Вітроенергетична установка

Вітроенергетична установка, яка містить вертикальний тримальний вал, сполучені з ним радіальні консольні штанги зі встановленими між ними рівномірно трьома вертикальними радіальними площинами, що складаються з окремих, сприймаючих вплив вітру прямокутних елементів, яка від 3 штангами на вертикальному тримальному валу, з розташуванням центру ваги кожного елемента на одній горизонталі з осями його підшипників при перпендикулярному зміщенні від цієї горизонталі паралельної їй осі симетрії площини елемента і виконання паралельних цій горизонталі кромок елемента з односторонніми симетричними скосами, а також розташування на тримальному валу не менше двох конструктивно однакових рівнів із розміщенням в кожному рівні рівномірно трьох площин із сприймаючими вплив вітру елементами і взаємним кутовим зміщенням конструкцій рівнів у горизонтальній площині на 60° забезпечується технічний результат - ефективне використовування установкою енергії вітрового потоку. Поставлене завдання вирішується тим, що у вітроенергетичній установці, яка містить вертикальний тримальний вал, сполучені з ним радіальні консольні штанги зі встановленими між ними рівномірно трьома вертикальними радіальними площинами, що складаються з окремих, сприймаючих вплив вітру прямокутних елементів, згідно з корисною моделлю, сприймаючі вплив вітру елементи встановлено на підшипниках між вертикальними тримальними смугами з розміщенням центру ваги кожного елемента на одній горизонталі з осями його підшипників при перпендикулярному зміщенні від цієї горизонталі паралельної їй осі симетрії площини елемента, у якого паралельні цій осі кромки виконано з односторонніми симетричними скосами, і для упору елементів при вертикальному і горизонтальному їх положеннях на вертикальних тримальних смугах розміщено упорні накладки, при цьому установка містить не менше двох конструктивно однакових рівнів розташування площин із сприймаючими вплив вітру елементами при взаємному кутовому зміщенні конструкцій рівнів у горизонтальній площині на 60°. Конструкція вітроенергетичної установки (ВЕУ) (вигляд з боку вітрового потоку і вигляд зверху) показана відповідно на Фіг.1 і Фіг.2. Фрагмент площини із сприймаючими вплив вітру елементами (вигляд з боку повітряного потоку і в розрізі паралельно напряму потоку) показано відповідно на Фіг.3 і Фіг.4. Конструкція ВЕУ містить вертикальний тримальний вал 1 (див. Фіг.1), встановлений в блоці 2 з підтримуючими вал підшипниками, редуктором і перетворювачем енергії обертання валу. До валу 1 на трьох рівнях кріпляться радіальні консольні штанги 3 з розташуванням у конструкціях верхнього і нижнього рівнів (див. Фіг.2) по три штанги, рівномірно розподілені у горизонтальній площині (з кутами між суміжними штангами 120°). На середньому рівні встановлено шість радіальних штанг з рівномірним розподілом їх в горизонтальній площині (на Фіг.2 штанги верхнього рівня показані суцільними лініями, а штанги нижнього рівня і відповідні їм штанги середнього рівня - пунктиром). Конструкції штанг верхнього і нижнього рівнів установлені із взаємним кутовим зміщенням у горизонтальній площині на 60°, а конструкція штанг середнього рівня розташована в такий спосіб, що штанги верхнього і нижнього рівнів знаходяться в 56768 4 одній вертикальній площині з відповідними штангами середнього рівня. Між штангами верхнього і середнього рівнів і штангами середнього і нижнього рівнів встановлено радіальні вертикальні площини 4 (див. Фіг.1), виконані з несполучених між собою однакових плоских прямокутних елементів 5 (див. Фіг.3, Фіг.4 а) і Фіг.4 б)), які сприймають вплив вітрового потоку. Ці елементи встановлено на підшипниках 6 послідовно горизонтально і вертикально між тонкими вертикальними смугами 7, сполучених своїми кінцями з відповідними штангами і орієнтованих своїми площинами перпендикулярно осям цих штанг. Осі підшипників кожного горизонтального ряду елементів 5 розташовано на одній горизонталі, відносно якої горизонтальна вісь симетрії елемента 5, при його вертикальній установці, зміщена нижче приблизно на величину 0,15-0,25 вертикального розміру елемента. При цьому центр ваги кожного елемента 5 знаходиться на горизонталі розташування осей його підшипників, що забезпечується за рахунок тягаря 8 (плоскої круглої форми з одностороннім зрізом), встановленого у верхній частині поверхні елемента на вертикальній осі його симетрії (див. Фіг.3 і Фіг.4 а)). Кромки елемента, паралельні осі розташування його підшипників, виконано з односторонніми взаємно симетричними скосами 9. На вертикальних смугах, на рівні осей підшипників кожного елемента 5 і його нижньої кромки, при вертикальному положенні елемента, встановлено упорні накладки 10 і 11 (див. Фіг.4 а) і