Горизонтально-осьова вітроустановка

Реферат: Горизонтально-осьова вітроустановка містить силову опору, вузол зняття і перетворення енергії крутильного моменту та не менше двох спарених вітроколес на спільному горизонтальному валу, встановлених на силовій опорі, яка споруджена у вигляді ряду стійок Λподібної конструкції із збільшеною площею спирання у бік вітру і нерухомо зафіксованих в одну лінію на спільному фундаменті. Вузол зняття і перетворення енергії включає в себе згаданий спільний вал, який виконаний з можливістю прямого сприймання обертаючого моменту від вітроколіс і складається із сполучених ланок. Кожна ланка розкріплена між двома підшипниковими вузлами, встановленими на площадках сусідніх стійок, а на площадках бічних стійок вал безпосередньо стикований з валами електрогенераторів, суміщених з редукторами. Кожне вітроколесо містить два силових фланці велосипедної конструкції, які включають в себе ободи, сполучені з маточиною системою спиць, розподілених у регулярному радіальному порядку. Між фланцями з рівною періодичністю розкріплені лопаті в кількості не менше двох, які виконані у вигляді прямокутних крил аеродинамічного профілю, жорстко з'єднані по торцях з ободами фланців і орієнтовані хордами профілю по дотичних до окружності обода в місцях фіксації. При цьому місця кріплення лопаті кожного наступного вітроколеса зміщені на половину радіального кутового розхилу щодо лопатей кожного попереднього. Лопаті виготовлені із композитних матеріалів. В структуру кожної лопаті введені ланцюжки вбудованих короткозамкнених металевих контурів. Кожний контур сполучений з лонжероном лопаті. Між усіма сусідніми опорними стійками силової опори розкріплені магнітні компенсуючі вузли, кожний з яких виконаний у вигляді пластини у формі напівпрофілю циліндрової кривизни і UA 108142 C2 (12) UA 108142 C2 встановлений так, що співвісно охоплює із зазором нижню частину вітроколеса. На внутрішній поверхні кожного вузла рядами закріплені повздовжні ланцюжки постійних магнітів з однаковою полярною орієнтацією. UA 108142 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до вітроенергетики і може бути використаний для вироблення електроенергії в однонаправлених повітряних течіях, що виникають внаслідок особливостей рельєфу місцевості, влаштування штучних вітроплотин, а також за рахунок використання природних течій в житлових і промислових забудовах, зокрема в промислових енергопарках. Вертикально-осьові вітроустановки типу Дар'є (ротори Дар'є) використовуються ще з 30-х років минулого сторіччя. В даний час число їх модифікацій обчислюється багатьма сотнями. Проте всі вони мають вертикальну вісь знімання крутильного моменту. Це обумовлено тим, що при вертикально-осьовій компоновці зберігається основна достоїнство цих агрегатів незалежність від напрямку вітру. Але існують умови, при яких раціонально використовувати ротори цього типу саме в горизонтально-осьовій компоновці, використовуючи міцнісні якості роторів, які суттєво підвищуються в цих конструкціях. Це пов'язано з областю альтернативної енергетики, що розвивається останнім часом, яка використовує принцип концентрації повітряних течій, що технічно виражається у використанні природних або штучних вітроплотин. Їх поява зв'язана, в першу чергу, з покриттям джерелами електроенергії горбистих і гірських районів, в яких існують природні канали однонаправлених течій - ущелини, розпадки, каньйони, розколини, долини між узгір'ями та інші особливості ландшафту. З іншого боку, поява малошумних вітроенергоустановок (ВЕУ) стимулює їх використання безпосередньо в зонах житлових (особливо висотних) і промислових забудов, які мають канали для спрямування вітрових течій (проєми між будівлями, довгі вулиці і т.і.). Ця проблема актуальна для України, що має невелику кількість рентабельних вітрових зон (Кримське узбережжя та гірські райони західних регіонів). Природні вітроплотини на континентальній частині України (типу широких балок, просік в лісових масивах, прогалин в лісопосадках) відносно малопродуктивні. Проте, доповнені штучними засобами концентрації, наприклад, великогабаритними парусними екранами на розчалках, можуть підняти вітровий потенціал цих урочищ до середнього промислового рівня. Таким чином, технічні рішення, направлені на створення вітроагрегатів, розрахованих на ефективну роботу в однонаправлених повітряних течіях можна віднести до вельми актуальних. Досі існує відносно невелика кількість розробок з цієї проблематики. Так, відома вітроенергетична установка за пат. РФ 2315891, МПК F03D 3/02 (2006.01), автори Алексеев С.