ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к ветроэнергетике, а именно к устройствам, преобразующим энергию ветра в другие виды энергии.
Известна ветроэнергетическая установка, содержащая опору, установленное на ней поворотное рамное основание, закрепленный на нем корпус, раструб в виде усеченной пирамиды, меньшее основание которой сопряжено с корпусом, а верхняя и нижняя стенки связаны со стенками корпуса при помощи осевых шарниров, привод, кинематически связанный со стенками раструба, установленные в корпусе ветроколесо и связанный с ним электрогенератор и размещенный за корпусом флюгер. Флюгер выполнен в виде двух вертикальных пластин, установленных на основании симметрично продольному сечению корпуса. Корпус снабжен конфузорными участками, один из которых примыкает к меньшему основанию раструба. Большее основание последнего имеет форму шестиугольника с установленными в его углах шарнирными узлами. Ориентация на ветер раструба осуществляется при взаимодействии с потоком флюгера и повороте основания на опоре. Поток воздуха, ускоренный в раструбе и конфузорном участке корпуса, попадает на ветроколесо, вызывая его вращение и выработку тока электрогенератором. [1]
Недостатком данной установки является большой вес ее составляющих частей, размещенных на поворотном рамном основании, что требует больших усилий при ее повороте на ветер. Значительные потери мощности происходят в ее кинематических цепях.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту является ветроэлектрическая станция, содержащая ветроколеса, установленные в кожухах и кинематически соединенные с генератором, рама изогнута по дуге окружности и снабжена тележками, установленными на кольцевом пути. При наличии ветра рама автоматически разворачивается на тележках по кольцевому пути и устанавливает ветроколеса навстречу ветру Проходное сечение для ветрового потока по мере прохождения его через станцию уменьшается, при этом увеличивается скорость потока, натекающего на ветроколеса, что увеличивает мощность станции. [2]
Недостатком прототипа является то, что установка, содержащая большое количество ветровых колес с кожухами, установленными на тележке, может ориентироваться и поворачиваться по направлению ветра только в случае больших скоростей ветра. При малых напорах ветра такая установка неработоспособна и не может отслеживать изменение направления ветра.
Задачей заявляемого технического решения является расширение арсенала ветроэнергетических установок. Техническим результатом предлагаемого технического решения является реализация поставленной задачи.
Указанный результат достигается тем, что в ветроэнергетической установке, содержащей основание в виде кольцевого пути с установленными на нем тележками, ветроколесо и кинематически соединенный с ним генератор, в центре окружности кольцевого пути установлен вал с закрепленным на нем ветроколесом, лопасти которого зафиксированы в тележках.
Установка ветроколеса на валу параллельно поверхности земли (ось вращения ветроколеса расположена вертикально относительно поверхности земли) позволяет разместить ветроэнергетическую установку без механизмов ориентации по ветру что упрощает монтаж ветроэнергетической установки. Рабочие элементы располагаются близко к земле, что облегчает их обслуживание. Лопасть, зафиксированная в тележке, имеет дополнительную опору, что дает возможность использовать лопасть большой длины и одновременно предохраняет ее от разрушения при большом ветровом потоке. Ветроколесо, закрепленное по центру на валу а лопастями зафиксированное на тележке, создает минимальное давление на последнюю, что позволяет уменьшить силу трения, которую на основании в виде кольцевого пути преодолевает тележка.
Конструктивные особенности данной ветроэнергетической установки позволяют использовать ветроколесо с увеличенной длиной лопасти, что обеспечивает увеличение момента силы и мощности генератора, повышая КПД ветроэнергетической установки в целом.
Простота конструкции обеспечивает работоспособность ветроэнергетической установки без точной балансировки.
Невысокая стоимость, простота устройства и установки, легкая транспортировка позволяют применять данную установку в различных районах и климатических поясах.
Заявляемое устройство иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид ветроэнергетической установки, на фиг.2 - кинематическое соединение, на фиг.3 - лопасть ветроколеса, зафиксированная в тележке.
Ветроэнергетическая установка содержит основание 1 (фиг.1) в виде кольцевого пути, тележки 2 (фиг.1, 3), установленные на кольцевом пути, ветроколесо 3 (фиг.1), установленное на валу 4 параллельно поверхности земли, кинематическое соединение ветроколеса 3 (фиг.1) и генератора 5 (фиг.2), вал 4 (фиг.1), установлен в центре окружности кольцевого пути с закрепленным на нем ветроколесом 3, лопасти 6 (фиг.1, 3) ветроколеса 3 зафиксированы в тележках 2. Кинематическое соединение ветроколеса 4 (фиг.1) и генератора 5 (фиг.2) представляет собой ременную передачу 7, включающую в себя, ведущий шкив 8, ведомый шкив 9 и ремень 10. Ведущий шкив 8 установлен на валу 4 (на фигуре не показано) и посредством ремня 10 соединен с ведомым шкивом 9, установленным на генераторе 5 (фиг.2).
Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Для монтажа ветроэнергетической установки выбирают ровную и твердую площадку. В центре площадки закрепляют вал 4. Затем устанавливают основание 1 в виде кольцевого пути. Ветроколесо 3 закрепляют на валу 6, и фиксируют лопасти 7 в тележках 2, которые устанавливают на кольцевой путь. Под воздействием давления ветрового потока, передаваемого на лопасти 7 ветроколеса 3, оно начинает вращаться, передавая крутящий момент на вал 6, который в свою очередь через кинематическое соединение передает крутящий момент на генератор 5. Генератор 5 начинает вырабатывать электрическую энергию. Вместо ременной передачи в ветроэнергетической установке может быть применено другое кинематическое соединение, например, в виде редуктора, цепной или иной аналогичной передачи. В качестве генератора может применяться любой подходящий по конструктивным размерам и необходимым техническим характеристикам электрический генератор. В предлагаемом выше описании применен электрический генератор постоянного тока с выходным напряжением 12 вольт.
Источники информации:
1. Патент на изобретение №1692306 (Бабунашвили З.Г), 13.07.1989 г., «Ветроэнергетическая установка Бабунашвили З.Г. ».
2. Авторское свидетельство СССР №1280180 (Лебедев Н.С.), 30.12.1986 г., «Ветроэлектрическая станция».