ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2017 года по МПК F03D7/02 F03D13/00 F03D13/20 

Настоящее изобретение относится к ветроэнергетической установке, стволовой секции ветроэнергетической установки и способу выполнения ветроэнергетической установки.

Ветроэнергетические установки являются общеизвестными и преобразуют энергию ветра в электрическую энергию. Типичная ветроэнергетическая установка имеет башню с гондолой на ней, которая содержит аэродинамический ротор и электрический генератор. Гондола монтируется на подшипник рыскания для того, чтобы иметь возможность поворачиваться в горизонтальной плоскости, таким образом угол рыскания может регулироваться относительно ветра. Этот тип подшипника рыскания должен выдерживать огромные усилия, так как он должен поддерживать всю гондолу. Этот тип гондолы может весить несколько сотен тонн в зависимости от конструкции. Давление ветра на ротор ветроэнергетической установки также может добавляться к нагрузке, вызывая опрокидывающий момент и, следовательно, накладывая дополнительную нагрузку на подшипник рыскания.

Европейская заявка на патент EP 1247021 В1 показывает, что сегментные, неподвижные, но съемно смонтированные элементы скольжения могут использоваться для подшипника рыскания для противодействия влиянию высокой нагрузки подшипника рыскания таким образом, что опоры скольжения могут легко заменяться. Это означает, что расходы на ремонт, возникающие вследствие износа на подшипнике рыскания, могут быть уменьшены. Причина износа, однако, не исключается посредством этого.

Немецкое бюро по регистрации патентов и товарных знаков исследовало нижеследующий предшествующий уровень техники в приоритетной заявке для настоящей заявки: US 2012/0133148 A1 и EP 2075464 A2.

Цель настоящего изобретения, следовательно, заключается в решении по меньшей мере одной из вышеприведенных проблем. Конкретно, должно быть предложено решение для уменьшения нагрузки на подшипник рыскания и/или должна быть предложена альтернативная конструкция для подшипника рыскания, которая не увеличивает нагрузку. Должно быть предложено по меньшей мере одно альтернативное решение.

В соответствии с изобретением предложена ветроэнергетическая установка согласно п.1 формулы изобретения. Такой способ использует гондолу, содержащую генератор, башню и подшипник рыскания для регулирования ориентации гондолы относительно ветра.

Следовательно, подшипник рыскания располагается под гондолой в вертикальном смещении. Это вертикальное смещение называется здесь смещением рыскания. Гондола поддерживается на подшипнике рыскания выше перпендикулярной стволовой секции такой же длины, что и смещение рыскания. Следовательно, перпендикулярная стволовая секция предусмотрена между гондолой и подшипником рыскания для создания смещения рыскания между гондолой и подшипником рыскания.

Это является отступлением от предыдущего стандартного пути выполнения этого, где подшипник рыскания размещался выше на башне и гондола монтировалась непосредственно на него. Таким образом, гондольный закрывающий элемент в области башни, а именно выше в области вершины башни и все еще по-прежнему незначительно ниже гондолы, был обычно достаточным и мог тем самым предохранять подшипник рыскания от воздействий метеоусловий. В этой точке часто также имелся воздухозаборник для всасывания внешнего воздуха через пространство между башней и гондольным закрывающим элементом.

Однако теперь было осознано, что, в частности, изгибающие или опрокидывающие моменты в области подшипника рыскания привели к увеличенной нагрузке на подшипник рыскания. Имеются две конкретные причины для изгибающих и опрокидывающих моментов в области подшипника рыскания.

Во-первых, вес генератора, в частности, дополнительно увеличенный весом лопастей ротора, размещает центр тяжести в гондоле, который располагается на расстоянии от башни. Это особенно следует понимать относительно намеченной ориентации по отношению к ветру, рассматриваемой с направления ветра. Это вызывает то, что известно как момент тангажа. Этот момент тангажа представляет собой статический момент, который возникает от веса гондолы и центра тяжести. Во время работы ветроэнергетическая установка, следовательно, имеет момент тангажа по направлению к ветру.

Другой момент для рассмотрения представляет собой тяговый момент, который возникает от давления ветра на ветроэнергетическую установку, особенно на лопасти ротора. Тяговый момент представляет собой динамический момент, который зависит от работы ветроэнергетической установки и особенно от преобладающего ветра.