В. та ін., патентовласник: Державна освітня установа вищої професійної освіти "Санкт-петербурзький державний гірничий інститут імені Г.В. Плеханова (технічний університет)", по заявці № 2006126731/06, пріоритет від 21.07.2006. Цей винахід може бути використаний для вироблення електроенергії, використовуючи енергію вітру не тільки за нормальних погодних умов, але й при буревіях. Вітроенергетична установка містить два вітродвигуни з радіальними лопатями, встановленими на двох співвісних горизонтальних валах з можливістю обертання в протилежних напрямах, а також генератор електричного струму і вітроконцентратор. Установка оснащена додатковим проміжним валом, на одному кінці якого закріплений статор генератора, на іншому - зубчате колесо системи зубчастих передач. Основні горизонтальні вали розташовані на рівні землі, кожний вітроконцентратор містить розміщені над вітродвигунами верхню нерухому з увігнутою зовнішньою поверхнею напрямну, нижню рухому напрямну, огинаючу лопаті барабана вітродвигуна з можливістю повороту навкруги нього і розміщені у поверхні котловану рухомі поворотні козирки. Установка призначена для експлуатації в котлованах, в суворих погодних умовах при сильних поривчастих вітрах, а використання вітроконцентратора і зворотного щодо один до одного напряму обертання ротора і статора генератора електричного струму призводить до підвищення її енерговіддачі. До недоліків описаної вітроустановки слід віднести те, що її ефективність максимальна тільки при достатньо сильних вітрах. Крім того, розташування вітроприймальних лопатей дуже близько до поверхні землі, в максимально турбулізованому шарі потоку, звужує діапазон робочих тисків і позбавляє можливості використовувати середні та слабопотенційні течії. Найближчим до винаходу технічним рішенням, прийнятим за прототип, є вітродвигун за пат. РФ 2295060, МПК F03D 7/06 (2006.01), автори Кузнецов В.В. і Кузнецов Д.В., патентовласники: вони ж, по заявці № 2005102288/06, заявл. 31.01.2005, опубл. 10.03.2007. Вітродвигун містить багатолопатеве вітроколесо, розміщене на рухомій платформі, здатній повертатися, виставляючи колесо на змінний вітер. Плоскі лопаті встановлені на барабанному каркасі з можливістю циклічної фазної зміни кута повороту відносно до вітру. Для цього вони сполучені спільною кінематичною системою, що здійснює їх поворот в залежності від зміни поточного положення при обертанні вітроколеса. Кінематична система має наступну схему. Каркас спирається на нерухому центральну вісь з центральною шестірнею, встановлену 1 UA 108142 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 горизонтально. Конічні ланки сателітів, розташовані навкруги центральної шестірні радіально і рівномірно, при цьому вал кожної ланки сателіта з конічними шестернями на кінцях виконаний односекційним, причому один кінець кожного вала пов'язаний з центральною шестірнею. Лопатевий редуктор містить велику і малу циліндрові шестерні, при цьому велика циліндрова шестірня взаємодіє з малою і кріпиться на осі лопаті, встановленої горизонтально. Кожна лопать кінцями своєї осі спирається з можливістю обертання на кронштейни, укріплені підставами на циліндровому корпусі, встановленому щодо центральної осі коаксіально з можливістю обертання, а вершини кронштейнів з обох кінців центральної осі сполучені кільцевими ободами, що служать привідними колесами, які зв'язані гнучкою передачею з перетворювачами енергії. При цьому центральна вісь обома кінцями спирається з фіксацією на рами, які кріпляться на протилежних сторонах платформи, в центрі якої встановлений флюгер, пов'язаний з кронштейном, забезпеченим контактними групами. Платформа розташована на візках, встановлених на кругову трасу, центр якої співпадає з віссю обертання платформи, візки ж містять тягові електродвигуни. При цьому центральна конічна шестірня жорстко встановлена на одному з кінців