Световой элемент и способ освещения конструктивного элемента ветроэнергетической установки, а также конструктивные элементы для ветроэнергетической установки и ветроэнергетическая установка - RU2718380C1
Код документа: RU2718380C1
Чертежи
Описание
Изобретение касается светового элемента для освещения конструктивного элемента ветроэнергетической установки, в частности, лопасти ротора и/или ротора, и/или башни, и/или гондолы. Далее изобретение касается конструктивного элемента для ветроэнергетической установки, в частности, лопасти ротора и/или ротора, и/или гондолы, и/или башни для ветроэнергетической установки. Изобретение касается далее ветроэнергетической установки и способа освещения конструктивного элемента ветроэнергетической установки.
Ветроэнергетические установки и их конструктивные элементы, как например, лопасти ротора (в частности, концы лопастей ротора), роторы (здесь в смысле аэродинамического ротора) с колпаком и с одной или несколькими лопастями ротора, башни и/или гондолы, требуют освещения, которое также может быть обозначено как огни. Это освещение или огни служат, в частности, для ограждения воздушного движения вблизи отдельных ветроэнергетических установок или парка ветряных установок, состоящего из нескольких ветроэнергетических установок. Такое освещение или огни предпочтительны, в частности, ночью и/или при плохих условиях видимости, но могут быть желательны также и в течение дня, в зависимости от окружения ветроэнергетической установки и/или требований воздушного движения. Существующие решения известны из публикации WO 2006/077084 A1 или WO 2012/038296 A1, в частности, для морской зоны. Желательны, однако, дальнейшие улучшения.
Немецкое ведомство по патентам и товарным знакам в приоритетной заявке к данной заявке разыскало следующий уровень техники: DE 10 2013 110 857 A1, DE 676 166 A, US 2005/0 052 869 A1.
Отсюда задачей данного изобретения является предоставление светового элемента и способа освещения конструктивного элемента ветроэнергетической установки, а также конструктивного элемента ветроэнергетической установки и ветроэнергетической установки, которые улучшены по сравнению с существующими решениями. В частности, задачей данного изобретения является предоставление светового элемента и способа для освещения конструктивного элемента ветроэнергетической установки, а также конструктивного элемента ветроэнергетической установки и ветроэнергетической установки, которые делают возможным надежное и/или менее мешающее освещение. Далее задачей данного изобретения является предоставление светового элемента и способа освещения конструктивного элемента ветроэнергетической установки, а также конструктивного элемента ветроэнергетической установки и ветроэнергетической установки, которые делают возможным сплошное освещение конструктивных элементов ветроэнергетических установок и/или упрощают и/или улучшают техническое обслуживание.
Указанная вначале задача решается согласно первому аспекту изобретения с помощью светового элемента для освещения конструктивного элемента ветроэнергетической установки, в частности, лопасти ротора и/или ротора, и/или башни, и/или гондолы, включающего в себя световой участок и присоединительный участок, причем присоединительный участок расположен и сформирован подключаться внутри конструктивного элемента, и световой участок расположен и сформирован выступать наружу из отверстия конструктивного элемента, и световой участок расположен и сформирован освещать конструктивный элемент, из которого он выступает наружу.
Световой элемент согласно изобретению, благодаря своему исполнению со световым участком и присоединительным участком, подходит, чтобы выступать наружу световым участком из отверстия конструктивного элемента ветроэнергетической установки, в то время как присоединительный участок расположен внутри конструктивного элемента и там может быть подключен. Отверстие конструктивного элемента ветроэнергетической установки - это предпочтительно монтажное отверстие лопасти ротора ветроэнергетической установки, причем монтажное отверстие при монтаже лопасти ротора на ветроэнергетической установке служит для размещения подъемного механизма.
В частности, световой элемент может быть вставлен также изнутри конструктивного элемента через отверстие в стенке конструктивного элемента, так что наладка и/или техническое обслуживание, и/или замена световых элементов может происходить просто и экономично, в частности, также и с меньшей зависимостью или без зависимости от погодных условий. К тому же, это также делает возможным простое и экономичное дооснащение конструктивных элементов ветроэнергетической установки.
Подсоединяемый участок может быть подсоединен предпочтительно внутри конструктивного элемента к необходимым для освещения питающим линиям, например, с помощью штекера. Предпочтительно питающие линии соединены с центральным управлением, которое принимает на себя управление световыми элементами. Предпочтительно так можно отказаться от электроники внутри светового элемента, чем световой элемент сам по себе станет еще экономичнее и проще.
Конструктивный элемент, на котором располагается соответствующий изобретению световой элемент, имеет предпочтительно полую внутренность, в частности, внутреннюю полость или внутреннее пространство, которое предпочтительно пригодно для прохода, например, обслуживающего персонала. Далее в этом внутреннем пространстве конструктивного элемента могут быть проведены питающие линии и тому подобное, чтобы снабжать световой элемент и/или другие функциональные элементы, например, энергией.
Функциональный элемент может быть, например, элементом, который выполняет предпочтительную для эксплуатации ветроэнергетической установки функцию. Предпочтительно функциональный элемент закрывает монтажное отверстие лопасти ротора ветроэнергетической установки и/или выступает из него наружу. Предпочтительно функциональный элемент имеет сверх предпочтительно герметичного закрытия монтажного отверстия, по меньшей мере, другую функцию. Функциональный элемент может быть сформирован, например, как сенсор, н-р, для определения скорости и/или влажности, и/или света, и/или температуры, и/или параметров погоды, и/или как камера и/или как вихревой генератор, и/или как устройство молниезащиты, и/или как нагревательное устройство.
Следующей особенностью светового элемента является то, что световой участок расположен и сформирован освещать конструктивный элемент, из которого он выступает, предпочтительно электромагнитным излучением. Существующие осветительные устройства, как например, из публикации WO 2006/077084 A1, сконструированы для того, чтобы излучать электромагнитное излучение в окружающее пространство ветроэнергетической установки, т.е. служат для того, чтобы снаружи (например, с летательного аппарата) напрямую воспринимать размещенное на ветроэнергетической установке, соответственно, на ее конструктивном элементе, освещение, поскольку освещение испускается наружу. Соответствующий изобретению световой элемент, напротив, предусматривает то, что конструктивный элемент ветроэнергетической установки, из отверстия которого выступает световой элемент, освещается световым элементом. Световой участок светового элемента находится, таким образом, снаружи конструктивного элемента, соответственно, на его внешней стороне и расположен и сформирован, чтобы снаружи освещать конструктивный элемент.
Так конструктивный элемент может отражать электромагнитное излучение, которым он облучается от светового элемента. Таким образом, снаружи (например, с летательного аппарата) можно различить освещаемый конструктивный элемент, т.е. значительно большую часть ветроэнергетической установки, нежели лишь само осветительное устройство.
Тем самым, соответствующий изобретению световой элемент имеет, в частности, то преимущество, что происходит не только точечное, непосредственное обозначение огнями ветроэнергетической установки и ее конструктивных элементов, но и с помощью облучения конструктивный элемент по всей освещаемой области обозначен огнями и, тем самым, может быть распознан снаружи, например, с летательного аппарата.
Соответствующий изобретению световой элемент имеет, в частности, преимущества в местах размещения ветроэнергетических установок, где требуется подлетать летательными аппаратами очень близко, местами вплоть до 50 м, к ветроэнергетической установке, соответственно, пролетать на таком расстоянии мимо ветроэнергетической установки. Такое требование возникает, например, в горных регионах, в которых все больше устанавливается ветроэнергетических установок. Из-за топологии, как, например, узкие долины, часто невозможен облет ветроэнергетической установки по протяженному пространству, в частности, например, при спасательных работах в горах. Далее, также использованные в военных целях летательные аппараты часто работают на высоких скоростях, которые требуют соответственного обозначения огнями ветроэнергетических установок. Здесь соответствующий изобретению световой элемент оказывается особенно предпочтительным, поскольку не только предусмотрено точечное освещение ветроэнергетической установки с помощью излучающих наружу источников света, но и с помощью соответствующего изобретению освещения конструктивного элемента может быть сделана видимой значительно большая область, например, для пилотов. В частности, с соответствующим изобретению световым элементом может простым и надежным образом происходить освещение всего ротора и/или лопастей ротора, в частности, вплоть до конца лопасти. Так ветроэнергетическая установка с вращающимся ротором может восприниматься как единое препятствие, и, в частности, диаметр ротора может распознаваться пилотами, чтобы делать возможной надежную навигацию также ближе и в непосредственном окружающем пространстве ветроэнергетической установки.
Следующее преимущество изобретения - это то, что с помощью расположения светового элемента на освещаемом конструктивном элементе предлагается особо эффективное решение, в частности, и в отношении расхода энергии. Изобретение делает возможными особо короткие монтажные расстояния, т.е. расположение светового элемента рядом с освещаемым конструктивным элементом, соответственно, областью конструктивного элемента. Изобретение также имеет то преимущество, что с помощью расположения светового элемента на освещаемом конструктивном элементе может происходить нацеленное облучение конструктивного элемента, и/или могут быть сокращены потери рассеяния при освещении, что, в частности, представляет собой преимущество при вращающихся конструктивных элементах.
При этом особенно предпочтительно, что световой участок расположен и сформирован освещать область, по меньшей мере, в 20%, предпочтительно, по меньшей мере, в 30% конструктивного элемента и/или стороны конструктивного элемента, из которого он выступает, и/или на которой расположено отверстие.
В предпочтительной форме исполнения предусмотрено, что световой участок расположен и сформирован облучать конструктивный элемент, из которого он выступает, электромагнитным излучением в области видимого света, в частности, желтого и/или красного и/или белого света, и/или в области инфракрасного излучения.
Область видимого света имеет предпочтительно длины волн примерно от 380 нм до 780 нм, что соответствует частотам примерно от 789 ТГц до 384 ТГц. Область желтого и/или красного света имеет предпочтительно длины волн примерно от 570 нм до 780 нм, что соответствует частотам примерно от 525 ТГц до 384 ТГц. Под белым светом здесь понимается, в частности, электромагнитное излучение в области видимого света, при котором наложены друг на друга несколько областей длин волн.
Под инфракрасным излучением здесь обозначается, в частности, спектральная область между 1 мм и 700 нм, что соответствует области частот от 300 ГГц до 430 ТГц. Особо предпочтительна спектральная область между 800 нм и 850 нм.
Видимый свет предпочтителен для обозначения огнями, чтобы облегчить навигацию также и при визуальном полете. Облучение конструктивных элементов электромагнитным излучением в инфракрасной области предпочтительно, поскольку этот вид облучения оптически незаметен, может использоваться независимо от условий освещенности и, в частности, также надежно распознаваем летательными аппаратами в военной сфере.
Далее предпочтительно предусмотрено, что световой участок имеет один или несколько светодиодов. Светодиоды для эмиссии видимого света и/или инфракрасного излучения относительно дешевы и доступны с большой силой света и имеют также длительный срок службы.
