Прайс-лист от 18 ноября 2019 Прайс-лист

Техническое предложение потенциальным партнерам

Новая карусельно-лепестковая ветроэнергетическая установка (КЛВУ) (техническое предложение).

В настоящее время вряд ли найдутся желающие утверждать, что ветроэнергетика – далеко не главное направление в использовании возобновляемых источников энергии, а если и найдутся, то их доводы можно предвидеть: мол сотни тысяч ветроэлектростанций разбросаны по всей планете, но нигде не добились себестоимости электроэнергии ниже традиционных технологий, использующих напор водяного столба, различных видов топлива и энергии атома. Спору нет. Возможные оппоненты правы, но не потому, что ветроэнергетика обречена, а потому, что недоисследована.
Действительно, 95% всего ветроэнергетического парка мира представлено только одним видом – крыльчатыми ветроэнергетическими установками (ВЭУ), характеризующимися серьёзными, зачастую неустранимыми недостатками, например: зависимость работы ВЭУ от направления ветра, невозможность доставки узлов и монтажа ВЭУ в труднодоступные районы, сложность обслуживания силового агрегата и ремонта лопастей на большой высоте, крайне низкая эффективность работы ветроколеса в условиях слоистости потока ветра с разнонаправленностью скорости слоёв по высоте и т.д.
Сказанное свидетельствует о том, что крыльчатые ВЭУ с горизонтальной осью вращения может действительно изжили себя, но это ни в коем случае не касается, например, карусельных ВЭУ с вертикальной осью вращения, т.к. в общем объёме практического использования они составляют 1-2%, и при таком объёме внедрения судить об их эффективности или неэффективности было бы преждевременно.
И всё же, такие суждения далеко не в пользу карусельных ВЭУ, встречаются. Так, на стр. 82-91 книги д.т.н. Фатеева Е.М. «Ветродвигатели и ветроустановки» изд. 1948г. сказано, что «…рабочие лопасти колеса перемещаются в направлении воздушного потока… что не позволяет развить большие обороты, т.к. поверхности не могут двигаться быстрее ветра.»
Сказанное можно считать в лучшем случае добросовестным заблуждением и вот почему: большие обороты ветроколеса как источник движения рабочих лопастей «…быстрее ветра» являются прежде всего источником аэродинамического шума и вибрации, т.к. части лопастей, движущиеся «быстрее ветра», «вспарывают» воздушную массу в межлопастном пространстве, что и порождает шум и вибрацию. Кроме того, заставить двигаться лопасть быстрее ветра можно только с привлечением какого-то дополнительного источника энергии, иначе говоря, толкнуть телегу сзади, чтобы она покатилась быстрее лошади.
Однако для крыльчатых ВЭУ такой источник энергии известен. Это крутящий момент, создаваемый той частью лопастей, окружная скорость которых менее скорости ветра (комлевая часть)

           f1

Разделив обе части выражения (1) на скорость ветра (Vв), получим:
      
               f2
                                        
где Z – быстроходность (норма действующего ГОСТ 51237-98, стр. 10).
Это и есть условие бесшумности работы крыльчатых ВЭУ.
Выразив (V0) через длину (Lл) лопасти и число оборотов (n) ветроколеса, а также имея в виду, что в выражении (2) Z ≤ 1, получим: 

   

 
 

Решив уравнение (3) относительно Lл, получим:


f4



Условно приняв Vв = 10м/сек и n = 1 об/сек, получим критическую длину лопасти Lлк, выше которой бесшумность работы ВЭУ не гарантирована:
 




