Щитовая реклама

Авторы: Власов В.И., Власов В.В., Власов А.В.,
Тигров В.П, Тигров В.В., Тигров С.В., Федоров Ю.Н. 

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для гарантированного автономного энергоснабжения потребителей, при этом щиты-парусы установки могут быть использованы в качестве рекламных носителей.

Целью изобретения является повышение эффективности преобразования за счет повышения КПД использования энергии ветра и обеспечение заданной длительности питания потребителей при скоростях ветра, отличных от используемых в настоящее время (от 5 до 24 м/сек), т.е. создание источника постоянного (гарантированного) электроснабжения потребителей.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 показаны принципиальная электрическая и конструктивная (вертикально-осевой вариант) схемы работы ВЭС с одним парусом;

- на фиг.2 показаны горизонтально-осевой вариант ВЭС и восемь промежуточных положений паруса за один оборот силовой оси при виде сбоку, а для вертикально-осевого варианта - виде сверху ВЭС с двумя парусами;

- на фиг.3 показан вертикально-осевой вариант самоориентируемого ветродвигателя с четырьмя парусами.

ВЭС состоит из ветродвигателя 1, электрического генератора 2, не связанного с ним механически возбудителя 3 и системы управления (СУ) 4.

Ветродвигатель 1 содержит один, два, четыре и т.д. прямоугольных парусов 5, каждый из которых подвижно закреплен срезаемыми при превышении предельно допустимой скорости ветра болтами 6 на кривошипах 7 двух коленчатых валов 8, равноудаленных от горизонтальной или вертикальной оси вращения 0.

Калиброванные срезаемые болты 6 устанавливаются только с одной из сторон паруса 5 с тем, чтобы сорванный шквальным ветром парус 5 останавливался в положении флюгера.

Парус 5 может быть выполнен из любой плотной ткани (парусины) или в виде ветрового щита для упрощения механизма синхронизации вращения коленчатых валов 8, так как жесткость паруса 5 выполняет синхронизирующие функции по правилу параллелограмма (фиг.3).

Коленчатые валы 8 закреплены в опорно-упорных подшипниках балок 9, которые могут быть связаны между собой выносными за траекторию движения паруса 5 стойками 10, или трансмиссией

Силовая ось вращения 0 ветродвигателя 1 проходит через середину балок 9 и может быть снабжена шкивом 11 (фиг.1) для передачи вращающего момента электрическому генератору 2.

В этом случае (вертикально-осевой вариант) шкив 11 может опираться через подшипник 12 на неподвижную платформу 13 прочного фундамента. При этом концы нижних балок 9 для увеличения устойчивости конструкции при сильном ветре могут быть снабжены подвижными опорами 14, немного не достающими до земли в нормальном режиме.

На силовой оси балок 9 располагаются центральное зубчатое колесо 15, жестко связанное с флюгером 16, для вертикально-осевого варианта (фиг.1) и колесо отбора мощности 17, когда передача полезного вращающего момента через шкив 11 не рациональна (фиг.2).

Функцию флюгера 16 может выполнять традиционная вертикальная плоскость Ф (фиг.1) или эксцентричное подвижное закрепление 18 станины 19 на земле (фиг.2) или на мачте 20 (фиг.3).

В последнем случае (фиг.2 и 3) центральное зубчатое колесо 15 жестко закрепляется уже не на флюгере 16, а на станине 19.

Центральное зубчатое колесо 15 связано непроскальзывающей передачей 21 (цепью, зубчатым ремнем, шестернями-сателлитами и т.п.) с таким же колесом 22 одного (фиг.3) или всех (фиг.2) коленчатых валов 8 в зависимости, как уже отмечалось, от жесткости парусов 5.

Для уравновешивания сил и моментов инерции коленчатые валы 8 могут быть снабжены противовесами (не показаны).

Исходное угловое положение паруса 5, балок 9, кривошипов 7, колеса 15 флюгера 16 или 19 устанавливается таким образом, чтобы парус 5, максимально выдвинутый кривошипами 7 за ось вращения 0, располагался всей своей плоскостью перпендикулярно к направлению ветра (положение 1 на фиг.2).

Под действием ветра парус 5 поворачивает в одну и ту же сторону, например по часовой стрелке, одновременно плоскость балок 9, кривошипы 7 вместе с жестко закрепленными на коленчатых валах 8 колесами 22 и непроскальзывающую передачу 21, которая обкатывает при этом относительно неподвижное центральное колесо 15, обеспечивая жесткую взаимосвязь углового положения паруса 5 и других подвижных частей с направлением ветра.

Такая передача называется планетарной.

Парус 5 в своем движении по ветру плавно «меняет галс», проходит из положения 1 максимального вращающего момента через положения 2, 3 и 4 в положение 5 нулевого вращающего момента (фиг.2).

Но это только одна неустойчивая точка параллелограмма сил, которая может быть пройдена парусом 5 по инерции (фиг.1) или при помощи другого паруса 5, смещенного в это время по фазе движения в положение 1 максимального вращающего момента (фиг.2 и 3).

Дальнейшее движение паруса 5 из положения 5 в положения 6, 7, 8 и, наконец, в исходное положение 1 происходит опять же по ветру, так как сторона паруса 5, обдуваемая ветром, в положении 5 меняется на обратную, что равносильно смене направления ветра на 180° и увеличению эффективности преобразования энергии в два раза.

Наличие пары парусов 5, расположенных на взаимно перпендикулярных балках 9, обеспечивает ветродвигателю 1 суммарный малоизменяемый вращающий момент, равный максимальному одного паруса 5 (фиг.2).

И, наконец, возможно симметричное расположение двух пар парусов 5 на станине 19, подвижно закрепленной на силовой мачте 20, с синхронизацией их вращения в противоположные стороны передачей вращающих моментов на полезную нагрузку (фиг.3).

Фото 1. Действующая модель «Щитовой рекламы – ветродвигателя»