RU179849U1 - Ветровая генерирующая установка - Google Patents

Abstract

Полезная модель описывает ветровую генерирующую установку (ВГУ), предназначенную для работы в широком диапазоне воздействия воздушного потока с применением в районах с резким континентальным климатом и в тяжелых климатических условиях.ВГУ содержит два ветродвигателя, состоящие из трех колес аэродинамической формы в поперечном сечении, регулируемых радиальных лопастей и лопаток, штанг, кожуха соосных валов, генератора, содержащая неподвижный цилиндр статор, закрепленный за кожух, и два цилиндра ротора противоположного вращения, закрепленных на соосных валах, связанных с лопастями второго ветродвигателя и лопатками первого ветродвигателя, закрепленных между двух колес, установленных в свою очередь на штангах, закрепленных также, как и лопасти второго ветродвигателя и тросовые растяжки, на кожухе и на соосном валу, причем статор размещен между двумя цилиндрами роторов противоположного вращения концентрически, выполненных в виде цилиндров концентрически закрепленных плоскими основаниями, причем цилиндр статора расположен между цилиндрами роторов противоположного вращения, закреплен на несущей раме, установленной на вращающемся соединении с опорой ВГУ, причем смещенной в креплении на раме к креплению первого ветродвигателя, а соосные валы в свою очередь установлены в подшипниках на несущей раме. Угол атаки и синхронность вращения лопастей и лопаток на двух ветродвигателях регулируются силовым приводом. Добавленные конструктивные изменения позволят (ВГУ) повысить энергетическую эффективность передачи электроэнергии с генератора к потребителю прямым контактным соединением с индуктивного контура, чем является электромагнитная обмотка статора. Предложенная совокупность признаков в целом обеспечивает возможность с высокой эффективностью вырабатывать электроэнергию (ВГУ) в сложных климатических условиях, ураганных ветрах или слабой активности воздушного потока при разных направлениях ветра.

Description

Полезная модель относится к ветроэнергетике и может быть использована для выработки электроэнергии, используя энергию ветра в разных климатических условиях, ураганных ветрах или слабой активности воздушного потока при разных направлениях ветра.

Известна ветроэнергетическая установка (заявка на изобретение РФ №93041300, МКИ F03D 1/00), содержащая два ветродвигателя с радиальными лопастями, установленные на двух соосных горизонтальных валах с возможностью вращения в противоположных направлениях, генератор электрического тока, статор которого кинематически связан с одним из колес, а ротор - с другим, подвижный направляющий кожух, огибающий лопасти ветроколес с возможностью поворота вокруг ветродвигателя и фиксации положения, ветровые ловушки, средства крепления лопастей, при этом лопасти одного колеса имеют угол атаки, противоположный углу атаки лопастей другого колеса и установлены с возможностью изменения угла атаки, статор и ротор генератора выполнены в виде цилиндров, концентрически скрепленных плоскими основаниями, причем цилиндры ротора расположены в кольцевых зазорах между цилиндрами статора эквидистантно последним, а установка дополнительно снабжена флюгером с датчиками преимущественного направления ветра.

Недостатком такого устройства является трудность работы установки при ветрах разной интенсивности, нет возможности передачи электроэнергии с генератора к потребителю прямым контактным соединением с индуктивного контура, чем является электромагнитная обмотка статора.

Известна также ветроэнергетическая установка (ВЭУ) (патент РФ №2315891, МКИ F02D 3/02), содержащая два ветродвигателя с радиальными лопастями, установленные на двух соосных валах с возможностью вращения в противоположных направлениях, причем оси ВЭУ могут поворачиваться в зависимости от направления ветра.

Недостатком такой системы является, невозможность обеспечения стабильной частоты вращения при разной скорости ветра. Не эффективность второго ветродвигателя постоянно находится в "ветровой тени" первого ветродвигателя.

Задача, решаемая полезной моделью, состоит в том, что обеспечить эффективность второго ветродвигателя ВЭУ, постоянно находящегося в "ветровой тени" первого ветродвигателя. Снизить осевые нагрузки при использовании ВЭУ в сложных климатических условиях при разных направлениях и силе ветра на соединения соосных валов с ветродвигателями. Обеспечить передачу электроэнергии с генератора к потребителю прямым контактным соединением с индуктивного контура, чем является электромагнитная обмотка статора.