Тяговый момент зависит от рассматриваемой высоты башни. Нагрузка от тягового момента уменьшается с высотой башни, тогда как момент тангажа остается постоянным на всей высоте башни. Эти два момента, следовательно, являются противоположными, где момент тангажа конкретно приводит к моменту в направлении по ветру, и тяговый момент приводит к моменту от направления ветра. Эти два момента противостоят друг другу, и непосредственно на вершине башни момент тангажа является доминирующим, тогда как ниже у подножия башни тяговый момент является доминирующим. Следовательно, по меньшей мере теоретически, имеется область или точка, в которой оба момента аннулируют или уравновешивают друг друга. Именно точно в этой области, на этой высоте на башне, мы теперь предлагаем размещать подшипник рыскания. Конечно, подшипник рыскания будет продолжать поддерживать вес гондолы с генератором и лопастями ротора, как он делал это раньше, но какой-либо опрокидывающий или изгибающий момент, который возникает, будет, по меньшей мере, меньше, чем непосредственно на вершине башни, который также зависит от ветра.

Описываемый эффект возникает особенно сильно, если центр тяжести, и конкретно генератор, размещен спереди подшипника рыскания, относительно простого рассмотрения в горизонтальном направлении. Размещение спереди подшипника рыскания, следовательно, включает размещение спереди, но одновременно выше, подшипника рыскания. Другими словами, генератор будет свободно поддерживаться перед башней, по меньшей мере в области вершины башни, и свободно поддерживаться перед подшипником рыскания. Таким образом, ниже гондолы, в области генератора, по существу не будет ничего находиться. Если необходимо, ниже, на основании башни, ветроэнергетическая установка может быть достаточно широкой, чтобы здесь секция башни располагалась ниже генератора. Однако гондола и ее генератор полностью располагаются в области вершины башни, согласно описанному варианту осуществления.

В любом случае, является предпочтительным для этого типа гондолы ветроэнергетической установки, если подшипник рыскания смонтирован еще ниже, идеально в месте, где момент тангажа и тяговый момент уравновешивают друг друга. Так как момент тангажа является статическим и, следовательно, по существу постоянным, тогда как тяговый момент зависит от давления ветра и, следовательно, от преобладающего ветра и от рабочего состояния ветроэнергетической установки, опрокидывающий или изгибающий момент на подшипнике рыскания не может, к сожалению, постоянно поддерживаться на нуле. Тем не менее, является возможным уменьшить до минимума опрокидывающий или изгибающий момент в области подшипника рыскания посредством надлежащего размещения подшипника рыскания. Для достижения этого мы предпочтительно предлагаем использовать средний тяговый момент в качестве базового значения, а именно и конкретно предполагаемого среднего тягового момента. Это может зависеть от места эксплуатации и самой установки. Однако ожидаемый ветровой диапазон обычно известен до монтажа ветроэнергетической установки, как и то, как настроить установку для работы с этим. Это также конкретно зависит от положения лопастей ротора, если они являются регулируемыми. В качестве альтернативы, определение тягового момента, необходимого для расчета, может основываться на предварительно заданной скорости ветра, например номинального ветра. Чтобы выполнить это, для, в частности, идеального номинального ветра, тяговый момент и момент тангажа рассчитываются и противодействуют, и противодействие оценивается исходя из высоты башни. Точка, в которой это противодействие дает значение 0, предлагается в качестве места для подшипника рыскания.

Тем не менее, посредством этого общее положение высоты может определяться для подшипника рыскания для конкретного типа турбины. Ветровые нагрузки и, следовательно, тяговый момент в действительности зависят от места установки. Так как ветроэнергетические установки, однако, подразделяются исходя из конкретных классов ветра, конкретный тип ветроэнергетической установки, следовательно, может по существу использоваться для одного и того же класса ветра, указанное положение высоты для подшипника рыскания может использоваться в качестве базового значения для высоты всех ветроэнергетических установок этого типа. Таким образом, одна и та же ветроэнергетическая установка может использоваться для разных высот башни, причем, следовательно, тип ветроэнергетической установки варьируется только в зависимости от высоты башни, и высота подшипника рыскания может указываться относительно гондолы. Соответственно, также предлагается, что подшипник рыскания размещается со смещением рыскания относительно описанной гондолы, конкретно независимо от общей высоты башни. Значения в диапазоне 2,5 м были рассчитаны в качестве хороших значений для смещения рыскания. В любом случае уменьшение высоты подшипника рыскания по сравнению с предыдущими ветроэнергетическими установками приблизительно на 2,5 м уже является предпочтительным, даже если оптимальная высота может варьироваться на несколько сантиметров или даже на полметра в зависимости от конкретных граничных условий. Следовательно, предпочтительно, предлагается выбирать смещение рыскания в диапазоне от 2 до 3 м. В любом случае использование смещения рыскания от 1,5 м до 5 м должно иметь положительный эффект.

