Изобретение относится к ветряным двигателям и может быть использовано для получения электрической энергии.

Устройство используется для получения киловаттных мощностей электроэнергии посредством преобразования кинетической энергии ветра в электрическую для применения фермерских хозяйств и в малом бизнесе расположенных в отдаленных районах.

Сущность технического решения состоит в приминении конструкционно-силовой схемы, при котором устройство оснащено трехножками с дисковой площадкой, на которой располагается установочный корпус, внутри которого находится вал вращения отделенный от наружного корпуса центрирующими подшипниками, генератор и стартер. Лопасти ветрогенератора разнесены в стороны от оси вращения крыловыми махами.

Предложенный ветроагрегат относится к ветроэнергетическим установкам (ВЭУ) с вертикальной осью вращения Дарье.

В отличии от горизонтальный ветротурбин, вертикальные ветротурбины работают на меньших оборотах, следовательно они намного тише. С другой стороны вертикальные турбины не зависят от направления ветра. Вертикальные ветротурбины компактны и могут быть интегрированы в городскую архитектуру.

Несмотря на вышеуказанные преимущества, ветроэнергетическая установка Дарье имеют один главный недостаток, который заключается в проблеме запуска. Запуск вертикальной турбины требует аэродинамический момент, который создается силой тяги действующего на лопасти в пульсирующем потоке. Экспериментальные исследования показали что вертикальные ветротурбины имеют положительное значение коэффицента использования энергии ветра CN при определенных значениях TSR (tip speed ratio) Запуск ротора требует создания крутящего момента соответствующего оптимальному значению, при котором ротор выходит в режим самостотельного вращения [Горелов, 2012].

Изобретение относится к ветротурбинам Дарье с вертикальной осью вращения описанной в (W01995009304A1). Данная конструкция имеет длинный вращающийся вал который должен быть закреплен в двух местах: вверху и внизу, вертикальные симметричные профили параллельны валу вращения и соеденины с с валом при помощи горизонтальных траверсов.

Главным недостатком данного решения является то, что для начала вращения требуется существенный крутящий момент. Для увеличения отметаемой лопастями площади используются дополнительные щитки. В зависимости от скорости ветра данные щитки меняют положение, для повышения подъемной силы действующей на лопасти в ветровом потоке. Регулирование щитков осуществляется при помощи автоматизированной системы управления, что повышает затраты на изготовление.

Наиболее близким решением является ветротурбина поддерживаемая системой подшипников для вращения вокруг вертикальной оси для захвата энергии ветра, генератор переменного тока, которой приводится в действие непосредственно от ротора и преобразует вращательную энергию от ротора в электрическую энергию (см. ЕР2220759А1, F03D80/70).

Главным недостатком данного решения является сложность конструкции который увеличивает себестоимость. Для контролирования самозапуска необходим электронный контролер, который предотвращает пассивный самозамуск.

Цель изобретения - создание такой ветросиловой установки с ротором Дарье, которая позволила бы существенно укоротить длину врашаюшего вала, а также повысить способность к самозапуску при меньших значениях скорости ветра.

Ветроэнергетическая установка, включающая вал вращения с маховиком (2) (см. фиг. 1), устанавливается внутри неподвижной стойки (3) нижний конец котогоро устанавливается на нижней платформе (1). Вал и неподвижная стойка отделены друг от дурга двумя центрирующими подшипниками (4) и (5). Стойка крепится к платформе при помощи болтовых соединений (13). На вал вращения устанавливается площадка (7) для крепления распорок крыла (8). Распорки крыла крепятся к установочной площадке при помощи болтов (10). К распоркам при помощи гаек (11) устанавливаются лопасти (12) NASA-0021. Внутри нижней платформы размещаются генератор (14) и стартер (15). Ветроэнергетическая установка в сборе устанавливаются на ножки (16). Конструкция позволяет вынести основной элемент - ветротурбину, за пределы приземного пограничного слоя и тем самым снимать ветровую энергию в области потенциального движения ветра, где средняя скорость ветра в 2-3 раза выше от средней скорости ветра приземного пограничного слоя.

Заявленным техническим результатом является обеспечение самозапуска турбины путем создания крутящего момента стартером (15), а также в изобретении предлагается способ решения одной сложной технологической задачи. Отказаться от длинного вращающегося вала и заменить его на короткую ось (2), на которой будут вращаться два подшипника (4), (5) с прикрепленному к ним ветровому колесу. Применение предлагаемой конструкции ветроустановки позволит упростить технологию изготовления. В старой конструкции необходимо было иметь длинный вращающийся вертикальный вал, который должен быть закреплен в двух местах внизу и сверху. Для вала не требуется высоких конструктивные требований, так как вал не имеет оригинальной поверхности. Все эти факторы значительно упрощают технологию изготовления ветровой энергоустановки, примерно на 25-30%. Следует отметить, что именно проблема длинного вертикального вала является основной, сдерживающей ши- рокое применение роторных ветроустановок на практике.

Ветроэнергетическая установка с укороченной конструкцией с точки оценки на технологичность имеет ряд преимуществ, так как конструкция ориентирована на изготовление в небольших цехах, что дает снижение технологической себестоимости. Данная конструкция также имеет преимущество для транспортировки в одаленные районы для применения фермерских хозяйств и в малом бизнесе, так как является полностью сборно-разборной.

Запуск ветроэнергетической установки будет обеспечиваться стартером, являющийся электромеханическим прибором, имеющий принцип действия, основанный на использовании электрической энергии, получаемой от аккумлятора, и преобразовании ее в энергию механическую, то есть создания крутящего момента, зацепляя зубьев ее рабочей шестерни с зубьями венца маховика вала вращения (2). Вал стартера, передавая вращающий момент маховику (2) турбины обеспечивает пуск силовой установки, передавая начальный вращательный момент ветроэнергетической установке. Данная конструкция позволит агрегату начать самопроизвольно вращаться уже при скорости ветра 2-3 м/с. Использованные источники

1. Egon Gelhard, Wind turbine with a darrieus h-rotor, W01995009304A1, F03D7/06

2. Christopher W. Gabrys, Self-starting darrieus wind turbine, F03D80/70

3. Д.Н.Горелов, Аэродинамика ветроколес с вертикальной осью вращения, Омск: Полиграфический центр «КАН», 2012, - 68 с.