EA016960B1 - Pendulum wind-powered engine - Google Patents
Pendulum wind-powered engine Download PDFInfo
- Publication number
- EA016960B1 EA016960B1 EA200900524A EA200900524A EA016960B1 EA 016960 B1 EA016960 B1 EA 016960B1 EA 200900524 A EA200900524 A EA 200900524A EA 200900524 A EA200900524 A EA 200900524A EA 016960 B1 EA016960 B1 EA 016960B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- pendulum
- blade
- wind turbine
- wind
- blades
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D5/00—Other wind motors
- F03D5/06—Other wind motors the wind-engaging parts swinging to-and-fro and not rotating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D5/00—Other wind motors
- F03D5/005—Wind motors having a single vane which axis generate a conus or like surface
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/50—Kinematic linkage, i.e. transmission of position
- F05B2260/506—Kinematic linkage, i.e. transmission of position using cams or eccentrics
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ветродвигателям и предназначено для преобразования энергии ветра в энергию, полезную для использования в народном хозяйстве.The invention relates to wind turbines and is intended to convert wind energy into energy useful for use in the national economy.
Известны ветродвигатели, преобразующие энергию ветра во вращательное движение ветроколеса.Known wind turbines that convert wind energy into rotational motion of a wind wheel.
На фиг. 1 изображены ветродвигатели, используемые в качестве водяных насосов. Энергия ветра сначала преобразуется во вращательное движение ветроколеса, а потом в возвратно-поступательное движение водяного насоса.In FIG. 1 shows windmills used as water pumps. Wind energy is first converted into rotational motion of the wind wheel, and then into the reciprocating motion of the water pump.
Необходимость создания большого момента вращения для движения водяного насоса приводит к увеличению количества лопастей и, как следствие, к большой парусности конструкции. Современные ветродвигатели с вращением ветроколеса достигают диаметров до 100 м. При вращении ветроколесо такого диаметра испытывает огромные нагрузки вследствие действия центробежных сил на его лопасти. Дальнейшее увеличение мощности ветродвигателей с вращением ветроколеса сопряжено с необходимостью разработки сложных технологий и приводит к их удорожанию.The need to create a large moment of rotation for the movement of the water pump leads to an increase in the number of blades and, as a consequence, to a large sailing structure. Modern wind motors with rotation of the wind wheel reach diameters of up to 100 m. When the wind wheel of this diameter is rotated, it experiences enormous loads due to the action of centrifugal forces on its blades. A further increase in the power of wind motors with rotation of the wind wheel is associated with the need to develop complex technologies and leads to their cost increase.
В предлагаемом устройстве ветродвигателя вращательное движение ветроколеса заменено на возвратно-поступательное, вследствие чего конструкция в значительной степени лишена вышеуказанных недостатков.In the proposed device of the wind turbine rotational movement of the wind wheel is replaced by a reciprocating, as a result of which the design is largely devoid of the above disadvantages.
На фиг. 2 показано схематичное изображение ветродвигателя с гравитационным маятником в двух крайних положениях качания.In FIG. 2 shows a schematic representation of a wind turbine with a gravitational pendulum in two extreme swing positions.
Ветродвигатель представляет собой гравитационный маятник, образованный рычажным приводом, соединенный с маятником лопасти и грузом маятника. Маятник лопасти имеет возможность совершать колебания на одном конце рычажного привода, который, в свою очередь, имеет собственную ось качания и уравновешивается противовесом. Ось качания привода размещена на поворотном устройстве, которое позволяет ветродвигателю разворачиваться по ветру, и создает оптимальную ветровую нагрузку на лопасть. Момент качания может передаваться на нагрузку, например маховик, соединенный с генератором электроэнергии.The wind turbine is a gravity pendulum formed by a lever drive connected to the blade pendulum and the weight of the pendulum. The blade pendulum has the ability to oscillate at one end of the linkage drive, which, in turn, has its own swing axis and is balanced by a counterweight. The swing axis of the drive is located on the rotary device, which allows the wind turbine to turn in the wind, and creates the optimal wind load on the blade. The swinging moment can be transmitted to the load, for example, a flywheel connected to an electric power generator.
