RU198202U1 - Frame for attaching spring-loaded photovoltaic modules - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к конструкциям фотоэлектрических станций, использующих для выработки электроэнергии фотоэлектрические модули, в частности подвешенные в рамах вертикально с помощью пружин. Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое решение, является предотвращение возникновения разрушающих самовозбуждающихся незатухающих изгибающих и крутящих автоколебаний фотоэлектрических модулей. Для этого рама для крепления подпружиненных фотоэлектрических модулей содержит линейные узлы лицевой и задней поддержек. Данные узлы закреплены горизонтально на боковых деталях каркаса в их средней части. Они выполнены с одной стороны с возможностью осуществления самоочищающих колебаний фотоэлектрических модулей, а с другой - с возможностью предотвращения возникновения разрушающих самовозбуждающихся незатухающих изгибающих и крутящих автоколебаний фотоэлектрических модулей. 2 ил.The proposed utility model relates to the designs of photovoltaic stations that use photovoltaic modules to generate electricity, in particular vertically suspended in frames using springs. The technical problem to which the proposed solution is directed is to prevent the occurrence of destructive, self-excited, undamped, bending and twisting self-oscillations of photoelectric modules. For this, the frame for mounting spring-loaded photovoltaic modules contains linear units of the front and rear supports. These nodes are mounted horizontally on the side parts of the frame in their middle part. They are made on the one hand with the possibility of self-cleaning oscillations of the photovoltaic modules, and on the other, with the possibility of preventing the occurrence of destructive self-excited, undamped bending and twisting self-oscillations of the photovoltaic modules. 2 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к конструкциям фотоэлектрических станций, использующих для выработки электроэнергии фотоэлектрические модули, в частности подвешенные в рамах вертикально с помощью пружин.The proposed utility model relates to the designs of photovoltaic stations that use photovoltaic modules to generate electricity, in particular vertically suspended in frames using springs.

Из патента РФ на изобретение №2558398 известна фотоэлектрическая станция, содержащая фотоэлектрические модули (солнечные батареи), металлический каркас, состоящий из вертикальной стойки и рамы для крепления модулей, зарядное устройство, аккумуляторные батареи, при этом рама для крепления фотоэлектрических модулей содержит пружины для их подвеса, а сами фотоэлектрические модули снабжены двумя перфорированными планками для их подвешивания на пружинах на раме каркаса. Общими существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого устройства, являются следующие - рама для крепления подпружиненных фотоэлектрических модулей включает закрепленные на ее верхних и нижних деталях каркаса амортизаторы.From the RF patent for invention No. 2558398, a photovoltaic station is known containing photovoltaic modules (solar panels), a metal frame consisting of a vertical rack and a frame for attaching modules, a charger, rechargeable batteries, while the frame for attaching the photovoltaic modules contains springs for their suspension and the photovoltaic modules themselves are equipped with two perforated slats for hanging them on springs on the frame of the frame. The common essential features of the prototype, which coincide with the essential features of the proposed device, are as follows - the frame for attaching spring-loaded photovoltaic modules includes shock absorbers mounted on its upper and lower frame parts.

Рама для крепления фотоэлектрических модулей содержит пружины для их подвеса, а сами фотоэлектрические модули снабжены двумя перфорированными планками для их подвешивания на пружинах к раме. Такая конструкция позволяет выполнять самоочистку поверхностей фотоэлектрических модулей от снега и загрязнений за счет подвеса их на пружинах, создающих постоянные колебания и возможность изгиба фотоэлектрических модулей одновременно в нескольких направлениях за счет упругих деформаций, уменьшающих вероятность продолжительного залипания снега и образования ледяной корки. Однако, при эксплуатации указанных рам в степных, прибрежных и горных районах со значительным ветровым воздействием на фотоэлектрические модули был выявлен эффект возникновения "панельного флаттера" - сочетание самовозбуждающихся незатухающих изгибающих и крутящих автоколебаний фотоэлектрических модулей. Возникающий резонанс приводит к разрушению элементов конструкции: пружин и фотоэлектрических модулей, и негативно влияет на всю конструкцию опорного основания фотоэлектрической станции. Причиной флаттера является несовпадение центра масс (ЦМ) относительно центра жесткости (ЦЖ) и центра давления (ЦЦ).The frame for attaching the photovoltaic modules contains springs for their suspension, and the photovoltaic modules themselves are equipped with two perforated slats for hanging them on the springs from the frame. This design allows self-cleaning of the surfaces of the photovoltaic modules from snow and contaminants by suspending them on springs, creating constant vibrations and the possibility of bending the photovoltaic modules simultaneously in several directions due to elastic deformations, reducing the likelihood of prolonged sticking of snow and the formation of an ice crust. However, during the operation of these frames in the steppe, coastal and mountainous regions with a significant wind effect on the photovoltaic modules, the effect of the appearance of “panel flutter” was revealed - a combination of self-excited undamped bending and rotating self-oscillations of the photovoltaic modules. The resulting resonance leads to the destruction of structural elements: springs and photovoltaic modules, and negatively affects the entire structure of the supporting base of the photovoltaic station. The reason for flutter is the mismatch of the center of mass (CM) relative to the center of stiffness (CG) and the center of pressure (CC).

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое решение, является - предотвращение возникновения разрушающих самовозбуждающихся незатухающих изгибающих и крутящих автоколебаний фотоэлектрических модулей.The technical problem to which the proposed solution is directed is to prevent the occurrence of destructive, self-excited, undamped bending and twisting self-oscillations of photoelectric modules.

Для решения данной технической задачи рама для крепления подпружиненных фотоэлектрических модулей, включающая закрепленные на ее верхних и нижних деталях каркаса амортизаторы, в отличие от прототипа содержит линейные узлы лицевой и задней поддержек подпружиненных фотоэлектрических модулей, закрепленные горизонтально на боковых деталях каркаса в их средней части и выполненные с возможностью осуществления самоочищающих колебаний фотоэлектрических модулей, а также с возможностью предотвращения возникновения разрушающих самовозбуждающихся незатухающих изгибающих и крутящих автоколебаний фотоэлектрических модулей. Т.е. по сути, данные линейные узлы ограничивают колебания фотоэлектрических модулей в допустимых, не допускающих разрушения пределах. Это могут быть как сохраняющие форму элементы, например, полоса, профиль, пруток и т.п., закрепленные с зазором (до нескольких миллиметров) к фотоэлектрическим модулям, так и гибкие, например, металлический трос, который может быть закреплен как с зазором, так и вплотную к фотоэлектрическим модулям (позволяет колебаться модулям за счет своей гибкости).To solve this technical problem, the frame for attaching spring-loaded photovoltaic modules, including shock absorbers mounted on its upper and lower frame parts, in contrast to the prototype, contains linear front and rear support nodes of spring-loaded photovoltaic modules mounted horizontally on the side frame parts in their middle part and made with the possibility of self-cleaning vibrations of the photovoltaic modules, as well as with the possibility of preventing the occurrence of destructive self-excited undamped bending and twisting self-oscillations of the photovoltaic modules. Those. in fact, these linear nodes limit the fluctuations of the photovoltaic modules to acceptable, non-destructive limits. It can be either shape-preserving elements, for example, a strip, a profile, a bar, etc., fixed with a gap (up to several millimeters) to the photovoltaic modules, or flexible, for example, a metal cable, which can be fixed with a gap, and close to photovoltaic modules (allows the modules to oscillate due to its flexibility).

Благодаря предложенному решению достигается следующий технический результат - фотоэлектрические модули пропускаются между узлами лицевой и задней поддержек, которые создают фактический центр жесткости и совмещают все центра (ЦМ, ЦЖ и ЦД). При совмещении ЦМ и ЦЖ флаттер невозможен (исчезает связь между изгибными и крутильными колебаниями). При совмещении ЦМ и ЦД - исчезает момент от инерционных ветровых сил, закручивающих гибкие фотоэлектрические модули. Предлагаемая конструкция рамы позволяет выполнить указанные условия, сохранив при этом функцию самоочистки фотоэлектрических модулей (возможность колебания) за счет наличия зазора между фотоэлектрическими модулями и узлами поддержек или за счет гибкости последних.Thanks to the proposed solution, the following technical result is achieved - photovoltaic modules are passed between the front and back support nodes, which create the actual center of stiffness and combine all the centers (CM, TsZh and TsD). When combining CM and CF, flutter is impossible (the connection between bending and torsional vibrations disappears). When combining CM and CD, the moment disappears from inertial wind forces spinning flexible photovoltaic modules. The proposed frame design allows you to fulfill these conditions, while maintaining the self-cleaning function of the photovoltaic modules (the possibility of oscillation) due to the presence of a gap between the photovoltaic modules and support nodes or due to the flexibility of the latter.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано в фотоэлектрических станциях, использующих для выработки электроэнергии фотоэлектрические модули, подвешенные в рамах вертикально с помощью пружин.The proposed technical solution can be used in photovoltaic stations that use photovoltaic modules suspended vertically by means of springs in frames to generate electricity.

Решение поясняется рисунками - фиг. 1, на котором изображен общий вид рамы с установленными фотоэлектрическими модулями и фиг. 2, на котором изображена боковая деталь каркаса рамы установленными на кронштейн линейными узлами лицевой и задней поддержек.The solution is illustrated by drawings - FIG. 1, which shows a general view of a frame with installed photovoltaic modules, and FIG. 2, which shows a side detail of the frame of the frame mounted on the bracket linear nodes of the front and rear supports.

Изображенная на фиг. 1-2 рама для крепления подпружиненных фотоэлектрических модулей 1 включает закрепленные на ее верхних и нижних деталях каркаса 2 (выполненного, например, из профильных труб) пружины (амортизаторы) 4, а также закрепленные на боковых деталях каркаса 2 линейные узлы лицевой 7 и задней 5 поддержек. Узлы лицевой 7 и задней 5 поддержек закреплены на боковых деталях каркаса 1 в их средней части (по высоте) с помощью кронштейнов 6. Узлы 7 и 5 расположены горизонтально с зазором, позволяющим разместить между ними фотоэлектрические модули, и обеспечивающим колебательные движения для очистки модуля от снега (до нескольких миллиметров). С лицевой стороны линейный узел 7 может быть выполнен из любого материала, с предпочтительно минимальным поперечным сечением (для меньшего перекрытия рабочей поверхности фотоэлектрических модулей 1), например металлический трос, пруток и т.п., которые для меньшего абразивного воздействия на модули 1 могут быть покрыты пластиком, краской и т.п. либо иметь отшлифованную поверхность. С задней стороны линейный узел 5 может быть выполнен из любого материала, как, например, в данном случае из металлического профиля.Depicted in FIG. 1-2, the frame for attaching spring-loaded photovoltaic modules 1 includes springs (shock absorbers) 4 fixed on its upper and lower parts of the frame 2 (made, for example, of profile pipes), as well as linear units of the front 7 and rear 5 mounted on the side parts of the frame 2 supports. The front 7 and rear 5 support nodes are mounted on the side parts of the frame 1 in their middle part (in height) using brackets 6. The nodes 7 and 5 are located horizontally with a gap allowing photovoltaic modules to be placed between them and providing oscillatory movements to clean the module from snow (up to several millimeters). On the front side, the linear assembly 7 can be made of any material, preferably with a minimum cross-section (for less overlap of the working surface of the photovoltaic modules 1), for example, a metal cable, rod, etc., which can be less abrasive to the modules 1 covered with plastic, paint, etc. or have a polished surface. On the back side, the linear assembly 5 can be made of any material, such as, for example, in this case, from a metal profile.

Предлагаемая конструкция рамы позволяет предотвратить возникновение разрушающих колебаний фотоэлектрических модулей 1, сохранив при этом их функцию самоочистки. Фотоэлектрические модули 1 пропускаются между узлами лицевой 7 и задней 5 поддержек, которые создают фактический центр жесткости и совмещают все центра (ЦМ, ЦЖ и ЦД). При совмещении ЦМ и ЦЖ флаттер невозможен (исчезает связь между изгибными и крутильными колебаниями). При совмещении ЦМ и ЦД - исчезает момент от инерционных ветровых сил, закручивающих гибкие фотоэлектрические модули.The proposed design of the frame allows to prevent the occurrence of destructive oscillations of the photovoltaic modules 1, while maintaining their self-cleaning function. Photovoltaic modules 1 are passed between the front 7 and rear 5 support nodes, which create the actual center of stiffness and combine all the centers (CM, TsZh and TsD). When combining CM and CF, flutter is impossible (the connection between bending and torsional vibrations disappears). When combining CM and CD, the moment disappears from inertial wind forces spinning flexible photovoltaic modules.

Claims (1)

Рама для крепления подпружиненных фотоэлектрических модулей, включающая закрепленные на ее верхних и нижних деталях каркаса амортизаторы, отличающаяся тем, что содержит линейные узлы лицевой и задней поддержек подпружиненных фотоэлектрических модулей, закрепленные горизонтально на боковых деталях каркаса в их средней части и выполненные с возможностью осуществления самоочищающих колебаний фотоэлектрических модулей, а также с возможностью предотвращения возникновения разрушающих самовозбуждающихся незатухающих изгибающих и крутящих автоколебаний фотоэлектрических модулей.A frame for attaching spring-loaded photovoltaic modules, including shock absorbers fixed to its upper and lower frame parts, characterized in that it contains linear front and rear support assemblies of spring-loaded photovoltaic modules mounted horizontally on the side parts of the frame in their middle part and configured to perform self-cleaning vibrations photoelectric modules, as well as with the possibility of preventing the occurrence of destructive self-excited undamped bending and rotating self-oscillations of the photoelectric modules.

Images