При предураганной скорости ветра до 20м/сек согласно уравнению (4) критическая длина лопасти может быть увеличена до 3,2 м, но на этом возможности увеличения длины лопасти, обеспечивающей бесшумную работу крыльчатых ВЭУ будут исчерпаны.
Следует отметить, что увеличение длины лопасти ветроколеса - не самоцель, а один из способов увеличения активной площади ветроколеса, непосредственно воспринимающей лобовое давление (Px) ветрового потока (миделево сечение), увеличение которого является главным источником повышения единичной мощности ВЭУ.
На стр.161 ранее цитированного источника информации проф. Сабинин Г.Х. на основе своих исследований утверждает, что «мощность ветродвигателя (крыльчатого) не зависит от числа лопастей ветроколеса; она зависит только от диаметра ветроколеса (т.е. от длины лопастей), их формы и положения в потоке ветра».
Западные ветроэнергетики упорно ищут успеха на этом направлении. Так, французская фирма Alstom разработала, изготовила и проводит береговые испытания крыльчатой ВЭУ с длиной лопастей 73,5м, установленных на несущей колонне диаметром 6м и высотой более 100м.
По мнению разработчиков этот гигант предназначен для морского базирования и будет работать на скоростях ветра 3-25м/сек, обеспечивая единичную мощность 6000кВт. При средних значениях указанных параметров концы лопастей ветроколеса будут двигаться по кругу с окружной скоростью 80-90м/сек, что превышает условие бесшумности работы ветроколеса в 5-6 раз, что распугивает не только людей, но и все живое вокруг на значительной площади. (Журнал «Популярная механика» №9 за 2012г. стр. 88-91).
Очевидно, нужно найти такую форму лопастей и так их расположить в потоке ветра, чтобы получить возможность увеличивать число лопастей без увеличения их длины и без помех друг другу в процессе их взаимодействия с потоком ветра.
Группой инженеров ООО «Научно-технический центр «Кардэя» найдено такое техническое решение, которое названо « Карусельно-лепестковая ветроэнергетическая установка» (КЛВУ) и защищено патентами РФ №3365782, №2422672 и №2438038.
Разработка доведена до стадии опытного образца и продолжает совершенствоваться на основе его работы. КЛВУ в работе можно посмотреть на главной странице нашего сайта 
www.rabotavetra.ru .
В основу разработки положен всесторонний анализ работы традиционных ВЭУ крыльчатого типа главным образом зарубежного производства, выявленные недостатки которых можно сформулировать в следующем виде:
- ВЭУ в процессе работы создает аэродинамический шум и вибрацию, нарушая экологический баланс местности вокруг себя на большие расстояния радиусом, измеряемым километрами;
- крайне затруднительна и часто невозможна доставка узлов и агрегатов ВЭУ на место ее монтажа в труднодоступные и удаленные районы: лопасти длиной 30-50м перевозятся специальными трейлерами, которые при нашем бездорожье никуда не проедут;
- невозможность увеличения коэффициента заполнения ветроколеса (отношение суммарной площади лопастей к площади поперечного сечения воздушного потока, проходящего через ометаемую поверхность / круга, очерченного концами лопастей/);
- крайне сложная и затратная система обслуживания и ремонта силового оборудования и лопастей, находящихся на большой высоте (80-100м);
- весьма неэффективная принудительная ориентация ветроколеса на ветер и его защита от ураганной скорости (выше 20м/сек), т.к. даже самые быстродействующие приводы «не поспевают» за мгновенными колебаниями скорости ветра в широких пределах как по величине, так и по направлению;
- невозможность менять установленную мощность ВЭУ в оперативном порядке, т.к. все конструктивные элементы увязаны с определенной длиной лопастей и несущей колонной.
Ветроэнергетическая установка карусельно-лепесткового типа (фиг.1) содержит ряд идентичных модулей 1, поставленных вертикально один на другой, опирающихся на опорную ферму 2, под которой вне связи с ней построено машинное отделение 3, находящееся на нулевой отметке.
Модуль содержит фрагмент 4 силовой колонны, закрепленный в подшипниковых узлах 5 и 6 с возможностью свободного вращения в верхнем 7 и нижнем 8 промежуточных полках, связанных по углам угловыми стойками 9, образующими с ними жесткий внешний каркас, воспринимающий нагрузку от массы вращающейся части находящегося над ним модуля и передающий ее на нижний каркас, разгружая вращающуюся часть нижнего модуля. Ступицы подшипниковых узлов 5 и 6 для крепления фрагмента 4 силовой колонны выполнены пустотелыми в виде втулок зубчатых муфт, а в смежные втулки вставляют зубчатые валы, связывающие смежные фрагменты 4 в общую силовую колонну с возможностью компенсации случайных осевых колебаний в процессе вращения.
На фрагменте 4 силовой колонны перпендикулярно его оси жестко закреплены корпусной частью подшипниковые узлы 10 с двухконцевым валом 11, на концах которого съемно закреплены лопасти 12, выполненные в виде трубчатых кронштейнов 13, несущих лепестки 14 и 15, образующие в совокупности с кронштейнами 13 и валом 11 жесткую лепестковую пару (фиг.3), при этом продольные оси смежных лепестковых пар смещены относительно друг друга в горизонтальной плоскости на угол α, а лепестки 14 и 15 развернуты относительно друг друга на 90° вокруг оси вала 11 подшипникового узла.
На приведенных чертежах иллюстрируется карусельно-лепестковая ветроэнергетическая установка (КЛВУ), где на: 