Следует отметить, что скорость номинального ветра, которая уменьшена до номинального ветра, представляет собой скорость ветра, используемую ветроэнергетической установкой для задания ее номинальной рабочей точки. Типично, при скоростях ветра, ниже скорости номинального ветра или вплоть до скорости номинального ветра, ветроэнергетическая установка работает образом, который известен как работа при частичном нагружении, таким образом, что ветроэнергетическая установка не имеет расчетной скорости или какой-либо расчетной мощности. В системах с регулируемым тангажом, в которых угол лопасти ротора может регулироваться или изменяться по тангажу, постоянный угол лопасти ротора обычно основан на диапазоне частичной нагрузки. От и выше скорости номинального ветра, скорость номинального ветра, в конечном счете, представляет собой просто математическую точку, когда ветроэнергетическая установка работает с расчетной скоростью и/или расчетной мощностью. В системе с регулируемым тангажом угол лопасти ротора регулируется в этой точке таким образом, чтобы иметь возможность поддерживать скорость номинального ветра до тех пор, пока не потребуется его торможение или выключение при более высоких скоростях ветра. Вышеприведенные замечания относятся только к такой скорости номинального ветра. Однако типично может предполагаться, что скорость номинального ветра может находиться в диапазоне от 12 до 17 м/с.

Предпочтительно предлагается, чтобы множество двигателей рыскания было смонтировано неподвижным образом в стволовой секции для воздействия на ориентацию гондолы на стволовой секции и совместно зацеплялось с шестерней с внутренними зубьями, которая прикреплена к башне, для того, чтобы осуществлять вращательное перемещение стволовой секции и, следовательно, также гондолы относительно башни. Использование предложенного, располагающегося ниже положения подшипника рыскания одновременно создает возможность использования приводов рыскания или двигателей рыскания в этой стволовой секции для получения расстояния между гондолой и подшипником рыскания. Это может обеспечивать дополнительное преимущество, а именно то, что теперь имеется больше пространства в области гондолы, где ранее располагались приводы рыскания. Это существенно смещенное положение привода рыскания от гондолы также может улучшить общую электромагнитную совместимость, сокращенно ЭМС, внутри гондолы. Это улучшение может быть достигнуто благодаря расстоянию приводов рыскания от гондолы, соответствующему положению на расстоянии кабелей и, если необходимо, также модуля управления. Если необходимо, ситуация ЭМС также может быть улучшена посредством общего дополнительного распределения приводов рыскания. Следовательно, мы предлагаем, чтобы приводы рыскания размещались как можно более равномерно по кругу, конкретно эквидистантным образом на внешней части стволовой секции. Это улучшает электромагнитную совместимость благодаря приводам рыскания, получающим меньше помех от электрических систем внутри гондолы.

Предпочтительно, будут использоваться по меньшей мере 8 и конкретно по меньшей 10, предпочтительно ровно 14 приводов рыскания. Во-первых, использование стволовой секции обеспечивает возможность установки этого количества приводов рыскания и зацепления с шестерней, то есть конкретно предложенной шестерней с внутренними зубьями. Это обеспечивает возможность балансировки распределенных усилий отдельных приводов рыскания. Существующие решения, которые используют приводы рыскания в гондоле, часто представляют собой суперконструкции в гондоле, т.е. основной раме, которые исключили равномерную компоновку приводов рыскания. Предложенный вариант, следовательно, также достигает одинакового и, следовательно, износостойкого распределения требуемых усилий для регулировки рыскания.

