Ветроагрегат и гидроагрегат

Ветроагрегат и гидроагрегат

Реферат

 

Использование: в области энергетики, для создания новых преобразователей энергии ветра или воды в электрическую. Сущность изобретения: ветроагрегат содержит соосно установленный снизу второй аналогичный ветродвигатель с ориентацией лопастей, обеспечивающей вращение его ротора в противоположном направлении относительно верхнего, а расположенные друг к другу невращающиеся корпуса ветродвигателей закреплены на крестовидной раме, соединенной концами кронштейнов с расположенным вне траектории вращения лопастей несущим каркасом. Для высотной ветроэлектростанции несущий каркас закреплен снизу аэростата, удерживаемого тросами и поднимаемого или опускаемого подъемным тросом с помощью лебедки. При размещении ветроагрегата на судне (вместо парусов и в дополнение к ним) несущий каркас установлен цапфой с проушинами на кронштейне и удерживает тросами, занимая минимальное полезное пространство на палубе. При соосной установке нескольких ветроагрегатов друг над другом их несущие каркасы скреплены между собой и установлены на площадке мачты, удерживаемой тремя сдвоенными тросами в вертикальном положении. Для гидрогенератора несущий каркас закреплен снизу плавающей платформы, удерживаемой на плаву или устанавливаемой на глубину с помощью тросовых растяжек, прикрепляемых к донным балластным якорям. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при создании новых преобразователей энергии ветра и воды в электрическую.

Известен ветродвигатель, содержащий корпус, роторный редуктор, лопасти, червячный редуктор, флюгер, приводную шестерню и шестерни преобразователей энергии (электрогенераторов), а также коническую центральную невращающуюся шестерню, кинематически связанную посредством сателлитных звеньев в виде двухсекционного вала с посаженными на его концах коническими шестернями с ведомыми коническими шестернями, на валах которых попарно (сверху и снизу) закреплены лопасти, а обе части каждого из сателлитных валов соединены разъемной муфтой, подвижная втулка которой через толкатель, конусную втулку, эксцентрик и флажок связана с центральной осью, кронштейн с контактными группами, связанными двумя пружинами со свободно размещенным на оси флюгером, электромагнитный толкатель конусной втулки.

Однако такой электродвигатель создает нескомпенсированные закручивающие силы, действующие на невращающийся корпус.

Целью изобретения является создание мощного преобразователя энергии ветра или течения воды в электрическую, обеспечивающего уравновешивание сил осевого разворачивания корпуса для возможности закрепления удерживающего его каркаса в растяжку на тросах или сбалансированную установку на палубе судна.

Указанная цель достигается тем, что ветроагрегат дополнительно содержит соосно установленный снизу второй аналогичный ветродвигатель с ориентацией лопастей, обеспечивающей вращение его ротора в противоположном направлении относительно верхнего, а расположенные основаниями друг к другу невращающиеся корпуса ветродвигателей закреплены на крестовидной раме, соединенной концами кронштейнов с расположенным вне траектории вращения лопастей несущим каркасом.

При использовании ветроагрегата в качестве высотной ветроэлектростанции (ВЭС) его несущий каркас закреплен снизу к аэростату, удерживаемому тросовыми растяжками на требуемой высоте. Подъем и опускание аэростата осуществляется с помощью подъемного троса, закрепленного к несущему каркасу, а внизу на барабане лебедки, при этом он одновременно поддерживает силовой и дистанционный кабели.

Для размещения ветроагрегата на палубе судна (вместо парусов или в дополнение к ним) в нижней части усиленного каркаса предусмотрена посадочная цапфа с проушинами, закрепляемая на кронштейне, при этом ветроагрегат, удерживаемый в вертикальном положении четырьмя тросами (растяжками), практически не занимает полезного пространства на палубе.

Конструкция несущего каркаса предусматривает возможность соосной компактной многоярусной установки (вертикального модульного наращивания) нескольких ветроагрегатов, что позволяет пропорционально, во столько же раз увеличивать вырабатываемую мощность, не занимая внизу дополнительной площади.

При использовании ветроагрегата (в герметичном и усиленном исполнении) в качестве гидрогенератора на несудоходных участках неглубоких рек, несущая платформа остается на плаву и ставится на якорь, а на глубинных морских течениях и в протоках платформа устанавливается на требуемую глубину и удерживается тросами, закрепляемыми в растяжку к балластным донным грузам или якорям.

Автору не известны источники патентной и научно-технической информации, содержащие сведения об аналогичных технических решениях, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, а также свойства, совпадающие со свойствами заявляемого решения, поэтому можно считать, что оно обладает существенными отличиями, позволяющими при практическом осуществлении создать новый тип ветроагрегата и его модификацию гидроагрегат.

На фиг.1 изображен внешний вид ветроагрегата с несущим каркасом; на фиг. 2 высотная ВЭУ с подвешенным к аэростату ветроагрегатом; на фиг.3 вариант установки ветроагрегата на прогулочном катамаране; на фиг.4 и 5 вариант попарной установки четырех ветроагрегатов на грузопассажирском судне в двух проекциях; на фиг. 6 схематически изображены многоярусные ВЭС большой мощности, устанавливаемые на высоких мачтах; на фиг.7 показано размещение на гибких связях герметичного гидроагрегата в местах интенсивных подводных течений (I положение при буксировке к месту установки, II положение на плаву перед погружением, III рабочее положение на глубине).

Ветроагрегат содержит ветродвигатель 1 без мачты и платформы. Ветроагрегат дополнительно содержит соосно установленный и развернутый на 180^о (флюгером вниз) второй ветродвигатель 2, а расположенные основаниями друг к другу корпуса 3 и 4 размещены на крестообразной раме 5, концы кронштейнов 6 которой соединены с несущим каркасом 7, закрепленным на высотной ВЭС штангами 10 к ободу 11 аэростата 12, на палубе 13 судна тросами 14 и цапфой 15 к кронштейну 16, при многоярусном расположении на площадке 17 мачты 18; в герметичном исполнении в виде гидроагрегата 19 под плавающей или устанавливаемой на глубину платформой 20. Аэростат 12 удерживается с боков закрепленными в шести местах по контуру обода 11 тремя сдвоенными тросами 21, а в центре тросом 22, соединенным скобами 23 с кабелем 24 и закрепленным внизу на барабане лебедки 25.

Подводный кабель 24 удерживается по кратчайшему пути к берегу ограждающими поплавками и соединен с распределительной подстанцией 26.

Ветроагрегат работает следующим образом.

Перед установкой ветроагрегата лопасти обоих ветродвигателей 1 и 2 выставляются таким образом, чтобы плоскость каждой верхней лопасти 27 была перпендикулярна плоскости находящейся под ней лопасти 28. Обычно это должно осуществляться при совпадении плоскостей флюгеров 29 и 30, т.е. самопроизвольно (фиг. 1), а далее автоматически, независимо от изменения направления ветра.

В отличие от парусного судно с ветродвигателем можно двигаться непосредственно против ветра (в левентик), продолжать движение в штиль за счет расходования заранее накопленной (аккумулированной) избыточной энергии, а также постоянно, при большом ветре, ее восполнять, в том числе на открытых ветру стоянках. Изнуряющая команду работа с такелажем здесь также устраняется.

В гидрогенераторном исполнении флюгерные системы ориентации в однонаправленном потоке отсутствуют за ненадобностью, а первоначальная ориентация лопастей осуществляется с пульта управления распределительной подстанции 26 по кабелю дистанционным включением червячных редукторов, соединенных с центральной невращающейся осью, кинематически связанной с лопастями.

Заранее выставленная ориентация лопастей исключает эту операцию.

Формула изобретения

1. Ветроагрегат, содержащий размещенные на несущем каркасе, имеющем штанги, два соосно установленных ротора с корпусами и параллельно ориентированными осями лопастей, и силовой кабель, отличающийся тем, что он снабжен крестовидной рамой, в центре которой жестко укреплены основаниями один к другому соосно и вертикально расположенные корпуса роторов, причем концы рамы, расположенные вне траектории вращения лопастей одного из роторов, посредством кронштейнов соединены с несущим каркасом.

2. Ветроагрегат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен аэростатом, имеющим обтекаемую тарельчатую форму с днищем и ободом, последний жестко соединен со штангами каркаса и шестью тросами, которые равномерно по окружности соединены с ободом и попарно закреплены в грунте в трех равноудаленных от центральной оси точках, подъемной лебедкой с барабаном и осевым тросом, связанным одним концом с барабаном, а другим - с несущим каркасом, причем к осевому тросу прикреплен посредством разъемных скоб силовой кабель.

3. Ветроагрегат по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения возможности установки на палубе корабля он снабжен посадочной цапфой с проушинами, укрепленной в нижней части несущего каркаса, кронштейном, установленным на палубе и соединенным с цапфой, и четырьмя тросовыми растяжками, одни концы которых скреплены с несущим каркасом, а другие попарно укреплены на палубе.

4. Гидроагрегат, содержащий понтонную платформу, прикрепленную к дну водоисточника тросовыми растяжками, на которой размещены два соосно установленных в подшипниках ротора с герметичными корпусами и лопастями, и силовой кабель, отличающийся тем, что он снабжен несущим каркасом и крестовидной рамой, в центре которой жестко укреплены основания герметичных корпусов роторов, лопасти выполнены с параллельно ориентированными осями, а несущий каркас - из штанг, причем концы рамы, расположенные вне траектории вращения лопастей одного из роторов, посредством кронштейнов соединены с несущим каркасом, при этом подшипники водозащищены и герметизированы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7