центральної осі, що не обертається, а мала циліндрова шестірня лопатевого редуктора укріплена жорстко і співвісний з конічною шестірнею, що взаємодіє з конічною шестірнею, яка належить валу ланки сателіта і обернуто у бік лопаті тієї ж ланки сателіта. Крім того, вітродвигун оснащений пристроєм зняття електроенергії. Обертаючий момент створюється тим, що найбільш віддалені від землі (платформи) лопаті дією кінематичної системи встановлюються поперек вітрового потоку і чинять максимальний опір течії, а нижні орієнтуються уздовж потоку і обтікаються з малим опором. При обертанні вітроколеса лопаті виконують циклічні повороти узгоджені з рухом колеса так, щоб реалізувалася вказана динаміка. Залежно від швидкості вітрового потоку включається необхідна кількість перетворювачів енергії та вибирається необхідний кут між віссю ротора і напрямом вітрового потоку. При буревіях, при необхідності профілактики або ремонту, платформа розвертається так, щоб вісь ротора співпадала з напрямом вітрового потоку. При цьому площини лопатей стають паралельно потоку. В цьому випадку обертаючий момент ротора відсутній і ротор зупиняється. До недоліків описаного прототипу можна віднести надмірну складність кінематичних систем управління лопатями, систем передачі і перетворенні енергії, а також неможливість збільшення потужності ВЕУ за рахунок збільшення геометричних розмірів лопатей унаслідок їх низької опірності деформаціям. В основу запропонованого технічного рішення поставлена задача створення горизонтальноосьових вітроагрегатів необмеженої потужності, розрахованих на ефективну роботу в однонаправлених повітряних течіях, що виникають внаслідок особливостей рельєфу місцевості і влаштування штучних вітроплотин, а також за рахунок використання природних течій в житлових і промислових забудовах, зокрема, в промислових енергопарках. Поставлена задача вирішується тим, що горизонтальна вітроустановка містить не менше двох спарених вітроколіс на спільному горизонтальному валу, встановлених на силовій опорі, яка споруджена у вигляді ряду стійок Λ-подібної конструкції із збільшеною площею спирання у бік вітру і нерухомо зафіксованих в одну лінію на спільному фундаменті, кінематична система управління положенням лопатей скасована, а вузол зняття і перетворення енергії включає в себе згаданий спільний вал, який напряму сприймає обертаючий момент від вітроколіс і складається із сполучених ланок, кожна ланка розкріплена між двома підшипниковими вузлами, розставленими на площадках сусідніх стійок, а на площадках бічних стійок вал безпосередньо стикується з валами електрогенераторів, суміщених з редукторами, кожне вітроколесо складається з двох силових фланців велосипедної конструкції, що включають в себе ободи, сполучені з маточиною системою спиць, розподілених у регулярному радіальному порядку, між фланцями з рівною періодичністю розкріплені лопаті в кількості не менше двох, які виконані у вигляді прямокутних крил аеродинамічного профілю, жорстко з'єднані по торцях з ободами фланців і орієнтовані хордами профілю по дотичних до окружності обода в місцях фіксації, при цьому місця кріплення лопаті кожного наступного вітроколеса зміщені на половину радіального кутового розхилу щодо лопатей кожного попереднього, лопаті виготовлені з композитних матеріалів, причому в структуру кожної лопаті введені ланцюжки вбудованих короткозамкнених металевих контурів, при тому кожний контур сполучений з лонжероном лопаті, а між усіма сусідніми опорними стійками силової опори розкріплені магнітні компенсуючі вузли, кожний з яких виконаний у вигляді пластини у формі напівпрофілю циліндрової кривизни і встановлений так, що співвісно охоплює із зазором нижню частину вітроколеса, на внутрішній поверхні кожного вузла рядами закріплені повздовжні ланцюжки постійних магнітів з однаковою полярною орієнтацією. 2 UA 108142 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Розкриємо суть технічного рішення, що патентується. 