ВЕТРОКОЛЕСО
WIND-WHEEL

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к регулируемым ветроколесам.
Известны различные регулируемые ветроколеса [1], такие, например, как выводящиеся из-под ветра с воздушными тормозами. Однако наибольшее распространение получили ветроколеса с поворотными лопастями. Применяются схемы со стабилизаторами, с инерционными (центробежными) регуляторами, с поворотом лопасти под давлением ветра.
Наиболее распространены центробежные регуляторы [2, 3, 4], однако им присущи серьезные недостатки, связанные, например, с возникновением автоколебаний (под воздействием порывов ветра), недостаточной диссипацией энергии в системе, а также с необходимостью наличия грузов, что утяжеляет подвижную лопасть, негативно влияя на массогабаритные показатели ветроколеса.
Наиболее близким к заявляемому является ветроколесо [5] с электрическим приводом поворота лопастей, при этом двигатель с передачей устанавливается в ступице, ветроколесо закреплено на основании, которое может быть поворотным, соответственно, имеются лопасти с механизмом поворота, редуктор.
Существенным недостатком данного и подобных ему устройств является необходимость наличия вращающихся токосъемников со щетками, что усложняет конструкцию и понижает надежность из-за необходимости периодического обслуживания. Кроме того, данная конструкция не предусматривает изменение площади лопастей, что является важным фактором, обеспечивающим высокие регулировочные качества.
Изобретение направлено на устранение вращающегося токосъема, на обеспечение бесконтактности, т.е. повышение надежности, а также на обеспечение возможности регулирования площади лопасти ветроколеса.
Ветроколесо, вращающееся относительно основания, содержат лопасти с изменяемой площадью и ступицу, в которой установлены червячные редукторы с выходными и входными валами, на которых закреплены роторы, имеющие магнитный контакт со статорами, установленными на основании, на выходных валах редукторов установлены параллельно вращающиеся навстречу друг другу барабаны, закрепленные верхними частями в обоймах, барабаны снабжены гибкой оболочкой, закрепленной двумя параллельными кромками каждая на своем барабане и снабженной натяжным устройством, имеющим натяжные планки, объединенные балансирами, которые с помощью шарниров скреплены с главным балансиром, на который воздействует наживная планка с помощью пружин, установленных в обоймах.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена лопасть ветроколеса в разрезе, на фиг.2 представлен вертикальный разрез ветроколеса, на фиг.3 - схематичный разрез ветроколеса в плоскости зазора торцевых статоров.
Ветроколесо содержит два вращающихся барабана 1 и 2, расположенных параллельно. Гибкая оболочка 3, например прямоугольной формы, закреплена двумя параллельными кромками, каждая на своем барабане и снабжена натяжной планкой 4. Ветроколесо содержит основание 5, на котором в подшипниках 6 и 7 закреплен вал со ступицей 8. Передняя часть ступицы прикреплена аэродинамическим колпаком 9. В теле ступицы выполнены гнезда, в которых установлены подшипники 10 и 11, в которых вращаются выходные валы 12, на которых установлены барабаны червячных редукторов, которые имеют червячное колесо 13 и вал 14 с установленным на нем ротором 15, который входит в магнитный контакт со статорами 16. Натяжное устройство имеет натяжные планки 4, объединенные балансирами 17, которые с помощью шарниров 18 скреплены с главным балансиром 19, на который воздействует нажимная планка 20 с помощью пружин 21 и 22.
Пружины установлены в обоймах 23, в которых также в подшипниках 24 установлены верхние части 25 барабанов 1 и 2.
Работа устройства: при наличии ветрового потока и отсутствии сигнала на статорах, барабаны 1 и 2 неподвижны вследствие эффекта самоторможения, присущего червячной передаче. При необходимости изменить площадь лопасти на статоры 16 подаются сигналы (вращающиеся поля), которые приводят к вращению роторов 15 и валов 14 с червяками; в результате червячные колеса поворачиваются, при этом одно из них имеет правое направление нарезки червяка, другое - левое, поэтому барабаны 1 и 2 вращаются навстречу друг другу, наматывая или сматывая гибкую оболочку 3, натяжение которой поддерживается натяжным устройством - пружинами 21 и 22, планкой 20, балансирами 17 и 19 и натяжными планками 4. Минимальная площадь лопасти показана на фиг.1 пунктиром, а максимальная - сплошной линией.
Технико-экономическим преимуществом заявленного ветроколеса является бесконтактность передачи усилия со статора на вращающуюся часть, что обеспечивает возможность изменения площади лопасти и увеличивает регулировочные свойства ветроколеса.
Источники информации
1. Фатеев Е.М. Ветродвигатели. - ГНТИ, Москва, 1962, с.67.
2. Патент РФ №2205292 - Ветроэнергетическая установка / А.В.Околов, С.А.Авраменко.
3. Патент РФ №2235902 - Ветроколесо ветроэнергетической установки горизонтально-осевого типа / А.Е.Веремеенко и др.
4. Александров В.Л. Воздушные винты. - Москва, Оборонгиз, 1951, с.59, ориг.37.
5. Ветроэнергетика. / Под ред. Д. де Рензо, пер. с англ. под ред. Я.И.Шефтера. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - с.113, 3.10.