RU2187019C1 - Windmill-electric generating plant - Google Patents

Abstract

FIELD: wind- power engineering; conversion of wind energy into electricity or other kinds of energy. SUBSTANCE: plant has two frames joined together at certain angle and coupled with support at points of connection to central supporting unit; windwheels mounted on frame supports; supporting trucks; novelty is that it is made storm-proof by providing frames with hinge joints mounted in central supporting unit as well as with guide mechanisms and synchronizing device. EFFECT: enhanced performance characteristics of plant. 4 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, преимущественно к устройствам типа ветровых плотин. The invention relates to wind energy, mainly to devices such as wind dams.

Известна установка, имеющая рамное основание, установленное неподвижно с постоянной ориентацией на ветер [1]. Недостатком такой системы является отсутствие ориентации на ветер. A known installation having a frame base mounted motionless with a constant orientation to the wind [1]. The disadvantage of this system is the lack of orientation to the wind.

Известно многоветряковое ветроприемное устройство с несколькими ветроколесами с ориентацией на ветер [2]. Known multiwind wind receiving device with several wind wheels with orientation to the wind [2].

Его недостатком является малая мощность, ограниченная несущей способностью башни, низкая надежность и кпд, вызванные наличием привода ориентации на ветер. Its disadvantage is low power, limited by the bearing capacity of the tower, low reliability and efficiency caused by the presence of a wind orientation drive.

Из всех известных аналогов наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является установка, которая содержит ветроколеса, установленную на основании шарнирную опору, круговую направляющую и расположенную на последней тележке, причем установка содержит две рамы, соединенные между собой под углом, и связанный с опорой вместе соединения, дополнительные ветроколеса и вторую тележку, причем все ветроколеса установлены на рамах, а последние закреплены на тележках [3]. Недостатком данного устройства является его низкие антибуревые качества. Of all the known analogues, the closest to the claimed combination of essential features is the installation, which contains a wind wheel mounted on the base of the hinge support, a circular guide and located on the last trolley, and the installation contains two frames connected to each other at an angle and connected to the support together connections, additional wind wheels and a second trolley, and all wind wheels are mounted on frames, and the latter are mounted on trolleys [3]. The disadvantage of this device is its low anti-storm quality.

Практическое отсутствие буревой защиты значительно снижает эксплуатационные характеристики устройства. The practical absence of drilling protection significantly reduces the operational characteristics of the device.

Технический результат, заключающийся в повышении эксплуатационных характеристик установки за счет придания установке бурезащитных свойств, обеспечивается за счет того, что в ветроэнергетической установке, содержащей две соединенные под углом рамы, связанные с опорой в местах соединения с центральным опорным узлом, ветроколеса, установленные на стойках рам, поддерживающие тележки, согласно изобретению рамы снабжены шарнирами, установленными в центральном опорном узле, и имеют направляющие механизмы и синхронизирующее устройство. The technical result, which consists in increasing the operational characteristics of the installation by imparting weather-resistant properties to the installation, is ensured by the fact that in a wind power installation containing two angled frames connected to a support at the junction points with the central supporting unit, wind wheels mounted on frame racks supporting trolleys, according to the invention, the frames are provided with hinges installed in the central support unit and have guiding mechanisms and a synchronizing device.

Направляющие механизмы рам выполнены в виде параллелограммов с короткими звеньями, на которых установлены ветроколеса. Синхронизирующее устройство выполнено в виде штанг, шарнирно связанных с рамами и центральным штоком с пружиной. Центральный шток синхронизирующего устройства снабжен приводом перемещения, датчиком перемещения и блоком управления приводом. The guide mechanisms of the frames are made in the form of parallelograms with short links on which the wind wheels are mounted. The synchronizing device is made in the form of rods pivotally connected to the frames and the central rod with a spring. The central rod of the synchronizing device is equipped with a displacement drive, a displacement sensor and a drive control unit.

На фиг. 1 изображена ветроэнергетическая установка (вид спереди) при спокойном ветре; на фиг.2 - шарнирное крепление тележки; на фиг.3 - установка при спокойном ветре (вид сверху); на фиг.4 - установка (вид сверху) при буревом ветре; на фиг.5 - вид спереди, на фиг.4; на фиг.6 - пружинный вариант синхронизирующего устройства; на фиг.7 - вариант с приводом перемещения и блоком управления. In FIG. 1 shows a wind power installation (front view) in a calm wind; figure 2 - hinged mounting of the trolley; figure 3 - installation in a calm wind (top view); figure 4 - installation (top view) with a gale; figure 5 is a front view, figure 4; figure 6 is a spring version of a synchronizing device; 7 is a variant with a displacement drive and a control unit.

