Ветросолнечная электростанция Кашеварова Советский патент 1993 года по МПК F03D5/02 

стях 1 и обтекателях 10, 11, установленных на поворотной опоре 3, аккумуляторами 13 и размещенными на горизонтальных валах 9 коромыслами 14, при этом горизонтальные оси 2 при помощи подшипников закреплены между соседними коромыслами 14 на их концах, а электрогенераторы 8 установлены на поворотной опоре 3. Поворотная опора 3 и каждое коромысло 14 в его центральной части снабжены жестко закрепленными шестернями 15, 16, лопасти 1 выполнены полыми, каждая из них снабжена установленными в их полости шаговым электродвигателем 17 с шестернями 18 и планетарным редуктором, центральная шестерня 19 которого жестко закреплена в центральной части лопасти 1 на ее горизонтальной оси 2, последняя из которых снабжена жестко закрепленной дополнительной шестерней 20, имеющий диаметр, в два раза больший диаметр шестерни 15 подвижной опоры 3, и связана с последней посредством цепной передачи 21. При этом шестерни 1S электродвигателей 17 взаимодействуют с сателлитными шестернями 22 редуктора, а вал каждого электрогенератора 8 снабжен шестерней 23, связанной посредством цепной передачи 24 с шестерней 16 коромысла 14, Поворотная опора 3 снабжена закрепленным на одной из стоек 4 дополнительным шаговым электродвигателем 25,кинематически связанным с поворотным обтекателем 10, снабженным закрепленной на стойках 4 горизонтальной осью 26, размещенной параллельно горизонтальным осям 2 лопастей 1, и расположенными на его верхней плоскости датчиком 27 направления и интенсивности солнечной радиации и датчиком 28 направления и скорости ветра. Катки снабжены электродвигателями 29 и имеют конусообразную форму с ребордами. Солнечные батареи 12 установлены на верхней поверхности обтекателей 10, 11 и на одной из поверхностей каждой лопасти 1. Кроме это го, в варианте электростанции с тремя горизонтальными осями вращения лопастей она снабжена соединенными в треугольник сторонами 30.

Работа ветросолнечной электростанции может производиться в режиме ветра - ветровой электростанции, в режиме солнца - солнечной, и в режиме ветра и солнца - ветросолнечной электростанцией, в зависимости от параметров, поступающих с датчиков 27, 28. При работе в режиме гветра шаговый двигатель 17 застопорен в нужном положении, при котором лопасти 1 подвоз- действием ветра будут совершать движения согласно кинематической схеме, изображенной на фиг.З. При вертикальном положении коромысла 14 верхняя лопасть 1 займет вертикальное положение, а нижняя горизонтальное. Так как диаметр шестерни 20,

соединенной с осью вращения лопасти 1, вдвое больше диаметра неподвижной шестерни 15, то при повороте коромысла 14 на угол «лопасть 1 повернется вместе с осью 2 и шестерней 20 на угол 0,5 а

В режиме ветра плоскость Б-Б на фиг.2 совмещается с направлением ветра прокатом катков 5 по направляющей 6 под воздействием электродвигателей 29, которые включаются компьютером согласно датчика 28, определяющего направление ветра.

Поворотный обтекатель 10 устанавливается под углом наклона, при котором электрогенераторы вырабатывают наибольшую

мощность электроэнергии. Поворотный и неподвижный обтекатели создают ветровую тень в той же нижней части траектории движения лопасти 1, в которой она движется против направления ветра, указанного на фиг.1 и 3 стрелками, обозначенными буквой В. Кроме того, поворотный и неподвижный обтекатели формируют наклонное направление ветра, а также увеличивают его скорость на уровне верхней

части плоскости обтекателя 10 и тем самым увеличивают полезный момент вращения коромысла 14. Вращение коромысла 14 передается на вращение шестерни 23 электрогенератора через центральную шестерню

16 и цепную передачу 24.

В режиме солнца при горизонтальном положении коромысла 14 по команде компьютера, включенного на программу режима солнце, формируются электрические импульсы, которые передаются на шаговые двигатели 17. Вращение шаговых двигателей 17 передается через шестерни 22 и 18 на среднюю шестерню 19 оси 2 вращения лопасти 1 до тех пор, пока лопасти 1 не

установятся горизонтально и вверх солнечными батареями, как это показано на фиг.5.

