ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ "НОВГОРОД" Российский патент 1994 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для получения электрической энергии при самых разных ветровых режимах.

Известная ветроэлектрическая станция [1] с вертикально-осевым ротором, аэродинамическим экраном его лопастей и электрогенератором имеет ограниченную область использования, сложную систему ориентации лопастей и низкий суммарный КПД.

Эти недостатки устранены в другой известной станции [2] ротор которой выполнен в виде двух контактирующих прямозубых цилиндрических колес, размещенных на вертикальных осях, закрепленных на полом понтоне, снабженном аэродинамическим обтекателем. Этой станции свойственны большие динамические нагрузки при поддержании постоянной частоты вращения колес, что приводит к снижению надежности.

Целью изобретения является повышение надежности путем уменьшения динамических нагрузок.

На фиг. 1 представлен общий вид станции; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Ветроэлектрическая станция содержит ротор, выполненный в виде двух контактирующих между собой прямозубых цилиндрических колес 1, полый понтон 2, несущий вертикальные оси 3 указанных колес и аэродинамический обтекатель 4. В состав станции входят также центральная колонна 5, которая скреплена с дном 6 водоема, и трансмиссия электрогенератора 7. Находясь на верхней оконечности колонны, он кинематически связан с одним из колес посредством цилиндрической шестерни 8, установленной коаксиально на стволе колонны. При этом верхняя поверхность 9 понтона горизонтальная и плоская, а колеса имеют высоту h, которая больше высоты h¹ шестерни. Установлены колеса так, что между нижними их торцами и упомянутой плоскостью образована щель h¹. Кроме того, боковая поверхность 10 понтона выполнена выпукло-вогнутой и в сопряжении с горизонтальной плоскостью создает дисковый волнорез 11. Диаметр d последнего меньше диаметрального размера D выпуклой поверхности понтона и больше удвоенного радиуса R ротора. В полости понтона имеется водобалластная система 12.

Работает станция следующим образом.

При умеренных ветрах понтон 2 с помощью балластной системы 12 погружен так, что колеса 1 расположены над акваторией бассейна и воды не касаются. Колеса при этом встречают ветровые токи своими внешними боковинами и со стороны аэродинамического обтекателя 4. Вращающийся ротор приводит в действие электрогенератор 7 посредством шестерни 8 и трансмиссии последнего.

Когда скорость ветра приблизится к ураганной и появится опасность возникновения чрезмерных динамических нагрузок в трансмиссии генератора, понтон приподнимают при помощи балластной системы так, как это показано на фиг. 1.

Поверхностные волны 13, сопровождающие ураган и встречающие дисковый волнорез 11, разрушаются и покрывают плоскую поверхность понтона мелководным слоем. Кинетическая энергия данного слоя невелика, но толща воды достаточна, чтобы при контакта нижних частей колес с жидкостью притормозить ротор до рабочей скорости вращения.

(56) 1. Заявка Франции N 2291379, кл. F 03 D 3/00, опублик. 1976.

2. Авторское свидетельство СССР N 1645599, кл. F 03 D 3/00, опублик. 1989.

Использование: ветроэнергетика, а именно ветроэлектрические станции, размещенные в прибрежной зоне морей, океанов, крупных озер и водохранилищ. Сущность изобретения: верхняя поверхность понтона, несущего ротор и имеющего возможность перемещаться вдоль колонны, выполнена плоской и горизонтальной, а нижние торцы колес ротора создают с данной плоскостью щель, причем боковая поверхность понтона выпукло-вогнутая и с верхней плоскостью образует дисковый волнорез. При ураганных ветрах набегающие на понтон штормовые волны встречаются с дисковым волнорезом и преобразуются на верхней плоскости понтона в мелководный слой, который, взаимодействуя с нижней частью колес, притормаживает вращение ротора и тем самым ослабляет динамические нагрузки в трансмиссии. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Ветроэлектрическая станция, содержащая ротор, выполненный в виде двух контактирующих прямозубых цилиндрических колес, размещенных на вертикальных осях, закрепленных на полом понтоне, снабженном аэродинамическим обтекателем и установленном с возможностью перемещения вдоль центральной колонны, закрепленной на дне водоема, и электрогенератор, расположенный в верхней части колонны и кинематически связанный с одним из колес посредством цилиндрической шестерни, установленной коаксиально на колонне, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения динамических нагрузок, верхняя поверхность понтона выполнена в виде горизонтальной плоскости, а колеса имеют высоту, большую высоты шестерни, и установлены с образованием щели между нижними торцами и плоскостью понтона. 2. Станция по п. 1, отличающаяся тем, что боковая поверхность понтона выполнена выпукло-вогнутой и образует с горизонтальной плоскостью дисковый волнорез, диаметр которого меньше диаметра понтона и больше удвоенного радиуса ротора.