Поставленная задача достигается тем, что ветровая генерирующая установка (ВГУ) содержит опору, несущую раму и состоит из двух ветродвигателей, установленных на двух соосных горизонтальных валах с возможностью вращения в противоположных направлениях, содержащих кольцеобразные крылья с аэродинамическим профилем, генератор электрического тока, содержащий статор и роторы противоположного вращения, кожухи, тросовые растяжки, закрепленные концами за соосные валы и за кольцеобразные крылья с аэродинамическим профилем ветродвигателей, причем первый ветродвигатель относительно набегающего воздушного потока содержит два кольцеобразных крыла с аэродинамическим профилем, размещенных на штангах, лопатки, установленные между двумя крыльями, а второй ветродвигатель содержит одно кольцеобразное крыло с аэродинамическим профилем, размещенное на лопастях, при этом штанги первого ветродвигателя и лопасти второго ветродвигателя размещены на соосных валах, при этом выполненный в виде цилиндра статор генератора плоским основанием закреплен за кожух, а роторы генератора, выполненные в виде цилиндров, закреплены плоскими основаниями на соосных валах, причем цилиндр статора установлен концентрически между двумя цилиндрами роторов, один из которых имеет кинематическую связь с штангами первого ветродвигателя, а другой - с лопастями второго ветродвигателя, при этом штанги, лопасти, и тросовые растяжки, размещенные на соосных валах, закреплены и на кожухах, установленных на соосных валах, размещенные на ветродвигателях лопасти и лопатки, установлены с возможностью изменения угла атаки и размещены друг к другу под противоположным углом относительно набегающего воздушного потока, а вращающееся соединение, соединяющее опору с несущей рамой, смещено в креплении на раме в сторону крепления первого ветродвигателя, что позволяет использовать второй ветродвигатель при воздействии воздушного потока как флюгер; в свою очередь, передача электроэнергии с генератора к потребителю производится с бесконтактного индуктивного контура, чем является электромагнитная обмотка статора.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез, а на фиг. 2 - фронтальный вид ВГУ.

