Изобретения относится к ветроэнергетическим установкам (ВЭУ), преобразующих кинетическую энергию ветра в механическую для производства электрической энергии.

При высоких среднегодовых скоростях ветра, для преобразования кинетической энергии потока в механическую используется подъемная сила крыла. Известные на сегодня ВЭУ использующие подъемную силу крыла остаются мало эффективными при отсутствии постоянно высоких скоростей потока. Относительной эффективности при использовании принципа подъемной силы крыла достигается только в районах с высокой среднегодовой скоростью ветра. При среднегодовых скоростях ветра 5 м/с и менее, использования подъемной силы крыла для производства механической энергии не представляется экономически целесообразным. Недостаток данного подхода в низком проценте поглощении кинетической энергии потока профилями лопасти при наличии угла атаки. Выходом при малых скоростях потока служит повышения % поглощения профилями лопасти кинетической энергии, через уменьшения угла атаки или полного устранения, применяя "лобовое" поглощения, когда профили лопасти перпендикулярны вектору скорости.

ВЭУ (JVfe АТ315724 (Т), 2006-02-15; DE60032430 (Т2), 2007-10-11; TW593884 (В), 2004-06-21; US2004164561(A1), 2004-08-26; ЕР1808599(А2), 2007-07-18) с горизонтальными осями лопасти на вертикальному валу, использующие "парусность» содержат ряд недостатков. При увеличении площади профиля в длину и ширину появляется момент «скручивания» на концах лопасти. Сложные системы управления и фиксации в рабочих и нейтральных положениях лопастей и т. д. Как результат не надежность и не эффективность ВЭУ.

Целью изобретения является создание ветродвигателя (ВД) вертикальной оси вала преобразующего кинетическую энергию ветра в механическую, при малых и высоких скоростях потока, с одновременным устранением недостатков указанных выше, и не только. Новое это оснащения ВД горизонтальными осями, неподвижно закрепленными на валу с независимыми лопастями, встроенными амортизаторами сглаживания аэродинамических нагрузок при возрастании давления на профили. Перенос системы управления и фиксации рабочих и нейтральных положений лопасти от вертикальной оси ВД на горизонтальные несущие оси ветроколеса (ВК).

Несущие горизонтальные оси жестко и неподвижно закреплены на валу, рабочими органами выступают независимые лопасти закрепленные на цилиндре. Цилиндр закреплен на подшипниках вращающегося до 180 градусов вокруг своей оси. На оси между подшипниками установлен амортизатор рабочего и нейтрального положения лопасти. В цилиндре с внутренней стороны напротив амортизаторов установлены фиксаторы рабочего и нейтрального положения. В рабочем положении лопасть перпендикулярна вектору скорости потока, для сглаживания аэродинамических нагрузок на ВЭУ амортизаторы допускают отклонения лопасти до 90 градусов под давлением потока. Нейтральном положении лопасти отклоняются вокруг несущей оси до 90 градусов от рабочего положения при движении против потока, нивелируя сопротивления. Прямоугольные лопасти изготовлены из профиля с ребрами жесткости направленных перпендикулярно оси лопасти, состоят из двух не равных по размеру частей и уравновешенных по весу относительно оси.

В зависимости от мощности установки, количество, вид и тип функциональных элементов лопасти (фиксаторы рабочего и нейтрального положения, амортизаторы, подшипники, формы и рисунки профиля) могут отличатся. Несущих осей лопасти может быть 3 и более.

Перенос механизмов управления и фиксации положений на несущие оси в купе с оригинальными особенностями лопастей позволяет:

1) Эффективно преобразовывать кинетическую энергию потока при малых и высоких скоростях в механическую;

2) Устранит момент скручивания на концах, при использовании удлиненных прямоугольных лопастей повышенной площади профиля для максимального поглощения кинетической энергии потока;

3) Функционировать лопастям независимо, обеспечивая вращения ВК в заданном направлении;

4) Отказаться от сложной системы ориентации на вектор скорости потока;

5) Запустит ВЭУ при минимальной рабочей скорости ветра 0,5 м/с и с выходом на расчетную скорость 2 м/с;

6) Упрощается система управления и фиксации положении лопастей без автоматизации и сложных механизмов контроля;

7) Достигается повышения КПД и долговечность работы ВЭУ;

8) Уменьшается металлоемкость и достигается высокая рентабельность при производстве электрической энергии;

9) Строит промышленные ВЭУ в районах среднегодовыми скоростями ветра от 2- х метров и выше. Описание чертежей:

Фигура 1 - Ветроэнергетическая установка;

Фигура 2 - Лопасть ВК;

Фигура 3 - Диаграмма вращательного момента, создаваемого лопастью за один полный поворот вала;

Фигура 4 - Лопасть в рабочем положении;

Фигура 5 - Лопасть в нейтральном положении.

Фигура 1 иллюстрирует ветроэнергетическую установку которая содержит вал ВД 1, несущую ось лопастей 2, лопасти 3, рабочий цилиндр 4, подшипник рабочего цилиндра 5, амортизатор 6, фиксатор рабочего положения 7, фиксатор нейтрального положения 8, профиль лопастей 9, ребра жесткости 10, генератор электрического тока 11, ремень привода 12, шкив вала ВЭУ 13, крепления вала 14, упорный подшипник 15, подшипник вала 15а, щит крепления 16, анкерное крепление 17, фундаментная плита 18 и перемычка жесткости 19.

Фигура 2 иллюстрирует лопасть ВК.

Фигура 3 иллюстрирует диаграмму вращательного момента, создаваемого лопастью за один полный поворот вала. Фигура 4 иллюстрирует лопасть в рабочем положении.

Фигура 5 иллюстрирует лопасть в нейтральном положении: амортизатор рабочего и нейтрального положения 6; фиксатор рабочего положения 7; фиксатор нейтрального положения 8; пружинная стойка амортизатора 20; упорная подушка нейтрального положения 21; направляющая пружины 22; и витая пружина амортизатора 23. Для применения данного изобретения в гидроэнергетике, где динамические нагрузки меньше, необходимо амортизаторы 6 рабочего и нейтрального положения на Фиг. 1 заменить на фиксатор рабочего и нейтрального положения.