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 RU2271464

Демпфер шастання Вітроколесо

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: 2004.04.08

Винахід відноситься до вітроенергетики, а точніше до пристроїв регулювання, і призначене для демпфування руху нишпорення головки з вітроколеса щодо вежі вітроустановки горизонтально-осьового типу. Технічний результат полягає в забезпеченні необхідної якості регулювання орієнтації на вітер і забезпеченні заданої мінімальної швидкості рискання вітроколеса. Крім того, даний винахід направлено на створення універсальної і надійної конструкції демпфера рискання. Демпфер рискання вітроколеса містить як мінімум один гідравлічний амортизатор і пристрій перетворення обертальних рухів гондоли вітроколеса в поступальний рух поршня гідравлічного амортизатора, при цьому гідравлічний амортизатор одним кінцем закріплений на башті, а другим взаємодіє з пристроєм перетворення. Найкращим варіантом пристрою є його виконання у вигляді розташованого на опорно-поворотному вузлі гондоли зигзагоподібного паза з розміщеним в ньому роликом, сполученим з другим кінцем амортизатора.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до вітроенергетики, а точніше до пристроїв регулювання, і призначене для демпфування руху нишпорення головки з вітроколеса щодо вежі вітроустановки горизонтально-осьового типу.

Проблема демпфірування нишпорення вітроколеса (гондоли вітроколеса) щодо вежі вітроенергетичної установки (ВЕУ) виникає в зв'язку з неоднорідністю вітрового навантаження - наявністю поривів вітру, які призводять до нишпоренню вітроколеса щодо основного напрямку вітру, що знижує характеристики вироблюваної енергії, а в окремих випадках може призвести і до поломки ВЕУ.

У процесі пошуку було виявлено тільки один пристрій аналогічного призначення - а.с. СРСР №388130, в якому демпфірування здійснюється за рахунок пружних гальмівних накладок. Загальним з пропонованим технічним рішенням є тільки призначення даного пристрою.

Недоліком відомої конструкції є вузька область її реалізації - для ВЕУ з віндрозним механізмом, а й вузький діапазон демпфіруемих навантажень.

Технічною задачею, на вирішення якої спрямовано пропоноване винахід, є забезпечення необхідної якості регулювання орієнтації на вітер і забезпечення заданої мінімальної швидкості рискання вітроколеса. Крім того, даний винахід направлено на створення універсальної і надійної конструкції демпфера рискання.

Для вирішення даної технічної задачі демпфер рискання вітроколеса містить як мінімум один гідравлічний амортизатор і пристрій перетворення обертальних рухів гондоли вітроколеса в поступальний рух поршня гідравлічного амортизатора, при цьому гідравлічний амортизатор одним кінцем закріплений на башті, а другим взаємодіє з пристроєм перетворення. Найкращим варіантом виконання пристрою перетворення є його виконання у вигляді розташованого на опорно-поворотному вузлі гондоли зигзагоподібного паза з розміщеним в ньому роликом, сполученим з другим кінцем амортизатора.

Пристрій перетворення може мати й іншу конструкцію, наприклад, воно може бути виконано у вигляді зубчастої конічної передачі, одне зубчасте конічне колесо якої жорстко закріплено радіально горизонтально на гондолі, а друге зубчасте конічне колесо, поєднане з другим кінцем амортизатора, закріплено перпендикулярно першому на башті з можливістю обертання щодо її.

Завдяки істотним ознаками пропонованого технічного рішення досягається наступний технічний результат - забезпечується стійкість руху нишпорення при різких поривах вітру, при цьому забезпечується задана кутова швидкість нишпорення, завдяки чому значно поліпшуються перехідні процеси руху нишпорення і знижуються гіроскопічні навантаження.

В результаті пошуку за джерелами патентної та науково-технічної інформації сукупність ознак, що характеризує пропонований демпфер рискання вітроколеса, 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 з практично будь-яким способом орієнтації на вітер, а отже, дане рішення відповідає критерію «промислово придатним».

Конструкція запропонованого демпфера рискання вітроколеса пояснюється кресленнями фіг.1, 2.

На фіг.1 зображена конструкція демпфера рискання вітроколеса за пунктом 2 формули.

На фіг.2 зображено конструкція демпфера рискання вітроколеса за пунктом 3 формули.

Зображений на фіг.1 демпфер рискання вітроколеса містить як мінімум один гідравлічний амортизатор 1 (для забезпечення найкращих умов експлуатації їх може бути кілька) і пристрій перетворення обертальних рухів гондоли вітроколеса в поступальний рух поршня 2 гідравлічного амортизатора 1. Гідравлічний амортизатор 1 виконаний, наприклад, по типу автомобільного і містить циліндр з Гидрожідкость (на кресленні не позначений), розміщений в ньому поршень 2 з дроселем (на кресленні не наведено). Пристрій перетворення виконано у вигляді розташованого на опорно-поворотному вузлі 3 гондоли вітроколеса зигзагоподібного паза 4. При цьому гідравлічний амортизатор 1 одним кінцем закріплений на башті 5, а другим взаємодіє з пристроєм перетворення - в даному випадку через розміщений в отворі 4 ролик 6 і тягу 7 , розташовану в направляючої 8.

