початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2272173

Компактний РЕГУЛЯТОР ОБОРОТОВ аеродинамічні ТИПУ ДЛЯ вітроенергетичної установки

Ім'я винахідника: Габченко Валерій Федорович (RU); Лавров Валерій Степанович (RU); Порхачев Віктор Миколайович (RU); Улановський Яків Бенедиктович
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "Стройинжиниринг СМ"
Адреса для листування: 141980, Московська обл., М Дубна, вул. Тверська, 9, кв.637, В.С. Лаврову
Дата початку дії патенту: 2004.06.02

Винахід відноситься до вітроенергетики, а саме до пристроїв регулювання частоти обертання і крутного моменту вітроколеса. Технічний результат, що полягає в створенні пристрою, що дозволяє збільшити точність підтримки обертів вітроколеса з забезпеченням стійкості і необхідних характеристик при динамічних процесах, поліпшення орієнтації вітроколеса на вітер, усунення впливу на роботу вітроустановки аеродинамічного сліду вежі, а й спрощення конструкції вітроустановки, забезпечується за рахунок того, що вітроколесо містить маточину, жорстко закріплені на ній підшипникові вузли, в яких розміщені лопаті з можливістю повороту щодо своїх осей, розташованих конусно по відношенню до осі вітроколеса. У ступиці вітроколеса розміщено пристрій, що впливає на поворот лопаті, яке складається з направляючої, встановлених на ній як мінімум двох пружин різної твердості, жорстко закріплених на опорних частинах лопатей качалок, з'єднаних через тяги зі змінним по направляючої штовхачем, що спирається на пружину меншою жорсткості, і пристрій регулювання стиснення пружин. Пружини виконані з можливістю послідовного виключення з роботи пружини спочатку меншою жорсткості, а потім більшою.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до вітроенергетики, до пристроїв регулювання частоти обертання і крутного моменту вітроколеса.

Відомий регулятор оборотів відцентрового типу, описаний в європейському патенті №0043872, прийнятий за прототип. Описана в прототипі ветроустановка має пристрій, що впливає на поворот лопаті, розташоване перпендикулярно осях лопатей, які відповідно мають можливість повороту щодо своїх осей і забезпечені відцентровими вантажами. До складу пристрою входять жорстко закріплені на кожній лопаті качалки, які через тяги з'єднані з ковзаючою по направляючої деталлю, яка під впливом моменту, створюваного відцентровими вантажами, передає зусилля на діючі в протилежному напрямку, надіті на направляючу пружини різної жорсткості, виконані з можливістю послідовного виключення з роботи (припинення стиснення) пружини спочатку меншою жорсткості, а потім більшою. Кожна лопать встановлена ​​в підшипниковому вузлі, який прикріплюється до диска, жорстко встановленим на осі вітроколеса. і є пристрій регулювання стиснення пружин.

Спільними суттєвими ознаками пропонованого технічного рішення з прототипом є наступні - вітроустановка має пристрій, що впливає на поворот лопаті, які відповідно мають можливість повороту щодо своїх осей. До складу пристрою входять жорстко закріплені на кожній лопаті качалки, які через тяги з'єднані з ковзаючою по направляючої деталлю, яка передає зусилля на діючі в протилежному напрямку, надіті на направляючу пружини різної жорсткості, виконані з можливістю послідовного виключення з роботи (припинення стиснення) пружини спочатку меншою жорсткості, а потім більшою. Кожна лопать встановлена ​​в підшипниковому вузлі. і є пристрій регулювання стиснення пружин.

У відомому пристрої-прототипі при обертанні вітроколеса на закріплених на лопатях вантажах виникають відцентрові сили, які створюють крутний момент відносно осі лопаті, який прагне повернути лопать в сторону зменшення кута атаки і, як наслідок, зменшити частоту обертання ВК. При цьому механізм регулятора обертів створює необхідний протидіє момент щодо осі повороту лопаті. Параметри механізму підбираються таким чином, щоб протидіє момент, створюваний механізмом, забезпечував стабільність частоти обертання вітроколеса в широкому діапазоні зміни швидкості вітру. Особливістю механізму даного регулятора є те, що при будь-якому поєднанні параметрів механізму протидіє момент, створюваний механізмом, є неубивающей функцією кута повороту лопаті. Це означає, що при повороті лопаті в сторону зменшення кута атаки протидіє момент, створюваний механізмом, може тільки збільшуватися.