ВГУ работает следующим образом. Для создания противоположного вращения двух ветродвигателей, лопатки 1 первого ветродвигателя 2 и относительно лопастей 3 второго ветродвигателя 4 принимают противоположный угол атаки. При воздействии воздушного потока на лопатки 1 первого ветродвигателя, относительно набегающего воздушного потока создастся вращение двух крыльев 5, размещенных на штангах 6, закрепленных на кожухе 7 и на соосном валу 8, на котором также закреплен цилиндр ротора 9. Воздушный поток, проходя внутри первого ветродвигателя 2, минуя штанги 6, попадает на лопасти 3 второго ветродвигателя. Направленный воздушный поток и ограниченный в рассеивании за счет нижней плоской формы крыла 5 в поперечном сечении и сниженное давление за лопатками первого ветродвигателя 2 увеличивают активность потока, проходящего под плоскостью внутреннего крыла 5 первого ветродвигателя 2. Направленный воздушный поток и ограниченный в рассеивании воздушный поток, действующий на лопасти 3 второго ветродвигателя 4, дополнительно направлен и ограничен в рассеивании за счет нижней плоскости крыла 12 второго ветродвигателя 4, а сниженное давление за плоскостью крыла 12 второго ветродвигателя 4 увеличит активность воздушного потока под крылом 12 действующего на лопасти 3, размещенные под противоположным углом относительно лопаток 1, размещенных на первом ветродвигателе 2. Создастся противоположное вращение двух ветродвигателей 2, 4, размещенных на соосных валах 14, 8, на которых закреплены плоскими основаниями цилиндры роторов 9, 15. Разноименные поля цилиндра статора 16, закрепленного плоскими основаниями на кожухе 11 и установленного между двумя цилиндрами роторов концетрически, взаимодействуя при противоположном вращении роторов 9, 15 с разноименными полями роторов 9, 15, создают электрический ток. Взаимодействие разноименных полей статора 16 с разноименными полями роторов 9,15 противоположного вращения увеличит частоту пересечения разноименных полей статора 16 в два раза относительно скорости вращения ветродвигателей 2, 4, что повышает э.д.с. и количество произведенной электроэнергии. Синхронность противоположного вращения двух ветродвигателей 2, 4, контролируется углом атаки лопастей 3, лопаток 1, управляемых силовыми приводами (не указано). Кожухи 7, 13, закрепленные на соосных волах 14, 8, имеют обтекаемую форму, служат дополнительным креплением для штанг 6, лопастей 3 и тросовых растяжек 10, закрепленных одним концом за крылья, а другим концом за кожухи 7, 13 и соосные валы 8, 14, что снижает осевую нагрузку на соединения с соосными валами 8, 14. Действующая подъемная сила аэродинамики крыльев растягивает в диаметральном направлении кольцеобразные крылья 5, 12, чему противодействуют реактивные усилия растяжек 10. Противодействие усилий растяжек 10, и соединения крыльев 5 с лопатками 1, штангами 6 и лопастями 3 создают общею каркасную схему устройства ветродвигателей 2, 4, обеспечивающую динамическую жесткость ветродвигателей. Кинетическая энергия ветродвигателей 2, 4 увеличит общий крутящий момент, стабилизирует работу ВГУ. Кинетическая энергия ветродвигателей 2, 4 служит дополнительной действующей силой в преобразовании энергии ветра в электрическую энергию, а противоположное вращение ветродвигателей 2, 4 гасит гироскопический эффект. Вращающееся соединение 17, соединяющее несущую раму 18 с опорой 19 смещено в сторону крепления первого ветродвигателя 2, что позволяет использовать второй ветродвигатель 4 при воздействии воздушного потока как флюгер. Добавленные конструктивные изменения позволят ВГУ повысить энергетическую эффективность передачи электроэнергии с генератора к потребителю прямым контактным соединением с индуктивного контура, чем является электромагнитная обмотка статора.

Предложенная совокупность признаков в целом обеспечивает возможность с высокой эффективностью вырабатывать электроэнергию в сложных климатических условиях, ураганных ветрах или слабой активности воздушного потока при разных направлениях ветра.

Промышленная применимость обеспечивается современными технологиями производства ВГУ.

Claims (1)

1. Ветровая генерирующая установка, содержащая несущую раму, опору, состоит из двух ветродвигателей, установленных на двух соосных горизонтальных валах с возможностью вращения в противоположных направлениях, содержащих кольцеобразные крылья с аэродинамическим профилем, генератор электрического тока, содержащий статор и роторы противоположного вращения, кожухи, тросовые растяжки, закрепленные концами за соосные валы и за кольцеобразные крылья с аэродинамическим профилем ветродвигателей, отличающаяся тем, что первый ветродвигатель относительно набегающего воздушного потока содержит два кольцеобразных крыла с аэродинамическим профилем, размещенных на штангах, лопатки, установленные между двумя кольцеобразными крыльями с аэродинамическим профилем, а второй ветродвигатель содержит одно кольцеобразное крыло с аэродинамическим профилем, размещенное на лопастях, при этом штанги первого ветродвигателя и лопасти второго ветродвигателя размещены на соосных валах, при этом статор генератора, выполненный в виде цилиндра, плоским основанием закреплен за кожух, а роторы генератора, выполненные в виде цилиндров, закреплены плоскими основаниями на соосных валах, причем цилиндр статора концентрически установлен между двумя цилиндрами роторов, один из которых имеет кинематическую связь с штангами первого ветродвигателя, а другой - с лопастями второго ветродвигателя, при этом штанги, лопасти и тросовые растяжки, размещенные на соосных валах, закреплены и на кожухах, установленных на соосных валах, размещенные на ветродвигателях лопасти и лопатки установлены с возможностью изменения угла атаки и размещены друг к другу под противоположным углом относительно набегающего воздушного потока, при этом вращающееся соединение, соединяющее опору с несущей рамой смещено в креплении на раме в сторону крепления первого ветродвигателя.

Images