Применение пневморекуператора в ветрогенераторе с вертикальной осью вращения типа Дарье

Секция «Модели и методы анализа прочности динамики и надежности конструкций КА»

Библиографические ссылки

1. Merlet J. P. Parallel Robots. Solid Mechanics and its Application. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2000.

2. Бушуев В. В., Хольшев И. Г. Механизмы параллельной структуры в машиностроении // СТИН, 2001. № 1. С. 3-8.

3. Рыбак Л. А. Эффективные методы решения задач кинематики и динамики робота-станка параллельной структуры. М. : Физматлит, 2011. 148 с.

4. Воробьев В. И., Попов С. А., Шевелева Г. И. Механика промышленных роботов : в 3 кн. Кн. 1: Кинематика и динамика. М. : Высш. шк., 1988. 304 с.

5. Смирнов П. Н, Смирнов Н. А. Методы однородного преобразования координат при выполнении кинематического анализа плоского механизма // Ре-шетневские чтения : материалы XVI Междунар. науч. конф. : в 2 ч. ; СибГАУ. Красноярск, 2012. Ч. 1. С. 274-275.

© Смирнов А. Н., Мирзаев Р. А., 2013

УДК 621

В. А. Сорокин Научные руководитель - М. В. Кубриков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнёва, Красноярск

ПРИМЕНЕНИЕ ПНЕВМОРЕКУПЕРАТОРА В ВЕТРОГЕНЕРАТОРЕ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ ТИПА ДАРЬЕ

Рассматриваются более выгодное применение вращательного момента поступающего с оси вращения лопастей ветрогенератора.

В настоящее время всё большее распространение начинают получать ветрогенераторы. И мы задумались над тем, как повысить их автономность.

В прошлом году нами была выдвинута идея использования рекуперационного устройства, для того чтобы запасти часть затраченной на вращение оси генератора, вращательной энергии, чтобы в дальнейшем, когда прекратится ветер эта энергия была возвращена. Само рекуперационное устройство работало на основе гравитационного аккумулятора . то есть энергия запасалась в виде высоты поднятого груза.

За прошедший год мы более глубоко рассмотрели данную схему и доступные модели ветряных генераторов и аккумуляторов. Было принято решение переделать схему данного устройства, так как:

Во-первых, ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения имеют ряд ограничений в изменении конструкции и более дорогие по сравнению с ветро-генератором с вертикальной осью вращения.

Во-вторых, рекуперационное устройство с гравитационным аккумулятором как раз очень требовательно к конструкции ветрогенератора.

Ну а теперь подробно рассмотрим нашу новую схему.

В связи с перпендикулярным направлением действия ветра на ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения потребовалось применение системы ориентации и сравнительно сложных способов съема мощности. Это снизило их эффективность и усложнило конструкцию ветродвигателей, то есть применить ветрогенератор данного типа в нашей схеме невозможно. Ветрогенератор с вертикальной осью вращения типа Дарье вследствие своей геометрии при любом направлении ветра находятся в произвольном положении. Кроме того, такая схема позволяет за счет удлинения вала расположить редуктор с генератором

и рекуператором в основании башни.

Для включения рекуператора в ветрогенератор все так же используется механический дифференциал. Рекуператор в нашей схеме изменен и теперь запасает энергию в виде сжатого газа.

В общем виде наша схема работает следующим образом.

Дует ветер, начинается вращение оси механического дифференциала, главная ось дифференциала начинает крутить генератор, при достижении определенного количества оборотов в движение приходит вторая полуось дифференциала, приводя в работу накопительный компрессор, начинается закачка газа в емкость для хранения, а следовательно и повышение давления.

Конструктивная схема ветрогенератора с вертикальной осью вращения типа Дарье: 1 - рабочая лопасть; 2 - ветикальная ось; 3 - рама, 4 - редуктор; 5 - генератор

В тот момент, когда ветер перестает дуть, открывается электропневмоклапан и избыток газа выходит из ёмкости и приводит в действие турбину, которая в свою очередь снова начинает вращать генератор.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

На данный момент эта технология рассмотрена чисто теоретически без подробных расчетов и практических опытов, но в ближайшее будущее мы планируем это исправить.

Схема пневмоаккумулятора: 1 - ось генератора; 2 - нагнетающий компрессор; 3 - емкость накопления газа; 4 - электропневмоклапан; 5 - собирающая турбина; 6 - генератор

Схема включения рекуператора: 1 - механический дифференциал; 2 - пневмоаккумулятор; 3 - генератор

© Сорокин В. А., 2013

УДК 621

О. Б. Фисенко Научные руководитель - М. В. Кубриков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск, Россия

ОБЗОР НАКОПИТЕЛЕЙ (АККУМУЛЯТОРОВ) ЭНЕРГИИ

Рассматриваются возможные способы накопления (аккумуляторов).

Целый ряд областей человеческой жизнедеятельности потенциально может значительно перемениться в лучшую сторону при замещении нынешних энергоносителей на электроэнергию, либо при изменении существующих способов её передачи и хранения. При производстве электроэнергии необходимыми составляющими в цепочке являются накопитель энергии и электрогенератор. Для создания запаса электроэнергии или ее распределения вне сети (например, для питания мобильных электронных устройств или запуска двигателя автомобиля) она должна быть преобразована в другие виды энергии. Наиболее популярным является использование для этой цели химических вторичных источников тока - электрохимических аккумуляторов, в которых происходит преобразование электрической энергии в химическую энергию связи веществ и соединений (заряд аккумулятора) или обратное преобразование (разряд).Например, вода, запасенная в водохранилище гидроэлектростанции, обладает гравитационной энергией и может расходоваться по мере надобности для вращения турбин электрогенератора. На тепловой электростанции энергия вначале запасается в виде угля, мазута или газа, которые также используются в соответствии с потребностями. На атомных электростанциях роль накопителя выполняет ядерное топливо. Вышеприведенные электростанции могут работать в режиме постоянной мощности, изменяя ее только при изменении энергопотребления. При производстве электрической энергии с использованием так называемых альтернативных ис-

электроэнергии с помощью различных накопителей

точников (например, ветер, солнце) возникает проблема непостоянства их мощности, которая отсутствует при производстве энергии традиционными способами. Поэтому необходимо энергию источника вначале запасти в накопителе энергии, а затем уже расходовать энергию накопителя, преобразуя ее, например, в электрическую энергию в необходимом количестве.

Накопители электрической энергии являются важнейшим элементом активно-адаптивных сетей будущего. Они выполняют ряд функций:

• выравнивание графиков нагрузки в сети (накопление электрической энергии в периоды наличия избыточной (дешевой) энергии и выдачу в сеть в периоды дефицита;

• обеспечение повышения надежности сети;

• отсрочка расширения мощности сети;

• обеспечение бесперебойного питания особо важных объектов, собственных нужд электростанций и подстанций;

• сглаживание колебаний мощности, стабилизации работы малоинерционных систем распределенной генерации.

1. Конденсаторный накопитель:

Если использовать электролитические конденсаторы, то их масса может составить 120 кг. Удельная энергия накопителя при этом 0,26 кДж/кг. При работе накопитель может в течение часа обеспечивать нагрузку не более 9 Вт. Срок службы электролитических конденсаторов может достигать 20 лет. Достоин-