Спосіб роботи вітроенергетичної установки і вітроенергетична установка (варіанти)

1. Спосіб роботи вітроенергетичної установки, який полягає у тому, що вітровим потоком обертають вітроколесо, за допомогою якого щодо статора обертають перший ротор і принаймні другий ротор, який відрізняється тим, що обертають принаймні другий ротор при збільшенні тиску вітрового потоку вище номінального, а при зниженні тиску вітрового потоку нижче номінального обертання принаймні другого ротора припиняють. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що другий і подальші ротори підключають до обертання послідовно у міру збільшення тиску вітрового потоку вище за номінальний, а при зниженні тиску вітрового потоку нижче номінального обертання другого і подальших роторів в зворотному порядку послідовно припиняють. 3. Спосіб за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що обертають перший ротор і/або принаймні другий ротор сумісно з відповідними маховиками. 4. Вітроенергетична установка, що містить вітроколесо, принаймні два електрогенератори, в яких перший ротор і принаймні другий ротор розташовані із зазором щодо відповідних статорів, при цьому перший ротор і принаймні другий ротор закріплені на валу, яка відрізняється тим, що вал виконаний розділеним на частини по числу відповідно закріплених на них роторів, при цьому вал з першої частини і по передостанню виконаний порожнистим, в згаданих порожнистих частинах вала відповідно розташовані штоки, які за допомогою 2 (19) 1 3 90214 4 11. Установка за будь-яким з пп. 4-10, яка відрізняється тим, що датчик ТВП розташований в центрі вітроколеса. 12. Установка за будь-яким з пп. 4-10, яка відрізняється тим, що датчиком ТВП є вітроколесо, при цьому шток першої частини вала з'єднаний з вітроколесом з можливістю його пружного осьового зсуву. 13. Установка за будь-яким з пп. 4-10, яка відрізняється тим, що кожен ротор з'єднаний з відповідним маховиком. 14. Вітроенергетична установка, що містить вітроколесо, яке розташоване на валу, принаймні два електрогенератори, в яких перший ротор і принаймні другий ротор розташовані із зазором щодо відповідних статорів, при цьому перший ротор і принаймні другий ротор закріплені на валу, яка відрізняється тим, що вал виконаний розділеним на частини по числу відповідно закріплених на них роторів, при цьому перша частина вала з'єднана з вітроколесом, вказані частини вала з'єднані за допомогою ведучих і ведених півмуфт МЗР, вказані ведучі і ведені півмуфти МЗР взаємодіють за допомогою засобів зачеплення з відповідними частинами вала з можливістю осьового пружного зсуву ведучих і ведених півмуфт МЗР уздовж зовнішньої поверхні відповідних частин вала, при цьому в першій частині вала розташований датчик тиску вітрового потоку (ТВП), вказаний датчик ТВП взаємодіє з ведучими і веденими півмуфтами МЗР для їх осьового зсуву уздовж зовнішньої поверхні відповідних частин вала. 15. Установка за п. 14, яка відрізняється тим, що осьовий пружний зсув ведучих і ведених півмуфт МЗР уздовж зовнішньої поверхні відповідних частин вала виконаний за допомогою гідропружин. 16. Установка за п. 14, яка відрізняється тим, що датчик ТВП взаємодіє з ведучою півмуфтою першої частини вала за допомогою першої гідропередачі, а в другій і по передостанню частинах вала ведена і подальша ведуча півмуфти з'єднані також відповідними гідропередачами. 17. Установка за п. 16, яка відрізняється тим, що перша частина вала розділена на вхідну і вихідну частини, при цьому вхідна і вихідна частини першої частини вала з'єднані за допомогою вузла передачі обертального моменту, вхідний поршень першої гідропередачі вхідним штоком з'єднаний з датчиком ТВП, вихідний поршень гідропередачі є поршнем ведучої півмуфти першої частини вала. 18. Установка за п. 17, яка відрізняється тим, що вузол передачі обертального моменту виконаний у вигляді гідротрансформатора. 19. Установка за п. 14, яка відрізняється тим, що засоби зачеплення ведучих і ведених півмуфт МЗР з відповідними частинами вала виконані у вигляді шліцьових з'єднань. 20. Установка за п. 14, яка відрізняється тим, що МЗР виконані у вигляді гідромуфт, ведучі і ведені півмуфти яких виконані зміщуваними по осі. 21. Вітроенергетична установка, що містить вітроколесо, яке розташоване на першому валу, перший електрогенератор з першими ротором і статором, другий електрогенератор з другими ротором і статором, при цьому перший ротор закріплений на першому валу, яка відрізняється тим, що перший вал виконаний порожнистим, усередині першого вала розташований шток, який за допомогою перших засобів зачеплення взаємодіє з внутрішньою поверхнею вала з можливістю осьового пружного зсуву штока, при цьому з одного боку штока закріплений датчик ТВП, а з другого боку шток з'єднаний з ведучою півмуфтою гідромуфти, ведена півмуфта якої з'єднана з другим валом другого ротора. 22. Установка за п. 21, яка відрізняється тим, що ведуча і ведена півмуфти гідромуфти виконані із спряженими круговими поверхнями, при цьому шток з'єднаний з ведучою півмуфтою за допомогою важелів для забезпечення можливості повороту її спряженої кругової поверхні щодо спряженої кругової поверхні веденої півмуфти. 23. Установка за п. 21, яка відрізняється тим, що ведуча півмуфта виконана у вигляді радіальних лопаток, які при осьовому зсуві взаємодіють з внутрішньою поверхнею веденої півмуфти. 24. Установка за п. 23, яка відрізняється тим, що внутрішня поверхня веденої півмуфти виконана у вигляді призматичної поверхні. 