ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Полезная модель относится к области ветроэнергетике, а именно к ветроустановкам с осью вращения ротора, совпадающей с направлением ветра.
Известна ветровая энергетическая установка (патент RU 2189493, F03D 1/00, опубл. 2002.09.20) содержащая ветротурбину, состоящую из внутреннего и внешнего колец, между которыми находятся лопасти, а между ними образованы воздушные каналы с замкнутым контуром и переменным сечением таким образом, что площадь второго сечения больше площади выходного сечения канала.
Недостатком этой конструкции является низкая частота вращения многолопастной турбины. Для таких конструкций требуется редуктор, обеспечивающий повышение числа оборотов на валу генератора, что приводит к усложнению конструкции и снижению КПД.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является ветроэнергетическая установка (SU 1409774 A1; F03D 5/04 опубл. 15.07.88), состоящая из двух рам соединенных между собой под углом. Рамы связаны с шарнирной опорой и имеют тележки, которые движутся по круговой рельсовой направляющей. На каждой раме укреплены ветряные колеса с электрическими генераторами. При направлении ветра, отличном от направления оси симметрии установки, происходит ее поворот за счет разности сил, действующих на каждую раму до тех пор, пока установка не займет симметричное положение относительно потока.
Большое количество ветряных колес позволяет применять колеса небольшого диаметра с небольшим числом лопастей и, тем самым, увеличить частоту их вращения. Однако эта установка достаточно сложна и габаритна. Кроме того, в этой установке ветряные колеса расположены на сравнительно небольшой высоте и работают в зоне более низких скоростей ветрового потока по сравнению с мачтовыми ветроустановками. Это снижает мощность и КПД установки.
Технический результат предлагаемого технического решения является увеличение коэффициента полезного действия, упрощение конструкции, уменьшение габаритов и расширение возможностей регулирования установки.
Указанный технический результат достигается тем, что в ветроэлектростанции содержащей ветряные колеса, закрепленные на раме, которая установлена на шарнирную опору, в середине рамы установлено центральное ветряное колесо, а на равном расстоянии от его оси на той же раме установлены периферийные ветряные колеса, при этом плоскости вращения колес смещены относительно друг друга настолько, чтобы исключить их соприкосновение при вращении; каждый вал ветряного колеса имеет
звездочку с равным числом зубьев, а электрогенератор, шарнирно закрепленный на раме, имеет приводную звездочку с меньшим числом зубьев, при этом все звездочки объединены непрерывной цепью таким образом, что звездочки ветровых колес вращаются в одном направлении, а приводная звездочка электрогенератора в противоположном; натяжение цепи обеспечивается пружиной, которая поддерживает электрогенератор; рама имеет хвостовик, при помощи которого ветряные колеса занимают определенное положение по отношению к потоку ветра, причем угол поворота хвостовика может регулироваться.
На фиг.1 изображен вид спереди ветроэлектростанции, на фиг.2 - вид сверху, на фиг.3 - вид сбоку и на фиг.4 - схема передачи вращения ветряных колес на вал электрогенератора.
Ветроэлектростанция состоит (см. фиг.1) из сварной рамы 1 на которой в подшипниковых узлах закреплены несколько ветряных колес 2. Электрогенератор 3 установлен на опоре 4, которая с одной стороны через шарнир 5 соединена с рамой 1, а с другой стороны подвешена на регулируемой пружине 6. Рама 1 через упорный подшипник 7 и скользящие подшипники 8 и 9 установлена на мачте 10 с возможностью поворота на 360° вокруг оси мачты. Вращение ветряных колес (см. фиг.2) через валы 11 передается на звездочки 12, которые соединены между собой бесконечной цепью 13, а через звездочку 14 с валом электрогенератора 3.
Рама 1 (см. фиг.3) через шарнирную ось 15 соединена с хвостовиком 16 который имеет тягу 17 и блок 18 для изменения угла поворота хвостовика 16.
Звездочки 12 (см. фиг.4) и звездочка 14 соединены между собой цепью 13 таким образом, что вращение звездочек ветряных колес 2 имеют одно направление, а приводной звездочки 14 электрогенератора - противоположное.
Ветроэлектростанция работает следующим образом.
Если плоскость хвостовика установлена параллельно осям вращения ветряных колес, ветровой поток разворачивает устройство таким образом, что плоскости вращения лопастей становятся перпендикулярными направлению потока. Ветровой поток, воздействуя на лопасти ветряных колес 2, создает на каждом из них вращающие моменты, которые через звездочки 12 и цепь 13 приводят во вращение электрогенератор 3 через его приводную звездочку 14. При этом вращение звездочек ветряных колес и звездочки электрогенератора - противоположное.
Для снижения нагрузки на лопасти (например, в случае, когда сила ветра достаточно велика) необходимо посредством тяги 17 и блока 18 изменить угол поворота хвостовика 16. При этом рама 1 ориентируется таким образом, что угол между
плоскостями вращения лопастей и направлением ветра становится меньше 90°. Для останова ветроэлектростанции необходимо установить хвостовик в такое положение, при котором рама разворачивается настолько, что плоскости вращения ветряных колес становятся параллельными ветровому потоку.
Применение большого числа ветряных колес 2, объединенных цепью 13 для вращения электрогенератора 3, позволяет уменьшить диаметр каждого ветряного колеса и, тем самым, увеличить частоту их вращения. Это позволяет использовать при работе ветроэлектростанции электрогенераторы без дополнительной установки редуктора.