ВЕТРЯНАЯ ПАРУСНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ "ВЭПГ" Российский патент 1998 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к парусным ветроустановкам, которые могут устанавливаться на судах и на суше и может быть использовано в районах, где господствуют сильные ветра и существует дефицит электрической энергии.

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая у каждого ветродвижителя четыре паруса, являющихся рабочими лопастями.

Цель изобретения - повышение КПД ветроустановки, упрощение конструкции, снижение эксплуатационных затрат на монтаж и строительство.

Поставленная цель достигается тем, что движителями ВЭПГ являются паруса, установленные на гибком валу, который вращается на подвесе.

На фиг. 1 изображен только один четырехпарусный движитель ВЭПГ, вид сбоку; на фиг. 2 - вид сверху на этот движитель в рабочем его моменте; на фиг. 3 - внешний вид на маломощную ВЭПГ.

Для вращения генератора на ВЭПГ используются ветряные движители (ВД) парусного типа. Их может быть несколько, объединенных в одну гирлянду, которая закреплена на горизонтальном тросе 1 с помощью зажима 2, состоящего из верхней планки 3 и нижней П-образной планки 4, в которой крепится подшипник 5. Планки 3 и 4 фиксируются на тросе 1 четырьмя болтами 6 (их на фиг. 1 видно только два). С подшипником 5 связаны четыре силовых кольца 7, на фиг. 1 видны только два кольца 7. Через два из них протянуты два троса 8, длина которых должна быть такой, чтобы после того, как их протянули в эти кольца 8, из концы должны доставать до генератора, установленного на земле. Значит, получившийся гибкий вал 9 состоит из четырех тросов, вал генератора также находится в вертикальном положении. Четыре паруса 10 подвешиваются между двумя крестовинами 11. Каждая крестовина 11 состоит из двух стержней 12, а на середине каждого стержня 12 приварены по два коротких отрезка проволоки, перпендикулярных друг другу, образуя маленькую крестовину 13, которая удерживает стержень 12 от смещения вдоль его оси. А каждая крестовина 13 удерживается от смещения вдоль оси гибкого вала 9 специальными двумя дугообразными зажимами 14, один зажим сверху крестовины 13, а другой - снизу. Итак, каждый движитель состоит из двух крестовин 13 и четырех парусов, натянутых между ними. В зависимости от мощности ВЭПГ на гибкий вал может монтироваться несколько движителей, образующих гирлянду движителей. Мощность ВЭПГ можно увеличить и числом этих гирлянд, а значит, и числом генераторов. Для ВЭПГ используются тихоходные генераторы.

Работа ВЭПГ осуществляется следующим образом.

На фиг. 1 и 2 видно, что в данный момент времени вращение гибкому валу 9 сообщает только левый парус, а остальные три паруса вращение не дают, но и почти не препятствуют этому вращению, так как в данный момент времени они поворачиваются по ветру. Это достигается благодаря тому, что все внешние вертикальные кромки всех четырех парусов привязаны к перемычкам 17 узлами 16. Эти узлы 16 являются как бы шарнирами для "дверей" - парусов 10, а фаловые проволоки 18 поворачивают эти "двери"-паруса 10 так, чтобы в полную силу работал один из парусов, а другие три последовательно готовились к этой работе, используя ветер. Из фиг. 1 и 2 видно, что одни концы поводков 18 прикреплены к парусам 10, а другие их концы - к перемычке 17, но на другом соседнем плече этой же крестовины 11. Длина поводков 18 должна быть строго определенной, в противном случае рабочий ход паруса будет иметь малый КПД. У ВД больших размеров концы их крестовин 11 надо соединять горизонтальными фаловыми растяжками 19, привязывая их к концам 20, которые находятся на концах этих крестовин 11. На фиг. 2 эти растяжки 19 изображены пунктирными линиями. Горизонтальное положение плеч всех крестовин 11 регулируется четырьмя фаловыми растяжками 21.

Конструктивное представление остановки вращения всей гирлянды движителей выглядит очень просто. С помощью натяжения жгутов 22 все перемычки 17 собираются к центру, прижимая паруса к гибкому валу 9, а с помощью натяжения жгутов 23 все перемычки 17 перемещаются от центра, раскрывая все паруса гирлянды. Концы жгутов 22 и 23 крепятся внизу к малой крестовине 24, которая имеет такую же конструкцию, что и крестовина 11. Каждый жгут 22 и 23 состоит из нескольких шнурков. Каждый шнурок управляет только одним парусом, так как все верхние концы этих шнурков привязаны к верхним кольцам 25 каждого паруса и при натяжении жгута 22 или 23 эти кольца 25 будут скользить по плечам крестовины 11, складывая или раскрывая паруса.

ВЭПГ может монтироваться из одного или нескольких ветряных движителей. Каждый движитель ВЭПГ монтируется из отдельных деталей (парусов, стержней, фал) прямо на подвесе, состоящем из четырех тросов, образующих силовой гибкий вал, связанный с подшипником. А этот подшипник с помощью зажима укреплен на горизонтальном тросе, который натянут между двумя или тремя высокими мачтами. Сам ветродвигатель собирается путем введения между четырьмя тросами гибкого вала двух прочных стержней, перпендикулярных друг другу и к гибкому валу. Эти два стержня, фиксируясь зажимами на гибком валу, образуют одну крестовину, а пониже, на высоту паруса, аналогично монтируют вторую крестовину. И между этими двумя крестовинами (на их плечах) навешивают четыре паруса, т. к. здесь всего четыре пары плеч - четыре паруса. Но паруса навешивают так, чтобы на гибкий вал все время действовал момент одного из четырех парусов, передавая это вращение генератору, установленному внизу. Это осуществляется благодаря тому, что вертикальная кромка паруса, которая дальше удалена от центра, является как бы шарниром, относительно которой весь парус может совершать колебательные движения, а другая вертикальная кромка привязывается к поводкам. Свободные концы этих поводков привязываются к вертикальной наружной кромке соседнего паруса. Ширина паруса и длина его поводков должна иметь слабину, но такую, чтобы КПД рабочего хода был максимален. При такой выбранной слабине поводков тот парус, который раскрыт ветром, совершает рабочий ход, а три другие паруса"готовятся" к этому ходу. Технический результат заключается в повышении КПД ветроустановки, упрощении конструкции, снижении эксплуатационных затрат на монтаж и строительство. 3 ил.

Устройство ветряной парусной электростанции, содержащее у каждого ветродвижителя четыре паруса, являющихся рабочими лопастями, отличающееся тем, что рабочие лопасти подвешены между двумя крестовинами, к парусам одним концом прикреплены поводки, а другим концом они закреплены на перемычке на другом соседнем плече крестовины, гибкий вал, передающий вращение от ветродвижителей к электрогенератору, собранный в связку из четырех тросов, а крестовины, на которых подвешены паруса, изготовлены из двух стержней и фиксируются зажимами на этом валу, движители формируются в гирлянду, способную вращать тихоходный генератор.