Фиг. 1 показан ее общий вид в трехмодульном исполнении;







При отсутствии ветра лепестки 14 и 15 лепестковой пары располагаются симметрично относительно оси фрагмента 4 и под действием собственной массы занимают устойчивое положение (фиг.4.1). С появлением ветра лепесток 14, перемещаясь по часовой стрелке, стремится занять вертикальное положение (парусная сторона), а лепесток 15 стремится совместиться с направлением ветра (флюгерная сторона), при этом сопротивление этому повороту лепестковой пары оказывает только масса лепестка 15 флюгерной стороны. Такое положение лепестковой пары можно считать номинальным или граничным.
При дальнейшем повышении скорости ветра происходит резкое возрастание сопротивления дальнейшему повороту лепестковой пары по часовой стрелке, т.к. лепестки 14 и 15 отклоняются от номинального положения на равные углы β1 и β2 (фиг. 4.2), в результате чего в работу на сопротивление вступает масса лепестка 14 и вертикальная составляющая лобового давления встречного ветра со скоростью, равной Vв+V0 на флюгерной стороне.
При ураганной скорости ветра (от 20 м/сек) лепестки 14 и 15 стремятся занять положение, близкое к симметричному относительно направления ветра, но этому препятствует масса лепестков и избыточное лобовое давление (Pх) на флюгерной стороне, т.к. относительная окружная скорость (Vоф) лопасти на ней будет равна удвоенной скорости ветра.
При определенных значениях углов β1 и β2наступает равновесное состояние лепестков 14 и 15 (фиг. 4.3), которое в дальнейшем не меняется независимо от нарастания скорости ветра, а избыточное лобовое давление (Pх) уравновешивается прочностью внешнего каркаса КЛВУ и трубчатых кронштейнов 13.

Конструктивной особенностью КЛВУ является то, что каждая лепестковая пара условно делится осью вращения силовой колонны на две идентичные части, лепестки каждой из которых, находясь на парусной стороне, располагаются перпендикулярно к направлению ветра, а при переходе на флюгерную сторону поворачиваются под действием встречного воздушного потока до положения близкого к горизонтальному, при этом точки вершин половинок лепестковой пары находятся на одинаковом расстоянии от оси вращения и движутся с одинаковой окружной скоростью V0 по всему кругу.С учетом того, что на флюгерной стороне относительный воздушный поток удваивается за счет встречного ветра, условие (1) для КЛВУ будет иметь вид:



Разделив обе части выражения (1) на скорость ветра (Vв), получим:





Выразив (V0) через длину (Lл) лопасти и число оборотов (n) ветроколеса и решив неравенство относительно этих параметров, получим формулы для оптимальной длины лопасти и числа оборотов, исходя из предельной быстроходности Z = 2 для КЛВУ:






В действующем опытном образце длина лопасти составляет 1,5м. По формуле (8) число оборотов силовой колонны будет 128 об/мин.Фактические обороты, полученные на действующем опытном образце при скорости ветра 10-12 м/сек составляют 90-95 об/мин. Наши расчеты достаточно близки к реальности, а результаты расчетов существенно превышают аналогичные показатели действующих крыльчатых ВЭУ.
Кроме того, для увеличения единичной мощности КЛВУ нет необходимости удлинять лопасти в ущерб бесшумности работы установки, как это делается на крыльчатых ВЭУ, а достаточно поставить наверх дополнительный модуль.
В нашем случае на трехмодульной КЛВУ при высоте модуля 5м и количества лепестковых пар в нем 15 шт. общее число лепестковых пар составляет 45 шт. и, кроме того, имеются резервы увеличения их количества до сотни исходя из прочности внешнего каркаса КЛВУ, при этом общая ее высота будет не более 50м.
Технические преимущества предлагаемой карусельно-лепестковой ветроэнергетической установки (КЛВУ) по сравнению с широко известной на мировом рынке крыльчатой ВЭУ заключается в следующем:
- поскольку окружная скорость вершин лепестков на парусной и флюгерной сторонах любой карусельной ВЭУ не может «двигаться быстрее ветра», нет и условий для возникновения шума и вибрации, т.к. окружная скорость вершины лепестка на флюгерной стороне КЛВУ недостаточна для возникновения этих вредных явлений /см. условия (2) и (6)/;
- выполнение модуля КЛВУ разборным на фрагмент силовой колонны длиной не более 6м несущий съемные лепестки лепестковой пары длиной до 3,2 м, а также внешний каркас, состоящий из верхнего и нижнего промежуточных полков, разъемных на две половины размерами 3х6 м, и угловые стойки длиной 6 м для связи промежуточных полков между собой, позволяет упаковать все комплектующие в транспортабельную тару и доставить на любое место монтажа общедоступным транспортом;
- выполнение лепестковой пары в виде общего вала до 6м, несущего на своих концах лепестки из тонколистового материала, развернутые относительно друг друга на 90°, обеспечивает их самоустановку под действием ветра в вертикальное положение на парусной стороне модуля и в горизонтальное – на флюгерной стороне, что позволяет повысить коэффициент заполнения до 0,45 и коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ) до 0,42. Для сравнения: на крыльчатых ВЭУ эти параметры составляют 0,11-0,15 и 0,18 соответственно;
- выполнение ветроколеса в виде набора идентичных модулей, установленных вертикально один на другой, и расположение силового оборудования под ними на нулевой отметке радикально упрощает технологию обслуживания и ремонта всех узлов КЛВУ, а также обеспечивает возможность оперативного изменения единичной мощности установки с соответствующей заменой части силового оборудования общедоступными средствами;
- самоориентация ветроколеса карусельных установок на направление ветра и самоустановка лепестковых пар КЛВУ при колебаниях скорости ветра от минимальной до ураганной делает ненужными соответствующие приводы крыльчатых ВЭУ, что существенно упрощает конструкцию КЛВУ и обеспечивает автоматически оптимальный режим ее работы независимо от этих колебаний.
Приведенные технические преимущества гарантируют конкурентоспособность предлагаемой КЛВУ не только по сравнению с крыльчатыми ВЭУ, но и с другими известными ветроэнергетическими установками.


Последние новости

Поиск по сайту

http://rabotavetra.ru/ - Ветроэнергетические установки собственной конструкции

Презентационный фильм о наших разработках в области ветроэнергетики.

Шесть причин, которые делают карусельно-лепестковую установку уникальной:

1. Полное отсутствие аэродинамического шума и вибраций при эксплуатациии (у "традиционных" вертротурбин огромный недостаток - низкочастотный аэродинамический шум);

2. Естественная защита от ураганных ветров (при ураганном ветре более 20 метров в секунду установка тормозится естественным образом и не требует полной остановки, как это делают в традиционных ветротурбинах);

3. Надежная защита от пожара в результате попадания молнии. (По статистике 30%  страховых случаев на ветроэнергетических установках приходится на последствия пожара от удара молнии, тушение его весьма проблематично на большой высоте. Как правило любой пожара на "традиционной ветротурбине приводит к полному ее уничтожению;

Энерговыставка 2011

 