Под действием ветра маятник лопасти начинает совершать собственные колебания на частоте, которая зависит от расстояния между грузом маятника и осью его качания. Так как маятник соединен с лопастью, то она меняет свое расположение относительно ветра. Это приводит к тому, что маятник лопасти начинает воздействовать разнонаправленной в вертикальной плоскости силой на рычажный привод ветродвигателя (фиг. 2А) и Б)). Привод под воздействием маятника лопасти и противовеса начинает совершать колебания вокруг собственной оси качания и передает возвратно-поступательные усилия на нагрузку, например маховик. Маховик начинает вращаться и передает усилие вращения на генератор. Так как привод, маховик и генератор закреплены на одном поворотном устройстве, их работа не прекращается в случае поворота ветродвигателя в результате изменения направления ветра.Under the influence of wind, the pendulum of the blade begins to oscillate at a frequency that depends on the distance between the weight of the pendulum and its swing axis. Since the pendulum is connected to the blade, it changes its position relative to the wind. This leads to the fact that the pendulum of the blade begins to act multidirectional in the vertical plane by force on the lever drive of the wind turbine (Fig. 2A) and B)). The drive under the influence of the pendulum of the blade and counterweight begins to oscillate around its own axis of swing and transfers reciprocating forces to the load, such as a flywheel. The flywheel begins to rotate and transfers the rotation force to the generator. Since the drive, the flywheel and the generator are mounted on one rotary device, their operation does not stop if the wind turbine rotates as a result of a change in the wind direction.
Вместо гравитационного маятника можно применять инерционный. На фиг. 3 показано схематичное изображение ветродвигателя с инерционным маятником в двух крайних положениях качания. Две лопасти уравновешивают положение центра масс маятника относительно его оси качания. Принцип действия ветродвигателя аналогичен предыдущему. Частота качания зависит от массы маятника и коэффициента упругости пружины. Вместо противовеса используется возвратная пружина, а усилие качания передается на поршневой насос для перекачки воды. Для оптимизации работы насоса его ось симметрии совпадает с осью вращения поворотного устройства. Так как возвратно-поступательное движение не преобразуется во вращательное, КПД ветродвигателя возрастает. Это также снижает стоимость конструкции в связи с отсутствием необходимости применения электрических устройств и деталей. Дополнительным преимуществом является то, что использование рычажного привода позволяет увеличить усилие качания, создаваемое маятником на поршневой насос, в соответствии с правилом рычагаInstead of a gravitational pendulum, an inertial one can be used. In FIG. 3 shows a schematic representation of a wind turbine with an inertial pendulum in two extreme swing positions. Two blades balance the position of the center of mass of the pendulum relative to its swing axis. The principle of operation of a wind turbine is similar to the previous one. The oscillation frequency depends on the mass of the pendulum and the spring coefficient of elasticity. Instead of a counterweight, a return spring is used, and the swinging force is transmitted to the piston pump for pumping water. To optimize the pump, its axis of symmetry coincides with the axis of rotation of the rotary device. Since the reciprocating movement is not converted into rotational, the efficiency of the wind turbine increases. It also reduces the cost of construction due to the lack of the need for the use of electrical devices and parts. An additional advantage is that the use of a lever drive allows you to increase the swing force generated by the pendulum on the piston pump, in accordance with the lever rule
Р1/р2=Х2/Х1, где Р1 - усилие, создаваемое лопастью маятника;P1 / p2 = X2 / X1, where P 1 is the force created by the pendulum blade;
Р2 - усилие, передаваемое нагрузке;P 2 - the force transmitted to the load;
Х1 - расстояние от оси качания привода до оси качания маятника;X 1 is the distance from the swing axis of the drive to the swing axis of the pendulum;
Х2 - расстояние от оси качания привода до точки приложения нагрузки.X 2 is the distance from the axis of swing of the drive to the point of application of the load.
Для остановки работы ветродвигателя с целью обезопасить его от разрушения во время бури достаточно создать небольшое усилие для остановки качания маятника. На фиг. 4 показано схематичное изображение ветродвигателя с аэродинамическим торможением. Аэродинамический тормоз представляет собой рычаг с возвратной пружиной, закрепленный на приводе. На другом конце рычага размещается лопасть тормоза. В случае превышения скорости ветра больше Утах рычаг тормоза прижимается к оси качания маятника и останавливает его колебания.To stop the operation of the wind turbine in order to protect it from destruction during a storm, it is enough to create a small force to stop the swing of the pendulum. In FIG. 4 shows a schematic representation of a wind turbine with aerodynamic braking. The aerodynamic brake is a lever with a return spring, mounted on the drive. At the other end of the lever is a brake blade. In case of exceeding the wind speed greater than Y max, the brake lever is pressed against the swing axis of the pendulum and stops its oscillations.
