МНОГОРОТОРНАЯ ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК F03D11/04 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при создании ветроэлектростанций (ВЭС) большой мощности.

Известны роторные системы Дарье, Масгроува и типа "Жиромил" [1]
Известна многороторная ветроэлектростанция, содержащая несущий каркас, наружную каретку с роликами, размещенными в параллельных направляющих, подъемный трос каретки, соединенный через блок с барабаном наземной лебедки [2]
Задача изобретения повышение эффективности работы подветренных ("затененных") роторов и упрощение такелажных работ при монтаже ВЭС.

Цель достигается тем, что несущим каркасом являются три наклонных мачты, жестко связанные вверху между собой стяжками, а внизу поворотно с кронштейнами фундаментных блоков, на каждом из которых размещена лебедка с двумя спаренными поочередно включаемыми барабанами, трос одного из которых соединен через верхний блок с одним из кронштейнов корпуса центрального ветроагрегата, а трос другого с кареткой бокового ветроагрегата, при этом в верхнем (рабочем) положении центральный ветроагрегат дополнительно удерживается тремя, а каждая боковая платформа одним, дистанционно управляемым выдвижным фиксаторам. Трос каждой боковой каретки соединен с подпружиненным поворотным кулачком, стопорящим каретку при случайном ослаблении или обрыве троса.

Автору не известны источники научно-технической и патентной информации, содержащие сведения об аналогичных технических решениях, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, а также свойства, совпадающие со свойствами заявляемого решения, поэтому можно считать, что оно обладает существенными отличиями, позволяющими при практическом осуществлении создавать новые мощные и удобные в эксплуатации ВЭС.

На фиг. 1 изображено: а) вид сбоку; в) фиксатор кронштейна центрального ветроагрегата; с) стопорное устройство боковой каретки.

На фиг. 2: а) вид сверху; в) крепление роликов к каретке; с) вид сверху на лебедку.

На фиг. 3: а) крепление направляющего троса для удержания от раскачивания центрального ротора при его подъеме или опускании; в) способ подъема одной из поворотных мачт при монтаже ВЭС.

Многороторная ВЭС содержит четыре сдвоенных ротора (центральный 1 и боковые 2-4) с вертикальными осями вращения.

Многороторная ВЭС дополнительно содержит три двухопорных поворотных мачты 5, каждая из которых внизу соединена цапфами 6 с кронштейнами 7 и удерживается в вертикальном положении (под небольшим наклоном к центральной оси) с помощью укосин 8.

Расположенные в верхней части мачт 5 рамы 9 связаны между собой стяжками 10 и болтовыми соединениями 11, образуя жесткий шестигранный контур.

Центральный ротор 1 соединен тремя кронштейнами 12 через блоки 13 посредством тросов 14 с барабанами 15 лебедок 16 и в крайнем верхнем (рабочем) положении застопорен дистанционно управляемыми выдвижными фиксаторами (задвижками) 17.

Каждый из боковых роторов 2-4 размещен на отдельной горизонтально, расположенной, каретке 18, связанной через блок 19 посредством троса 20 с барабаном 21 лебедки 16. Основания кареток 18 удерживаются в направляющих 22 с помощью роликов 23 и снабжены стопорными устройствами: рабочим 24 и тросовым противоаварийным 25. Редуктор 26 лебедки 16 снабжен переключающей муфтой с вынесенной наружу рукояткой 27, с помощью которой осуществляется поочередное подключение к редуктору 26 барабанов 15 или 21.

На каждой раме 9 установлена П-образная вертикальная рама 28 с блоком 29 и дистанционно управляемым видвижным фиксатором (задвижкой) 30, сверху на каждой вертикальной раме 28 размещен кронштейн 31, соединенный через отверстие в кронштейне 12 с помощью направляющего троса 32 и натяжного устройства (талрепа) 33 со скобой 34 фундамента.

Многороторная ВЭС работает следующим образом.

Смонтированные из составных секций мачты 5 веерно располагаются на месте установки под углами 120^o друг относительно друга и после соединения цапф 6 с кронштейнами 7 поочередно поднимаются вверх и соединяются между собой.

После подъема роторов в верхнее положение дистанционно замыкается взаимная кинематическая связь между лопастями роторов, в связи с чем они самопроизвольно устанавливаются относительно направления ветра с требуемой ориентацией.

При этом какая-либо дополнительная регулировка роторов не требуется.

Каретки 18 могут иметь следующее исполнение:
стационарное (I);
с изменением расстояния от ротора до центральной оси (II);
с поперечным перемещением каретки относительно мачты и дополнительным перемещением ротора на каретке (III);
с уравновешивающими друг друга двумя роторами, размещенными по боковым наружным сторонам поперечной каретки (IV).

Будучи установленными на отдельных каретках, роторы работают как автономные ветроустановки.

В регионах с часто меняющимся направлением ветра более предпочтительны, по-видимому, варианты II и III конструктивного исполнения кареток.

С целью получения максимальной вырабатываемой мощности без увеличения занимаемой внизу площади, на каждой каретке может быть размещено по два ротора, одновременно уравновешивающих друг друга (IV).

Центральный ротор имеет два рабочих положения I и II (фиг. 1,а). При расположении центрального ротора в положении II отпадает необходимость в радиальном или боковом перемещении боковых роторов на каретках.

Натянутые направляющие тросы 22 предохраняют центральный ротор от раскачивания в процессе его опускания или подъема.

Использование: в ветроэнергетике и может быть использовано при создании новых типов мощных ВЭС. Сущность изобретения: несущий каркас выполнен в виде связанных между собой трех поворотных наклоненных к центральной оси мачт, при этом центральный и боковые роторы связаны тросами через блоки с барабанами лебедок и удерживаются в верхнем положении выдвижными фиксаторами. 4 з п. ф-лы, 3 ил.

1. Многороторная ветроэлектростанция, содержащая несущий каркас, устройство для монтажа ротора, выполненное в виде каретки с роликами, установленными в направляющих, размещенных на несущем каркасе, снабженной подъемными тросами, соединенными через блок с барабаном наземной лебедки, отличающаяся тем, что несущий каркас выполнен в виде трех мачт, каждая из которых внизу поворотно связана двумя цапфами с проушинами кронштейнов фундаментных опор, а вверху с соседними мачтами посредством рам со стяжками, образуя шестигранный замкнутый контур, электростанция содержит размещенный внутри замкнутого контура центральный ротор, генераторный корпус которого при помощи трех кронштейнов соединен через блоки посредством тросов с сдвоенными барабанами лебедок, и боковые роторы, каждый из которых снабжен устройством для монтажа, размещен на его каретке, подъемный трос которой через блок соединен со сдвоенным барабаном. 2. Ветроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что верхние рамы мачт и боковые каретки снабжены дистанционно управляемыми стопорными устройствами, а каждая каретка дополнительно соединена с удерживающим ее тросом через противоаварийный подпружиненный поворотный кулачок. 3. Ветроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что каждая мачта при монтаже поднимается с помощью двух лебедок соседних мачт и до сочленения с другими мачтами фиксируется в верхнем положении расположенной внизу собственной укосиной. 4. Ветроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что каретки установлены на каждой из мачт и снабжены устройствами радиального и углового смещения роторов, а также платформами для сбалансированного размещения двух идентичных роторов на одной каретке. 5. Ветроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что мачты снабжены П-образными вертикальными рамами с размещенными на них в верхней части стопорами, тросовыми блоками и кронштейнами, соединенными через отверстия кронштейнов центрального ротора посредством вертикальных тросов и натяжных устройств с фундаментом.