Горизонтальное положение лопастей будет наилучшим, когда солнце находится

вблизи зенита (ha фиг.5 лучи солнца, находящегося в зените, изображены сплошными стрелками, обозначенными буквой С).

Следующим этапом будет установка батарей 12 в направлении, перпендикулярном

направлению лучей С этой цельЧ) производится поворот опоры 3 включением электродвигателей 29, вращающих катки 5, и поворот лопастей 1 подачей электрических импульсов на шаговые двигатели 17. Вращение лопастей 1 производится одновременно с вращением поворотного обтекателя 10 с помощью шагового электродвигателя 25. При этом солнечные батареи 12 лопастей 1 все время остаются параллельными солнеч- ным батареям 12 поворотного обтекателя 10, что обеспечивается одновременной и равной подачей электрических импульсов на шаговые электродвигатели 25 и 17, имеющие равную величину шага и рав- ные передаточные числа, с осями вращения поворотного обтекателя 10 и лопастей 1.

Определение перпендикулярности соя- нечных батарей 12 солнечным лучам фиксируется датчиком 27, который выдает сигнал на прекращение формирования электрических импульсов.

Учитывая, что направление солнечных лучей изменяется во времени, компьютер выдает серию импульсов на шаговые элект- родвигатели 17 и 25, а также включает электродвигатели 29 через каждые полчаса работы в режиме солнце для коррекции предшествующей установки.

В режиме ветра и солнца подготовка и порядок работы производится по режиму ветра с коррекцией установки поворотной опоры 3 и угла наклона обтекателя 10 с целью получения максимальной суммарной мощности электроэнергии, вырабатывав- мой солнечными батареями 12 и вращением лопастей 1, .

-. Формула изобретения

1. Ветросолнечная электростанция, содержащая прямоугольные лопасти, установленные на горизонтальных осях, поворотную вокруг вертикальной оси опору со стойками и катками, взаимодействующими с кольцевой направляющей неподвижной опоры, электрогенераторы, кинематически связанные с горизонтальными залами, размещенными на поворотной опоре, отличающаяся тем, что, с целью увеличения КПД, электростанция снабжена по- воротным и неподвижным обтекателями, размещенными на поворотной опоре, солнечными батареями, расположенными на лопастях и обтекателях, установленными на

поворотной опоре аккумуляторами и размещенными на горизонтальных валах коромыслами, при этом горизонтальные оси при помощи подшипников закреплены между соседними коромыслами на их концах, а электрогенераторы установлены на поворотной опоре.

2. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что поворотная опора и каждое коромысло в его центральной части снабжены жестко закрепленными шестернями, лопасти выполнены полыми, каждая из них снабжена установленными в их полости шаговым электродвигателем с шестернями и планетарным редуктором, центральная шестерня которого жестко закреплена в центральной части лопасти на ее горизонтальной оси, последняя из которых снабжена жестко закрепленной дополнительной шестерней, имеющей диаметр, в дм раза больший диаметра шестерни поворотной опоры, и связанной с последней посредством цепной передачи, при этом шестерни электродвигателей взаимодействуют с са- теллитными шестернями редуктора, а вал каждого электрогенератора снабжен шестерней, связанной посредством цепной передачи с шестерней коромысла.

3. Электростанция по п.1. о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что поворотная опора снабжена закрепленным на одной из стоек дополнительным шаговым электродвигателем, кинематически связанным с поворотным обтекателем, снабженным закрепленной на стойках горизонтальной осью, размещенной параллельно горизонтальным осям лопастей, и расположенными на его верхней плоскости датчиком направления и интенсивности солнечной радиации и датчиком направления и скорости ветра.

4. Электростанция по п.1.отличающая с я тем. что катки снабжены электродвигателями и имеют конусообразную форму с ребордами.

б/Электростанция по п.1.отличающая с я тем, что солнечные батареи установлены на верхней поверхности обтекателей и на одной из поверхностей каждой лопасти.

Я§ № f

фигЗ

Фиг.1

Фигб

Фиг