EA007439B1 - Vortical unit - Google Patents

Vortical unit Download PDF

Info

Publication number
EA007439B1
EA007439B1 EA200501638A EA200501638A EA007439B1 EA 007439 B1 EA007439 B1 EA 007439B1 EA 200501638 A EA200501638 A EA 200501638A EA 200501638 A EA200501638 A EA 200501638A EA 007439 B1 EA007439 B1 EA 007439B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
blades
unit
tornado
air
vortical
Prior art date
Application number
EA200501638A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200501638A1 (en
Inventor
Марат Булатович Кошумбаев
Алишер Маратович Кошумбаев
Original Assignee
Марат Булатович Кошумбаев
Алишер Маратович Кошумбаев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Марат Булатович Кошумбаев, Алишер Маратович Кошумбаев filed Critical Марат Булатович Кошумбаев
Publication of EA007439B1 publication Critical patent/EA007439B1/en
Publication of EA200501638A1 publication Critical patent/EA200501638A1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

The invention relates to the wind power engineering, can be used for ventilation of stagnant zones and active influence on a tornado and tornados.The invention allows to develop electric energy due to generation of vortical movement of the air weights, arising owing to walls and blades of the unit and gradients of temperature and pressure. Curvature of the wall and the blades of the unit are described by logarithmic dependence.Technical result of the offered invention is: simplification of a design and increase of reliability of work of the unit, an opportunity of ventilation of stagnant zones in the districts surrounded by mountains and protection against a tornado and tornados.The including case established in it on the basis of the generator with vertical shaft, the wind wheel fixed on a shaft with blades is offered the vortical unit. Thus the case is executed in the form of the truncated cone, the basis is executed in the form of in the form of a disk, blades of a wind wheel are executed curvilinear, on an external surface of a disk-basis and a cone-case curvilinear ledges-directing are executed. External parts of the vortical unit - the case, the basis, a wind wheel are painted in black color.The air stream, heating up on a working surface of the unit, moves lengthways walls, forming a whirlwind. Gradients of temperature and pressure form steady vortical movement which can be named an artificial tornado. Energy of the whirlwind is transferred through blades to the generator which will transform it in electric. Owing to an artificial whirlwind the bottom warm layers of air move upwards, whence in the opposite direction moves colder layers of air, that provides ventilation of the limited space. The artificial tornado removes potential energy which is saved in an atmosphere, and reduces probability of occurrence of a natural tornado.

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, может быть использовано для вентиляции застойных зон и активного воздействия на торнадо и смерчи.The invention relates to wind energy, can be used for ventilation of stagnant zones and the active impact on tornadoes and tornadoes.

Известна конструкция ветроэлектростанции (патент РФ № 2062353, кл. Ρ03Ό 3/00, 1996), состоящая из концентратора потока воздуха в виде шатра с вытяжной трубой и конусом с вогнутой поверхностью, ветроколеса, генератора и аккумулятора.A known design of a wind power plant (RF Patent No. 2062353, Cl. Ρ03Ό 3/00, 1996), consisting of an air flow hub in the form of a tent with a chimney and a cone with a concave surface, a windwheel, a generator and a battery.

К недостаткам ветроэлектростанции можно отнести относительную громоздкость и сложность конструкции, что приводит к значительному снижению КПД двигателя и ресурсов времени эксплуатации узлов механизма.The disadvantages of a wind farm include the relative bulkiness and complexity of the design, which leads to a significant decrease in engine efficiency and resources of the operating time of the nodes of the mechanism.

Известна тепловихревая электростанция (патент РФ № 94028398, кл. Ρ03Ό 3/00, 1996), представляющая собой корпус в виде шатра, имеющий вход по всему нижнему периметру, систему с подогревом воздуха, установленный на основании в нижней части генератор с вертикальным валом. Для усиления тяги по оси шатра расположена полая труба. На вертикальном валу генератора внутри трубы закреплены ветровые колеса с лопастями. Для завихрения воздушного потока в нижней части трубы имеются вертикальные прорези с направляющими лопатками.Known thermal eddy power plant (RF patent № 94028398, CL Ρ03Ό 3/00, 1996), which is a housing in the form of a tent, having an entrance along the entire lower perimeter, a system with heated air, mounted on the base in the lower part of the generator with a vertical shaft. To enhance traction along the axis of the tent is a hollow tube. Wind wheels with blades are mounted on the vertical shaft of the generator inside the pipe. For turbulence of the air flow in the lower part of the pipe there are vertical slots with guide vanes.

