ВЕТРОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР Российский патент 2003 года по МПК F03D9/00 

Изобретение относится к области ветроэнергетики и предназначено для преобразования энергии воздушного потока в энергию электрического тока.

Известны ветроэлектрогенераторы [1, 2], преобразующие энергию ветра в электрическую энергию, используя принцип подъемной силы крыла в виде двух лопастей NACA, на оси крыла установлены редуктор 5, гидромуфта 6 и генератор электрического тока 7. Устройство также содержит механизм поворота 8 лопастей, тормоз системы поворота 9. Лопасти 1, редуктор 5, гидромуфта 6, генератор тока 7, механизм поворота 8, тормоз поворота 9 и датчик системы поворота 10 установлены на мачте 13.

Данное устройство принято за прототип. Оно имеет ряд существенных недостатков:
- сложность конструкции и использование для ее изготовления дорогостоящих материалов (например, лопасти изготовлены из высокопрочных алюминиевых и титановых сплавов),
- ограничение мощности в единичном агрегате по конструктивным причинам (например, ветроэлектрогенератор мощностью 2500 кВт имеет диаметр ветроколеса 91,5 метра, а высоту башни 61 метр над уровнем земли).

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что крылья, расположенные в виде газодинамической решетки, установлены с помощью шарниров на два замкнутых концентрических контура, при этом один контур установлен на центрирующие ролики, а второй контур установлен на армированные ролики, причем армированный слой выполнен из материала с высоким коэффициентом трения. Ролики установлены на опорах с помощью подшипниковых опор, а армированные ролики посредством механической передачи соединены с электрическими генераторами тока. С внешней стороны газодинамической решетки установлены ускорители ветрового потока (например, жалюзийного типа).

Предлагаемое устройство ветроэлектрогенератора представлено на фиг.1 и 2. Оно содержит крылья 1, закрепленные на плитах 2. Плиты 2 с помощью шарниров 3 установлены на замкнутые концентрические контуры 4, 5, контур 4 установлен на центрирующие ролики 6, а контур 5 установлен на армированные ролики 7. Ролики 6 и 7 установлены в подшипниковые опоры 8, которые в свою очередь установлены на опорах 9. На каждой опоре 9 установлены плиты 10 с электрогенераторами тока 11. Электрогенераторы тока 11 соединены с армированными роликами 7 посредством механической передачи 12. На опорах 9 с внешней стороны установлены ускорители ветрового потока 13 жалюзийного типа.

Устройство работает следующим образом. Поток ветра со скоростью W м/с посредством ускорителей ветрового потока жалюзийного типа 13 концентрируется и направляется на газодинамическую решетку. Ускоренный поток ветра обтекает крылья 1 с оптимальным углом атаки, что позволяет получить максимальную подъемную силу крыла 1 и обеспечить высокоэффективный отбор энергии от ветрового потока. За счет подъемной силы, развиваемой крыльями 1, последние вместе с контурами 4 и 5 перемешаются относительно роликов 6 и 7 с некоторой угловой скоростью. За счет трения между роликами 7 и контуром 5 ролики 7 вращаются в подшипниковых опорах 8 и передают механическую мощность посредством передач 12 электрогенераторам тока 11. При уменьшении скорости ветра W жалюзи 13 удлиняются, а при увеличении скорости жалюзи укорачиваются, осуществляя таким образом стабилизацию мощности ветроэлектрогенератора. Для более эффективного сцепления контуров 4 и 5 с роликами 6 и 7 внутренний объем крыльев 1 может быть заполнен наполнителем, например песком.

Предлагаемое устройство при небольшом размахе крыла, 10-15 метров, и высоте опор до 15 метров за счет практически неограниченной длины двух концентрических контуров и числа крыльев, расположенных в виде газодинамической решетки, и ускорителей ветрового потока позволит строить ветроэлектрогенераторы неограниченной мощности с использованием недифицитных углеродистых сталей и железобетонных опор небольшой высоты.

Источники информации
1. Тепловые и атомные электрические станции. Справочник под общей редакцией В.А. Григорьева, В.М. Зорина, 2-е издание, переработанное, книга 3. Москва. Энергоатомиздат, 1989 г., стр.150-155, рис.8.32 и 8.33 - прототип
2. Г. Н. Абрамович "Прикладная газовая динамика". Издательство "Наука", Москва, 1969 г., стр.641-651.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и предназначено для преобразования энергии воздушного потока в энергию электрического тока. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции и повышении мощности генератора, обеспечивается за счет того, что в ветроэлектрогенераторе, содержащем крылья, электрогенератор тока, опору, редуктор, согласно изобретению крылья расположены в виде газодинамической решетки и установлены на два замкнутых концентрических контура, при этом один контур установлен на центрирующие ролики, а второй контур установлен на армированные ролики, причем армированный слой выполнен из материала с высоким коэффициентом трения, ролики центрирующие и армированные установлены на опорах, причем армированные ролики посредством механической передачи соединены с электрогенераторами тока, кроме того, с внешней стороны газодинамической решетки установлены ускорители ветрового потока. 2 ил.

Ветроэлектрогенератор, содержащий крылья, электрогенератор тока, опору, редуктор, отличающийся тем, что крылья расположены в виде газодинамической решетки и установлены на два замкнутых концентрических контура, при этом один контур установлен на центрирующие ролики, а второй контур установлен на армированные ролики, причем армированный слой выполнен из материала с высоким коэффициентом трения, ролики центрирующие и армированные установлены на опорах, причем армированные ролики посредством механической передачи соединены с электрогенераторами тока, кроме того, с внешней стороны газодинамической решетки установлены ускорители ветрового потока.