Согласно варианту осуществления стволовая секция имеет отверстия для размещения приводов рыскания. Конкретно, для каждого привода рыскания имеются два отверстия, размещенных вертикально друг над другом, в каждое из которых один привод рыскания будет вставляться и прикрепляться в направлении своей оси вращения. Следовательно, размещение приводов рыскания таким образом может задаваться в этой стволовой секции. Предпочтительно, отверстия будут размещаться вокруг внешней стенки стволовой секции и прикрепляться к ней, таким образом, эта внешняя стенка предпочтительно представляет собой единственную стенку стволовой секции. Посредством использования множества приводов рыскания и, следовательно, множества отверстий для приводов рыскания, которые прикреплены к стенке, одинаковое прикрепление к стенке также является возможным, которое, в отличие от меньшего количества неравномерных крепежных точек, меньше ослабляет эту стенку. В качестве альтернативы, соответствующее крепежное кольцо может использоваться в

стволовой секции для подшипника рыскания, которое содержит эти отверстия рыскания.

Следовательно, стволовая секция также представляет собой тип башенного удлинения или часть башни, которая вращается относительно башни. В конечном счете неважно, относится ли эта стволовая секция к башне или к гондоле. Изобретение предполагает, что эта стволовая секция представляет собой отдельный элемент, который также может называться модулем рыскания. Этот модуль рыскания жестко прикреплен к гондоле, расположенной над ним; это может достигаться, например, посредством его присоединения болтами к фланцевой секции. В любом случае эта стволовая секция предлагается в качестве отдельного элемента, который, предпочтительно, также будет изготавливаться отдельно. Это означает, что производственный процесс гондольной основной рамы также может быть упрощен, если эта основная рама (которая также может представлять собой гондолу) больше не требует выполнения таким образом, чтобы размещать приводы рыскания, и также имеет больше пространства, доступного внутри нее.

Согласно варианту осуществления предлагается для стволовой секции и, следовательно, также для ветроэнергетической установки, что стволовая секция выполнена с трубчатой формой, конкретно - с цилиндрической формой. Касательно ее внешней формы, стволовая секция представляет собой, по существу, цилиндрическую секцию или трубчатую, незначительно коническую секцию, противоположную относительно цилиндрической секции, внешний диаметр которой соответствует приблизительно верхней области башни. На виде снаружи или сбоку ветроэнергетической установки, следовательно, также показано, что стволовая секция, по существу, представляет собой самый верхний конец башни. Такая трубчатая, конкретно цилиндрическая, стволовая секция может изготавливаться равномерно и сравнительно легко, и обеспечивает возможность размещения множества приводов рыскания в большой круглой области и хорошо приспособлена к прикреплению подшипника рыскания.

Согласно другому варианту осуществления, предлагается, что стволовая секция имеет по меньшей мере одно охлаждающее отверстие для всасывания внешнего воздуха в ветроэнергетическую установку. Эта стволовая секция обеспечивает достаточное пространство для размещения таких вентиляционных отверстий, которые могут образовываться заранее во время производственного процесса, такого как, например, использование литья для всей стволовой секции или посредством их прикрепления позже. Подобным образом имеется пространство для предложенного коллектора или фильтра для улавливания влаги и/или для отфильтровывания загрязнений во внешнем воздухе. Соответственно, предлагается, чтобы внешний воздух всасывался в ветроэнергетическую установку, таким образом, что связанные вентиляторы также могут располагаться в другом положении, таком как, например, внутри гондолы, и, следовательно, могут использоваться для охлаждения сухого и очищенного внешнего воздуха внутри гондолы.

Преимущество этого заключается в том, что ранее известная система для всасывания внешнего воздуха в кольцевой зазор между башней и гондольным закрывающим элементом может легко приспосабливаться для использования с этой стволовой секцией, так как передача внешнего воздуха, всасываемого для охлаждения в гондольной области, может оставаться без изменений. Всасывание внешнего воздуха в эту стволовую область и, следовательно, высоко в башню, конкретно исключает всасывание воздуха непосредственно рядом с землей, который также имеет тенденцию быть более теплым и содержать больше загрязнений. Кроме того, это исключает соответствующую компоновку вентиляционных отверстий, включающую коллекторы в гондоле. Это обеспечивает бόльшую свободу в конструкции гондолы и, конкретно, означает, что гондола не ослаблена такими отверстиями.