До недоліків наведеного регулятора відцентрового типу можна віднести:

1. При виникненні коливань по куту повороту лопаті відносно положення рівноваги регулює відцентровий момент має властивість збільшуватися зі збільшенням кута повороту лопаті, в зв'язку з чим протидіє момент, створюваний пружиною, повинен і зростати, і при цьому для забезпечення статичної стійкості системи (гасіння коливань) з більшою інтенсивністю, ніж регулює відцентровий момент. У зв'язку з чим пружину доводиться робити великий жорсткості, що призводить до виникнення нерівномірності частоти обертання як по швидкості вітру, так і по навантаженню і до низької точності забезпечення сталості частоти обертання вітроколеса.

2. Наявність важких вантажів.

3. Погані характеристики при динамічних процесах і складність забезпечення динамічної стійкості системи, пов'язаних з дещицею (або навіть повною відсутністю) демпфуючих сил. У теорії відцентрових регуляторів доводиться, що при відсутності демпфірування відцентрові регулятори є динамічно нестійкими.

4. Даною конструкції вітроколеса властиві значні кутові швидкості нишпорення, нестійка орієнтація на вітер, вплив на роботу аеродинамічного сліду вежі, пов'язані з перпендикулярним розташуванням осей лопатей до осі вітроколеса.

Технічною задачею, на вирішення якої спрямовано пропоноване винахід, є створення пристрою, що дозволяє збільшити точність підтримки обертів ВК із забезпеченням стійкості і необхідних характеристик при динамічних процесах, поліпшити орієнтацію вітроколеса на вітер, усунення впливу на роботу вітроустановки аеродинамічного сліду вежі, а й спрощення конструкції вітроустановки .

Для вирішення даної технічної задачі ветроколесо містить маточину, жорстко закріплені на ній підшипникові вузли, в яких розміщені лопаті з можливістю повороту щодо своїх осей, розташованих конусно по відношенню до осі вітроколеса. У ступиці вітроколеса розміщено пристрій, що впливає на поворот лопаті, яке складається з направляючої, встановлених на ній як мінімум двох пружин різної твердості, жорстко закріплених на опорних частинах лопатей качалок, з'єднаних через тяги зі змінним по направляючої штовхачем, що спирається на пружину меншою жорсткості, пристрої регулювання стиснення пружин. Пружини виконані з можливістю послідовного виключення з роботи пружини спочатку меншою жорсткості, а потім більшою.

Відмінними ознаками пропонованого технічного рішення від відомого є наступні - вітроколесо містить маточину, на якій закріплені підшипникові вузли і всередині якої розташований регулюючий механізм (пристрій, що впливає на поворот лопаті); лопаті розташовані конусно по відношенню до осі вітроколеса.

Завдяки істотним ознаками пропонованого технічного рішення в сукупності з відомими досягається наступний технічний результат:

1. Стале значення аеродинамічного моменту щодо осі повороту лопаті є неубивающей (за абсолютним значенням) функцією кута повороту лопаті. Це означає, що при повороті лопаті в сторону зменшення кута атаки протидіє момент, створюваний механізмом, може тільки збільшуватися.

2. Даний регулятор дозволяє підтримувати більш високу точність по частоті обертання в зв'язку з забезпеченням статичної стійкості системи (без наявності нерівномірності по швидкості вітру і навантаженні) і хороші параметри динамічної стійкості.

3. Забезпечення оптимальних параметрів при динамічних процесах внаслідок наявності аеродинамічних демпфуючих сил, що виникають через наведеного положення лопаті.

4. Зниження нишпорення вітроколеса, забезпечення стійкої орієнтація на вітер, зниження впливу на роботу вітроустановки аеродинамічного сліду вежі.

5. Захист механізму, розташованого всередині маточини, а й відсутність важких вантажів.

В результаті пошуку за джерелами патентної та науково-технічної інформації сукупність ознак, що характеризує пропонований компактний регулятор оборотів аеродинамічного типу, що не була виявлена. Таким чином, пропоноване винахід відповідає критерію охороноздатності "нове".

На підставі порівняльного аналізу запропонованого технічного рішення з відомим рівнем техніки за джерелами науково-технічної і патентної літератури можна стверджувати, що між сукупністю ознак, у тому числі і відмінних, і виконуваних ними функцій і досягаються цілей існує неочевидна причинно-наслідковий зв'язок. На підставі вищевикладеного можна зробити висновок про те, що технічне рішення в запропонованому пристрої не слід явно з рівня техніки і, отже, відповідає критерію охороноздатності «винахідницький рівень».

Запропоноване технічне рішення може знайти застосування в конструкції вітроенергетичних установок горизонтально-осьового типу, а отже, дане рішення відповідає критерію «промислово придатним».

Конструкція запропонованого компактного регулятора обертів аеродинамічного типу пояснюється кресленням.

Зображений на кресленні компактний регулятор оборотів аеродинамічного типу містить маточину 1, жорстко закріплені на ній підшипникові вузли 2, в яких розміщені лопаті 3 з можливістю повороту щодо своїх осей, розташованих конусно по відношенню до осі вітроколеса. У маточині 1 вітроколеса розміщено пристрій, що впливає на поворот лопаті 3, яке складається з направляючої 4, встановлених на ній як мінімум двох пружин - меншою 5 і більшою 6 жорсткості, жорстко закріплених на опорних частинах лопатей 3 качалок 7, з'єднаних через тяги 8 зі змінним по направляючої 4 штовхачем 9, що спирається на пружину меншою жорсткості 5. Цей пристрій являє по суті кривошипно-шатунний механізм. Пристрій регулювання стиснення пружин 5 і 6 виконано у вигляді регулятора 10, що задає початкове стиснення пружин 5, 6 і упору 12, що регулює момент послідовного включення в роботу пружин 5 і 6. Для запобігання закручування штовхача 9 щодо направляючої 4 встановлений палець 11. Запропонований регулятор оборотів аеродинамічного типу працює наступним чином. При перевищенні частоти обертання вітроколеса над номінальною виникає аеродинамічний момент щодо осі повороту лопаті 3, встановленої в підшипниковому вузлі 2 із застосуванням підшипників кочення, що дозволяє повертатися лопаті відносно своєї осі. При цьому лопать 3 прагне повернутися в бік зменшення кута атаки і, як наслідок, зменшити частоту обертання вітроколеса. Зазначений момент передається через качалки 7, тяги 8 і штовхач 9 на пружини 5 і 6, внаслідок чого відбувається їх стиснення і виникає сила, що протидіє повороту лопатей 3 у флюгерне ​​положення. При цьому пружини включаються - вимикаються послідовно, для чого застосовується спеціальний упор 12. Така схема дозволяє реалізувати заданий закон зміни сили опору механізму від величини переміщення і забезпечити високу стабільність підтримки частоти обертання вітроколеса в широкому діапазоні швидкостей вітру. Для підвищення точності регулювання застосовується регулятор 10, що дозволяє змінювати початкове зусилля стиснення пружин 5, 6. Для зниження рівня вібрацій довжина тяг 8 регулюється, що дозволяє забезпечити аеродинамічну балансування лопатей 3 вітроколеса.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Вітроколесо, що характеризується тим, що воно містить маточину, жорстко закріплені на ній підшипникові вузли, в яких розміщені лопаті з можливістю повороту щодо своїх осей, розташованих конусно по відношенню до осі вітроколеса, а й розміщене в ступиці пристрій, що впливає на поворот лопаті, яке складається з направляючої, встановлених на ній як мінімум двох пружин різної твердості, виконаних з можливістю послідовного виключення з роботи пружини спочатку меншою жорсткості, а потім більшою, жорстко закріплених на опорних частинах лопатей качалок, з'єднаних через тяги зі змінним по направляючої штовхачем, що спирається на пружину меншою жорсткості, і пристрої регулювання стиснення пружин.

Версія для друку
Дата публікації 02.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів