ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
WIND-DRIVEN POWER PLANT

Изобретение относится к ветроэнергетике, касается ветроэнергетических установок и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электрическую в производственных целях.
Известна ветроэнергетическая установка, содержащая основание, установленное на нем с возможностью вращения горизонтальное кольцо с вертикальными профилированными лопастями и электрогенератор (SU 1188364 А, кл. F03D 3/00, 1985).
Недостатком данного агрегата является наличие массивного основания большой площади, необходимость его заглубления в землю и потребность работы генератора в режиме двигателя при запуске агрегата.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является установка (RU 21044009 С1, кл. F03D 3/00, 7/06, 1998), которая содержит опору, поворотные вертикальные лопасти со смещенной в сторону их передней кромки осью поворота, устройство управления в виде ограничителей поворота лопастей с возможностью центробежного отклонения и подпружиненных.
Недостатком данного решения является низкий КПД за счет применения многоступенчатых мультипликаторов и невысокая надежность работы при увеличении мощности двигателя за счет увеличения длины консолей и площади лопастей.
Задача изобретения - повышение надежности в работе при создании агрегатов увеличенной мощности, увеличение КПД и снижение материалоемкости.
Указанная задача решается тем, что ветроэнергетическая установка, содержащая опору, поворотные лопасти со смещенной осью поворота в сторону их передней кромки, устройство управления, выполненное в виде ограничителей поворота лопастей, установленных шарнирно на жестко закрепленных кронштейнах, с возможностью центробежного отклонения и подпружиненных, отличающееся тем, что оси поворотных лопастей установлены на горизонтальном кольце, которое вращается на катках, установленных на опорах, а оси катков кинематически связаны с электрогенераторами.
Согласно изобретению устройство управления выполнено в виде ограничителей поворота лопастей, установленных шарнирно на кронштейнах, жестко закрепленных на кольце. Одни из ограничителей поворота установлены с возможностью центробежного отклонения, другие подпружинены.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении необходимой частоты вращения ротора генераторов без установки мультипликатора за счет высокого передаточного отношения между кольцом и катками.
На фиг.1 схематично изображена установка (вид сбоку), на фиг.2 - то же, в рабочем положении (вид сверху), на фиг.3 - установка в нерабочем положении (вид сверху), на фиг.4 показан ограничитель с центробежным отклонением, на фиг.5 показан подпружиненный ограничитель.
Ветроэнергетическая установка содержит опоры 7 (фиг.1 и 2) с установленными на них катками 2, поворотные лопасти 3, оси 4 поворота которых размещены на горизонтальном кольце 5, установленном на катках 2, устройство управления 6, взаимодействующее с поворотными лопастями 3, и электрогенераторы 7, связанные кинематически с катками 2.
Опоры 1 снабжены устройством торможения 11 для остановки вращения кольца 5 (фиг.1 и 3) и его фиксации в нерабочем положении.
Устройство управления 6 (фиг.2) выполнено в виде ограничителей поворота 8 и 9 лопастей 3, установленных шарнирно на кронштейнах 10, жестко закрепленных на кольце 5. Ограничители поворота 8 (фиг.4) установлены с возможностью центробежного отклонения, а ограничители поворота 9 (фиг.5) - подпружинены.
Ветроэнергетическая установка работает следующим образом.
Отключением устройства торможения 11 обеспечивается свободное вращение кольца 5 на катках 2. За счет устройства управления 6 (фиг.2) с ограничителями поворота 8 и 9 и эффекта парусности поворотные лопасти 3 устанавливаются в рабочем секторе (45°) поворота, чем достигается наибольший крутящий момент кольца 5 и катков 2, которые кинематически соединены с роторами электрогенераторов 7 (фиг.1), обеспечивая необходимую частоту их вращения.
При скорости ветра выше максимальной рабочей величины ограничители поворота 8 (фиг.2 и 4) устройства управления 6 за счет центробежных сил отклоняются так, что лопасти 3 выходят из рабочего сектора, устанавливаются параллельно направлению ветра и не создают тягового усилия. С уменьшением частоты вращения кольца 5 ограничители поворота 8 возвращаются в рабочее положение, а за счет подпружиненных ограничителей поворота 9 (фиг.2 и 5) поворотные лопасти устанавливаются в рабочем секторе. Так обеспечивается регулирование частоты вращения кольца 5, исключение опасности работы «вразнос» и разрушения агрегата при скорости ветра выше допустимой.