Недостатками обоих известных аналогов являются: низкий КПД из-за громоздкости конструкции, низкая надежность, наличие системы подогрева воздуха, необходимость искусственной тяги для создания перепада давлений с помощью шатра и трубы, необходимость направляющих лопаток для сообщения потоку вихревого движения.The disadvantages of both known analogues are: low efficiency due to the cumbersome design, low reliability, the presence of an air heating system, the need for artificial thrust to create a pressure differential using a tent and pipe, the need for guide vanes to communicate the flow of vortex motion.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является: упрощение конструкции и повышение надежности работы агрегата, возможность вентиляции застойных зон и защиты от торнадо и смерча.The technical result of the invention is to simplify the design and increase the reliability of the unit, the possibility of ventilation of stagnant zones and protection from tornadoes and tornado.

Технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство так же, как известное, включает корпус, установленный в нем на основании генератор с вертикальным валом, закрепленное на валу ветровое колесо с лопастями.The technical result is achieved by the fact that the proposed device also, as is known, includes a housing, a generator with a vertical shaft mounted on its base, a wind wheel mounted on the shaft with blades.

Однако в отличие от известного устройства, корпус выполнен в виде усеченного конуса, основание выполнено дискообразным, лопасти ветрового колеса выполнены криволинейными, на внешней поверхности диска-основания и конуса-корпуса выполнены криволинейные выступы-направляющие, при этом наружные части - корпус, основание, ветровое колесо, окрашены в черный цвет.However, unlike the known device, the body is made in the form of a truncated cone, the base is disk-shaped, the blades of the wind wheel are curvilinear, on the outer surface of the disc base and the cone body are curved protrusions-guides, while the outer parts are body, base, wind wheel painted black.

Криволинейность выступов-направляющих и лопастей ветрового колеса задана логарифмической зависимостью. Лопасти выполнены треугольными, сужающимися к верху.The curvilinearity of the protrusions of the guides and blades of the wind wheel is given by logarithmic dependence. The blades are made triangular, tapering to the top.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1 и 2, на которых схематически приведена конструкция предлагаемого вихреагрегата. На фиг. 1 - вид сбоку, на фиг. 2 - вид сверху.The invention is illustrated by the drawings in FIG. 1 and 2, which schematically show the design of the proposed vortex unit. FIG. 1 is a side view, in FIG. 2 - top view.

Ветровое колесо с криволинейными лопастями 1 закреплено на валу 2, передающем вращательное движение генератору 5. Генератор находится в коническом корпусе 3 и установлен на диске-основании 4. Наружные поверхности частей агрегата - диск, конус и криволинейные лопасти, окрашены в черный цвет. На диске и конусе выполнены выступы-направляющие 6, кривизна которых, как и криволинейных лопастей, задана логарифмической зависимостью.The wind wheel with curvilinear blades 1 is fixed on the shaft 2, transmitting rotational motion to the generator 5. The generator is located in the conical case 3 and is mounted on the base disk 4. The outer surfaces of the parts of the unit - the disk, the cone and curved blades, are painted black. On the disk and the cone there are protrusions-guides 6, the curvature of which, like the curvilinear blades, is given by a logarithmic dependence.

Устройство работает следующим образом. Поток воздуха нагревается на диске 4, конусе 3 и на криволинейных лопастях 1, благодаря их черному окрасу. Воздушный поток на рабочем участке совершает вращательное движение по направляющим стенкам 6 и, достигая оси вращения, максимально увеличивает угловую скорость. Энергия вихревого движения передается на криволинейные лопасти. Благодаря направлению оси вращения вдоль потока лопасти не испытывают лобового удара воздушного потока и консольного напряжения на оси. Лопасти, вращаясь, передают крутящий момент генератору 5. Предлагаемый вихреагрегат создает условие для возникновения искусственного торнадо, вращательное движение воздушных масс образуется за счет вихрестока, градиент давления и температуры способствует созданию устойчивой тяги без применения специальных устройств. Поток воздуха, нагреваясь на поверхностях диска, конуса и лопастей, движется по спирали к центру. Спиральное движение воздуха обусловлено направляющими стенками на диске, конусе и конфигурацией лопастей. Под воздействием солнечных лучей на наружные части вихреагрегата создается высокая температура на его поверхности. Градиент температуры и давления приводит к движению воздуха на поверхностях диска, конуса и лопастей, но благодаря ее конфигурации воздух начинает вращательное движение, т. е. создаются предпосылки для создания движения типа вихресток или искусственное торнадо. Вихревое течение достигается за счет образования вихрестока на поверхности установки и градиентов температуры и давления воздушной среды по вертикальной оси. Такие явления встречаются в природе: смерчи, торнадо. Имея высокую температуру и низкую плотность, воздушные массы с поверхности вихреагрегата по спирали поднимаются в высшие слои атмосферы, а холодные массы воздуха будут проваливаться в образовавшуюся воронку (эффект образования воронки в ванне, заполненной водой). Воздушный поток с высокой температурой, поднимаясь вверх по спирали, будет вращать лопасти ветрового колеса, которое энергию вихревого движения будет переводить в электрическую. При движении потока нижние слои воздуха будут перемещаться по спирали вверх, а верхние более холодные слои воздуха будут перемещаться по той же спирали вниз, т.е. также обеспечивается вертикальная вентиляция в зоне образования искусственного торнадо. Направление угловой скорости вихря зависит от кривизны стенок на поверхности диска и конуса. ДляThe device works as follows. The air flow is heated on disk 4, cone 3 and curved blades 1, due to their black color. The air flow in the working area makes a rotational movement along the guide walls 6 and, reaching the axis of rotation, maximizes the angular velocity. The energy of the vortex motion is transmitted to the curved blades. Due to the direction of the axis of rotation along the flow, the blades do not experience a frontal impact of the air flow and cantilever tension on the axis. The blades, rotating, transmit torque to the generator 5. The proposed vortex unit creates a condition for the emergence of an artificial tornado, the rotational movement of air masses is formed by a vortex sink, the pressure and temperature gradient contribute to the creation of stable thrust without the use of special devices. The air flow, heating on the surfaces of the disk, cone and blades, moves in a spiral to the center. The spiral movement of air is caused by the guiding walls on the disk, the cone and the configuration of the blades. Under the influence of sunlight on the outer parts of the vortex unit, a high temperature is created on its surface. The gradient of temperature and pressure leads to the movement of air on the surfaces of the disk, cone and blades, but thanks to its configuration, the air begins a rotational movement, i.e., prerequisites are created for creating movement like a vortex or artificial tornado. The vortex flow is achieved due to the formation of a vortex on the installation surface and gradients of temperature and air pressure along the vertical axis. Such phenomena occur in nature: tornadoes, tornadoes. Having a high temperature and low density, air masses from the surface of the vortex unit rise in a spiral to the upper atmosphere, and cold air masses will fall into the formed funnel (the effect of a funnel in a water-filled bath). The air flow with high temperature, rising up in a spiral, will rotate the blades of the wind wheel, which will convert the energy of the vortex motion into electric. When the flow moves, the lower layers of air will move in a spiral upward, and the upper, cooler layers of air will move in the same spiral downward, i.e. vertical ventilation is also provided in the area of artificial tornado formation. The direction of the angular velocity of the vortex depends on the curvature of the walls on the disk surface and the cone. For

- 1 007439 защиты от естественных торнадо и смерчей можно создать искусственное торнадо с обратной скоростью вращенья. При взаимодействии двух вихрей с разными по направлению скоростью вращенья происходит их взаимное гашение или снижение его энергии. Статистика показывает, что зоны зарождения торнадо и траектория их движения практически ежегодно совпадают. Эти зоны определяются резким повышением температуры и падением атмосферного давления. Когда данные параметры достигают критических величин, тогда возникают мощные торнадо разрушительной силы. Если разместить предлагаемую установку в зонах возникновения торнадо по вероятностным траекториям его движения, причем чередовать направление угловой скорости, тогда можно будет постоянно снижать величину градиента температуры и давления, что исключит возникновение естественного торнадо с разрушительным потенциалом.- 1 007439 protection against natural tornadoes and tornadoes, you can create an artificial tornado with reverse rotation speed. When two vortices interact with rotational speeds different in direction, their mutual quenching or reduction of its energy occurs. Statistics show that the zones of origin of a tornado and the trajectory of their movement coincide almost annually. These zones are determined by a sharp rise in temperature and a drop in atmospheric pressure. When these parameters reach critical values, then powerful tornadoes of destructive power arise. If we place the proposed installation in the zones of tornado along the probabilistic trajectories of its movement, and alternate the direction of the angular velocity, then it will be possible to constantly reduce the magnitude of the temperature gradient and pressure, which will exclude the occurrence of a natural tornado with destructive potential.

Естественно, чем больше радиус диска, тем больше и мощнее вихревое движение потока. С увеличением вихря резко возрастает градиент температуры и давления на поверхности агрегата и на верхней части торнадо.Naturally, the larger the radius of the disk, the greater and more powerful the vortex flow. As the vortex increases, the temperature and pressure gradients on the surface of the aggregate and on the upper part of the tornado sharply increase.

Внедрение предлагаемой конструкции целесообразно для регионов с большим потенциалом солнечной энергии. Предлагаемую конструкцию можно установить не только на суше, но и на поверхности моря или океана. Эффективность данной конструкции проявляется особенно для удаленных мест, где невозможно подача электроэнергии обычным способом. Предлагаемое решение позволяет увеличить мощность агрегата за счет устранения воздействия сил сопротивления. При этом повышается надежность работы агрегата, ее эксплуатационные характеристики.The introduction of the proposed design is appropriate for regions with great potential for solar energy. The proposed design can be installed not only on land, but also on the surface of the sea or ocean. The effectiveness of this design is manifested especially for remote places where it is impossible to supply electricity in the usual way. The proposed solution allows to increase the power of the unit by eliminating the effects of resistance forces. This increases the reliability of the unit, its performance.

К дополнительным преимуществам данной конструкции можно отнести отсутствие вибрации лопастей, устранение ударного воздействия потока и консольного их крепление к валу посредством выполнения лопастей определенной конфигурации и оси вращения, направленной вдоль потока. Криволинейные лопасти треугольной формы и черного цвета, описываемые логарифмической зависимостью, крепятся между собой по оси вращения. Форма лопастей и их ось вращения, направленная параллельно потоку, исключают вибрацию, вибрационную нагрузку и ударное воздействие потока.Additional advantages of this design include the absence of vibration of the blades, the elimination of the shock effect of the flow and their cantilever attachment to the shaft by making the blades of a certain configuration and the axis of rotation directed along the flow. Curved blades of triangular shape and black color, described by a logarithmic dependence, are attached to each other along the axis of rotation. The shape of the blades and their axis of rotation, directed parallel to the flow, exclude vibration, vibration loading and impact of the flow.

Использование предлагаемого вихреагрегата обеспечивает достижение технического результата: воздух, нагреваясь на внешней рабочей поверхности, с помощью выступов-направляющих и конфигурации лопастей получает вращательное движение типа вихресток. Градиент температуры и давления также способствуют стабильному вращательному движению потока. Вихревое движение воздуха приводит к вращению лопастей и вала генератора, соосных с осью вихрестока. Криволинейные лопасти обеспечивают его плавное обтекание потоком, воспринимают его воздействие, придают вращение валу и ротору генератора. Консольной нагрузки на лопасти не возникает, а увеличение его длины не вызывает роста ударного воздействия потока, как в случае прототипа, и, соответственно, отсутствует момент напряжения в местах крепления лопастей с валом. Так как нет консольного напряжения, то толщина лопастей может быть очень малой величины, что снизит материалоемкость конструкции. Применение предлагаемой конструкции улучшает условия работы лопастей, снижает усталостное напряжение вала, лопастей, места их соединения и обеспечивает надежность его работы. Генератор находится внутри конуса, над которым устанавливают ветровое колесо с криволинейными лопастями. Все это обеспечивает быстрый монтаж или демонтаж агрегата, визуальный осмотр и устранение неполадок при его эксплуатации.The use of the proposed vortex unit ensures the achievement of the technical result: the air, heated on the outer working surface, with the help of protrusions-guides and configuration of the blades receives rotational motion of the vortex type. Temperature and pressure gradients also contribute to stable rotational flow. The vortex movement of air leads to the rotation of the blades and the shaft of the generator, coaxial with the axis of the vortex. Curvilinear blades ensure its smooth flow around, perceive its impact, give rotation to the shaft and rotor of the generator. The cantilever load on the blades does not occur, and an increase in its length does not cause an increase in the impact of the flow, as in the case of the prototype, and, accordingly, there is no moment of tension at the attachment points of the blades with the shaft. Since there is no cantilever voltage, the thickness of the blades can be very small, which will reduce the material intensity of the structure. The application of the proposed design improves the working conditions of the blades, reduces the fatigue voltage of the shaft, blades, their joints and ensures the reliability of its work. The generator is located inside the cone over which the wind wheel with curved blades is installed. All this ensures quick assembly or disassembly of the unit, visual inspection and troubleshooting during its operation.

Claims (2)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Вихреагрегат, включающий корпус, установленный в нем на основании генератор с вертикальным валом, закрепленное на валу ветровое колесо с лопастями, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде усеченного конуса, основание выполнено дискообразным, лопасти ветрового колеса выполнены криволинейными, на внешней поверхности диска-основания и конуса-корпуса выполнены криволинейные выступы-направляющие.1. The vortex unit, comprising a housing, a generator with a vertical shaft mounted on it on the base, a wind wheel with blades fixed to the shaft, characterized in that the housing is made in the form of a truncated cone, the base is disk-shaped, the blades of the wind wheel are curved on the outer surface of the disk - the base and the cone-body are made of curved protrusions-guides. 2. Вихреагрегат по п.1, отличающийся тем, что наружные части - корпус, основание, ветровое колесо окрашены в черный цвет.2. The vortex aggregate according to claim 1, characterized in that the outer parts - the body, base, wind wheel are painted black.
EA200501638A 2005-05-26 2005-10-04 VIHREAGREGAT EA200501638A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KZ20057171 2005-05-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA007439B1 true EA007439B1 (en) 2006-10-27
EA200501638A1 EA200501638A1 (en) 2006-10-27

Family

ID=42799176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200501638A EA200501638A1 (en) 2005-05-26 2005-10-04 VIHREAGREGAT

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA200501638A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012050540A1 (en) * 2010-10-11 2012-04-19 Kudriashev Vladyslav Yevguenovitch Wind turbine (embodiments)
RU2655422C1 (en) * 2017-06-20 2018-05-28 Максим Альфредович Синани Vortex air flow concentrator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU29420A1 (en) * 1931-06-03 1933-02-28 Ю.А. Хайт Regulating device for wind engines
DE2920243A1 (en) * 1978-05-20 1979-11-22 Martinez Valentin Zapata Energy extracting system from air or water flow - uses vortex creating bladed unit, coupled to turbine and flywheel to drive generator
SU1134771A1 (en) * 1981-04-09 1985-01-15 Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт Wind power plant
RU2024781C1 (en) * 1991-03-28 1994-12-15 Боцвин Василий Степанович Wind-power plant
RU2162546C1 (en) * 1999-06-07 2001-01-27 Чижиков Александр Арсентьевич Windmill electric generating plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU29420A1 (en) * 1931-06-03 1933-02-28 Ю.А. Хайт Regulating device for wind engines
DE2920243A1 (en) * 1978-05-20 1979-11-22 Martinez Valentin Zapata Energy extracting system from air or water flow - uses vortex creating bladed unit, coupled to turbine and flywheel to drive generator
SU1134771A1 (en) * 1981-04-09 1985-01-15 Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт Wind power plant
RU2024781C1 (en) * 1991-03-28 1994-12-15 Боцвин Василий Степанович Wind-power plant
RU2162546C1 (en) * 1999-06-07 2001-01-27 Чижиков Александр Арсентьевич Windmill electric generating plant

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012050540A1 (en) * 2010-10-11 2012-04-19 Kudriashev Vladyslav Yevguenovitch Wind turbine (embodiments)
RU2655422C1 (en) * 2017-06-20 2018-05-28 Максим Альфредович Синани Vortex air flow concentrator
WO2018234856A1 (en) * 2017-06-20 2018-12-27 Максим Альфредович СИНАНИ Vortex-type air flow concentrator

Also Published As

Publication number Publication date
EA200501638A1 (en) 2006-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7345376B2 (en) Passively cooled direct drive wind turbine
US7494315B2 (en) Helical taper induced vortical flow turbine
US4012163A (en) Wind driven power generator
KR100954760B1 (en) Windmill for a wind power aerogenerator
JP4954066B2 (en) Wind energy extraction system
US8207625B1 (en) Electrical power generating arrangement
US7918650B2 (en) System for pressurizing fluid
KR101368611B1 (en) Boundary layer wind turbine with tangential rotor blades
ES2641202T3 (en) Wind turbine
JP2008506877A5 (en)
JP2010065676A (en) Wind power energy system, wind power energy conversion system, and wind tunnel module
EA023719B1 (en) Wind-driven plant for power generation and method for power generation using wind-driven plant
RU2638120C1 (en) Wind turbine plant
WO2008043367A1 (en) Aerodynamic wind-driven powerplant
JP6954739B2 (en) Rotor for generator
US20090257863A1 (en) Turbine assembly
EA007439B1 (en) Vortical unit
RU2531478C2 (en) Wind turbine
KR100654246B1 (en) Windmill for a wind power generator
KR20110114043A (en) Ower generater
US20130058758A1 (en) Wind turbine installed on the top floor of a residential building, particularly in an urban area
CA2808001C (en) Balloon based wind energy system
US11060501B1 (en) Turbovane wind turbine
KR20100136382A (en) A generator for wave power
KR100818161B1 (en) Wind power plant having a rotating wind-collecting device