Ветроколесо
WIND WHEEL

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа.
Известно ветроколесо [пат. РФ №2211366, опубл. 27.08.2003, бюл. №24 / Литвиненко A.M. - заявка №2002104027 / 06 от 14.02.2002]. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, повышения надежности, обеспечения буревой защиты при относительном удешевлении и обеспечении модульности и технологичности, обеспечивается за счет того, что в ветроколесе, содержащем ступицу в лопасти, выполненные в виде парусных оперений, лонжероны, трос, D-образную переднюю кромку, согласно изобретению парусные оперения выполнены в виде упругих пластин, передняя кромка которых имеет форму арки и снабжена отверстиями под лонжерон.
Недостатком данного ветроколеса является невозможность использования тканевых оболочек парусного типа.
Наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является ветроколесо [пат. РФ №2249720, опубл. 10.04.2005, бюл. №10/ Литвиненко A.M. - заявка №2003130051 / 06 от 09.10.2003]. Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении надежности и технологичности при обеспечении удешевления и модульности. Это достигается тем, что лопасти, как основные, так и, возможно, дополнительные, выполнены в виде парусных оперений, а именно оболочечного, двухслойного, скрепленного по периметру равнобедренного треугольника, вершина которого закреплена у ступицы, основание снабжено натяжной планкой, которая шарнирно соединена с балансиром, балансир шарнирно установлен на внешнем конце трубчатого лонжерона и соединен с натяжной тягой.
Его недостатком является затруднение в обеспечении крутки лопастей, которая, как известно, обеспечивает лучшие аэродинамические характеристики, а так же трудности реализации замыкания магнитного потока при наличии немагнитной ступицы, кроме того данная конструкция обладает малой жесткостью.
Изобретение направлено на повышение жесткости конструкции ветроколеса.
Это достигается тем что, в ветроколесе содержащем вал, ступицу, лопасти и дуги с роторными элементами, закрепленными на внешних торцах лопастей, согласно изобретению, ступица выполнена в виде пластины, на периферии которой закреплены внутренние торцы лопастей и стойки, а между стойками и дугами с роторными элементами, установлены стержни жесткости.
Сущность технического предложения иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показан подшипниковый узел ветроэлектрогенератора, несущий ветроколесо, на фиг. 2 показана пластина, выполняющая роль ступицы, на фиг. 3 показана пластина, вид сверху, с установленными на ней стойками, лопастями и стержнями жесткости, на на фиг. 5 показан ветроэлектрогенератор с ветроколесом, вид сбоку в сборе, на фиг. 6 показано крепление стержней жесткости к стойкам, на фиг. 7 показано крепление стержней жесткости к основанию статора.
Ветроколесо входит в состав ветроэлектрогенератора, головка которого с подшипниковым узлом показан на фиг. 1. В его состав входит стержень-основания 1, входящий с зазором в трубостойку, являющуюся мачтой, к верхней части стержня-основания прикреплены два уголка 2 с помощью болтов 3. Эти уголки служат основанием для корпуса 4 подшипникового узла. Корпус прикреплен к уголкам болтами 5. Внутри корпуса на подшипниках установлен вал 6. Передний подшипник имеет крышку 7. Пластина 8 надета на вал и зафиксирована гайкой 9. На пластине 8 установлены уголки 10, на которых закреплены основные стойки 11 с короткими стойками 12, играющими роль раскосов. Так же к пластине 8 крепятся внутренние торцы лопастей 13, а дуги 14 с роторными элементами 15 установлены на внешних торцах лопастей. Стержни-жесткости 16 установлены между стойками 11 и дугами 14. Крепление стержней к стойкам осуществляется с помощью пластин 17 с болтами 18. Крепление стержней к дугам ротора 14 с роторными элементами осуществляется с помощью болтов 19. В корпус статора также ввернуты болты 20, которые осуществляют крепление подкоса 21 и подкоса 22. К подкосу 22 присоединена стойка 23 на нижнем конце которой укреплен статор 24. Стойка 23 и подкос 21 имеют верхнее крепление к направляющему устройству 25.
Ветроколесо работает следующим образом. Набегающий поток воздуха- с право налево см. фиг. 1 воздействует на лопасти которые приходят во вращение. Вращение осуществляется с помощью вала, который входит в состав подшипникового узла, основой которого в свою очередь является стержень-основания 1, поворачивающаяся в мачте-трубостойке (на фиг. 1 не показана). Корпус подшипникового узла укреплен на уголках 2, являющихся основанием. Ветровой поток, воздействуя на лопасти, приводит во вращение как пластину 8, на которой закреплены внутренние торцы лопастей 13, так и дуги 14 с роторными элементами. Возможное отклонение лопастей под действием ветрового потока компенсируется с помощью стержней 16, которые одним концом закреплены на дугах 14, а вторым на основных стойках 11. Крепление к стойкам показано на фиг. 4. Таким образом, осуществляется силовой треугольник: дуга ротора 14 - нижняя лопасть 13 (на фиг. 4) - пластина 8 - верхняя лопасть - стержень 16 - основная стойка 11 - пластина 8.
Технико-экономическим преимуществом данного устройства является повышенная жесткость, вызванная наличием стержней которые не позволяют отклоняться концам лопастей под действием центробежных усилий.