Также предложен способ выполнения ветроэнергетической установки. Этот способ относится к определению расположения подшипника рыскания в вертикальном направлении, следовательно, конкретно к расстоянию между подшипником рыскания и нижней стороной гондолы. Во-первых, предполагается, что ветроэнергетическая установка уже, по существу, была выбрана конкретно, что может рассматриваться уже известный тип ветроэнергетической установки, который предполагает только усовершенствование касательно положения подшипника рыскания. Таким образом, заявленный способ выполнения ветроэнергетической установки также может рассматриваться в качестве способа изменения ветроэнергетической установки. В соответствии с этим теперь мы предлагаем, чтобы предполагаемый зависящий от высоты тяговый момент определялся для ветроэнергетической установки, конкретно для номинальной работы ветроэнергетической установки. Следовательно, это включает функцию или по меньшей мере поток данных для тягового момента. Например, это может выполняться, используя моделирование, или где усовершенствуется существующая система, может использовать измерения, или измерения, предназначенные для этого, могут включаться. Момент тангажа может рассматриваться в качестве постоянного значения.

В качестве альтернативы, большой набор данных или кривая функции тягового момента может включаться для очень варьирующихся предполагаемых рабочих условий, для расчета среднего тягового момента. Более того или в качестве альтернативы, он может рассчитываться заранее, причем предполагается, что рабочее состояние является наиболее частым или наиболее характерным, или которое уже возникало в сравнимой системе. Тяговый момент может определяться исходя их этого.

В зависимости от моментов тангажа и тяговых моментов, определенных таким образом, или от зависящего от высоты момента тангажа и зависящего от высоты тягового момента, соответственно, будет рассчитываться положение высоты, в котором суммарное значение момента тангажа и тягового момента представляет собой минимальное значение, т.е. составляет ноль, и это положение в таком случае будет использоваться в качестве положения высоты для подшипника рыскания. Это положение высоты конкретно описано относительно гондолы, следовательно, в качестве смещения рыскания от подшипника рыскания до гондолы. Соответственно, этот результат также определяет размер, а именно осевую длину, требуемой стволовой секции.

Изобретение теперь описывается более подробно ниже, используя варианты осуществления в качестве примеров, со ссылкой на сопровождающие чертежи.

На фиг. 1 показан график, показывающий зависящий от высоты изгибающий момент.

На фиг. 2 показана ссылка на график на фиг. 1 ветроэнергетической установки.

На фиг. 3 показан схематичный вид сбоку стволовой секции ветроэнергетической установки и часть гондолы ветроэнергетической установки в соответствии с вариантом осуществления.

На фиг. 4 показан очень похожий вариант осуществления относительно фиг. 3 в разрезе спереди.

На фиг. 5 показана секция фиг. 3.

Ниже аналогичные элементы могут описываться с аналогичными, но не идентичными, вариантами осуществления, для демонстрации общих функциональных возможностей, используя одинаковые ссылочные позиции.

На графике на фиг. 1 показан изгибающий момент My башни в качестве функции высоты. Здесь изгибающий момент My также может называться совокупным My башни. Однако для его лучшей иллюстрации изгибающий момент My на абсциссе и высота башни на ординате удалены. Изгибающий момент My, следовательно, показан в масштабе (%) относительно максимального тягового момента, и высота находится в масштабе (%) относительно общей высоты башни. График на фиг. 1 представляет собой иллюстрацию и, следовательно, показывает линейный путь изгибающего момента My.

Должно быть ясно, или показано на графике, что изгибающий момент является наибольшим в основании башни, т.е. на высоте Н=0. Значение здесь составляет приблизительно 90%, и должно быть показано, что 100% значение тягового момента не будет достигнуто, так как момент тангажа должен быть исключен.

На вершине башни, следовательно на Н=100%, изгибающий момент My достигает своего наименьшего абсолютного значения, приблизительно, -10%. Здесь тяговый момент составляет, приблизительно, 0% и статический момент тангажа составляет, приблизительно, 10%, но со знаком минус.