Применение в ветродвигателе гравитационно-инерционных маятников позволяет отказаться от поворотного устройства. На фиг. 5 показано схематичное изображение ветродвигателя с гравитационно инерционными маятниками. Лопасть, изготовленная из гибкого материала, например из парусины или резины, устанавливается не менее чем на три гравитационно-инерционных маятника, объединенных в единую кольцевую конструкцию. Расположение маятников и лопасти показано на фиг. 6. В данном исполнении лопасть образует боковую поверхность усеченной пирамиды. Разница площадей отверстий вверху и внизу пирамиды приводит к тому, что при обтекании лопасти потоком ветра создается подъемThe use of gravitational inertial pendulums in a wind turbine allows you to abandon the rotary device. In FIG. 5 shows a schematic representation of a wind turbine with gravitationally inertial pendulums. A blade made of a flexible material, such as canvas or rubber, is mounted on at least three gravitational-inertial pendulums combined into a single ring structure. The arrangement of pendulums and blades is shown in FIG. 6. In this embodiment, the blade forms the lateral surface of the truncated pyramid. The difference in the area of the holes at the top and bottom of the pyramid leads to the fact that when a stream flows around the blade, a rise is created
- 1 016960 ная сила. В процессе качания маятников нижняя и верхняя части лопасти меняются местами и изменяют направленность подъемной силы. Штоковый привод может передавать возвратно-поступательное усилие непосредственно на поршневой насос или на нагрузку. Для компенсации суммарного веса штокового привода, маятников и лопасти может использоваться опорная пружина, нижним концом опирающаяся на корпус поршневого насоса. Использование в качестве материала лопасти парусины и отсутствие поворотного устройства значительно удешевляют стоимость изготовления ветродвигателя.- 1 016960 force. In the process of swinging the pendulums, the lower and upper parts of the blade change places and change the direction of the lifting force. The rod drive can transmit reciprocating force directly to the piston pump or to the load. To compensate for the total weight of the rod actuator, pendulums and blades, a support spring can be used, the lower end resting on the piston pump housing. The use of canvas blades as a material and the absence of a rotary device significantly reduce the cost of manufacturing a wind turbine.
Сама лопасть может быть изготовлена трубчатой формы. На фиг. 7 представлены варианты лопасти с различными формами поперечного сечения. Использование лопасти трубчатой формы позволяет увеличить жесткость лопасти и уменьшить ее размер при тех же тяговых характеристиках.The blade itself can be made tubular. In FIG. 7 shows options for blades with various cross-sectional shapes. The use of a tubular blade allows to increase the stiffness of the blade and reduce its size with the same traction characteristics.
Использование возвратно-поступательного движения в предлагаемом ветродвигателе позволяет избавиться от разрушающего воздействия центробежных сил, уменьшить количество лопастей в ветродвигателе и снизить его парусность. Все это приведет к снижению массы конструкции, упростит ее изготовление и стоимость. Дополнительным преимуществом является то, что возвратно-поступательное движение ветродвигателя можно использовать без преобразования его из вращательного, повышая тем самым КПД ветродвигателя. Данные устройства могут использоваться как для перекачки воды или нефти, так и для выработки электроэнергии.The use of reciprocating motion in the proposed wind turbine allows you to get rid of the damaging effects of centrifugal forces, reduce the number of blades in the wind turbine and reduce its windage. All this will lead to a decrease in the mass of the structure, simplify its manufacture and cost. An additional advantage is that the reciprocating motion of the wind turbine can be used without converting it from rotational, thereby increasing the efficiency of the wind turbine. These devices can be used both for pumping water or oil, and for generating electricity.
Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых показаны:The invention is illustrated by drawings, which show:
фиг. 1 - изображение общеизвестных моделей ветровых насосов;FIG. 1 is an image of well-known models of wind pumps;
фиг. 2 - схематичное изображение ветродвигателя с гравитационным маятником в двух крайних положениях качания;FIG. 2 is a schematic illustration of a wind turbine with a gravitational pendulum in two extreme swing positions;
фиг. 3 - схематичное изображение ветродвигателя с инерционным маятником в двух крайних положениях качания;FIG. 3 is a schematic illustration of a wind turbine with an inertial pendulum in two extreme swing positions;
фиг. 4 - схематичное изображение ветродвигателя с аэродинамическим торможением;FIG. 4 is a schematic illustration of a wind turbine with aerodynamic braking;
фиг. 5 - схематичное изображение ветродвигателя с гравитационно-инерционными маятниками;FIG. 5 is a schematic illustration of a wind turbine with gravitational inertial pendulums;
фиг. 6 - схематично изображено расположение маятников и лопасти;FIG. 6 - schematically shows the location of the pendulums and blades;