25. Установка за п. 21, яка відрізняється тим, що ведена півмуфта з'єднана з другим валом другого ротора за допомогою планетарної передачі. 26. Установка за п. 21, яка відрізняється тим, що другий вал з другим ротором з'єднаний з маховиком. Винахід відноситься до області вітроенергетики, зокрема до способу роботи вітроенергетичної установки і самих вітроенергетичних установок, які призначені для перетворення кінетичної енергії вітрового потоку в електричну з можливим накопиченням цієї енергії під час зниження її використовування. З використовуванням як з вертикальною, так і з горизонтальною віссю обертання роторів. Як з осьовою центрівкою роторів за допомогою валу, так і кільцевих (з позаосевою центрівкою) роторів. Найближчими до рішень, що заявляються, по технічній суті і технічному результату, що досягається, є: - Спосіб роботи вітроенергетичної установки, який розкритий в патенті США № 7061133, опубл. 2006.06.13, МПК (2006) F03D 9/00, Н02К 3/40, який полягає у тому, що вітровим потоком обертають вітроколесо, за допомогою якого щодо статора обертають перший ротор і принаймні другий ротор. При цьому всі ротори приводять в обертання одночасно одним вітроколесом. 5 - Вітроенергетична установка (для першого варіанту) по патенту США № 7061133, опубл. 2006.06.13, МПК (2006) F03D 9/00, Н02К 3/40, містить вітроколесо принаймні два електрогенератори, в яких перший ротор і принаймні другий ротор розташовані із зазором щодо відповідних статорів, при цьому перший ротор і принаймні другий ротор закріплені на валу. У цій установці всі електрогенератори, ротори яких закріплені на одному валу, мають різне число полюсів для забезпечення багатошвидкісної їх роботи. При цьому всі ротори приводять в обертання одним вітроколесом. - Вітроенергетична установка (для другого варіанту) по патенту США № 7061133, опубл. 2006.06.13, МПК (2006) F03D 9/00, Н02К 3/40, містить вітроколесо, яке розташоване на валу принаймні два електрогенератори, в яких перший ротор і принаймні другий ротор розташовані із зазором щодо відповідних статорів, при цьому перший ротор і принаймні другий ротор закріплені на валу. У цій установці всі електрогенератори, ротори яких закріплені на одному валу, мають різне число полюсів для забезпечення багатошвидкісної їх роботи. При цьому всі ротори приводять в обертання одним вітроколесом. - Вітроенергетична установка (для третього варіанту) по патенту США № 7061133, опубл. 2006.06.13, МПК (2006) F03D 9/00, Н02К 3/40, містить вітроколесо, яке розташоване на першому валу, перший електрогенератор з першими ротором і статором, другий електрогенератор з другими ротором і статором, при цьому перший ротор закріплений на першому валу. У цій установці всі електрогенератори, ротори яких закріплені на одному валу, мають різне число полюсів для забезпечення багатошвидкісної їх роботи. При цьому всі ротори приводять в обертання одним вітроколесом. Основним недоліком даного способу роботи вітроенергетичної установки і вітроенергетичних установок по трьох варіантах їх виконання, в яких здійснений цей спосіб, є підвищення швидкості обертання роторів електрогенератора при підвищенні швидкості вітрового потоку і відповідно тиску вітрового потоку вище за номінальний. Відомо, що тиск вітрового потоку (швидкісний натиск) прямо пропорційний квадрату його швидкості. А це викликає необхідність в зниженні швидкості обертання вітроколеса шляхом перекладу його лопатей в положення, при якому ця швидкість знижується, або використовувати примусові системи гальмування ротора вітроенергетичної установки: механічні, гідравлічні і т.п.. Це в свою чергу не дозволяє забезпечити підвищення вироблення електроенергії при збільшенні енергії вітрового потоку. Крім того, при достатньо сильному збільшенні тиску вітрового потоку з'являється необхідність перекладу лопатей вітроколеса в положення флюгера для запобігання поломці установок. При цьому вітроенергетична установка зупиняє виробляння електроенергії. У основу винаходу поставлена задача створення ефективного способу роботи вітроенергетичної установки і вітроенергетичних установок, в яких здійснений цей спосіб. Це забезпечується 90214 6 шляхом послідовного під'єднування другого і більш роторів до тих, що обертаються першим ротором з вітроколесом при підвищенні тиску вітрового потоку вище номінального. І послідовного їх від'єднання при зниженні тиску вітрового потоку до рівня нижче номінального. А це забезпечить підвищення відбору потужності вітрового потоку і відповідно підвищення вироблення електроенергії при підвищенні тиску вітрового потоку у широкому діапазоні швидкостей вітрового потоку. Крім того, забезпечується збереження швидкості обертання електрогенератора, а відповідно і частоти електроенергії, що виробляється ним. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб роботи вітроенергетичної установки полягає у тому, що вітровим потоком обертають вітроколесо, за допомогою якого щодо статора обертають перший ротор і принаймні другий ротор. При цьому обертають принаймні другий ротор при збільшенні тиску вітрового потоку вище номінального, а при зниженні тиску вітрового потоку нижче номінального обертання принаймні другого ротора припиняють. Причому другий і подальші ротори підключають до обертання послідовно у міру збільшення тиску вітрового потоку вище за номінальний, а при зниженні тиску вітрового потоку нижче номінального обертання другого і подальших роторів в зворотному порядку послідовно припиняють. Також обертають перший ротор і/або принаймні другий ротор сумісно з відповідними маховиками. Поставлена задача по першому варіанту вирішується тим, що вітроенергетична установка містить вітроколесо принаймні два електрогенератори, в яких перший ротор і принаймні другий ротор розташовані із зазором щодо відповідних статорів, при цьому перший ротор і принаймні другий ротор закріплені на валу. При цьому вал виконаний розділеним на частини по числу відповідно закріплених на них роторів, при цьому вал з першої частини і по передостанню виконаний порожнистим, в згаданих порожнистих частинах валу відповідно розташовані штоки, які за допомогою засобів зачеплення взаємодіють відповідно з вказаними частинами валу з можливістю осьового зсуву вказаних штоків, шток першої частини валу з'єднаний з датчиком тиску вітрового потоку (ДВП) з можливістю їх сумісного пружного осьового зсуву, при цьому штоки в першій і подальших частинах валу з'єднані між собою за допомогою муфт зачеплення/розчеплення (МЗР) (у вигляді ведучих і відомих півмуфт) першого ротора принаймні з другим ротором. Осьовий пружний зсув вказаних штоків частин валу виконаний у вигляді гідропружин. Крім того, шток першої частини валу з'єднаний з датчиком ДВП з можливістю їх сумісного пружного осьового зсуву за допомогою гідравлічної передачі, при цьому вхідний поршень гідропередачі вхідним штоком з'єднаний з датчиком ДВП, вихідний поршень гідропередачі з'єднаний з штоком першої частини валу, а перша частина валу розділена на вхідну частину з вітроколесом і вихідну частину з першим ротором, вхідна і вихідна частині першій частини валу з'єднані за допомогою вузла передачі обертаючого моменту. А вузол передачі обертаючого моменту виконаний у ви 7 гляді гідротрансформатора. Засоби зачіпляє частин валу з відповідними в них штоками виконані у вигляді шліцьових з'єднань. МЗР виконані у вигляді гідромуфт, ведучі і відомі півмуфти яких виконані зміщуваними по осі. Пружний зсув першої і подальших частин валу виконано відповідно з можливістю послідовного зачеплення ведучих і відомих півмуфт МЗР у міру збільшення тиску вітрового потоку вище за номінальний і відповідне зворотне розчеплення при зниженні тиску вітрового потоку нижче за номінальний. Датчик ДВП може бути розташований в центрі вітроколеса. Також датчиком ДВП може бути вітроколесо, при цьому шток першої частини валу з'єднаний з вітроколесом з можливістю його пружного осьового зсуву. А кожен ротор може бути з'єднаний з відповідним маховиком. Поставлена задача по другому варіанту вирішується тим, що вітроенергетична установка містить вітроколесо, яке розташоване на валу принаймні два електрогенератори, в яких перший ротор і принаймні другий ротор розташовані із зазором щодо відповідних статорів, при цьому перший ротор і принаймні другий ротор закріплені на валу. При цьому вал виконаний розділеним на частини по числу відповідно закріплених на них роторів, при цьому перша частина валу з'єднана з вітроколесом, вказані частини валу з'єднані за допомогою ведучих і відомих півмуфт МЗР, вказані ведучі і відомі півмуфти МЗР взаємодіють за допомогою засобів зачеплення з відповідними частинами валу з можливістю осьового пружного зсуву ведучих і відомих півмуфт МЗР уздовж зовнішньої поверхні відповідних частин валу, при цьому в першій частині валу розташований датчик тиску вітрового потоку (ДВП), вказаний датчик ДВП взаємодіє з ведучими і відомими півмуфтами МЗР для їх осьового зсуву уздовж зовнішньої поверхні відповідних частин валу. Осьовий пружний зсув ведучих і відомих півмуфт МЗР уздовж зовнішньої поверхні відповідних частин валу виконаний у вигляді гідропружін. Датчик ДВП взаємодіє з ведучою півмуфтою першої частини валу за допомогою першої гідропередачі, а в другій і по передостанню частинах валу відома і подальша ведуча півмуфти з'єднані також відповідними гідропередачамі. Перша частина валу може бути розділена на вхідну і вихідну частини, при цьому вхідна і вихідна частині першій частини валу з'єднані за допомогою вузла передачі обертаючого моменту, вхідний поршень першої гідропередачі вхідним штоком з'єднаний з датчиком ДВП, вихідний поршень гідропередачі є поршнем ведучої півмуфти першої частини валу. Крім того, вузол передачі обертаючого моменту виконаний у вигляді гідротрансформатора. Засоби зачеплення ведучих і відомих півмуфт МЗР з відповідними частинами валу виконані у вигляді шліцьових з'єднань. МЗР виконані у вигляді гідромуфт, ведучі і відомі півмуфти яких виконані зміщуваними по осі. Поставлена задача по третьому варіанту вирішується тим, що вітроенергетична установка містить вітроколесо, яке розташоване на першому валу, перший електрогенератор з першими ротором і статором, другий електрогенератор з други 90214 8 ми ротором і статором, при цьому перший ротор закріплений на першому валу. При цьому перший вал виконаний порожнистим, усередині першого валу розташований шток, який за допомогою перших засобів зачеплення взаємодіє з внутрішньою поверхнею валу з можливістю осьового пружного зсуву штока, при цьому з одного боку штока закріплений датчик ДВП, а з другого боку шток з'єднаний з ведучою півмуфтою гідромуфти, відома півмуфта якої з'єднана з другим валом другого ротора. Ведуча і відома півмуфти гідромуфти можуть бути виконані із спряженими круговими поверхнями, при цьому шток з'єднаний з ведучою півмуфтою за допомогою важелів для забезпечення можливості повороту її спряженої кругової поверхні щодо спряженої кругової поверхні відомої півмуфти. Також ведуча півмуфта може бути виконана у вигляді радіальних лопаток, які при осьовому зсуві взаємодіють з внутрішньою поверхнею відомої півмуфти. При цьому внутрішня поверхня відомої півмуфти виконана у вигляді призматичної поверхні. Крім того, відома півмуфта з'єднана з другим валом другого ротора за допомогою планетарної передачі. Також другий вал з другим ротором може бути з'єднаний з маховиком. Підключення другого і подальших роторів до обертання послідовно, у міру збільшення тиску вітрового потоку вище номінального, і послідовне відключення обертання цих роторів в зворотному порядку, при зниженні тиску вітрового потоку нижче номінального, дозволяє максимально підвищити відбір потужності вітрового потоку і відповідно підвищить вироблення електроенергії при підвищенні тиску вітрового потоку. При цьому не вимагається відключати обертання вітроколеса вітроенергетичної установки або переводити його лопаті в положення флюгера щоб уникнути поломки вітроенергетичної установки при сильному тиску вітрового потоку. Крім того, забезпечується збереження швидкості обертання роторів електрогенераторів, а відповідно і частоти електроенергії, що виробляється ними, при підвищенні тиску вітрового потоку вищі номінального. Включення у вітроенергетичну установку, по першому варіанту втілення винаходу, датчика ДВП, з'єднання розділених частин валу з відповідними роторами за допомогою ведучих і відомих півмуфт муфт зачеплення/розчеплення, дозволяє також забезпечити реалізацію вказаного способу у вітроенергетичних установках з передачею зсуву датчика ДВП усередині порожнистих частин валів. Це також спрямовано на максимальне підвищення відбору потужності вітрового потоку і відповідне підвищення вироблення електроенергії при підвищенні тиску вітрового потоку. При цьому забезпечується робота вітроенергетичної установки як з горизонтальною віссю обертання роторів, так і з вертикальною (наприклад, у вітроенергетичних установках баштового типу). Використовування в першому і другому варіантах втілення винаходу гідропередачі для забезпечення взаємодії зсуву датчика ДВП з ведучими і відомими півмуфтами муфт зачеплення/розчеплення дозволяє забезпечити рішення поставленої задачі при використовуванні вузла 9 передачі обертаючого моменту від вітроколеса до роторів електрогенераторів. А виконання вузла передачі обертаючого моменту у вигляді гідротрансформатора дозволяє здійснити м'який режим зміни швидкості обертання роторів щодо швидкості обертання вітроколеса. Використовування у всіх трьох варіантах втілення винаходу шліцьових з'єднань дозволяє забезпечити осьову передачу зсуву датчика ДВП при одночасному забезпеченні передачі обертаючого моменту на розділені частини валів або від цих частин валів. Використовування у всіх трьох варіантах втілення винаходу як муфти зачеплення/розчеплення гідромуфт дозволяє забезпечити м'який (без ривків) режим послідовного підключення до обертання подальших роторів до першого ротора, що обертається, або їх відключення. Використовування у всіх трьох варіантах втілення винаходу розташування датчика ДВП в центрі вітроколеса дозволяє використовувати запропоноване рішення у вітроенергетичних установках великій потужності. А використовування, як датчика ДВП, безпосередньо вітроколеса дозволяє використовувати запропоноване рішення у вітроенергетичних установках малій і середній потужності. Використовування у всіх трьох варіантах втілення винаходу з'єднання роторів з відповідними маховиками дозволяє забезпечити постійність електроенергії, що виробляється, при можливих поривах вітрового потоку як у бік його збільшення, так і зменшення. Включення у вітроенергетичну установку, по другому варіанту втілення винаходу, датчика ДВП, з'єднання розділених частин валу з відповідними роторами за допомогою муфт зачеплення/розчеплення (у вигляді ведучих і відомих півмуфт), дозволяє також забезпечити реалізацію вказаного способу у вітроенергетичних установках з передачею зсуву датчика ДВП по зовнішній поверхні відповідних частин валів. Це також спрямовано на максимальне підвищення відбору потужності вітрового потоку і відповідне підвищення вироблення електроенергії при підвищенні тиску вітрового потоку. При цьому забезпечується робота вітроенергетичної установки як з горизонтальною віссю обертання роторів, так і з вертикальною (наприклад, у вітроенергетичних установках баштового типа). Виконання вітроенергетичної установки по третьому варіанту втілення винаходу дозволяє реалізувати винахід для двох електрогенераторів малої і середньої потужності також із забезпеченням максимального підвищення відбору потужності вітрового потоку і відповідного підвищення вироблення електроенергії при підвищенні тиску вітрового потоку. При цьому забезпечується компактна конструкція вітроенергетичної установки. На компактність конструкції вітроенергетичної установки також спрямоване використовування планетарної передачі для передачі обертаючого моменту від першого ротора до другого ротора. А виконання ведучої і відомої півмуфти у вигляді спряжених поверхонь, що зміщуються, дозволяє 90214 10 також забезпечити м'який режим підключення до обертання другого ротора від першого ротора, що обертається. Виконання ведучої півмуфти у вигляді радіальних лопаток, а внутрішньої поверхні відомої півмуфти у вигляді призматичної поверхні, дозволяє забезпечити один з варіантів ефективної передачі обертаючого моменту. Викладене вище підтверджує наявність причинно - наслідкових зв'язків між сукупністю суттєвих ознак винаходу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається. Дана сукупність суттєвих ознак в порівнянні з прототипом за способом роботи вітроенергетичної установки і вітроенергетичних установок, в яких здійснений цей спосіб, дозволяє забезпечити підвищення відбору потужності вітрового потоку і відповідно підвищення вироблення електроенергії при підвищенні тиску вітрового потоку. Крім того, дозволяє забезпечити збереження швидкості обертання електрогенераторів, а відповідно і частоти електроенергії, що виробляється ними. На думку авторів, технічне рішення, що заявляється, відповідає критеріям винаходу «новизна» і «рівень винахідництва» тому, що сукупність суттєвих ознак, які характеризують спосіб роботи вітроенергетичної установки і самих вітроенергетичних установок, в яких здійснений цей спосіб, є новою і не витікає явно з відомого рівня техніки. Заявлений винахід пояснюється кресленнями вітроенергетичних установок, в яких здійснений спосіб роботи вітроенергетичної установки, що заявляється. На кресленнях однакові елементи, в межах одного варіанту втілення винаходу, позначені однаково і де на: і де на: Фіг. 1 - зображена схема вітроенергетичної установки по першому варіанту з вузлом передачі обертаючого моменту, загальний вигляд, вертикальний розріз; Фіг. 2 зображена схема вітроенергетичної установки по першому варіанту з датчиком вітрового потоку у вигляді вітрового колеса і з вузлом передачі обертаючого моменту, загальний вигляд, вертикальний розріз; Фіг. 3 - зображена схема вітроенергетичної установки по першому варіанту без вузла передачі обертаючого моменту, загальний вигляд, вертикальний розріз; Фіг. 4 - зображена схема вітроенергетичної установки по першому варіанту з датчиком вітрового потоку у вигляді вітрового колеса і без вузла передачі обертаючого моменту, загальний вигляд, вертикальний розріз; Фіг. 5 - зображена аксонометрія по вигляду W на Фіг. 1, з вирізом однієї чверті, у варіантах з вузлом передачі обертаючого моменту; Фіг. 6 - зображена схема вітроенергетичної установки по другому варіанту з датчиком вітрового потоку і з вузлом передачі обертаючого моменту, загальний вигляд, вертикальний розріз; Фіг. 7 - зображена в збільшеному масштабі частина ведучої півмуфти по вигляду W на Фіг. 1 та вигляду X на Фіг. 6; Фіг. 8 - зображений в збільшеному масштабі вигляд У на Фіг. 6; Фіг. 9 зображений переріз Z- Z на Фіг. 1 та Фіг. 6; Фіг. 10 зображена схема вітроенергетичної установки по другому варіанту з датчиком вітрового потоку у вигляді вітрового колеса і з вузлом передачі обертаючого моменту, загальний вигляд, вертикальний розріз; Фіг. 11 - зображена схема вітроенергетич 11 ної установки по третьому варіанту з датчиком вітрового потоку, загальний вигляд, вертикальний розріз; Фіг. 12 - зображений розріз по А-А на Фіг. 11; Фіг. 13 - зображений розріз по В-В на Фіг. 11; Фіг. 14 - зображений розріз по С-С на Фіг. 11; Фіг. 15 - зображена схема вітроенергетичної установки по третьому варіанту з торцевими розташуваннями статорів і роторів, загальний вигляд, вертикальний розріз; Фіг. 16 - зображені чотири положення ведучої півмуфти по третьому варіанту на Фіг. 11. Спосіб роботи вітроенергетичної установки здійснюється таким чином. У разі підвищення тиску вітрового потоку при підвищенні його швидкості вище за номінальну, при якій забезпечується номінальна потужність електроенергії, що виробляється, до обертання першого ротора першого електрогенератора підключають принаймні другий ротор другого електрогенератора. А при зниженні тиску вітрового потоку при зниженні його швидкості виконують послідовне зворотне відключення від обертання роторів електрогенераторів. У іншому втіленні способу роботи вітроенергетичної установки обертають перший ротор і/або принаймні другий ротор сумісно з відповідними маховиками. Переважним є використовування маховиків при виконанні вітроенергетичних установок з вертикальною віссю обертання вітроколеса і відповідно роторів електрогенераторів. При цьому вітроенергетичні установки, в яких втілений спосіб їх роботи, що заявляється, можуть працювати як з горизонтальною, так і з вертикальною віссю обертання вітроколеса. Як з осьовою центрівкою роторів за допомогою валу, так з позаосевою центрівкою кільцевих роторів електрогенераторів. А також як з концентричним розташуванням роторів та відповідних статорів, так і з торцевим їх розташуванням. Переважний варіант вітроенергетичної установки, в якій здійснений заявлений спосіб роботи вітроенергетичної установки, виконаний по першому варіанту втілення винаходу. Відповідно до Фіг. 1, 8, 9 вітроенергетична установка містить: вітроколесо 1 з горизонтальною віссю 2 обертання; принаймні два електрогенератори, в яких перший ротор 3.1, другий ротор 3.2 і останній ротор 3.N розташовані із зазором щодо відповідних статорів 4.1-4.М; вал виконаний розділеним на частини 5.1-5.К по числу відповідно закріплених на них роторів 3.1-3.N. При цьому вал з перших 5.1 частин і по останню 5.К виконаний порожнистим. У згаданих порожнистих частинах 5.1-5.К вала відповідно розташовані штоки 6.1-6.L, які за допомогою засобів зачеплення, у вигляді шліцьових з'єднань 7.1-7.Р, взаємодіють відповідно з вказаними частинами 5.1-5.К вала з можливістю осьового пружного зсуву вказаних штоків 6.1-6.L. Шток першої частини 5.1 валу з'єднаний з датчиком 8 тиску вітрового потоку (ДВП) з можливістю їх сумісного пружного осьового зсуву. Датчик 8 ДВП розташований на осі 2 в центрі вітроколеса 1. При цьому штоки в першій 6.1 і подальших 6.2-6.L частинах валу з'єднані між собою за допомогою ведучих 9.19.G і відомих 10.1-10.F півмуфт муфт 11.1-11.R зачеплення/розчеплення (МЗР) першого ротора 90214 12 3.1 принаймні з другим ротором 3.2. Муфти МЗР 11.1-11.R виконані у вигляді гідромуфт. Шток 6.1 першої частини 5.1 вала з'єднаний з датчиком 8 ДВП з можливістю їх сумісного пружного осьового зсуву за допомогою гідравлічної передачі 12. При цьому вхідний поршень 13 гідропередачі 12 вхідним штоком 14 з'єднаний з датчиком 8 ДВП. Вихідний поршень 15 гідропередачі 12 з'єднаний з штоком 6.1 першої частини 5.1 валу. Перша частина 5.1 валу розділена на вхідну частину 16 з вітроколесом 1 і вихідну частину 17 з першим ротором 3.1. Вхідна 16 і вихідна 17 частині першій частини 5.1 валу з'єднані за допомогою вузла 18 передачі обертаючого моменту. Вузол 18 передачі обертаючого моменту виконаний у вигляді гідротрансформатора. Пружний зсув першої 5.1 і подальших частин 5.2-5.К вала виконано відповідно з можливістю послідовного зачеплення ведучих 5.15.К і відомих 10.1-10. F півмуфт муфт МЗР 10.110.F у міру збільшення тиску вітрового потоку вище за номінальний і відповідне зворотне розчеплення при зниженні тиску вітрового потоку нижче за номінальний. Осьовий пружний зсув вказаних штоків 6.1-6.L частин 5.1-5.К вала виконано у вигляді гідропружин 19.1-19.S з відповідними поршнями 20.1-20.Т. Гідропружинами 19.1-19.S є заповнені рідиною і газом гідроциліндри з поршнями 20.1-20.Т. Стінками вказаних гідроциліндрів є внутрішні поверхні відповідних частин 5.1-5.К вала. Всі частини вітроенергетичної установки, що обертаються, закріплені в корпусі 21 за допомогою підшипників 22. У одному з виконань по першому варіанту вал так само може бути виконаний порожнистим з першої частини і по передостанню. Відповідно остання частина валу може бути виконана цільною, оскільки вітроенергетична установка може працювати і без пружного зсуву відомої півмуфти останньої частини вала. По першому варіанту також, відповідно до Фіг. 3, вітроенергетична установка може бути виконана без вузла 18 передачі обертаючого моменту. При цьому датчик 8 ДВП може бути додатково підпруженим пружиною 24. Також в одному з виконань по першому варіанту датчиком ДВП може бути вітроколесо 1. При цьому, відповідно до Фіг. 2, вхідний шток 14 з'єднаний з вітроколесом 1 і передає обертання на вхідну частину 16 першої частини 5.1 валу за допомогою шліцьового з'єднання 23. А відповідно до Фіг. 4 шток 6.1 першої частини 5.1 валу з'єднаний з вітроколесом 1 з можливістю його пружного осьового зсуву за допомогою додаткової пружини 24. Також в одному з виконань по першому варіанту кожен ротор 3.1-3.N може бути закріплений на відповідному маховику (не показано) для зниження впливу поривів вітрового потоку на роботу електрогенераторів. Спосіб роботи вітроенергетичної установки по першому варіанту втілення здійснюється таким чином. При номінальному тиску вітрового потоку (номінальної його швидкості) вітроенергетична установка працює в звичному режимі вироблення номінальної потужності електроенергії. Ця 13 номінальна потужність забезпечується роботою тільки першого електрогенератора з першим ротором 3.1 від вітроколеса 1. У разі підвищення тиску вітрового потоку, при підвищенні його швидкості вище за номінальну, до обертання першого ротора 3.1 першого електрогенератора послідовно підключають ротори 3.2-3.N подальших електрогенераторів. Це забезпечується тим, що при підвищенні тиску вітрового потоку вище номінального, датчик 8 ДВП зміщується уздовж осі 2 разом з вхідним штоком 14 і вхідним поршнем 13 гідропередачі 12. Цей зсув через рідину гідропередачі 12 передається на зсув її вихідного поршня 15 і відповідний зсув першого штока 6.1 з поршнем 20.1 гідропружини 19.1. Далі цей зсув через муфти 11.1-11.R МЗР послідовно передається на штоки 6.2-6.L для послідовного підключення до обертання подальших частин 5.2-5.К вала. Обертаючий момент від частини 5.1 вала передається через шліцьове зачеплення 7.1 на шток 6.1. А від штоків 6.2-6.L обертаючий момент через шліцьові зачеплення 7.2-7.Р передається на частини 5.2-5.К вала. При цьому осьовий зсув штоків 6.2-6.L з одночасним їх обертанням приводить до м'якого (без ривків) зачеплення ведучих 9.1-9.G і відомих 10.110.F півмуфт гідромуфт 11.1-11.R МЗР. Пружне стиснення гідропружин 19.1-19.S забезпечує подальше зворотне розчеплення ведучих 9.1-9.G і відомих 10.1-10.F півмуфт гідромуфт 11.1-11.R МЗР при зниженні тиску вітрового потоку нижче за його номінальне значення. Обертаючий момент від вхідної частини 16 вала м'яко (без ривків) передається на вихідну частину 17 першої частини 5.1 валу за допомогою вузла 18 передачі обертаючого моменту у вигляді гідротрансформатора. Вітроенергетична установка по другому варіанту втілення винаходу, відповідно до Фіг. 6-9 містить: вітроколесо 25 з горизонтальною віссю 26 обертання; принаймні два електрогенератори, в яких перший ротор 27.1, другий ротор 27.2 і останній ротор 27.N розташовані із зазором щодо відповідних статорів 28.1-28.М; вал виконаний розділеним на частини 29.1-29.К по числу відповідно закріплених на них роторів 27.1-27.N. При цьому перша частина 29.1 вала з'єднана з вітроколесом 25. Вказані частини 29.1-29.К вала з'єднані за допомогою ведучих 30.1-30.G півмуфт і відомих 31.131.F півмуфт муфт 32.1-32.R M3P. Вказані ведучі 30.1-30.G і відомі 31.1-31.F півмуфти муфт 32.132.R МЗР взаємодіють за допомогою засобів 33.133.3 зачеплення з відповідними частинами 29.129.