На высоте башни Н=90%, как показано на этом чертеже, статический момент тангажа и тяговый момент, т.е. момент от тяги, уравновешивают друг друга и, следовательно, их суммарное значение составляет 0. На графике показана область для статического момента m_SN тангажа, где он является преобладающим, т.е. на высоте Н=100%. Для тягового момента m_S, по существу, имеется остающаяся область высоты башни, т.е. доминантная область, особенно для значений явно ниже Н=90%, которая показана соответствующей стрелкой "момент m_S от тяги".

На иллюстративном графике с фиг. 1 показан изгибающий момент My=0 при Н=90%, что, однако, является только иллюстрацией и не отражает конкретное значение реальной ветроэнергетической установки. Более того, соответствующее значение ожидается на еще большей высоте, т.е. на 95% или даже выше. На графике показано это пересечение с ординатой, т.е. значение My=0 при Н=90%, для прояснения этого.

График на фиг. 1 отображен, без размеров, на иллюстрации на фиг. 2, на которой показана ветроэнергетическая установка 100 с башней 102, гондолой 104, с ротором 106 и тремя лопастями 108 ротора, одну из которых нельзя увидеть, и обтекателем 110. График предназначен для иллюстрации того, что изгибающий момент My ниже гондолы 104 составляет 0, и что, следовательно, там предпочтительно располагался бы подшипник рыскания. Даже фиг. 2 представляет собой только иллюстрацию, по меньшей мере относительно нанесенного графика, и значение My=0 находилось бы дальше выше к гондоле, но по-прежнему ниже гондолы.

На фиг. 3 показана, на виде сбоку, часть гондолы 4, которая имеет генератор 12, который здесь показан в виде генератора с внешним ходовым колесом. Аэродинамический ротор с лопастями ротора прикреплен к генератору 12, который не показан на этой иллюстрации на фиг. 3.

Фиг. 3 предназначена для иллюстрации стволовой секции 20, которая соединена на верхней части посредством кольцевого гондольного соединительного фланца 22 с гондолой 4, и гондола 4, следовательно, поддерживается на стволовой секции 20. Ниже стволовая секция 20 соединена с башней 2 посредством подшипника 24 рыскания. Только верхняя часть башни 2 показана.

Элемент 18 сравнения показан в стволовой секции 20 для выявления масштаба стволовой секции 20. Здесь расстояние от гондольного соединительного фланца 22 до подшипника 24 рыскания показано в виде смещения 26 рыскания и составляет приблизительно 2,5 м в показанном примере, как выявлено посредством сравнения с элементом 18 сравнения.

В стволовой секции 20 в показанном примере имеются в целом 14 приводов 28 рыскания, 7 из которых можно увидеть на разрезе. Каждый привод 28 рыскания имеет звездочку 30, которая зацепляется с шестерней 32 с внутренними зубьями в области 34 зацепления. Эта область зацепления, подшипник 24 рыскания, звездочка 30 и часть привода 28 рыскания показаны в увеличенном масштабе на фиг. 5.

На фиг. 3 также показано, что приводы 28 рыскания поддерживаются на двух кольцевых удерживающих пластинах 36 и 38. Приводы 28 рыскания размещены вокруг внешней обшивки 40 стволовой секции 20 по направлению внутрь, и имеется много места в середине для движения в стволовой секции 20. Только с целью перечисления нескольких средств, подобным образом, электрическая проводка и подъемник могли бы размещаться здесь.

На фиг. 4 показана очень похожая стволовая секция 20 относительно стволовой секции на фиг. 3, таким образом здесь используются одинаковые ссылочные позиции. На фиг. 4 в разрезе показан вид от генератора 12 к гондольному отверстию 42. Кроме того, для целей иллюстрации, два открытых пространства 44 показаны двумя прямоугольниками. Эти открытые пространства 44 предназначены для пояснения того, что использование предложенной конструкции также будет создавать много пространства, которое может использоваться для разных установок. Эти открытые пространства 44 частично выступают в стволовую секцию 20. Также для создания доступной области может использоваться половая панель 46, которая может содержать отверстие для обеспечения доступа вверх через него. Дополнительная половая панель 48 может использоваться в нижней части стволовой секции 20. Показанный элемент 18 сравнения предназначен только для того, чтобы дать представление о масштабе. Открытое(ые) пространство(а) 44 только больше, чем в других конструкциях, так как подшипник рыскания теперь размещается ниже.

Единственная разница между стволовой секцией 20 на фиг. 4 и стволовой секцией 20 на фиг. 3 заключается в двух половых панелях 46 и 48, показанных в качестве примеров. В этом отношении фиг. 5 также может служить для иллюстрации соединения между приводами 28 рыскания и их звездочками 30 и шестерней 32 в области 34 зацепления. Для дальнейших объяснений фиг. 4 см. ссылки на фиг. 3. Следовательно, предложена стволовая секция, которая также может называться модулем рыскания, и расположена между гондолой и башней. На его нижнем конце этот модуль рыскания соединен с подшипником рыскания и, следовательно, соединен с башней. Подшипник рыскания размещен со смещением рыскания, например, 2,5 м ниже, чем гондола и, следовательно, также 2,5 м ниже, чем раньше.

Нагрузка подшипника, следовательно, может уменьшаться или, по меньшей мере, не увеличиваться. Модуль рыскания может быть образован в виде литой детали, тем самым обеспечивая возможность снижения себестоимости для башни. Затраты на гондолу могут увеличиваться. Однако имеется хороший доступ к приводам рыскания и в общем требования на увеличенное пространство и доступное увеличенное пространство.

Предложенная конструкция приводов рыскания может использоваться во множестве экземпляров, и они могут предпочтительно устанавливаться в свои отверстия сверху. Посредством использования стволовой секции или модуля рыскания требуется меньшая высота крана при возведении ветроэнергетической установки. Это справедливо для случая, в котором гондола имеет опущенную вниз юбку, которая сначала должна подниматься на верхнюю часть башни. Теперь модуль рыскания может прикрепляться к гондоле, и необходимо только поднять гондолу и модуль рыскания на точную высоту, где они будут устанавливаться.

Предложенные внутренние зубья также обеспечивают возможность лучшего зацепления звездочек в приводах рыскания с этими зубьями, чем с внешними зубьями, так как шестерня с внутренними зубьями искривляется по направлению к звездочкам, нежели чем от них, означая, что звездочки могут лучше зацепляться.

Модуль рыскания может только изготавливаться отдельно и соединяться с гондолой или соответствующим гондольным опорным элементом позже. Гондола 4, показанная на фиг. 3 и 4, также может называться гондольным поддерживающим элементом.

Таким образом, воздух, т.е. внешний воздух, всасываемый в стволовую секцию через отверстия и затем проводимый дальше в гондолу, не имеет возможности прохождения в подшипник рыскания, так как здесь он всасывается выше подшипника рыскания, т.е. выше подшипниковой смазки и приводов, т.е. шестерни с внутренними зубьями и звездочек приводов рыскания.

В цилиндрической стволовой секции лучшие вентиляционные отверстия для всасывания внешнего воздуха могут быть обеспечены, в частности, из конструктивных соображений. Также является предпочтительным, что отдельные элементы, особенно приводы рыскания, могут лучше тестироваться по отдельности, так как они могут тестироваться отдельно в стволовой секции без гондолы.

Если, в зависимости от башни, стволовая секция также может выполнена незначительно конической, как предложено согласно варианту осуществления, стволовая секция в области подшипника рыскания будет иметь незначительно больший диаметр, чем в месте, где она соединяется с гондолой. Это приводит к еще большему пространству для приводов рыскания в этой области. Это также обеспечивает возможность лучшего распределения нагрузок на подшипнике рыскания.

Дополнительно к предпочтительной конструкции ветроэнергетической установки также имеют место преимущества транспортировки, так как модуль рыскания может поставляться отдельно и прикрепляться к гондоле на месте эксплуатации.

Изобретение относится к ветроэнергетической установке, стволовой секции ветроэнергетической установки и способу выполнения ветроэнергетической установки. Ветроэнергетическая установка (100) с гондолой (4), генератором (12), расположенным в гондоле (4), башней (2) и подшипником (24) рыскания для регулирования ориентации гондолы (4) по ветру таким образом, что подшипник рыскания размещен ниже гондолы (4) в вертикальном смещении (26) рыскания, и гондола (4) поддерживается на подшипнике (24) рыскания над вертикальной стволовой секцией (20) такой же длины, что и смещение (26) рыскания. Положение высоты для подшипника (24) рыскания в башне определено таким образом, что на подшипнике (24) рыскания суммарное значение статического момента (m_SN) тангажа, присущего центру тяжести в гондоле (4) спереди подшипника (24) рыскания, и среднего тягового момента (m_S), присущего ветровой нагрузке, действующей на аэродинамический ротор (106), минимизировано, в частности, суммарное значение для среднего тягового момента (m_S) имеет значение, равное нулю. Изобретение направлено на уменьшение нагрузки на подшипник рыскания ветроэнергетической установки. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Ветроэнергетическая установка (100) с гондолой (4), генератором (12), расположенным в гондоле (4), башней (2) и подшипником (24) рыскания для регулирования ориентации гондолы (4) по ветру, таким образом, что

подшипник рыскания размещен ниже гондолы (4) в вертикальном смещении (26) рыскания, и гондола (4) поддерживается на подшипнике (24) рыскания над вертикальной стволовой секцией (20) такой же длины, что и смещение (26) рыскания,

характеризующаяся тем, что положение высоты для подшипника (24) рыскания в башне определено таким образом, что на подшипнике (24) рыскания суммарное значение статического момента (m_SN) тангажа, присущего центру тяжести в гондоле (4) спереди подшипника (24) рыскания, и среднего тягового момента (m_S), присущего ветровой нагрузке, действующей на аэродинамический ротор (106), минимизировано, в частности, суммарное значение для среднего тягового момента (m_S) имеет значение, равное нулю.

2. Ветроэнергетическая установка (100) по п. 1, отличающаяся тем, что гондола (4), включающая в себя аэродинамический ротор (106), имеет центр тяжести спереди подшипника (24) рыскания, и, в частности, генератор (12) расположен спереди подшипника (24) рыскания.

3. Ветроэнергетическая установка (100) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что номинальный ветер используется в качестве основы для среднего тягового момента (m_S).

4. Ветроэнергетическая установка (100) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что смещение (26) рыскания, т.е. расстояние между гондолой (4) и подшипником (24) рыскания, составляет приблизительно от 1,5 до 5 м, конкретно от 2 до 3 м.

5. Ветроэнергетическая установка (100) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что множество приводов (28) рыскания смонтировано неподвижным образом в стволовой секции (20) для изменения ориентации гондолы (4) на стволовой секции (20) и зацепления вместе с неподвижной шестерней (32), прикрепленной к башне (2), которая имеет внутренние зубья, для осуществления вращательного перемещения стволовой секции (20) и, следовательно, гондолы (4) относительно башни (2).

6. Ветроэнергетическая установка (100) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что приводы (28) рыскания в стволовой секции (20), каждый, оснащен вертикальными осями вращения и круговым образом, в частности, эквидистантно относительно внешней части стволовой секции (20) распределены в стволовой секции (20) таким образом, что используются по меньшей мере 8, конкретно по меньшей мере 10, и предпочтительно 14 приводов (28) рыскания.

7. Ветроэнергетическая установка (100) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что стволовая секция (20) имеет отверстия для приема приводов (28) рыскания.

8. Ветроэнергетическая установка (100) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что стволовая секция (20) имеет по меньшей мере одно охлаждающее отверстие для всасывания внешнего воздуха в ветроэнергетическую установку (100), таким образом по меньшей мере одно охлаждающее отверстие имеет коллектор и/или фильтр для улавливания влаги и/или загрязнений во внешнем воздухе.

9. Стволовая секция (20) ветроэнергетической установки (100) по любому из пп. 1-8, причем стволовая секция (20) выполнена таким образом, чтобы быть трубчатой, в частности цилиндрической.

10. Способ выполнения ветроэнергетической установки (100), включающий в себя этапы:

- расчета предполагаемого момента (m_SN) тангажа ветроэнергетической установки,

- расчета предполагаемого, зависящего от высоты тягового момента ветроэнергетической установки (100), конкретно для номинальной работы ветроэнергетической установки (100),

- расчета положения высоты, в котором суммарное значение момента (m_SN) тангажа и тягового момента (m_S) имеет минимальное, конкретно 0, значение, и

- определения этого положения высоты в качестве положения подшипника (24) рыскания.