1. Горизонтально-осьова вітроустановка містить не менше двох спарених вітроколіс на спільному зістикованому горизонтальному валу, при цьому місця кріплення лопаті кожного наступного вітроколеса зміщені на половину радіального кутового розхилу щодо лопатей кожного попереднього. Ці ознаки дають ряд переваг перед установкою-прототипом, що містить одне вітроколесо. a. кількість лопатей пристрою, що працює за принципом Дар'є, не залежить від сумарної вітрильності активного сектора барабана. Тому кількість лопатей може бути зменшена. Але наявність інших вітроколіс збільшує плавність зняття обертаючого моменту. b. Кожна додаткова лопать збільшує загальний опір вітроколеса, а це ускладнює вихід на робочі обороти генератора, тому що потребує збільшення необхідної робочої швидкості вітру. Таким чином, багатолопатеві вітроколеса починають обертатися при менших швидкостях вітру, але гірше використовують вітер комерційного рівня. с. Ротори Дар'є більш тихохідні при аналогічному рівні енерговіддачі. Крім того, вони працюють завдяки обтіканню повітрям, а не завдяки вітрильності, як лопаті прототипу. Для агрегатів, що працюють в безпосередній близькості від поверхні ґрунту, в струменях, насичених пиловими частками, це має значення, оскільки в установці, що патентується, зменшується абразивна корозія лопатей (поверхня лопатей менш ушкоджується частинками пилу, що швидко рухаються). d. Збільшення довжини лопатей з метою підвищення потужності в прототипі призводить до появи серйозних проблем із міцністю. Модульний принцип збільшення потужності, що патентується, за рахунок нарощування кількості вітроколіс без збільшення їх геометричних розмірів, не створює нових проблем. 2. Вітроколеса встановлені на силовій опорі, виконаній у вигляді ряду стійок Λ-подібної конструкції із збільшеною площею спирання у бік вітру і нерухомо закріплених на спільному фундаменті. Унаслідок наявності фундаменту вітроустановка, що патентується, втрачає можливість орієнтації на вітер. Модернізація робить її повністю стаціонарною. Але враховуючи специфіку місць її експлуатації - роботу в природних ландшафтних концентраторах повітряних течій, в архітектурних каналах міських або промислових забудов, а також при використанні штучних вітроплотин на територіях промислових енергопарків, функція флюгування втрачає для неї актуальність. І це дає можливість ефективно використовувати ротори Дар'є в такій невластивій їм горизонтально-осьовій конфігурації. 3. Кожне вітроколесо складається з силових фланців велосипедної конструкції, що включають в себе ободи, сполучені з маточиною системою спиць, між фланцями розкріплюють лопаті в кількості не менше двох. Лопаті виконані у вигляді прямокутних крил аеродинамічного профілю, жорстко сполучених по торцях з ободами фланців і орієнтовані хордами профілю по дотичних до окружності обода в місцях фіксації. Такий спосіб кріплення суттєво зміцнює вітроколесо в цілому, а також робить лопаті більш стійкими до деформацій різного характеру. Це дуже важливо, оскільки розміщення установки на відносно невисокій опорі і робота її в районах, де особливості ландшафту створюють сильні течії в приземному шарі (в гірських ущелинах, на скатах гірських систем, в штучно утворених вітрових концентраторах) створюють в деяких відносинах несприятливі умови. В приземних шарах атмосфери якість потоків набагато більш низька, ніж у висотних за рахунок турбулізації. При роботі в таких потоках лопаті установки піддаються нерівномірним по довжині силовим навантаженням, які деформують площини, що може збуджувати в лопатях деформаційні подовжні хвилі, через циклічне повторення здатні до резонансних посилень і переходу у вібраційні режими. І ця уразливість зростає для ВЕУ, розміщуваних в місцях сильних приземних течій. Класичний Дар'є з криволінійною безтраверсною схемою менш схильний до звалення у вібраційний режим, проте збільшення його геометричних розмірів мають природну межу. З певного розміру зняття потужності збільшується тільки за рахунок втрати рентабельності. Тому в мегаватних вітроустановках використовуються переважно Н - ротори, закріплені на валу за допомогою системи траверс. Крім того, на лопатях в установці-прототипі в деяких фазах руху виникає невигідне співвідношення сили ваги і відцентрової сили. У верхньому секторі траєкторії руху на лопать діють дві різноспрямовані сили - сила ваги, що змінюється в залежності від кута повороту і постійна відцентрова сила. У всіх точках сектора вони взаємно віднімаються, компенсуючи