRIVEN POWER PLANT

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии.
Известна конструкция генератора с расположением на башне поворотного колеса, снабженного устройством установки на ветер [Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. М.: Энергоатомиздат, 1983, стр. 109-110].
Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является ветроэнергетическая установка [Патент РФ №2187019/А.М. Литвиненко, Ветроэнергетическая установка / Опубл. БИ №22/2002, F03D 5/04, заявка №200110581/06 от 16.01.2001], которая содержит башни, две соединенные под углом рамы (стрелы), связанные с опорой в местах соединения с центральным поворотным устройством. Рамы имеют поддерживающие тележки, а ветроколеса соединены с мультипликаторами и генераторами, включающими роторы и статорные элементы.
Недостатком данного устройства является малая стойкость к буревым порывам.
Изобретение направлено на увеличение стойкости к буревым порывам.
Это достигается тем, что ветроэнергетическая установка, содержащая башню, две соединенные под углом стрелы, связанные с верхней частью башни, а также поворотные рамы с роторами-ветроколесами и статорами, согласно изобретению снабжена основными вертикальными килями, установленными неподвижно на стрелах, а также дополнительными килями, установленными на поворотных рамах с возможностью перекрытия основных килей в боковой плоскости.
Достижение технического результата обусловлено наличием перекрытия килей в боковой плоскости.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где схематично показан общий вид ветроэнергетической установки, вид спереди на фиг.1, на фиг.2 - вид сбоку в спокойном состоянии, на фиг.3 - вид сбоку при буревом порыве, на фиг.4 - вид сверху.
Ветроэнергетическая установка включает в себя основание 1, поворотное устройство 2, платформу 3, башню 4, ветроколеса-роторы 5, ступицы которых закреплены на рамах 6, которые подвешены в шарнирах 7 к стрелам 8. Между роторами-ветроколесами расположены статоры 9. Ветроэнергетическая установка имеет основные вертикальные кили 10, закрепленные неподвижно, и дополнительные кили 11, установленные на поворотных рамах 6.
Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Под воздействием ветрового потока роторы-ветроколеса 5 приходят во вращение, модулируя магнитный поток источников возбуждения, установленных в статорах 9я. и наводя ЭДС в рабочих катушках. Ориентация на ветер производится с помощью поворота башни 4 под воздействием аэродинамических моментов, создаваемых килями 10 и 11. При буревых порывах рамы с роторами-ветроколесами и статорами отклоняются, как показано на фиг.3. При этом происходит перекрытие килей 10 и 11 - показано на фиг.3 пунктиром между килями 10 и 11. Демпферными элементами являются шарниры 7, на которых подвешены рамы 6 с роторами-ветроколесами 5. Таким образом, демпферными силами являются силы трения в этих шарнирах. Размещение ветроколес на консолях приводит к возникновению значимой величины ориентирующей силы только в том случае, если угол между консолями сравнительно невелик, например приблизительно 90°. Однако это приводит к уменьшению фронтальной проекции установки, которая максимальна при угле между консолями 180°, но при этом боковая проекция минимальна, а следовательно, минимальна и ориентирующая сила. Это и вызывает необходимость применения дополнительных килей.
Достоинством данной ветроэнергетической установки является улучшение возможностей противостояния буревым порывам, которые достигаются, во-первых, в подвесной конструкции с возможной установкой демпферных элементов, а во-вторых, перекрытием килей 10 и 11, которые обеспечивают уменьшение аэродинамических моментов, передаваемых на консоли и на башню. Уменьшение эффективной площади киля приведет к менее интенсивной ориентации на ветер, то есть уменьшению ориентационной силы, что как раз приведет к уменьшению динамических нагрузок и к увеличению стойкости элементов, то есть, в конечном итоге, эксплуатационных показателей. Известно, что аэродинамический момент поворота ветроколеса на ветер зависит, во-первых, от длины направляющего устройства (хвоста), во-вторых, от площади стабилизатора и, в-третьих, от ветрового напора, пропорционального квадрату скорости ветра. Таким образом, технический эффект объективно проявляется при использовании данной ветроэнергетической установки в виде уменьшения длины направляющего устройства и/или уменьшения площади килей при их перекрытии при буревых порывах ветра, что ведет к уменьшению степени динамических воздействий на ветроэнергетическую установку при буревых порывах.