БАШНЯ ВЕТРОУСТАНОВКИ Российский патент 1997 года по МПК F03D11/04 

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено в вентроэнергетических установках средней и большой мощности.

Известна башня ветроустановки, содержащая форму в виде треугольной пирамиды с ребрами, основание которой имеет форму равнобедренного треугольника, а площади поперечных сечений ребер при основании равны между собой и меньше площади ребра при вершине /1/.

Известна также башня, имеющая несимметричную сферическую форму, образованная из твердого стеклопластика, содержащая несущую оболочку, имеющую всесторонние искривленные поверхности, секционированные в виде легко обрабатываемых составных сегментов, которые армированы стекло- и углеволокном, образуют единую оболочку с помощью болтов и клеевого соединения на эпоксидной смоле, имеют на верхней и нижней кромках перемычки, образующие при сборке горизонтальные кольца, связанные с наружной поверхностью, и содержат упрочняющие оребренные элементы /2/.

Недостатком аналогов является отсутствие возможности изменения частоты собственных колебаний башни.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной является башня, состоящая из несущего корпуса, представляющего из себя секции цилиндрической и конической формы, соединенные между собой /3/.

Обстоятельством, препятствующим достижению требуемого технического результата у прототипа, является отсутствие возможности управления собственной частотой колебаний башни.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности ветроустановки за счет изменения частоты собственных колебаний башни.

Задача решается тем, что башня с наружным несущим корпусом, состоящим из секций цилиндрической и конической формы, соединенные между собой, в отличии от прототипа содержит внутренний пустотелый вертикальный стержень, соединенный с наружным корпусом посредством горизонтальных перемычек, количество, размеры и положение которых по высоте башни можно регулировать и подбирать таким образом, чтобы частота собственных колебаний башни увеличивались или уменьшалась (является предметом "ноу-хау").

На фиг. 1 изображена принципиальная схема башни ветроустановки: на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1, на фиг. 3 график зависимости динамического коэффициента усилия от отношения возбуждающей частоты колебаний f_R к собственной частоте f_D колебаний башни /4/.

Башня содержит следующие элементы: наружный несущий корпус 1, внутренний пустотелый вертикальный стержень 2, соединенный с наружным корпусом 1 посредством горизонтальных перемычек 3.

Принцип работы устройства заключается в следующем: при действии набигающего турбулентного потока и вращения ротора возникает возбуждающая частота колебаний, действующая на башню ветроустановки, которая при совпадении с частотой собственных колебаний башни может вызвать попадание конструкции башни в резонанс, что ведет к увеличению нагрузок и снижению длительной прочности башни. Предлагаемое использование перемычек 3, соединяющих внутренний пустотелый вертикальный стержень 2 с наружным несущим корпусом 1, позволяет исключить подобные явления за счет подбора количества, размеров и положения перемычек 3 по высоте башни, приводящие к изменению жесткости башни, а в результате и к изменению частоты собственных колебаний башни в нужную нам сторону в соответствии с графиком (фиг. 3).

Предлагаемое техническое решение позволяет подобрать необходимую частоту собственных колебаний башни ветроустановки и уменьшить материалоемкость несущего наружного корпуса башни.

Список литературы
1. Авторское свидетельство СССР N 977850, МКИ, 30.11.82.

2. Патент ФРГ N 3842026, МКИ E 04 H 12/02, F 03 D 11/04, 19.7.90.

3. Wind turbine tower and blade dynamics/Patel M.H. Garrad A.D. //Wind Energy Convers. Proc. 1Oth Brit. Wind Energy Assoc. Conf. London, 22 24. March. 1988 London, 1988. C. 401 405. Англ. "Динамические характеристики системы башня-ветроколесо."
4. Germanischer Lloyd. Rules and Regulations. Part 1 Wind Energy. Requlation for Certification of Wind Energy Conversion Sistems. Chapter 1 - 10. 1993 Edition.

Использование: изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено в ветроэнергетических установках средней и большой мощности. Сущность изобретения: внутренний пустотелый вертикальный стержень 2, соединенный с наружным корпусом 1 посредством горизонтальных перемычек 3, количество, размеры и положение которых по высоте башни можно регулировать и подбирать таким образом, чтобы частота собственных колебаний башни увеличивались или уменьшались. 3 ил.

Башня ветроустановки с наружным несущим корпусом, состоящим из секций цилиндрической и конической формы, соединенных между собой, отличающаяся тем, что содержит внутренний пустотелый вертикальный стержень, соединенный с наружным корпусом посредством горизонтальных перемычек, количество, размеры и положение которых по высоте башни можно регулировать и подбирать таким образом, чтобы частота собственных колебаний башни увеличивалась или уменьшалась.