Фіг.4 б)), які обмежують обертання елемента в межах від вертикального до горизонтального його положень. Для підвищення поперечної жорсткості конструкції площин 4 (див. Фіг.1) упорні накладки 11 кожного їх горизонтального ряду сполучені тонкими металевими (дюралюмінієвими) смугами 12 з горизонтальним положенням їх площини, при якому вони не перешкоджають проходженню вітрового потоку. Кожну радіальну консольну штангу 3, для підвищення жорсткості конструкції в горизонтальній площині, зібрано з трьох труб (див. Фіг.2 і Фіг.4), стягнутих хомутами, з міцнівним полімерним заповненням контактуючих ділянок труб. Для рівномірного перерозподілу горизонтальних зусиль штанги 3 кожного рівня установки сполучено між собою горизонтальними розтяжками 13 (див. Фіг.2). У вертикальній площині жорсткість конструкції забезпечується підтримувальними розтяжками 14 між вертикальним тримальним валом 1 і штангами 3 кожного рівня (див. Фіг.1) і розтяжками 15, що перешкоджають прогинанню штанг вгору при вітровому впливі. Вітроенергетична установка працює в такий спосіб. При напряму вітру, вказаному на Фіг.2, всі сприймаючі вплив вітру елементи 5 правої частини установки знаходяться у вертикальному положенні (див. Фіг.4 а)), притискаючись під тиском вітру своєю нижньою подовженою частиною в упорні накладки 11 на вертикальних смугах 7. У цей же час елементи 5 лівої частини конструкції знаходяться 5 в горизонтальному положенні (див. Фіг.4 б)) з притисненням короткої частини їх площини в упорні накладки 10, забезпечуючи безперешкодне проходження вітру через цю частину конструкції. При цьому односторонній скіс 9 короткої частини елемента сприяє додатковому притисненню елемента до упорних накладок 10 і перешкоджає пульсації елемента у вітровому потоці. Внаслідок сприйняття тиску вітру правою частиною установки і вільного його проходження через ліву частину в конструкції виникає обертальний момент, що передається консольними радіальними штангами 3 тримальному вертикальному валу 1 (див. Фіг.1), сполученому через редуктор з перетворювачем енергії. З поворотом установки в горизонтальній площині під впливом вітру і з переходом однієї з площин із сприймаючими вплив вітру елементами з лівої частини (відносно тримального валу) в праву вітровий потік, впливаючи на скіс 9 (див. Фіг.4) подовженої частини елемента 5, що знаходиться в горизонтальному положенні, сприяє виходу елемента з цього положення. Подальший тиск вітру на площину елемента, з відмінністю виникаючих зусиль в його подовженій і укороченій частинах, створює обертальний момент, який встановлює елемент вертикально з притисненням нижньої (подовженої) його частини в упорні накладки 11. За рахунок збалансованості по вазі подовженої і укороченої частин сприймаючих вплив вітру елементів 5, а також установлення їх на підшипниках (між вертикальними смугами) мінімізується зусилля переходу елементів із горизонтального у вертикальне положення і, навпаки, з відповідною високою надійністю їх роботи. Наявність у пропонованій установці двох конструктивно однакових рівнів розташування площин 56768 6 зі сприймаючими вітровий вплив елементами, з урахуванням взаємного кутового зміщення на 60° у горизонтальній площині конструкцій рівнів, визначає рівномірність обертання установки при відповідному подвоєнні її потужності. Сполученість консольних штанг між собою горизонтальними розтяжками і фіксація штанг у вертикальній площині розтяжками від тримального валу забезпечує об'ємну жорсткість конструкції, її стійкість до динамічних навантажень при різкому поривчастому вітрі і можливість використовування легких полімерних матеріалів для основних конструктивних елементів установки (радіальних консольних штанг і сприймаючих вплив вітру елементів). Значне зниження при цьому ваги конструкції установки визначає високу безпеку і надійність її в експлуатації і загальну низьку вартість установки (включаючи вартість конструктивних елементів, монтажу і експлуатаційних витрат). Джерела інформації 1. Вітровий двигун [Текст]: пат. 6059 МПК(2004) 7 F03D 3/00. / Бордюжа В. В.; власник Бордюжа В. В. - № 20040706277; заявл. 28.07.2004; опубл, 15.04.2005, Бюл. №4, 2005р. 2. Вітровий двигун [Текст]: пат. 71490 МПК(2003) 7 F03D 3/00 / Андреев А. М., Дмитренко А. А., Мінаєв Ю. П., П'янкова О. В.; власник- Запорізький державний університет. - №20031213283; заявл. 31.12.2003; опубл. 15.11.2004, Бюл. №11, 2004р. 3. Вітровий двигун [Текст]: пат. 12522 МПК(2006) F03D 3/00 / Дмитренко А. А., Левін Р. Є.; власник - Запорізький державний університет. № U200507380; заявл. 25.07.2005; опубл. 15.02.2006, Бюл. №2, 2006р. 7 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 56768 8 Підписне Тираж 23 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