Далее предпочтительно, что световой участок имеет аэродинамическую внешнюю форму, например, форму капли. Это может быть реализовано с помощью обшивки светового участка. Такая аэродинамическая внешняя форма предпочтительна, в частности, при размещении световых элементов на подвижных, в частности, вращающихся, конструктивных элементах ветроэнергетической установки, в частности, на лопастях ротора, чтобы удержать, по возможности, малым повышение сопротивления воздуха из-за размещения световых элементов.
Далее предпочтительно предусмотрено, что световой участок имеет внешнюю форму, создающую завихрение и/или предотвращающую или сокращающую отрыв воздушного потока. Также и это может быть реализовано, например, с помощью соответствующей обшивки светового участка. Для этого световой участок может иметь, например, один или несколько вихревых генераторов.
Следующее предпочтительное усовершенствование характеризуется тем, что световой элемент между световым участком и присоединительным участком имеет уплотнительный участок, который сформирован и расположен, чтобы уплотняюще закрывать отверстие конструктивного элемента, из которого световой элемент, в частности, световой участок, выступает. Световой элемент также может иметь, например, гильзу и/или один или несколько направляющих элементов, которые обеспечивают корректное, соответственно, желаемое размещение светового элемента относительно конструктивного элемента, из которого световой элемент выступает своим световым участком, и который должен быть освещен световым участком, например, также и в отношении желаемого, соответственно, требуемого угла излучения.
Световой элемент, в частности, уплотнительный участок, имеет предпочтительно внешний диаметр, по меньшей мере, или максимально 100 мм, в частности, диаметр 120-130 мм, например, диаметр 122 мм, или диаметр максимально 200 мм, и/или пригоден для использования в отверстии с таким диаметром.
В следующей предпочтительной форме исполнения предусмотрено, что световой элемент сформирован как трубчатый светильник и/или тарельчатый светильник.
Далее предпочтительно предусмотрено, что световой участок имеет скругленную и/или наклонную поверхность излучения. Поверхность излучения предпочтительно проницаема для испускаемого световым участком электромагнитного излучения.
Следующее предпочтительное усовершенствование характеризуется тем, что световой участок, в частности, поверхность излучения светового участка, выступает на заданное расстояние из конструктивного элемента, предпочтительно, по меньшей мере, на 10 см, по меньшей мере, на 20 см, по меньшей мере, на 30 см, по меньшей мере, на 40 см или, по меньшей мере, на 50 см и/или максимально на 1м.
При этом, в частности, предпочтительно, что световой участок имеет угол излучения от 3° до 15°, в частности, угол излучения больше, чем 5° или больше чем 10° и/или угол излучения меньше чем 15° или меньше чем 12°.
Следующее предпочтительное усовершенствование отличается устройством молниезащиты и/или нагревательным устройством. Это размещение предпочтительно, чтобы предотвратить повреждение молнией и/или нанесение вреда обледенением. Поскольку внутри конструктивного элемента для снабжения светового элемента проведены предпочтительно так или иначе соответствующие линии, то они могут быть использованы предпочтительным образом также и для устройства молниезащиты и/или для нагревательного устройства.
Световой элемент, в частности, световой участок и/или присоединительный участок, может иметь источник освещения, который испускает электромагнитное излучение в области видимого света и/или в области инфракрасного излучения, например, в форме светодиода.
Далее световой элемент, в частности, световой участок, предпочтительно расположен и сформирован отклонять и/или отражать электромагнитное излучение в области видимого света и/или в области инфракрасного излучения. Таким образом, например, один источник освещения может быть расположен не на собственно световом элементе, а на удалении от него, например, внутри конструктивного элемента ветроэнергетической установки. Так может быть реализовано особенно простое исполнение освещения, поскольку световой элемент может быть сформирован лишь как пассивный, отражающий конструктивный элемент, и источник освещения может быть расположен на расстоянии от светового элемента, например, внутри конструктивного элемента ветроэнергетической установки.
Предпочтительно световой элемент не содержит электрических деталей, таких как источники освещения. Это имеет, кроме прочего, то преимущество, что может быть сокращена опасность повреждения молнией. Источники освещения могут иметь, например, электропроводные материалы. Если световой элемент не имеет источника освещения, а, например, служит лишь пассивным световым элементом и/или лишь отклоняет и/или отражает излучение, то источники освещения могут быть расположены внутри конструктивного элемента.
Световой элемент может быть сформирован полностью или частично, например, как полый стержень или быть в форме полого стержня. Поперечное сечение перпендикулярно продольной оси светового элемента может быть, например, круглым, овальным, треугольным или многоугольным, с прямыми и/или изогнутыми сторонами.
Предпочтительно световой элемент имеет отражающую поверхность. Отражающая поверхность расположена предпочтительно внутри светового элемента, в частности, внутри полого стержня.
Предпочтительно световой элемент, в частности, световой участок, может быть сформирован полностью или частично из материала, который препятствует или значительно сокращает прохождение электромагнитного излучения в области видимого света и/или в области инфракрасного излучения. Световой элемент, в частности, световой участок, включает в себя также предпочтительно световую область, которая сформирована как выемка и/или состоит из материала, который позволяет проходить электромагнитному излучению в области видимого света и/или в области инфракрасного излучения. Световая область может быть сформирована, например, в форме щели. Так выход электромагнитного излучения в области видимого света и/или в области инфракрасного излучения может быть фокусирован на световой области, тем самым может получиться особо сфокусированное освещение.
Световой элемент сформирован предпочтительно из неэлектропроводного материала или имеет, в частности, большей частью, неэлектропроводный материал. Предпочтительно световой элемент состоит из армированного волокном композитного материала, в частности, из волокнистого синтетического композита, предпочтительно имеющего или состоящего из синтетического материала и стекловолокон.
Согласно следующему аспекту изобретения названная вначале задача решается с помощью конструктивного элемента для ветроэнергетической установки, в частности, лопасти ротора и/или ротора, и/или гондолы, и/или башни для ветроэнергетической установки, включающего отверстие, в частности, монтажное отверстие, которое служит при монтаже лопасти ротора на ветроэнергетической установке для размещения подъемного механизма, ранее описанный световой элемент, световой участок которого выступает из отверстия, и/или функциональный элемент, который выступает из отверстия и/или закрывать отверстие.
Функциональный элемент может быть, например, элементом, который выполняет предпочтительную для эксплуатации ветроэнергетической установки функцию. Предпочтительно функциональный элемент закрывает монтажное отверстие лопасти ротора ветроэнергетической установки и/или выступает из него наружу. Предпочтительно функциональный элемент помимо предпочтительно герметичного закрывания монтажного отверстия, имеет, по меньшей мере, другую функцию. Функциональный элемент может быть сформирован, например, как сенсор, н-р, для определения скорости и/или влажности, и/или света, и/или температуры, и/или параметров погоды, и/или как камера и/или как вихревой генератор, и/или как устройство молниезащиты, и/или как нагревательное устройство.
Отверстие расположено предпочтительно в стенке конструктивного элемента, которая окружает внутреннюю полость конструктивного элемента. Предпочтительно отверстие - это проходное отверстие, которое соединяет внутреннее пространство конструктивного элемента с окружающим пространством конструктивного элемента. Предпочтительно отверстие имеет один или несколько направляющих элементов и/или элементов расположения, которые служат для того, чтобы расположить выступающий из отверстия световой элемент относительно конструктивного элемента. В частности, является предпочтительным то, что отверстие расположено и сформировано таким образом, что выступающий из отверстия световой участок светового элемента может быть расположен и/или направлен и/или размещен так, что происходит облучение конструктивного элемента с помощью светового участка.
При этом является предпочтительным, в частности, то, что конструктивный элемент имеет два, три или более отверстий, в частности, два, три или более монтажных отверстий, и два, три или более описанных ранее световых элементов, и/или два, три или более функциональных элементов. У лопастей ротора предпочтительно, например, расположение, по меньшей мере, одного описанного ранее светового элемента на лицевой стороне лопасти и расположение, по меньшей мере, одного описанного ранее светового элемента на тыльной стороне лопасти. У башни является предпочтительным, например, расположение двух или более описанных ранее световых элементов, в основном, на равной высоте относительно продольной протяженности башни, и предпочтительно распределенных равноудаленно по периметру башни.
В частности, предпочтительным является то, что отверстие - это монтажное отверстие, которое при монтаже лопасти ротора на ветроэнергетической установке служит для размещения подъемного механизма.
Следующее предпочтительное усовершенствование конструктивного элемента характеризуется тем, что отверстие расположено в зоне, пригодной для прохода внутри для обслуживающего персонала. Эта конструкция является предпочтительной, поскольку она делает возможным особо простой и не зависимый от погоды вид наладки, технического обслуживания и замены световых элементов.
Далее предпочтительно предусмотрено то, что отверстие расположено в области конструктивного элемента, которая имеет внутреннюю габаритную высоту, по меньшей мере, в 60 см, предпочтительно, по меньшей мере, 80 см, в частности, 1м. Такие области, в частности, предпочтительны в качестве пригодных для хождения зон.
Далее является предпочтительным то, что отверстие имеет диаметр, по меньшей мере, или максимально, в 100 мм, в частности, диаметр 120-130 мм, например, диаметр 122 мм или диаметр максимально 200 мм. В частности, является предпочтительным, что отверстие может быть иным образом использовано в состоянии транспортировки и/или монтажа. Например, строповочные отверстия часто имеют диаметр 122 мм.
В следующей предпочтительной форме исполнения конструктивного элемента предусмотрено то, что конструктивный элемент имеет направляющий элемент, который расположен и сформирован отклонять воспринятое световым элементом излучение, в частности, в направлении конструктивного элемента. Направляющий элемент может быть сформирован, например, как оптический направляющий элемент, например, как призма и/или иметь оптический направляющий элемент. Так область конструктивного элемента, который освещается световым участком, может быть предпочтительным образом увеличена.
Далее, предпочтительным образом предусмотрено, что конструктивный элемент имеет устройство молниезащиты и/или нагревательное устройство, которое расположено на световом элементе или в его непосредственном окружающем пространстве. В качестве непосредственного окружающего пространства светового элемента понимается предпочтительно область вплоть до 1 м в радиусе светового элемента. В качестве нагревательного устройства может быть использовано и так уже имеющееся на конструктивном элементе ветроэнергетической установки нагревательное устройство. Альтернативно или дополнительно для светового элемента может быть предусмотрено отдельное и/или автономное нагревательное устройство.
В предпочтительной форме исполнения предусмотрено, что конструктивный элемент - это лопасть ротора.
При этом, в частности, предпочтительным является то, что световой элемент расположен в близкой к колпаку области лопасти ротора, причем близкая к колпаку область простирается предпочтительно по максимально 50% продольной протяженности лопасти ротора, в частности, максимально по 30%, например, максимально по 20%. Под близкой к колпаку области лопасти ротора понимается, в частности, область корня лопасти ротора, а также граничащую с корнем лопасти ротора область. В частности, близкая к колпаку область лопасти ротора, как правило, еще пригодна для прохода обслуживающего персонала.
Далее предпочтительно предусмотрено, что отверстие расположено и сформировано таким образом, что в состоянии транспортировки лопасти ротора часть подъемного механизма может быть проведена сквозь него. Отверстие может быть сформировано предпочтительно как строповочное отверстие. И потому в состоянии монтажа и/или транспортировки световой элемент предпочтительно еще пока не расположен в отверстии, так что отверстие может быть использовано еще и для других целей, например, для крепления подъемного механизма. После проведенного монтажа лопасти ротора на колпаке ротора затем монтируются в отверстиях предпочтительно один или несколько световых элементов. Так могут быть просто и экономично дооснащены также и существующие ветроэнергетические установки.
Далее также является предпочтительным то, что направляющий элемент расположен между световым элементом и концом лопасти ротора. В частности, чтобы иметь возможность надежно облучать продольную протяженность лопасти ротора вплоть до конца лопасти, предпочтительно предусмотреть направляющий элемент между световым элементом и концом лопасти ротора. Направляющий элемент может быть расположен предпочтительно в наружной, граничащей с концом лопасти, трети лопасти ротора.
Далее предпочтительно предусмотрено то, что световой элемент расположен и сформирован освещать лопасть ротора вплоть до конца лопасти и/или вплоть до корня лопасти. Световой элемент расположен и сформирован предпочтительно так, чтобы освещать лопасть ротора в направлении ее продольной протяженности, в частности, по направлению к концу лопасти и/или к корню лопасти. Далее световой элемент расположен и сформирован предпочтительно так, чтобы освещать лопасть ротора по направлению к переднему краю и/или заднему краю.
Далее, световой элемент расположен и сформирован предпочтительно так, чтобы освещать лопасть ротора, начиная от определенной области вокруг светового элемента. Внутри определенного радиуса вокруг светового элемента конструктивный элемент, как правило, не освещается. Этот радиус получается, как правило, из угла излучения, расстояния, на которое световой участок выступает из конструктивного элемента, и геометрии конструктивного элемента.
В следующей предпочтительной форме исполнения предусмотрено то, что конструктивный элемент - это ротор.
При этом является, в частности, предпочтительным, что отверстие расположено в колпаке и/или в обтекателе ротора.
Далее, предпочтительно предусмотрено то, что световой элемент расположен и сформирован освещать одну или несколько лопастей ротора, предпочтительно, начиная от корня лопасти и/или вплоть до конца лопасти.
В следующей предпочтительной форме исполнения предусмотрено то, что конструктивный элемент - это гондола.
При этом, в частности, предпочтительным является то, что световой элемент расположен и сформирован освещать одну или несколько лопастей ротора, предпочтительно, начиная от корня лопасти и/или вплоть до конца лопасти.
В следующей предпочтительной форме исполнения предусмотрено то, что конструктивный элемент - это башня.
При этом, в частности, предусмотрено то, что световой элемент расположен и сформирован освещать башню вплоть до фундамента и/или вплоть до головы башни.
Согласно следующему аспекту изобретения упомянутая вначале задача решается с помощью ветроэнергетической установки, включающей ранее описанный конструктивный элемент, в частности, лопасть ротора и/или ротор и/или гондолу, и/или башню.
Согласно следующему аспекту изобретения, упомянутая вначале задача решается при помощи способа освещения конструктивного элемента ветроэнергетической установки, включающего: предоставление ранее описанного светового элемента, выведение светового участка из отверстия в конструктивном элементе ветроэнергетической установки, в частности, из отверстия в лопасти ротора и/или в роторе и/или в гондоле, и/или в башне, облучение конструктивного элемента, из которого выступает световой участок, световым участком.
Способ освещения конструктивного элемента ветроэнергетической установки включает далее предпочтительно монтаж лопасти ротора на ветроэнергетической установке с использованием, по меньшей мере, одного монтажного отверстия в лопасти ротора, и выведение светового участка из монтажного отверстия наружу. Итак, предпочтительно после монтажа лопасти ротора на ветроэнергетической установке необходимое для этого монтажное отверстие используется для установки светового элемента. Находящийся во время монтажа в монтажном отверстии подъемный механизм удаляется предпочтительно до установки светового элемента и/или функционального элемента.
Согласно следующему аспекту изобретения, упомянутая вначале задача решается при помощи использования ранее описанного светового элемента для освещения конструктивного элемента ветроэнергетической установки, в частности, лопасти ротора и/или ротора, и/или башни, и/или гондолы.
Согласно следующему аспекту изобретения упомянутая вначале задача решается при помощи способа для расширения функции лопасти ротора ветроэнергетической установки, включающего: монтаж лопасти ротора на ветроэнергетической установке с использованием, по меньшей мере, одного монтажного отверстия в лопасти ротора, в частности, для размещения подъемного механизма, установку функционального элемента в монтажном отверстии.
Согласно следующему аспекту изобретения, упомянутая вначале задача решается при помощи использования монтажного отверстия лопасти ротора, которое при монтаже лопасти ротора на ветроэнергетической установке служит для размещения подъемного механизма, в качестве отверстия для размещения ранее описанного светового элемента для освещения конструктивного элемента ветроэнергетической установки, в частности, лопасти ротора и/или ротора, и/или башни, и/или гондолы, и/или для размещения функционального элемента, в частности, во время эксплуатации ветроэнергетической установки.
Соответствующий изобретению конструктивный элемент и соответствующий изобретению способ и соответствующие возможные усовершенствования имеют признаки, соответственно, этапы способа, которые делают их пригодными, в частности, для того, чтобы быть использованными с соответствующим изобретению световым элементом и его усовершенствованиями. Также и световой элемент и его соответствующие возможные усовершенствования имеют признаки, которые делают годным световой элемент, в частности, для того, чтобы быть использованным с соответствующим изобретению конструктивным элементом, соответствующей ветроэнергетической установкой и/или соответствующим изобретению способом.
По преимуществам, вариантам выполнения и деталям выполнения соответствующих аспектов изобретения и его возможным усовершенствованиям дается ссылка на описание соответствующих признаков соответственно других аспектов. Предпочтительные, взятые как примеры формы исполнения описываются на основании прилагаемых фигур. Показывают:
Фигура 1: схематичное трехмерное изображение ветроэнергетической установки;
Фигура 2: схематичное трехмерное изображение взятой как пример формы выполнения соответствующего изобретению светового элемента;
Фигура 3: схематичное изображение светового участка следующей взятой как пример формы выполнения соответствующего изобретению светового элемента;
Фигура 4: вид сверху на световой элемент согласно фигуре 2 с аэродинамической обшивкой;
Фигура 5: схематичное изображение части поперечного сечения лопасти ротора со световым элементом;
Фигура 6: схематичное изображение части поперечного сечения лопасти ротора со световым элементом и направляющим элементом;
Фигура 7: следующее схематичное изображение части поперечного сечения лопасти ротора со световым элементом;
Фигура 8: схематичное изображение продольного сечения формы исполнения лопасти ротора;
Фигура 9: схематичное изображение продольного сечения следующей формы исполнения лопасти ротора;
Фигура 10: трехмерный вид следующей формы исполнения лопасти ротора;
Фигура 11:трехмерный вид части лопасти ротора согласно фигуре 10;
Фигура 12: схематичное поперечное сечение лопасти ротора согласно фигуре 10;
Фигура 13: схематичное поперечное сечение следующей, взятой как пример формы исполнения лопасти ротора;
Фигура 14А: схематичное поперечное сечение следующей, взятой как пример формы исполнения лопасти ротора со световыми элементами в первом расположении;
Фигура 14В: лопасть ротора согласно фигуре 14А со световыми элементами во втором расположении;
Фигура 15: лопасть ротора со световым элементом с отражающей поверхностью;
Фигура 16: световой элемент с отражающей поверхностью; и
Фигура 17: ветроэнергетическая установка с освещением от обтекателя.
Фигура 1 показывает ветроэнергетическую установку 100 с башней 102 и гондолой 104. На гондоле 104 расположен (аэродинамический) ротор 106 с тремя лопастями 108 ротора и обтекателем 110. Ротор 106 при эксплуатации переводится ветром во вращательное движение и этим приводит в действие генератор (с электродинамическим генератором-ротором и статором, оба не изображены) в гондоле 104. Один или более конструктивных элементов ветроэнергетической установки 100, в частности, одна или несколько лопастей 108 генератора, ротор 106, обтекатель 110, гондола 104 или башня 102, имеют отверстие, через которое выступает световой участок соответствующего изобретению светового элемента, чтобы освещать конструктивный элемент.
Фигура 2 показывает схематичное трехмерное изображение взятой как пример формы выполнения соответствующего изобретению светового элемента 200 со световым участком 210 и присоединительным участком 220. Световой участок 200 имеет скругленную излучающую поверхность 211 и угол α излучения. Между световым участком 210 и присоединительным участком 220 расположен уплотнительный участок 230, который сформирован и расположен герметично закрывать отверстие конструктивного элемента, из которого световой элемент выступает. Отверстие - это предпочтительно монтажное отверстие лопасти ротора, которое при монтаже лопасти ротора на ветроэнергетической установке служит для размещения подъемного механизма.
Фигура 3 показывает схематичное изображение светового участка 210а следующей, взятой как пример формы выполнения соответствующего изобретению светового элемента. Световой участок 210а имеет также скругленную излучающую поверхность 211а и угол α1 излучения. Однако излучающая поверхность 211а значительно более плоская, чем излучающая поверхность 211 фигуры 2. Форма исполнения светового элемента согласно фигуре 3 также может быть обозначена как тарельчатый светильник, а таковая фигуры 2 - как трубчатый светильник.
Фигура 4 показывает вид сверху на световой элемент 200 согласно фигуре 2 с аэродинамической обшивкой 240, так что внешняя форма светового элемента 200 получается в форме капли. Такая аэродинамическая обшивка 240 предпочтительна, в частности, при размещении световых элементов 200 на подвижных, в частности, вращающихся, конструктивных элементах ветроэнергетической установки, в частности, на лопастях ротора, чтобы, по возможности, уменьшить повышение сопротивления воздуха из-за размещения световых элементов 200.
Фигуры 5 и 6 показывают схематичное изображение части поперечного сечения лопасти ротора со световым элементом 200b, 200c. Лопасть ротора имеет на своей поверхности 310, предпочтительно на лицевой и/или тыльной стороне, отверстие 311, через которое световой элемент 200b, 200c выведен наружу своим световым участком 210b, 210c. Присоединительный участок 220b, 220c светового элемента 200b, 200c остается внутри лопасти ротора.
Световые элементы 200b, 200c различаются в отношении своих углов α2, α3 излучения. В то время как световой элемент 220b согласно фигуре 5 имеет угол α2 излучения, который позволяет облучать поверхность 310 лопасти ротора вплоть до конца 320 лопасти ротора, угол α3 излучения светового элемента 200с согласно фигуре 6 - другой, так что здесь в примере исполнения согласно фигуре 6 на поверхности 310 лопасти ротора расположен направляющий элемент 400, например, в форме призмы, который расположен и сформирован отклонять принятое от светового элемента 200с излучение в направлении поверхности 310 лопасти ротора, в частности, в направлении конца 320 лопасти ротора.
Фигура 7 показывает следующее схематичное изображение части поперечного сечения лопасти ротора со световым элементом 200d, включающим световой участок 210d и присоединительный участок 220d. На фигуре 7 поверхность 310a, 310b лопасти ротора представлена один раз в ненагруженном положении (310a) и один раз в положении (310b) под полной нагрузкой, при которых концы 320a, 320b лопастей ротора по сравнению с корнем 330b лопасти отклонены различно. Угол α4 излучения светового элемента 200d выбран так, что поверхности 310a, 310b лопасти ротора, в частности, также и в области концов 320a, 320b лопастей ротора, освещаются как в ненагруженном состоянии, так и в ситуации под полной нагрузкой.
Фигура 8 показывает схематичное изображение продольного разреза взятой в качестве примера формы исполнения лопасти 300а ротора с концом 320а лопасти ротора и корнем 330а лопасти ротора. В области примерно одной трети продольной протяженности лопасти 300а ротора расположен световой элемент 200. Обеими стрелками обозначено, что световой элемент 200 облучает поверхность лопасти 300а ротора как в направлении корня 330а лопасти ротора, так и в направлении конца 320а лопасти ротора.
Фигура 9 показывает схематичное изображение продольного разреза следующей формы исполнения лопасти 300b ротора с концом 320b лопасти ротора и корнем 330b лопасти ротора, а также двумя отверстиями 311b, в которых могут быть размещены соответствующие изобретению световые элементы. Как также видно на фигурах 10-12, отверстия 311b расположены предпочтительно в области подъемных ребер и, в частности, предпочтительно отверстия 311b идентичны строповочным отверстиям, которые используются для транспортировки и монтажа лопастей ротора. После монтажа лопастей ротора на роторе ветроэнергетической установки одно или несколько отверстий 311b могут быть использованы затем для освещения соответствующим изобретению световым элементом. И потому можно просто дооснастить уже существующие ветроэнергетические установки соответствующим изобретению световым элементом.
В области L1 внутренняя габаритная высота лопасти 300b ротора составляет, как правило, более чем 1 м, так что внутренность лопасти ротора в этой области легко доступна для обслуживающего персонала, что особо предпочтительно для наладки, технического обслуживания и/или замены световых элементов в отверстиях 300b. Вплоть до области L2, которая имеет такую минимальную внутреннюю габаритную высоту, которая еще может быть проходима для обслуживающего персонала, в частности внутренняя габаритная высота, по меньшей мере, 80 см, в частности, по меньшей мере, 1 м, особо предпочтительно монтируются соответствующие изобретению световые элементы.
На фигуре 10 представлен трехмерный вид следующей формы исполнения лопасти 300с ротора с концом 320с лопасти ротора и корнем 330с лопасти ротора. Также и здесь есть отверстия 311с в поверхности 310с лопасти 300с ротора, которые предпочтительны для размещения соответствующих изобретению световых элементов, идентично предусмотренным для транспортировки и монтажа строповочным отверстиям.
Фигура 11 показывает трехмерный вид части лопасти 300с ротора согласно фигуре 10, фигура 12 - схематичное поперечное сечение лопасти ротора согласно фигуре 10. Здесь можно различить подъемные ребра 340с, которые расположены на одной из стоек 350с лонжерона, причем отверстия 311с расположены предпочтительно в области подъемных ребер 340с.
Фигура 13 показывает схематичный поперечный разрез следующей предпочтительной формы исполнения лопасти 300d ротора. И здесь в поверхности 310d лопасти 300d ротора предусмотрено отверстие 311d, через которое проведен световой элемент 200, чтобы освещать лопасть 300d ротора снаружи, как описано ранее. Далее, однако световой участок 210 здесь имеет посредством размещения обшивки 500 в форме вихревого генератора внешнюю форму, которая создает завихрения 520 и/или предотвращает или сокращает отрыв воздушного потока 510.
На фигурах 14А и 14В представлены две следующие, взятые как пример формы исполнения лопасти 300е ротора в поперечном сечении, которые простираются от корня 330е лопасти ротора вплоть до конца 320е лопасти ротора. На обеих фигурах 14А, В представлены лопасти 300е ротора в развернутом состоянии, при котором конец 320е лопасти ротора значительно отклонен от продольной оси лопасти 300е ротора. Это состояние может быть обозначено и как прогиб. У обеих лопастей 300е ротора предусмотрены соответственно два световых элемента 200, причем соответственно один световой элемент расположен на тыльной стороне и один световой элемент - на лицевой стороне. Обе лопасти 300е ротора различаются, в частности, расположением световых элементов 200.
Световые элементы 200 лопасти 300е ротора фигур 14А, В расположены таким образом, что световые участки выступают на расстояния D1 и D2 из отверстия в поверхности лопасти 300е ротора. Расположение световых элементов 200 фигур 14А, В различаются тем, что расстояния D1 и D2 расположения согласно фигуре 14В больше, чем расстояния D1 и D2 расположения согласно фигуре 14А. Далее, угол α5 излучения предпочтительно в 6,5° больше, чем угол α6 излучения предпочтительно в 6,1°. Отсюда получается, что граничащая с концом 320е лопасти ротора область L1, соответственно, L2 (вплоть до расположенного под углом конца) верхних световых элементов 200 из фигур 14А, В, уже не освещается. В случаях, в которых представленная на фигурах 14А, В ситуация показывает предварительное натяжение лопасти в состоянии покоя, то в рабочем состоянии прогиб лопасти ротора может развернуться, так что возникает аналогичная или похожая ситуация, как показано на фигурах 14А, В, при которой, однако, граничащая с концом 320е лопасти ротора противоположная область нижних световых элементов 200 фигур 14А, В уже не освещается.
Из-за больших расстояний от светового участка до поверхности лопасти 320е ротора на фигуре 14В получается более короткая длина L1, соответственно, L2, чем для расположения световых элементов 200 согласно фигуре 14А.
В основном, является предпочтительным то, что расположение световых элементов 200, в частности, расстояние, на которое световые участки выступают из поверхности конструктивного элемента, угол излучения и геометрия конструктивного элемента, в частности, например, также и предварительное натяжение и максимальный прогиб лопастей ротора, выбирается так, что неосвещенные области, такие как области L1, соответственно, L2, максимально возможно сводятся к минимуму. При несимметричном прогибе, например, лопастей ротора в предварительно напряженном состоянии и в рабочем состоянии, может быть также предпочтительным световым элементам 200 на тыльной и лицевой стороне лопасти ротора дать выступать на различные расстояния из поверхности. Так можно учесть различный прогиб в различных ситуациях.
Фигура 15 показывает лопасть 500 ротора для ветроэнергетической установки с изображенным световым элементом 510. Световой элемент 510 выведен из отверстия 530 из внутреннего пространства лопасти 500 ротора наружу. Отверстие 530 - это предпочтительно монтажное отверстие, которое служит при монтаже лопасти 500 ротора на ветроэнергетической установке для размещения подъемного механизма. На фигуре 15 схематично обозначена отражающая поверхность 511, которой может быть отражено или отклонено электромагнитное излучение в области видимого света и/или в области инфракрасного излучения, чтобы в направлении стрелки L облучать лопасть ротора, в частности, в направлении конца лопасти ротора.
Возможная форма исполнения светового элемента 510 представлена на фигуре 16. Световой элемент 510 имеет световой участок 515 и присоединительный участок 516. Присоединительным участком 516 световой элемент 310 может присоединяться, например, крепиться внутри лопасти ротора, в частности, в отверстии 530, 500.
Световой элемент 510 свободен от электрических деталей, таких как источники света, однако расположен и сформирован так, чтобы отклонять и/или отражать электромагнитное излучение в области видимого света и/или инфракрасного излучения. Для этого световой элемент 510 имеет отражающую поверхность 511. Световой элемент 510 сформирован как пассивная, отражающая деталь, так источник света может быть расположен на некотором расстоянии от светового элемента, например, внутри лопасти ротора. Это, кроме прочего, имеет то преимущество, что можно уменьшить опасность повреждения молнией. В качестве источника света может найти применение предпочтительно инфракрасный светодиод.
Отражаемое и/или отклоняемое отражающей поверхностью 511 светового элемента 510 электромагнитное излучение в области видимого света и/или в области инфракрасного излучения может, например, входить через фронтальную сторону 514 внутрь сформированного как полый стержень, соответственно, в форме полого стержня, светового элемента 510. Фронтальная сторона 514 сформирована предпочтительно из материала, который позволяет проходить электромагнитному излучению в области видимого света и/или в области инфракрасного излучения. Стороны 513 светового элемента 510 могут быть сформированы из материала, который препятствует или значительно сокращает прохождение электромагнитного излучения в области видимого света и/или в области инфракрасного излучения.
Световой элемент 510, в частности, световой участок 515, включает в себя также щелевидную световые область 512, которая здесь сформирована как выемка. Так может быть сфокусирован выход электромагнитного излучения в области видимого света и/или в области инфракрасного излучения на световых областях, чем может получиться особо сфокусированное освещение. Альтернативно открытой конструкции в форме выемки такая световая область может, например, состоять и из материала, который позволяет проходить электромагнитному излучению в области видимого света и/или в области инфракрасного излучения.
На фигуре 17 представлена ветроэнергетическая установка 600 с освещением из обтекателя 611. Ветроэнергетическая установка 600 имеет башню 601 и гондолу 620. На гондоле 620 расположен (аэродинамический) ротор 610 с тремя лопастями 631, 632, 633 ротора и обтекателем 611. Ротор 610 при работе переводится ветром во вращательное движение и приводит в действие генератор (с электродинамическим генератором-ротором и статором, оба не изображены) в гондоле 620. В представленном здесь примере обтекатель 611 имеет один или несколько отверстий, через которые один или несколько световых источников 612, предпочтительно инфракрасные светодиоды, выдают электромагнитное излучение предпочтительно в области инфракрасного излучения, в направлении стрелки L, чтобы освещать, в частности, концы лопастей 631, 632, 633 ротора.
Реферат
Изобретение относится к применению монтажного отверстия лопасти ротора для ветроэнергетической установки, световому элементу для освещения лопасти ротора ветроэнергетической установки, лопасти ротора для ветроэнергетической установки, ветроэнергетической установке, способу освещения лопасти ротора ветроэнергетической установки. Предлагается применение монтажного отверстия лопасти ротора, которое при монтаже лопасти ротора на ветроэнергетической установке служит для размещения подъемного механизма, в качестве отверстия для размещения светового элемента для освещения лопасти ротора, в частности во время эксплуатации ветроэнергетической установки, при этом световой элемент включает в себя световой участок и присоединительный участок, причем присоединительный участок расположен и выполнен с возможностью присоединения внутри лопасти ротора, и световой участок расположен и выполнен с возможностью выступания из отверстия лопасти ротора, и световой участок расположен и выполнен с возможностью освещения лопасти ротора, из которой он выступает. Изобретение направлено на сплошное освещение лопастей ветроэнергетических установок и упрощение технического обслуживания. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 17 ил.