К вала з можливістю осьового пружного зсуву ведучих 30.1-30.G і відомої 31.1 півмуфт муфт 32.1-32.R МЗР уздовж зовнішньої поверхні відповідних частин 29.1-29.2 вала. При цьому в першій частині 29.1 вала розташований датчик 34 тиску вітрового потоку (ДВП). Вказаний датчик 34 ДВП при його осьовому зсуву взаємодіє з ведучими 30.1-30.G і відомими 31.1-31.F півмуфтами муфт 32.1-32.R МЗР для їх послідовного зачеплення або розчеплення при їх осьового зсуву уздовж зовнішньої поверхні відповідних частин 29.1-29.2 вала. Осьовий пружний зсув ведучих 30.1-30.G і відомої 31.1 півмуфт уздовж зовнішньої поверхні відповідних частин 29.1-29.2 вала виконано у вигляді пру 90214 14 жин 35.1-35.3, які підпружніють з одного боку відповідні поршні 36.1-36.3. З другого боку на поршні 36.1-36.3 впливає рідина відповідних гідропередач 37.1-37.2. Датчик 34 ДВП взаємодіє з ведучою півмуфтою 30.1 першої частини 29.1 вала за допомогою першої гідропередачі 37.1. У другій і по передостанню частинах 29.2 (у цьому втіленні передостання частина вала є другою його частиною) вала відома 31.1 і подальша ведуча 30.G півмуфти з'єднані також відповідною гідропередачою 37.2. Перша частина 29.1 вала може бути розділена на вхідну 38 і вихідну 39 частині. При цьому вхідна 38 і вихідна 39 частини першій частини 29.1 вала з'єднані за допомогою вузла 40 передачі обертаючого моменту, який виконаний у вигляді гідротрансформатора. Вхідний поршень 41 першої гідропередачі 37.1 вхідним штоком 42 з'єднаний з датчиком 34 ДВП, вихідним поршнем гідропередачі 37.1 є поршні 36.1 ведучої півмуфти 30.1 першої частини 29.1 вала. Засоби 33.1-33.3 зачеплення ведучих 30.1-30.G і відомої 31.1 півмуфт муфт 32.1-32.R МЗР з відповідними частинами вала 29.1-29.2 виконані у вигляді шліцьових з'єднань. Всі частини вітроенергетичної установки, що обертаються, закріплені в корпусі 43 за допомогою підшипників 44. При цьому засоби зачеплення муфт 32.1-32.R з частинами розділеного валу, а також для передачі осьового зсуву вказаних муфт розташовані симетрично по кругу навколо осі 26. У одному з втілень винаходу по другому варіанту муфти 32.1-32.R МЗР можуть бути виконані у вигляді гідромуфт, ведучі 30.1-30.G і відомі 31.131.G півмуфти яких виконані зміщуваними по осі 26. У одному з виконань по другому варіанту вітроустановка може працювати і з пружнім зсувом відомої півмуфти 31.F останньої частини 29.К вала. У одному з виконань по другому варіанту пружини 35.1-35.3 можуть бути виконані у вигляді гідропружин, які є заповненими рідиною і газом гідроциліндрами з поршнями 36.1-36.3. Також в одному з виконань по другому варіанту, відповідно до Фіг. 10, 7-9 датчиком ДВП може бути вітроколесо 25, яке закріплене на штоку 42 у вхідній 38 частині (виконаною полою) першій частини 29.1 вала. Шток 42 з'єднаний з вітроколесом 25 з можливістю його пружного осьового зсуву за допомогою шліцьового з'єднання 46 і пружин 35.135.3. Також в одному з втілень винаходу по другому варіанту кожен ротор 27.1-27.N може бути закріплений на відповідному маховику (не показано). Спосіб роботи вітроенергетичної установки по другому варіанту втілення винаходу здійснюється таким чином. При номінальному тиску вітрового потоку (номінальної його швидкості) вітроенергетична установка працює в звичному режимі вироблення номінальної потужності електроенергії. Ця номінальна потужність забезпечується роботою тільки першого електрогенератора з першим ротором 27.1 від вітроколеса 25. У разі підвищення тиску вітрового потоку, при підвищенні його швидкості вище номінальною, до обертання першого 15 ротора 27.1 першого електрогенератора послідовно підключають ротори 27.2-27.N подальших електрогенераторів. Це забезпечується тим, що при підвищенні тиску вітрового потоку вище номінального, датчик 34 ДВП зміщується уздовж осі 26 разом з вхідним штоком 42 і вхідним поршнем 41 гідропередачі 37.1. Цей зсув через рідину гідропередачі 37.1 передається на зсув першої ведучої півмуфти 30.1 з подоланням протидії пружини 35.1 та пружини 45. Далі цей зсув через ведучі 30.130.G і відомі 31.1-31.F півмуфти муфт 32.1-32.R МЗР за допомогою гідропередачі 37.2 (і подальших) послідовно передається на частини 29.1-29.К вала для послідовного їх підключення до обертання спільно з відповідними роторами 27.1-27.N електрогенераторів. Пружне стиснення пружин 35.135.3 забезпечує подальше зворотне розчеплення ведучих 30.1-30.G і відомих 31.1-31.F півмуфт муфт 32.1-32.R МЗР при зниженні тиску вітрового потоку нижче за його номінальне значення. Також по першому і другому варіантах втілення винаходу пружний осьовий зсув датчика ДВП або вітрового колеса у вигляді датчика ДВП може бути додатково до відповідних гидропружін забезпечено додатковими, наприклад, механічними пружинами 24, 45, як це показано на Фіг. 3, 4, 6. А при використовуванні вузла 18 (40 по другому варіанту) передачі обертаючого моменту рідина гідропередачі 12 (37.1 по другому варіанту) проходить, відповідно з Фіг. 1, 2, 5, по каналах 47, 48 і 49 для передачі відповідного зсуву на розділені частини валу. А як вузли передачі обертаючого моменту по першому і другому варіантах втілення винаходу можуть використовуватися будь-які інші відомі вузли, які виконують дану функцію. Вітроенергетична установка по третьому варіанту втілення винаходу, відповідно до Фіг. 11-14 містить: вітроколесо 50, яке розташоване на першому валу 51 з вертикальною віссю 52 обертання; перший електрогенератор з першими ротором 53.1 і статором 54.1, при цьому перший ротор закріплений на першому валу 51; другий електрогенератор з другими ротором 53.2 і статором 54.2, при цьому другий ротор 53.2 закріплений на другому валу 55; датчик 56 тиску вітрового потоку (ДВП), розташований в центрі вітроколеса 50 і закріплений з одного боку штока 57; ведуча 58.158.4 і відома 59.1-59.4 півмуфти гідромуфти; планетарна передача; маховик 60, закріплений на другому валу 55. При цьому перший вал 51 виконаний порожнистим, усередині якого розташований шток 57. Шток 57 за допомогою перших засобів 61 зачеплення у вигляді шліцьового з'єднання взаємодіє, з можливістю осьового пружного зсуву, з внутрішньою поверхнею першого вала 51.3 другого боку шток 57 з'єднаний з ведучою півмуфтою 58.1-58.4 гідромуфти. Відома півмуфта 59.1-59.4 з'єднана з другим валом 55 другого ротора 53.2. Ведуча 58.1-58.4 і відома 59.1-59.4 півмуфти гідромуфти виконані із спряженими круговими поверхнями. Шток 57 з'єднаний з ведучою півмуфтою 58.1-58.4 за допомогою важелів 62.1-62.4 для забезпечення можливості повороту її спряженої кругової поверхні щодо спряженої кругової поверхні відомої півмуфти 59.1-59.4. Відома півмуфта 59.1 90214 16 59.4 з'єднана з другим валом 55 другого ротора 53.2 за допомогою планетарної передачі. Сонячна шестерня 63 планетарної передачі закріплена на другому валу 55, а сателітні шестерні 64.1-64.4 з'єднані воділом 65 і взаємодіють з внутрішньою поверхнею циліндрового поглиблення у відомій півмуфті 59.1-59.4. Датчик 56 ДВП підпружений пружиною 66. Всі частини вітроенергетичної установки, що обертаються, закріплені в корпусі 67 за допомогою підшипників 68. Вісь обертання ведучої півмуфти 58.1-58.4 може бути розташована як в центрі їх круга, так зі зміщенням її відповідно до Фіг. 11, 15, 16. При цьому можливо застосування обмежників цього обертання. У одному з втілень винаходу по третьому варіанту ведуча півмуфта 58.1-58.4 може бути виконана у вигляді радіальних лопаток (без використання важелів 62.1-62.4), які при осьовому зсуві взаємодіють з внутрішньою поверхнею відомої півмуфти 59. При цьому внутрішня поверхня відомої півмуфти 59 може бути виконана у вигляді призматичної поверхні або у вигляді іншої поверхні, яка забезпечує достатню взаємодію з ведучою пів муфтою 58.1-58.4. Крім того, в одному з втілень винаходу по третьому варіанту між внутрішньою поверхнею першого валу 51 і поверхнею штока 57 може бути використано додатково лабіринтове ущільнення. Розташування першого і другого роторів щодо своїх статорів може бути як в торцевому виконанні (Фіг. 15), так і в концентричному або в їх комбінації (Фіг. 11). На Фіг. 16 заштрихована зона 69 показує збільшення площі взаємодії через в'язку рідину 70 гідромуфти ведучих півмуфт 58.1-58.4 при їх зміщенні відносно відомих півмуфт 59.1-59.4. Спосіб роботи вітроенергетичної установки по третьому варіанту втілення винаходу здійснюється таким чином. При номінальному тиску вітрового потоку (номінальної його швидкості) вітроенергетична установка працює в звичному режимі вироблення номінальної потужності електроенергії. Ця номінальна потужність забезпечується роботою тільки першого електрогенератора з першим ротором 53.1 від вітроколеса 50. У разі підвищення тиску вітрового потоку, при підвищенні його швидкості вище номінальною, до обертання першого ротора 53.1 перші електрогенератори підключають другий ротор 53.2 другого генератора. Це забезпечується тим, що при підвищенні тиску вітрового потоку вище номінального, датчик 56 ДВП зміщується уздовж осі 52 разом з вхідним штоком 57. Цей зсув, відповідно до чотирьох положень ведучої півмуфти 58.1-58.4 на Фіг. 16, викликає збільшення кута між важелями 62.1-62.4 і відповідний зсув кругових поверхонь ведучої півмуфти 58.158.4 щодо спряженої поверхні відомої півмуфти 59.1-59.4. Це забезпечує м'який (без ривків) режим передачі обертаючого моменту через планетарну передачу (для підвищення швидкості обертання другого ротора 53.2) на другий ротор 53.2. Використовування маховика 60 забезпечує згладжування 17 змін вихідної напруги другого електрогенератора при поривах вітрового потоку. Всі три варіанти втілення винаходу можуть бути використані для вітроенергетичних установок як з горизонтальною віссю обертання, так і з вертикальною віссю обертання. А при використовуванні маховиків переважним є використовування з вертикальною віссю обертання через можливий вплив гіроскопічного ефекту. Хоча тут показані і описані варіанти, які визнані кращими для здійснення теперішнього винаходу, фахівцям в даній області техніки буде зрозуміло, що можна здійснювати різноманітні зміни і модифікації, і елементи можна замінювати на еквівалентні, не виходячи при цьому за межі об'єму 90214 18 домагань теперішнього винаходу. Зокрема такі терміни, як „перший", „другий", „третій" приведені в теперішній заявці з міркувань зручності і не є термінами, які обмежують об'єм прав по заявці. При цьому термін «відповідні» слідує розуміти як перший елемент установки з іншим першим елементом, другий - з другим і т.д. А терміни «передостанній» і «останній» слідує розуміти як кінцеві елементи в ряду починаючи від першого до останнього. Відповідність технічного рішення критерію винаходу «промислова придатність», що заявляється, підтверджується вказаними прикладами виконання способу роботи вітроенергетичної установки і самих вітроенергетичних установок. 19 90214 20 21 90214 22 23 90214 24 25 90214 26 27 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 90214 Підписне 28 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601