На фіг.2 пристрій перетворення виконано у вигляді розташованої на опорно-поворотному вузлі 3 гондоли зубчастої конічної передачі, одне зубчасте конічне колесо 9 якої жорстко закріплено радіально горизонтально на опорно-поворотному вузлі 3 гондоли, а друге зубчасте конічне колесо 10 закріплено перпендикулярно першому на башті з можливістю обертання щодо її. При цьому гідравлічний амортизатор 1 одним кінцем закріплений на башті 5, а другим взаємодіє з пристроєм перетворення - в даному випадку з другим зубчастим конічним колесом 10. При тому на вежі 5 і на колесі 10 амортизатор 1 закріплений шарнірно.

Демпфер рискання вітроколеса (фіг.1) працює в такий спосіб.

При появі на ветроколесе аеродинамічного моменту нишпорення головка починає обертатися щодо вежі, при цьому паз 4 починає рухатися щодо ролика 6, який, обертаючись в пазу 4, починає витягати або заштовхувати через тягу 7 поршень 2 амортизатора 1 (природно, що вертикальна складова паза 4 менше величини вільного ходу поршня 2). У гидроцилиндре амортизатора 1 поршень 2 рухається в гідрожідкості за рахунок виконаного в ньому дроселя. При цьому в демпфері з'являється момент, який протидіє аеродинамічному моменту нишпорення вітроколеса. Момент демпфера є функцією кутової швидкості нишпорення. Сила, створювана гідравлічним демпфером, пропорційна квадрату швидкості переміщення при турбулентному потоці гідрожідкості. Тоді момент, створюваний демпфером, буде пропорційний квадрату кутової швидкості нишпорення:

де - Коефіцієнт пропорційності. Знайдемо потрібне значення цього коефіцієнта. Як показують розрахунки руху нишпорення і практичний досвід, для забезпечення обмеження по швидкості нишпорення і прийнятних характеристик перехідних процесів по нишпоренню необхідно, щоб момент демпфування при максимальній швидкості нишпорення дорівнював максимальному аеродинамічному моменту при розрахунковій швидкості вітру, а саме:

Тут враховано, що моменти інерції гондоли і вітроколеса щодо осі вежі малі, і динамічної складової J в даному рівнянні можна знехтувати.

Аеродинамічний момент нишпорення дорівнює:

де m _у - коефіцієнт аеродинамічного моменту нишпорення, в більшості випадків його значення знаходиться в діапазоні 0.08 ... 0.1;

- Щільність повітря, = 1.225 кг / м ³ за стандартною атмосфері на рівні моря;

_V p - розрахункова швидкість вітру, тобто така швидкість вітру, при якій вітроколесо виходить на номінальну потужність;

R - радіус вітроколеса.

Вирішуючи спільно рівняння (1), (2), (3), отримаємо співвідношення для обчислення потрібного значення коефіцієнта :

де - Максимально допустима кутова швидкість нишпорення вітроколеса для вітроколіс з діаметром не більше 10 м , Для великих вітроколіс з діаметром понад 20 м _max <0.1 рад / с. Розраховане за формулою (4) значення коефіцієнта має бути забезпечено через реалізацію конкретної конструкції демпфера рискання.

Демпфер рискання вітроколеса (фиг.2) працює за аналогічним принципом. Різна лише конструкція пристрою перетворення обертальних рухів гондоли вітроколеса в поступальний рух поршня 2 гідравлічного амортизатора 1. В даному випадку перетворення здійснюється за допомогою зубчастої конічної передачі.

Наведемо приклад розрахунку демпфера рискання для вітроустановки з наступними параметрами:

- Радіус вітроколеса R = 2.25 м;

- Розрахункова швидкість вітру _V p = 9.5 м / с;

- Що допускається максимальна швидкість нишпорення ;

Тоді потрібне значення коефіцієнта визначиться:

Для даної вітроустановки пристрій перетворення обертальних рухів гондоли вітроколеса в поступальний рух поршня гідравлічного амортизатора забезпечує наступну кінематичний зв'язок а = 28.65 мм / рад (поворот гондоли на 1 радіан викликає переміщення штока амортизатора на 28.65 мм). Тоді швидкість Пермещенія V _шт штока при максимальній кутової швидкості нишпорення буде дорівнює

V _шт = 28.65-0.25 = 7.16 мм / с

З наведених співвідношень знайдемо потрібні параметри амортизатора. Максимальне зусилля, створюване амортизатором при швидкості переміщення штока V _шт, так само:

Таким чином амортизатор при швидкості переміщення його штока 7.16 мм / с повинен створювати зусилля 538 кг. За цими даними проводиться підбір одного або декількох амортизаторів по каталогам.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Демпфер нишпорення вітроколеса, що характеризується тим, що він містить як мінімум один гідравлічний амортизатор і пристрій перетворення обертальних рухів гондоли вітроколеса в поступальний рух поршня гідравлічного амортизатора, при цьому гідравлічний амортизатор одним кінцем закріплений на башті, а другим взаємодіє з пристроєм перетворення.

2. Демпфер по п.1, що відрізняється тим, що пристрій перетворення виконано у вигляді розташованого на опорно-поворотному вузлі гондоли зигзагоподібного паза з розміщеним в ньому роликом, сполученим з другим кінцем амортизатора.

3. Демпфер по п.1, що відрізняється тим, що пристрій перетворення виконано у вигляді зубчастої конічної передачі, одне зубчасте конічне колесо якої жорстко закріплено радіально горизонтально на гондолі, а друге зубчасте конічне колесо, поєднане з другим кінцем амортизатора, закріплено перпендикулярно першому на башті з можливістю обертання щодо неї.

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