прогинання. В нижньому ж секторі вони у всіх точках сумуються, збільшуючи прогинання. Для плоских лопатей це небезпечно і загроза можливого пошкодження як самих лопатей, так і опорних елементів збільшується при зростанні швидкості обертання вітроколеса. Лопаті установки, що патентується, захищені від значної частини негативних сторін цих процесів тим, що мають аеродинамічний профіль, а також тим, що жорстко закріплені на міцних і масивних 3 UA 108142 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 фланцях опорної конструкції. Двостороння фіксація валу в горизонтальноосевых Дар'є відкриває можливість істотного збільшення габаритних показників ротора, оскільки знімається небезпека деформацій валу, властива вертикальноосьовим модифікаціям. Таким чином, по цій кінематичній схемі може бути побудована ВЕУ набагато більшої потужності. 4. Лопаті виготовлені з композитних матеріалів, причому в структуру кожної лопаті введені ланцюжки вбудованих короткозамкнених металевих контурів, причому кожний контур кріпиться до лонжерона лопаті. Ця ознака відображає той факт, що дане нововведення не тільки дозволяє вилучати переваги з принципу магнетизму, але й напряму збільшує механічну міцність лопатей. Металеві контури з'являються не тільки елементами, що створюють електродинамічні сили корекції, діючі на лопаті, але і арматурою, що збільшує зв'язність силового каркаса лопатей. 5. Система зняття і перетворення енергії містить спільний вал, який напряму отримує обертаючий момент від усіх вітроколіс і що складається із зістикованих ланок, кожна ланка розкріплена між двома підшипниковими вузлами, встановленими на площадках сусідніх стійок, на площадках бічних стійок вал безпосередньо стикується з валами електрогенераторів, суміщених з редукторами. Цей вузол є другим по надмірній складності і експлуатаційній уразливості вузлом після вузла управління лопатями. Розміщення електрогенераторів на крайніх площадках всієї системи вітроколіс і з'єднання валів генераторів із спільним валом установки знімає фрикційні втрати, значно спрощує конструкцію кінематичного зв'язку трансмісійного вала з генераторами. І робить всю систему зняття енергії надійнішою і стійкішою до змінних навантажень. 6. В установці, що патентується, кінематична система управління нахилом лопатей скасована. Ця відмінна ознака практично не потребує коментарів, оскільки ліквідується найскладніший і найкритичніший кінематичний вузол. Це не тільки спрощує всю установку, але й набагато зменшує її уразливість при експлуатації, укріплюючи динамічні зв'язки між відповідальними вузлами і деталями, які в прототипі грали другорядну роль. Зміна ролевої важливості вузлів посилює одну з його вигідних сторін і дає установці, що патентується, ще одну важливу перевагу в порівнянні з його головною альтернативою (прототипом). 7. Між всіма сусідніми опорними стійками силової опори розкріплюють магнітні компенсуючі вузли, кожний вузол виготовлений у вигляді напівпрофілю циліндрової кривизни і закріплений так, що він співвісно охоплює із зазором нижню частину вітроколеса, на внутрішній поверхні кожного вузла порядно закріплені подовжні ланцюжки постійних магнітів з однаковою полярною орієнтацією. Магнітна система ще більшою мірою служить підвищенню стійкості лопатей до деформацій. Це необхідно на той випадок, якщо проектувальникам треба буде підвищити потужність ВЕУ за рахунок збільшення габаритів лопатей, незважаючи на те, що їх уразливість від циклічних деформацій при цьому підсилюється. Підпір же з боку магнітного поля компенсує суму сил, чим зменшує прогинання, знижуючи виникаючий розбаланс моментів навантажень. Характер силової взаємодії магнітної системи вузла обернено пропорційній величині повітряного зазору між площиною лопаті і площиною полюсних граней магнітних ланцюгів. Тому на ланки лопатей, які внаслідок деформацій наблизились до площини магнітного вузла, піддаються посиленій дії тиску магнітного поля і вирівнюються. Крім того, обтічна площина компенсуючого вузла при проході нижнього сектора траєкторії захищає лопаті від максимально турбулізованих струменів, а також знімає аеродинамічний екрануючий ефект. Спосіб двостороннього закріплення лопатевої системи фланцями, які перекривають торцеві джерела і канали звукової генерації, в поєднанні з дією магнітного компенсуючого вузла, знижує і без того низький звуковий і вібраційний фон установки, що розширює область його використання в безпосередній близькості від житлових забудов. Аналіз показує, що більшість відмітних ознак перетинається по вироблюваних ними ефектах, що є доказом того, що дизайн виконаних перетворень проведений на основі одного сильного об'єднуючого принципу. А сукупність відмінних ознак вирішує поставлену задачу. За відомостями, що є у авторів, запропонована сукупність відмінних ознак, що характеризує суть винаходу, не відома в даному розділі техніки. Запропоноване технічне рішення може бути використане при проектуванні вітроустановок для роботи в однонаправлених вітрових течіях. Технічне рішення, що патентується, пояснюється кресленнями, де приведені конструкція та схеми окремих вузлів модифікації ВЕУ з двома вітроколесами. На фіг. 1 приведена принципова схема однієї секції фронтального виду багатомодульної установки; на фіг. 2 - схема установки (вид збоку); на фіг. 3 - структура лопаті; на фіг. 4 - профільний переріз лопаті; на фіг. 5 - переріз фронтального виду схеми. 4 UA 108142 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Горизонтально-осьова вітроустановка (фіг. 1 та фіг. 2) в мінімальній модифікації складається з двох спарених вітроколес 1 (на кресленні показано тільки одне колесо) встановлених на спільному горизонтальному валу 2 закріплених на силовій опорі, спорудженої у вигляді прямолінійного ланцюга стійок 3, нерухомо встановлених на спільному фундаменті 4. Стійки 3 виконані у вигляді Λ-подібних конструкцій та орієнтовані у сторону переважного напрямку стисних і прискорених рельєфними особливостями місцевості (або вітроплотин) вітрових течій. Вал 2 складається із сполучених ланок. Кожна ланка вала, на якій встановлено одне з вітроколіс 1, розкріплена між двома підшипниковими вузлами 5, розставленими на протилежних площадках 6 сусідніх стійок 3. На площадках бічних стійок вал 2 стикується з валами електрогенераторів 7, суміщених з редукторами (які не показані). Вітроколеса 1 виконані у вигляді вітроприймальних пристроїв типу модифікованого Н-ротора Дар'є. Кожне вітроколесо складається з двох силових фланців велосипедної конструкції, що включає в себе ободи 8, сполучені з маточиною 9 системою спиць 10, розподілених в регулярному радіальному порядку. Між фланцями з рівною періодичністю розкріплені лопаті 11. Лопаті виконані у вигляді прямокутних крил аеродинамічного профілю, жорстко сполучені по торцях з ободами 8 фланців і всі однаково орієнтовані хордами профілю по дотичних до кола обода в місцях фіксації. На кресленнях приведена чотирилопатева конструкція вітроколеса, але в загальному випадку кількість лопатей не обмежена і повинна бути більше двох. Таким чином, принципова схема даної конструкції вітроколеса аналогічна модифікації ротора Дар'є, але має горизонтально орієнтовану архітектуру. Лопаті 11 другого (в загальному випадку - кожного наступного) вітроколеса зміщені на половину радіального кутового розхилу щодо лопатей попереднього. У разі чотирилопатевого конкретного виконання вітроколіс ВЄУ величина зсуву складає 45° (на фіг. 2 показано зсув однієї лопаті). Лопаті 11 виготовлені з композитних матеріалів із клеєних полімерних деталей. В структуру кожної лопаті (фіг. 3 та фіг. 4) введені ланцюжки вбудованих короткозамкнених металевих контурів 12 (або, як варіант, вони перешаровані тонкими мідними пластинами або плівками). Кожний контур 12 кріпиться до лонжерона 13 лопаті. Впорядкована система контурів в структурі конструктивних елементів лопаті служить для неї зміцнюючою арматурою. Між усіма парами сусідніх опорних стійок силової опори розкріплюють магнітні компенсуючі вузли 14. Кожний вузол (фіг. 1 та фіг. 5) виготовлений у вигляді напівпрофілю циліндрової кривизни і закріплений так, що співвісно охоплює із зазором нижню частину вітроколеса 1. Вони екранують нижній сектор траєкторії лопатей кожного вітроколеса і мають максимальний кутовий розмір 180°. На внутрішній поверхні кожного вузла 14 рядами закріплені повздовжні ланцюжки постійних магнітів 15 з однаковою полярною орієнтацією. Розроблений горизонтальноосьовий ротор Дар'є - це установка принципово іншого об'єднуючого принципу, ніж класична її модифікація. Тому вона має інші функціональні особливості, ефективні саме в конкретних умовах експлуатації в сильних однонаправлених повітряних потоках. Вітроустановка працює наступним чином. Повітряні потоки, прискорені стінками ущелини або будівель, розкручують вітроколеса 1, які не потребують в даних умовах допоміжних засобів запуску. У верхньому секторі траєкторії кожної лопаті 11 сила ваги починає компенсувати відцентрову силу, в результаті у верхній точці траєкторії при певних швидкостях обертання лопать може стати невагомою. В нижньому секторі відбувається зворотне (сили підсумовуються), внаслідок чого в крайній нижній точці траєкторії прогинання лопаті може стати істотним. В ритмі циклування цих рухів лопать ритмічно міняє кривизну, створюючи змінне навантаження на місця кріплення до ободів 8. Нестаціонарність і турбулентність повітряного потоку робить деформаційні процеси в обох секторах ще більш хаотичними, некерованими. Всі ці навантаження інтегруються на системі кріплення, а вібраційна компоненту передається на вал, а через вал на опорно-підшипникові вузли, що призводить до зменшення терміну служби найбільш вразливих вузлів. Робота магнітного компенсуючого вузла 14 заспокоює ці негативні процеси. Позитивний результат заснований на ефекті посилення електродинамічного відштовхування тих ділянок лопатей 11, які при деформаціях більше інших ділянок наближаються до магнітів 15, що вистилають внутрішню площину вузла 14. Коли лопаті при обертанні проходять сектор, насичений магнітними полями, в контурах 12 наводяться вихорові струми, взаємодія яких із полем створює відштовхуючі сили, які вирівнюють лопать. Після цього вона заходить на наступний робочий виток вже з меншими деформаційними напругами. Таким чином, роль компенсуючого вузла 14 зводиться до безконтактної корекції хаотичного розподілу навантажень і гасіння небезпечних деформацій лопатей 11. 60 5 UA 108142 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 Горизонтально-осьова вітроустановка, що містить силову опору, а також вузол зняття і перетворення енергії крутильного моменту, яка відрізняється тим, що містить не менше двох спарених вітроколес на спільному горизонтальному валу, встановлених на силовій опорі, яка споруджена у вигляді ряду стійок Λ-подібної конструкції із збільшеною площею спирання у бік вітру і нерухомо зафіксованих в одну лінію на спільному фундаменті, вузол зняття і перетворення енергії включає в себе згаданий спільний вал, який виконаний з можливістю прямого сприймання обертаючого моменту від вітроколіс і складається із сполучених ланок, кожна ланка розкріплена між двома підшипниковими вузлами, встановленими на площадках сусідніх стійок, а на площадках бічних стійок вал безпосередньо стикований з валами електрогенераторів, суміщених з редукторами, кожне вітроколесо містить два силових фланці велосипедної конструкції, які включають в себе ободи, сполучені з маточиною системою спиць, розподілених у регулярному радіальному порядку, між фланцями з рівною періодичністю розкріплені лопаті в кількості не менше двох, які виконані у вигляді прямокутних крил аеродинамічного профілю, жорстко з'єднані по торцях з ободами фланців і орієнтовані хордами профілю по дотичних до окружності обода в місцях фіксації, при цьому місця кріплення лопаті кожного наступного вітроколеса зміщені на половину радіального кутового розхилу щодо лопатей кожного попереднього, лопаті виготовлені із композитних матеріалів, причому в структуру кожної лопаті введені ланцюжки вбудованих короткозамкнених металевих контурів, кожний контур сполучений з лонжероном лопаті, а між усіма сусідніми опорними стійками силової опори розкріплені магнітні компенсуючі вузли, кожний з яких виконаний у вигляді пластини у формі напівпрофілю циліндрової кривизни і встановлений так, що співвісно охоплює із зазором нижню частину вітроколеса, на внутрішній поверхні кожного вузла рядами закріплені повздовжні ланцюжки постійних магнітів з однаковою полярною орієнтацією. 6 UA 108142 C2 7 UA 108142 C2 8 UA 108142 C2 9 UA 108142 C2 10 UA 108142 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11