Ротор ветроэнергетической установки
ROTOR OF WIND-DRIVEN POWER PLANT

Изобретение относится к ветровой и солнечной энергетике для преобразования энергии ветра и солнца в электрическую в составе ветроэнергетической установки с вертикальной или горизонтальной осью вращения.
Известен ротор ветроэнергетической установки [(19) SU (11) 1463949 А1 (51) 4F03D 3/00 1987 г.], в котором лопасть раскрывается на активном участке и складывается на пассивном участке за счет движения пластин вдоль траверсы. Недостатком такого ротора является ненадежность движения пластин вдоль траверсы из-за пыли или обледенения. Известен ротор ветроэнергетической установки [(19) SU (11) 1325186 А2 (51) 4F03D 1/06 1985 г.], содержащий лопасть с лонжероном, на котором при помощи подшипников и упругих элементов закреплены секции пера, поворачивающиеся под действием ветра. Указанный ротор имеет сложную конструкцию лопасти и низкую эффективность преобразования ветровой энергии в механическую, т.к. при обтекании профиля пера используется только маленькая толкающая составляющая аэродинамических сил и очень маленькая сила от парусности.
Известен ротор ветроэнергетической установки [(19) RU (11) 2343310 (13) С1 2007 г.], взятый за прототип, содержащий лопасть, хвостовая часть которой выполнена упругой и податливой действию ветра. К недостаткам такого ротора можно отнести большое отклонение хвостовой части лопасти под действием ветра, что снижает преобразование энергии ветра в механическую во время его вращения и в электрическую в составе ветроэнергетической установки.
Предлагаемый ротор ветроэнергетической установки повышает преобразование энергии ветра в механическую во время вращения и в электрическую в составе ветроэнергетической установки. Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый ротор ветроэнергетической установки, содержащий каркас, закрепленный на вертикальной или горизонтальной оси через подшипники, лопасти с упругой частью, закрепленные на каркасе, имеет ограничитель разгиба упругой части лопасти, закрепленный одним концом к каркасу, а другим концом к упругой части лопасти с натягом, тонкопленочные гибкие солнечные панели, которые прочно нанесены на лопасти с упругой частью и от которых проложены электрические кабели к токосъемным коллекторам.
Повышенная эффективность преобразования ветровой энергии в механическую во время вращения ротора достигается тем, что под действием ветра упругая часть лопасти изгибается, устойчиво воспринимая давление ветра большой площадью с одной стороны и тем самым создавая повышенный крутящий момент, который в составе ветроэнергетической установки передается на вращение электрогенератора. При этом ограничитель разгиба упругой части лопасти не препятствует ей устойчиво воспринимать давление ветра большой площадью и полученной силой вращать ротор ветроэнергетической установки.
При разгибании лопасти с упругой частью под действием упругих сил материала упругой части лопасти и ветра ограничитель разгиба лопасти обеспечивает удержание упругой части лопасти в устойчивом положении при давлении ветра на большую площадь с другой стороны и полученной силой вращать ротор ветроэнергетической установки и вырабатывать электроэнергию электрогенератором. Тонкопленочные гибкие солнечные панели повышают эффективность преобразования солнечной энергии, вырабатывая электрическую энергию в светлое время суток. На фиг. 1 показан ротор ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения, общий вид; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 - c горизонтальной осью вращения, общий вид.
Ротор ветроэнергетической установки содержит каркас 1 закрепленный на вертикальной или горизонтальной оси 2 через подшипники 3, выполненный из дюраля Д16 или из стали 45. Лопасть 4 с упругой частью, закрепленная на каркасе 1, выполнена из листового дюраля Д16. В качестве ограничителя 5 разгиба упругой части лопасти применен стальной трос, прочно закрепленный одним концом к каркасу 1, а другим концом к упругой части лопасти 4, с таким натягом, чтобы изогнуть лопасть в положение, устойчивое давлению ветра (Фиг. 1, 2 и 3).
Повышенная надежность ротора ветроэнергетической установки достигается тем, что каркас 1 и лопасти 4 с упругой частью выполнены из прочного материала, например, из дюраля или стали.
В качестве ограничителя 5 разгиба лопасти можно применить трос или канат, прочно закрепленный одним концом к каркасу 1, а другим концом к упругой части лопасти 4 с натягом.
Работает предлагаемый ротор ветроэнергетической установки следующим образом:
Под действием ветра на изогнутую лопасть, закрепленную на каркасе 1, происходит вращение ротора в составе ветроэнергетической установки, выработка электрической энергии электрогенератором, а под действием солнечного света на тонкопленочные гибкие солнечные панели 6, прочно нанесенные на лопасти 4 с упругой частью, производится выработка электрической энергии и передача ее по электрическим кабелям 7 к токосъемным коллекторам 8.