Ветроэнергетическая установка содержит в своем составе ветроколеса 1, установленные на стойках 2, рамы 3, центральный опорный узел 4, установленный на вертикальном основании 5, рамы поддерживаются опорами 6, опирающимися на круговые рельсы 7. Опоры имеют своим основанием тележки 8, укрепленные под шарнирами 9, которые связаны с рамами 3. Тележки имеют колеса 10. Центральный узел снабжен поперечиной 11, в ней шарнирно закреплены штанги 12 и 13, образующие параллелограмм рамы. Кроме этого, штанги шарнирно связаны с малыми поперечинами 14, на которых укреплены стойки 2, что в целом образует направляющий механизм, позволяющий при складывании рам направлять ось колес параллельно ветру. Кроме этого, имеется синхронизирующее устройство 16, соединенное с рамами посредством тяг 15, обеспечивающие синхронность в складывании рам. Тяги 15 соединены шарнирно с центральным штоком 17. Пружинный вариант синхронизирующего устройства имеет корпус 18, в котором размещена пружина 19 сжатия. Приводной вариант синхронизирующего устройства имеет поступательную передачу 20, например реечную, с которой взаимодействует шестерня 21 привода, соединенная с двигателем 22. К штоку присоединен датчик положения 23, например резистивный, привод и датчик соединены с блоком управления 24, шток 17 с рейкой 20 перемещаются в направляющих 25. Имеется также упор 26 и датчик 27 скорости ветра Рамы имеют шарниры 28. The wind power installation includes wind wheels 1 mounted on racks 2, frames 3, a central support unit 4 mounted on a vertical base 5, the frames are supported by supports 6, supported by circular rails 7. The supports have trolleys 8 mounted under the hinges 9 , which are connected with the frames 3. The carts have wheels 10. The central unit is provided with a cross member 11, rods 12 and 13 are pivotally fixed thereto, forming a parallelogram of the frame. In addition, the rods are pivotally connected with small crossbars 14, on which racks 2 are mounted, which generally forms a guiding mechanism, which allows the axle of the wheels to be parallel to the wind when folding the frames. In addition, there is a synchronizing device 16, connected to the frames by means of rods 15, providing synchronism in folding the frames. The rods 15 are pivotally connected to the central rod 17. The spring-loaded version of the synchronizing device has a housing 18 in which a compression spring 19 is placed. The drive version of the synchronizing device has a translational gear 20, for example, a rack gear, with which the gear 21 of the drive is connected, connected to the motor 22. A position sensor 23 is connected to the rod, for example, a resistive one, the actuator and the sensor are connected to the control unit 24, the rod 17 with the rail 20 moves to guides 25. There is also a stop 26 and a wind speed sensor 27. The frames have hinges 28.

Направление ветра на фиг.3 и 4 - снизу вверх. Таким образом, параллелограммы имеют длинные звенья 12 и 13 и короткие звенья 14 с ветроколесами. The wind direction in figure 3 and 4 is from bottom to top. Thus, parallelograms have long links 12 and 13 and short links 14 with wind wheels.

Устройство работает следующим образом. Рассмотрим сначала вариант с принужденным синхронизирующим устройством - фиг.6. The device operates as follows. Consider first the option with a forced synchronization device - Fig.6.

В этой ситуации при слабом ветре пружина 19, упираясь в упор 26, обеспечивает через шток 17 и тяги 15 положения рам, показанное на фиг.3 и 1, т. е. фронтальная смахиваемая поверхность максимальна. In this situation, when the wind is weak, the spring 19, abutting against the support 26, provides through the rod 17 and rod 15 the position of the frames shown in Figs. 3 and 1, i.e., the front wetted surface is maximum.

При повышении скорости ветра до буревых значений фронтальное давление на ветроколеса усиливается. Через стойки 2, поперечные траверсы 14, тяги 12 и 13, штанги 15 оно передается на шток 17, упор 26, что приводит к сжатию пружины 19. При этом конфигурация установки приходит в положение, показанное на фиг. 4 и 5, фронтальная поверхность уменьшается (по сравнению с фиг 1), что уменьшает буревую нагрузку. После прохождения порыва ветра, установка приходит снова в положение, показанное на фиг.1,3. With an increase in wind speed to storm values, the frontal pressure on the wind wheels increases. Through the struts 2, the transverse traverse 14, the rods 12 and 13, the rod 15, it is transmitted to the rod 17, the stop 26, which leads to compression of the spring 19. In this case, the configuration of the installation comes to the position shown in FIG. 4 and 5, the front surface is reduced (compared with FIG. 1), which reduces the drilling load. After passing a gust of wind, the installation comes back to the position shown in Fig.1,3.

Для мощных установок более целесообразен вариант с принудительным выдвижением штока 17, показанный на фиг.7. For powerful installations, it is more advisable to force the extension of the rod 17, shown in Fig.7.

Здесь существует система автоматического регулирования выдвижения штока в зависимости от скорости ветра. There is a system for automatically controlling the extension of the stem depending on the wind speed.

При повышенной скорости ветра датчик 27, представляющий собой, например, тахогенератор, установленный на валу ветроколеса, выдает сигнал на отработку. Блок управления 24, реагирующий на рассогласование между блоком 27 и сигналом с датчика положения 23, выдает сигнал на исполнительный двигатель 22, который через редуктор вращает шестерню 21, взаимодействующую с рейкой 20, укрепленной на штоке 17. At increased wind speeds, the sensor 27, which is, for example, a tachogenerator mounted on the shaft of the wind wheel, gives a signal to work out. The control unit 24, responding to a mismatch between the block 27 and the signal from the position sensor 23, provides a signal to the actuator 22, which through the gearbox rotates the gear 21, interacting with the rack 20, mounted on the rod 17.

В результате, положение штока будет соответствовать определенной скорости ветра. As a result, the position of the rod will correspond to a certain wind speed.

Общая ориентация на направление ветра осуществляется также, как и в установке [3]. The general orientation to the wind direction is carried out as in the installation [3].

Введение данной буревой защиты повышает эксплутационные свойства установки, кроме того, при выполнении варианта выдвижения штока с помощью специального привода появляется возможность регулирования мощности энергоустановки за счет изменения фронтальной площади. The introduction of this drilling protection increases the operational properties of the installation, in addition, when performing the option of extending the rod using a special drive, it becomes possible to control the power of the power plant by changing the front area.

Источники информации
1. Мак - Вейг Д. Применение солнечной энергии. /Пер. с англ. М: Энергоиздат, 1981. - 216 с., ил.Sources of information
1. Mac - Weig D. Application of solar energy. / Per. from English M: Energoizdat, 1981. - 216 p., Ill.

2. Ветроэнергетика / Под ред. Д. де Рензо: Пер с англ.: под ред. Я.И. Шефтера. - М.: Энергоиздат, 1982.- 272 с., ил, рис. 1.3, на с. 26-27. 2. Wind Energy / Ed. D. de Renzo: Translated from English: ed. ME AND. Shefter. - M.: Energoizdat, 1982.- 272 p., Silt, rice. 1.3, on p. 26-27.

3. Авторское свидетельство СССР 1409774 / А.М. Литвиненко. Ветроэнергетическая установка/ опубл БИ 26, 1988, F 03 D 5/04, з-ка . 4161164/25-06 от 08.12.86. 3. Copyright certificate of the USSR 1409774 / А.М. Litvinenko. Wind power installation / publ. BI 26, 1988, F 03 D 5/04, z-ka. 4161164 / 25-06 dated 12/08/86.

Claims (4)

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая две соединенные под углом рамы, связанные с опорой в местах соединения с центральным опорным узлом, ветроколеса, установленные на стойках рам, поддерживающие тележки, отличающаяся тем, что рамы снабжены шарнирами, установленными в центральном опорном узле, и имеют направляющие механизмы и синхронизирующее устройство. 1. Wind power installation, comprising two angled frames connected to a support at the junction with the central support unit, wind wheels mounted on frame posts supporting trolleys, characterized in that the frames are provided with hinges installed in the central support unit and have guides mechanisms and a synchronizing device. 2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что направляющие механизмы рам выполнены в виде параллелограммов с короткими звеньями, на которых установлены ветроколеса. 2. Wind power installation according to claim 1, characterized in that the guiding mechanisms of the frames are made in the form of parallelograms with short links on which the wind wheels are mounted. 3. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что синхронизирующее устройство выполнено в виде штанг, шарнирно связанных с рамами и центральным штоком с пружиной. 3. The wind power installation according to claim 1, characterized in that the synchronizing device is made in the form of rods pivotally connected to the frames and the central rod with a spring. 4. Ветроэнергетическая установка по пп. 1 и 3, отличающаяся тем, что центральный шток синхронизирующего устройства снабжен приводом перемещения, датчиком перемещения и блоком управления приводом. 4. Wind power installation according to paragraphs. 1 and 3, characterized in that the central rod of the synchronizing device is equipped with a displacement drive, a displacement sensor and a drive control unit.

Images