4. Возможность эффективной эксплуатации при разнонаправленных ветрах на различных высотах (лопасти работают независимо друг от друга при любом направлении ветра на разных высотах). В современной ветроэнергетике перед возведением ветроэлектростанции производится дорогостоящий длительный мониторинг ветров в заданном районе на предмет разнонаправленности ветров на разных высотах, поскольку диаметр ветроколеса составляет до 100 метров;

5. В условиях низких температур не боится обледенения лопастей (в "традиционных" ветротурбинах при обледенении нарушается балансировка ветроколеса, что впоследствии приводит к его разрушению);

6. Все электрооборудование находится внизу в сухом помещении с оптимальной температурой (в традиционных ВЭУ машинное отделение находится на высоте, что затрудняет техническое обслуживание электрооборудования и требует применение спецтехники).

Энерговыставка 2013г

 

 

Обратная связь

Новая карусельно-лепестковая ветроэнергетическая установка (КЛВУ) (техническое предложение).

В настоящее время вряд ли найдутся желающие утверждать, что ветроэнергетика – далеко не главное направление в использовании возобновляемых источников энергии, а если и найдутся, то их доводы можно предвидеть: мол сотни тысяч ветроэлектростанций разбросаны по всей планете, но нигде не добились себестоимости электроэнергии ниже традиционных технологий, использующих напор водяного столба, различных видов топлива и энергии атома. Спору нет. Возможные оппоненты правы, но не потому, что ветроэнергетика обречена, а потому, что недоисследована.
Действительно, 95% всего ветроэнергетического парка мира представлено только одним видом – крыльчатыми ветроэнергетическими установками (ВЭУ), характеризующимися серьёзными, зачастую неустранимыми недостатками, например: зависимость работы ВЭУ от направления ветра, невозможность доставки узлов и монтажа ВЭУ в труднодоступные районы, сложность обслуживания силового агрегата и ремонта лопастей на большой высоте, крайне низкая эффективность работы ветроколеса в условиях слоистости потока ветра с разнонаправленностью скорости слоёв по высоте и т.д.
Сказанное свидетельствует о том, что крыльчатые ВЭУ с горизонтальной осью вращения может действительно изжили себя, но это ни в коем случае не касается, например, карусельных ВЭУ с вертикальной осью вращения, т.к. в общем объёме практического использования они составляют 1-2%, и при таком объёме внедрения судить об их эффективности или неэффективности было бы преждевременно.
И всё же, такие суждения далеко не в пользу карусельных ВЭУ, встречаются. Так, на стр. 82-91 книги д.т.н. Фатеева Е.М. «Ветродвигатели и ветроустановки» изд. 1948г. сказано, что «…рабочие лопасти колеса перемещаются в направлении воздушного потока… что не позволяет развить большие обороты, т.к. поверхности не могут двигаться быстрее ветра.»
Сказанное можно считать в лучшем случае добросовестным заблуждением и вот почему: большие обороты ветроколеса как источник движения рабочих лопастей «…быстрее ветра» являются прежде всего источником аэродинамического шума и вибрации, т.к. части лопастей, движущиеся «быстрее ветра», «вспарывают» воздушную массу в межлопастном пространстве, что и порождает шум и вибрацию. Кроме того, заставить двигаться лопасть быстрее ветра можно только с привлечением какого-то дополнительного источника энергии, иначе говоря, толкнуть телегу сзади, чтобы она покатилась быстрее лошади.
Однако для крыльчатых ВЭУ такой источник энергии известен. Это крутящий момент, создаваемый той частью лопастей, окружная скорость которых менее скорости ветра (комлевая часть)

           f1

Разделив обе части выражения (1) на скорость ветра (Vв), получим:
      
               f2
                                        
где Z – быстроходность (норма действующего ГОСТ 51237-98, стр. 10).
Это и есть условие бесшумности работы крыльчатых ВЭУ.
Выразив (V0) через длину (Lл) лопасти и число оборотов (n) ветроколеса, а также имея в виду, что в выражении (2) Z ≤ 1, получим: 

   

 
 

Решив уравнение (3) относительно Lл, получим:


f4



Условно приняв Vв = 10м/сек и n = 1 об/сек, получим критическую длину лопасти Lлк, выше которой бесшумность работы ВЭУ не гарантирована:
 




При предураганной скорости ветра до 20м/сек согласно уравнению (4) критическая длина лопасти может быть увеличена до 3,2 м, но на этом возможности увеличения длины лопасти, обеспечивающей бесшумную работу крыльчатых ВЭУ будут исчерпаны.
Следует отметить, что увеличение длины лопасти ветроколеса - не самоцель, а один из способов увеличения активной площади ветроколеса, непосредственно воспринимающей лобовое давление (Px) ветрового потока (миделево сечение), увеличение которого является главным источником повышения единичной мощности ВЭУ.
На стр.161 ранее цитированного источника информации проф. Сабинин Г.Х. на основе своих исследований утверждает, что «мощность ветродвигателя (крыльчатого) не зависит от числа лопастей ветроколеса; она зависит только от диаметра ветроколеса (т.е. от длины лопастей), их формы и положения в потоке ветра».
Западные ветроэнергетики упорно ищут успеха на этом направлении. Так, французская фирма Alstom разработала, изготовила и проводит береговые испытания крыльчатой ВЭУ с длиной лопастей 73,5м, установленных на несущей колонне диаметром 6м и высотой более 100м.
По мнению разработчиков этот гигант предназначен для морского базирования и будет работать на скоростях ветра 3-25м/сек, обеспечивая единичную мощность 6000кВт. При средних значениях указанных параметров концы лопастей ветроколеса будут двигаться по кругу с окружной скоростью 80-90м/сек, что превышает условие бесшумности работы ветроколеса в 5-6 раз, что распугивает не только людей, но и все живое вокруг на значительной площади. (Журнал «Популярная механика» №9 за 2012г. стр. 88-91).
Очевидно, нужно найти такую форму лопастей и так их расположить в потоке ветра, чтобы получить возможность увеличивать число лопастей без увеличения их длины и без помех друг другу в процессе их взаимодействия с потоком ветра.
Группой инженеров ООО «Научно-технический центр «Кардэя» найдено такое техническое решение, которое названо « Карусельно-лепестковая ветроэнергетическая установка» (КЛВУ) и защищено патентами РФ №3365782, №2422672 и №2438038.
Разработка доведена до стадии опытного образца и продолжает совершенствоваться на основе его работы. КЛВУ в работе можно посмотреть на главной странице нашего сайта 
www.rabotavetra.ru .
В основу разработки положен всесторонний анализ работы традиционных ВЭУ крыльчатого типа главным образом зарубежного производства, выявленные недостатки которых можно сформулировать в следующем виде:
- ВЭУ в процессе работы создает аэродинамический шум и вибрацию, нарушая экологический баланс местности вокруг себя на большие расстояния радиусом, измеряемым километрами;
- крайне затруднительна и часто невозможна доставка узлов и агрегатов ВЭУ на место ее монтажа в труднодоступные и удаленные районы: лопасти длиной 30-50м перевозятся специальными трейлерами, которые при нашем бездорожье никуда не проедут;
- невозможность увеличения коэффициента заполнения ветроколеса (отношение суммарной площади лопастей к площади поперечного сечения воздушного потока, проходящего через ометаемую поверхность / круга, очерченного концами лопастей/);
- крайне сложная и затратная система обслуживания и ремонта силового оборудования и лопастей, находящихся на большой высоте (80-100м);
- весьма неэффективная принудительная ориентация ветроколеса на ветер и его защита от ураганной скорости (выше 20м/сек), т.к. даже самые быстродействующие приводы «не поспевают» за мгновенными колебаниями скорости ветра в широких пределах как по величине, так и по направлению;
- невозможность менять установленную мощность ВЭУ в оперативном порядке, т.к. все конструктивные элементы увязаны с определенной длиной лопастей и несущей колонной.
Ветроэнергетическая установка карусельно-лепесткового типа (фиг.1) содержит ряд идентичных модулей 1, поставленных вертикально один на другой, опирающихся на опорную ферму 2, под которой вне связи с ней построено машинное отделение 3, находящееся на нулевой отметке.
Модуль содержит фрагмент 4 силовой колонны, закрепленный в подшипниковых узлах 5 и 6 с возможностью свободного вращения в верхнем 7 и нижнем 8 промежуточных полках, связанных по углам угловыми стойками 9, образующими с ними жесткий внешний каркас, воспринимающий нагрузку от массы вращающейся части находящегося над ним модуля и передающий ее на нижний каркас, разгружая вращающуюся часть нижнего модуля. Ступицы подшипниковых узлов 5 и 6 для крепления фрагмента 4 силовой колонны выполнены пустотелыми в виде втулок зубчатых муфт, а в смежные втулки вставляют зубчатые валы, связывающие смежные фрагменты 4 в общую силовую колонну с возможностью компенсации случайных осевых колебаний в процессе вращения.
На фрагменте 4 силовой колонны перпендикулярно его оси жестко закреплены корпусной частью подшипниковые узлы 10 с двухконцевым валом 11, на концах которого съемно закреплены лопасти 12, выполненные в виде трубчатых кронштейнов 13, несущих лепестки 14 и 15, образующие в совокупности с кронштейнами 13 и валом 11 жесткую лепестковую пару (фиг.3), при этом продольные оси смежных лепестковых пар смещены относительно друг друга в горизонтальной плоскости на угол α, а лепестки 14 и 15 развернуты относительно друг друга на 90° вокруг оси вала 11 подшипникового узла.
На приведенных чертежах иллюстрируется карусельно-лепестковая ветроэнергетическая установка (КЛВУ), где на: 

Фиг. 1 показан ее общий вид в трехмодульном исполнении;







При отсутствии ветра лепестки 14 и 15 лепестковой пары располагаются симметрично относительно оси фрагмента 4 и под действием собственной массы занимают устойчивое положение (фиг.4.1). С появлением ветра лепесток 14, перемещаясь по часовой стрелке, стремится занять вертикальное положение (парусная сторона), а лепесток 15 стремится совместиться с направлением ветра (флюгерная сторона), при этом сопротивление этому повороту лепестковой пары оказывает только масса лепестка 15 флюгерной стороны. Такое положение лепестковой пары можно считать номинальным или граничным.
При дальнейшем повышении скорости ветра происходит резкое возрастание сопротивления дальнейшему повороту лепестковой пары по часовой стрелке, т.к. лепестки 14 и 15 отклоняются от номинального положения на равные углы β1 и β2 (фиг. 4.2), в результате чего в работу на сопротивление вступает масса лепестка 14 и вертикальная составляющая лобового давления встречного ветра со скоростью, равной Vв+V0 на флюгерной стороне.
При ураганной скорости ветра (от 20 м/сек) лепестки 14 и 15 стремятся занять положение, близкое к симметричному относительно направления ветра, но этому препятствует масса лепестков и избыточное лобовое давление (Pх) на флюгерной стороне, т.к. относительная окружная скорость (Vоф) лопасти на ней будет равна удвоенной скорости ветра.
При определенных значениях углов β1 и β2наступает равновесное состояние лепестков 14 и 15 (фиг. 4.3), которое в дальнейшем не меняется независимо от нарастания скорости ветра, а избыточное лобовое давление (Pх) уравновешивается прочностью внешнего каркаса КЛВУ и трубчатых кронштейнов 13.

Конструктивной особенностью КЛВУ является то, что каждая лепестковая пара условно делится осью вращения силовой колонны на две идентичные части, лепестки каждой из которых, находясь на парусной стороне, располагаются перпендикулярно к направлению ветра, а при переходе на флюгерную сторону поворачиваются под действием встречного воздушного потока до положения близкого к горизонтальному, при этом точки вершин половинок лепестковой пары находятся на одинаковом расстоянии от оси вращения и движутся с одинаковой окружной скоростью V0 по всему кругу.С учетом того, что на флюгерной стороне относительный воздушный поток удваивается за счет встречного ветра, условие (1) для КЛВУ будет иметь вид:



Разделив обе части выражения (1) на скорость ветра (Vв), получим:





Выразив (V0) через длину (Lл) лопасти и число оборотов (n) ветроколеса и решив неравенство относительно этих параметров, получим формулы для оптимальной длины лопасти и числа оборотов, исходя из предельной быстроходности Z = 2 для КЛВУ:






В действующем опытном образце длина лопасти составляет 1,5м. По формуле (8) число оборотов силовой колонны будет 128 об/мин.Фактические обороты, полученные на действующем опытном образце при скорости ветра 10-12 м/сек составляют 90-95 об/мин. Наши расчеты достаточно близки к реальности, а результаты расчетов существенно превышают аналогичные показатели действующих крыльчатых ВЭУ.
Кроме того, для увеличения единичной мощности КЛВУ нет необходимости удлинять лопасти в ущерб бесшумности работы установки, как это делается на крыльчатых ВЭУ, а достаточно поставить наверх дополнительный модуль.
В нашем случае на трехмодульной КЛВУ при высоте модуля 5м и количества лепестковых пар в нем 15 шт. общее число лепестковых пар составляет 45 шт. и, кроме того, имеются резервы увеличения их количества до сотни исходя из прочности внешнего каркаса КЛВУ, при этом общая ее высота будет не более 50м.
Технические преимущества предлагаемой карусельно-лепестковой ветроэнергетической установки (КЛВУ) по сравнению с широко известной на мировом рынке крыльчатой ВЭУ заключается в следующем:
- поскольку окружная скорость вершин лепестков на парусной и флюгерной сторонах любой карусельной ВЭУ не может «двигаться быстрее ветра», нет и условий для возникновения шума и вибрации, т.к. окружная скорость вершины лепестка на флюгерной стороне КЛВУ недостаточна для возникновения этих вредных явлений /см. условия (2) и (6)/;
- выполнение модуля КЛВУ разборным на фрагмент силовой колонны длиной не более 6м несущий съемные лепестки лепестковой пары длиной до 3,2 м, а также внешний каркас, состоящий из верхнего и нижнего промежуточных полков, разъемных на две половины размерами 3х6 м, и угловые стойки длиной 6 м для связи промежуточных полков между собой, позволяет упаковать все комплектующие в транспортабельную тару и доставить на любое место монтажа общедоступным транспортом;
- выполнение лепестковой пары в виде общего вала до 6м, несущего на своих концах лепестки из тонколистового материала, развернутые относительно друг друга на 90°, обеспечивает их самоустановку под действием ветра в вертикальное положение на парусной стороне модуля и в горизонтальное – на флюгерной стороне, что позволяет повысить коэффициент заполнения до 0,45 и коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ) до 0,42. Для сравнения: на крыльчатых ВЭУ эти параметры составляют 0,11-0,15 и 0,18 соответственно;
- выполнение ветроколеса в виде набора идентичных модулей, установленных вертикально один на другой, и расположение силового оборудования под ними на нулевой отметке радикально упрощает технологию обслуживания и ремонта всех узлов КЛВУ, а также обеспечивает возможность оперативного изменения единичной мощности установки с соответствующей заменой части силового оборудования общедоступными средствами;
- самоориентация ветроколеса карусельных установок на направление ветра и самоустановка лепестковых пар КЛВУ при колебаниях скорости ветра от минимальной до ураганной делает ненужными соответствующие приводы крыльчатых ВЭУ, что существенно упрощает конструкцию КЛВУ и обеспечивает автоматически оптимальный режим ее работы независимо от этих колебаний.
Приведенные технические преимущества гарантируют конкурентоспособность предлагаемой КЛВУ не только по сравнению с крыльчатыми ВЭУ, но и с другими известными ветроэнергетическими установками.


Подписаться на прайс

заполните поле, что бы продолжить

Подпишитесь на нашу рассылку и получайте всегда свежий прайс-лист и информацию об акциях и новостях