ВЫДВИЖНАЯ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С ИЗМЕНЯЕМЫМ РАЗМЕРОМ И ПОЛОЖЕНИЕМ ОСИ ВРАЩЕНИЯ ВЕТРЯНОГО КОЛЕСА Российский патент 2021 года по МПК F03D9/30 F03D13/40 F03D80/80 

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно получению электроэнергии в сложных ландшафтных и климатических условиях, где необходимо обеспечить мобильность и портативность передвижения вместе с ветроэнергетической установкой, а также облегчить условия монтажа.

В качестве прототипа данного технического решения выбрана выдвижная ветроэлектрическая установка (ВВЭУ), включающая в себя основание, корпус, генератор, ветряное колесо с механизмом складывания-раскладывания лопастей, что позволяет совместно с автоматической системой управления адаптироваться под изменяющиеся ветровые нагрузки путем изменения положения оси вращения ветряного колеса и его размера (см. патент US №US2010/0172759A1, МПК F03D 7/00, опубликовано 08.07.2010г.).

Недостатком данного ВВЭУ является то, что механизм изменения положения оси вращения ветряного колеса требует отдельного электромеханического привода, что снижает энергоэффективность ВВЭУ и возможности его использования в сложных климатических условиях. Также в изобретении не описан механизм изменения положения оси вращения ветряного колеса из вертикального в горизонтальное положение.

Техническая задача, которую решает данное изобретение - повышение энергоэффективности за счет возможности работы ВВЭУ в одном из двух разно-осевых режимах в зависимости от скорости ветра за счет того, что ветряное колесо имеет возможность изменять размер и положение оси вращения с помощью системы складывания и раскладывания ветряного колеса и системы трансформации положения корпуса и генератора; обеспечении мобильности и портативности ВВЭУ для перемещения и монтажа в сложных ландшафтных и климатических условиях за счет возможности сбора корпуса, генератора и ветряного колеса в основании в единую гондолу для облегчения транспортировки.

Поставленная задача достигается тем, что ветряное колесо имеет систему складывания и раскладывания, которая позволяет на едином валу устанавливать лопасти либо параллельно, либо перпендикулярно оси вращения и на различном расстоянии от оси вращения, а основание имеет размеры и крепежные элементы для размещения внутри сложенного ветроколеса, генератора и корпуса.

Согласно изобретению на валу ветряного колеса размещаются попарно телескопические рычаги, которые соединяют лопасти и вал, при этом в зависимости от разницы длин рычагов позволяют ориентировать лопасти либо параллельно или перпендикулярно оси вращения вала или полностью сложить лопасти вплотную к поверхности вала; основание имеет внутренние размеры и крепежные элементы, которые позволяют разместить внутри основания корпус, генератор и сложенное ветряное колесо вместе с валом.

Технический результат применения данного устройства заключается в в увеличении мобильности, компактности, снижении сложности монтажа и повышении энергоэффективности, так как устройство базируется на комбинировании горизонтально-осевого и вертикально-осевого исполнений винта, что обеспечивает необходимые аэродинамические характеристики винта при разных режимах работы, а также в том, что конструкция ВВЭУ позволяет собирать и монтировать ветроэлектрическую установку в любых ландшафтных и климатических условиях, а при необходимости разбирать и переносить на необходимые расстояния усилиями человека или транспорта.

Фиг.1 ВВЭУ в портативном режиме.

Фиг.2 ВВЭУ в вертикально-осевом режиме.

Фиг.3 ВВЭУ в горизонтально-осевом режиме.

Фиг.4 Возможности транспортировки ВВЭУ человеком.

Фиг.5 Масштаб ВВЭУ в рабочем режиме относительно человека.

ВВЭУ состоит из основания 1, соединенного поворотным механизмом ориентирования по ветру 2 c мачтой 3. В основание 1 помещен корпус 4, фиксируемый съемными частями 5 и поворотным кронштейном 6. Корпус 4 содержит электрический генератор 7 и вал ветряного колеса 8, на котором размещен выдвижной механизм 9 с телескопическими рычагами 10, которые соединяют складные лопасти 11 с валом 8. В горизонтально-осевом режиме съемная часть 5 соединена со съемным флюгером 12. В портативном режиме ВВЭУ помещена в транспортировочные чехлы 13 и 14.

Устройство работает следующим образом.

В портативном режиме ВВЭУ свернута и имеет вид цилиндрического стержня, помещенного в транспортировочные чехлы 13 и 14, тем самым компактна и удобна при хранении, транспортировке, монтаже и т.п. При эксплуатации работает в двух режимах: вертикально-осевом при слабом ветре и горизонтально-осевом при среднем и сильном ветре. В вертикально-осевом режиме складные лопасти 11 выдвигаются от оси за счет выдвижного механизма 9 с телескопическими рычагами 10. И винт начинает вращаться, срабатывая при низкой скорости ветра и без необходимости ориентирования по направлению ветра. В горизонтально-осевом режиме поворотный кронштейн 6 совершает поворот на 90 градусов, наклоняя корпус 4 с ветряным колесом в горизонтальное положение оси. Складные лопасти 11 выдвигаются перпендикулярно оси вращения за счет смены углов телескопических рычагов 10, затем раскладываются концевыми частями в стороны. На основание 1 крепятся съемные части 5, на которые устанавливается съемный флюгер 12, корректирующий ориентацию оси по направлению ветра. И винт начинает вращаться на высокой частоте вращения.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Выдвижная ветроэлектрическая установка состоит из основания, корпуса, генератора и ветряного колеса с механизмом складывания-раскладывания лопастей. Лопасти могут раскладываться в положения либо параллельно, либо перпендикулярно оси вращения ветряного колеса, при этом можно изменять размер ветряного колеса. В сложенном состоянии ветряное колесо совместно с генератором и корпусом помещается в основании, которое в разложенном состоянии является элементом мачты. Техническим результатом является повышение энергоэффективности при обеспечении мобильности и портативности ВЭУ для перемещения и монтажа в сложных ландшафтных и климатических условиях. 5 ил.

Выдвижная ветроэлектрическая установка, состоящая из основания, корпуса, генератора и ветряного колеса с механизмом складывания-раскладывания лопастей, отличающаяся тем, что лопасти могут раскладываться в положения либо параллельно, либо перпендикулярно оси вращения ветряного колеса, при этом можно изменять размер ветряного колеса, а в сложенном состоянии ветряное колесо совместно с генератором и корпусом помещается в основании, которое в разложенном состоянии является элементом мачты.