фиг. 7 - схематично изображены варианты выполнения лопасти трубчатой формы.FIG. 7 - schematically shows embodiments of the blades of a tubular shape.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KZ20090265 | 2009-02-26 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA200900524A1 EA200900524A1 (en) | 2010-08-30 |
EA016960B1 true EA016960B1 (en) | 2012-08-30 |
Family
ID=42665721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA200900524A EA016960B1 (en) | 2009-02-26 | 2009-05-07 | Pendulum wind-powered engine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA016960B1 (en) |
WO (1) | WO2010098648A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU207441U1 (en) * | 2021-05-24 | 2021-10-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | RENEWABLE ENERGY CONVERSION DEVICE |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2492355C1 (en) * | 2012-05-02 | 2013-09-10 | Константин Серафимович Павлович | Power plant to convert energy of air or water flow currents |
RU2491445C1 (en) * | 2012-05-02 | 2013-08-27 | Константин Серафимович Павлович | Method to convert energy of air or water flow currents |
RU2492356C1 (en) * | 2012-05-02 | 2013-09-10 | Константин Серафимович Павлович | Method to convert energy of air or water flow currents and power plant for its realisation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4525122A (en) * | 1983-07-18 | 1985-06-25 | Ondrej Krnac | Wind-powered machine |
RU2059108C1 (en) * | 1991-10-30 | 1996-04-27 | Леонид Липманович Анцелиович | Rocking wind drive |
RU2141058C1 (en) * | 1995-11-01 | 1999-11-10 | Бакай Владимир Иванович | Method and plant for converting kinetic energy of fluid into reciprocal motion of vane |
US20030123983A1 (en) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Bolduc Maxime Lambert | Self-trimming oscillating wing system |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU748029A1 (en) * | 1977-01-17 | 1980-07-15 | Всесоюзное Научно-Производственное Объединение "Циклон" | Apparatus for arresting wind wheel |
SU1231254A1 (en) * | 1985-01-02 | 1986-05-15 | Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса | Wind turbine electro-generator |
WO1990008895A1 (en) * | 1989-01-26 | 1990-08-09 | Raoul Derek Smith | Wind motor |
RU2002107C1 (en) * | 1991-04-19 | 1993-10-30 | Николай Иванович Миронов | Wind-electric power plant |
US6726440B2 (en) * | 2001-03-30 | 2004-04-27 | V L. Levi A. Pollard | Wind energy converter |
RU2325550C2 (en) * | 2006-06-29 | 2008-05-27 | Абдулла Сиражутдинович АЛИЕВ | Device for converting power of fluid medium |
-
2009
- 2009-05-07 EA EA200900524A patent/EA016960B1/en not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-01-26 WO PCT/KZ2010/000001 patent/WO2010098648A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4525122A (en) * | 1983-07-18 | 1985-06-25 | Ondrej Krnac | Wind-powered machine |
RU2059108C1 (en) * | 1991-10-30 | 1996-04-27 | Леонид Липманович Анцелиович | Rocking wind drive |
RU2141058C1 (en) * | 1995-11-01 | 1999-11-10 | Бакай Владимир Иванович | Method and plant for converting kinetic energy of fluid into reciprocal motion of vane |
US20030123983A1 (en) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Bolduc Maxime Lambert | Self-trimming oscillating wing system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU207441U1 (en) * | 2021-05-24 | 2021-10-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | RENEWABLE ENERGY CONVERSION DEVICE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010098648A1 (en) | 2010-09-02 |
EA200900524A1 (en) | 2010-08-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2780030C (en) | Wind turbine with torque balancing mechanism | |
US7632069B2 (en) | Adaptable flow-driven energy capture system | |
US20090224553A1 (en) | Oscillating Windmill | |
US20090224549A1 (en) | Oscillating Windmill | |
WO2011115845A1 (en) | Wind turbine | |
CN103259454B (en) | Blade of wind-driven generator monitoring system generating device with round piezoelectric vibrators | |
CN106930897B (en) | Hydraulic energy conversion device for bladeless wind turbine | |
CN104005904B (en) | Shore-based energy collecting type wave energy power generation device | |
EA016960B1 (en) | Pendulum wind-powered engine | |
CN202612004U (en) | Wind driven generator blade with strong wind resistance | |
CN203313089U (en) | Round piezoelectric vibrator power generating device for wind driven generator blade monitoring system | |
RU2347942C1 (en) | Power generating plant exploiting wind and solar power | |
CN101589228A (en) | Wind power plant buktukov-3 | |
JP2017020482A (en) | Bistable type nonlinear pendulum power generator under utilization of fluid | |
JP2008184957A (en) | Wind-powered generator apparatus | |
KR101028204B1 (en) | A generator for wave power | |
CN210509477U (en) | Sail leaf type wind power generation device | |
RU129164U1 (en) | WIND ENGINE | |
KR20130139366A (en) | Natural energy extraction device | |
RU169203U1 (en) | VERTICAL ROTARY SHAFT | |
RU2447320C2 (en) | Device for renewable energy conversion | |
CN103352801A (en) | Centrifugal variable-pitch wind driven generator | |
RU2339841C1 (en) | Wind-driven device | |
RU2420670C1 (en) | Counter-rotary wind-driven power plant (versions) | |
NL2030791B1 (en) | A vertical axis turbine and use of a turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM BY KZ MD TJ TM |
|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ KG RU |
|
NF4A | Restoration of lapsed right to a eurasian patent |
Designated state(s): RU |
|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |