EA026608B1 - Ветродвигатель - Google Patents

Ветродвигатель Download PDF

Info

Publication number
EA026608B1
EA026608B1 EA201400505A EA201400505A EA026608B1 EA 026608 B1 EA026608 B1 EA 026608B1 EA 201400505 A EA201400505 A EA 201400505A EA 201400505 A EA201400505 A EA 201400505A EA 026608 B1 EA026608 B1 EA 026608B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
wind
wind turbine
turbine
conical head
vertical
Prior art date
Application number
EA201400505A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201400505A1 (ru
Inventor
Владимир Сергеевич Никулин
Юрий Алексеевич Кубайчук
Сергей Михайлович Савченков
Original Assignee
Владимир Сергеевич Никулин
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 Владимир Сергеевич Никулин filed Critical Владимир Сергеевич Никулин
Publication of EA201400505A1 publication Critical patent/EA201400505A1/ru
Publication of EA026608B1 publication Critical patent/EA026608B1/ru

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)

Abstract

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям с вертикальной осью вращения, и может быть использовано для получения механической и электрической энергии. Сущность изобретения заключается в том, что ветродвигатель содержит ветровую турбину с вертикальной осью вращения, снабженную расположенной под ней или над ней на одной с ней оси направляющей системой, состоящей из неподвижной конической насадки, имеющей форму усеченного конуса, обращенного вершиной к ветровой турбине, и расположенными на этой конической насадке вертикальными дугообразными гребнями. Новым в ветродвигателе является неподвижная коническая насадка в виде усеченного конуса, примыкающего вершиной к ветровой турбине с вертикальной осью вращения и соосно ей с расположенными на конической насадке вертикальными дугообразными гребнями, закрепленными вкруговую на наклонной конической поверхности насадки. Формируемый этими гребнями и наклонной поверхностью конической насадки ветровой поток независимо от направления ветра направляет его всегда снаружи на рабочую часть лопастей ветровой турбины, отклоняя при этом в нужном направлении основной боковой ветровой поток. Технический результат: повышение эффективности работы ветродвигателя, увеличение угловой скорости вращения ветровой турбины, возможность использования в условиях с резкопеременным ветром и в районах со слабыми ветрами.

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям с вертикальной осью вращения, и может быть использовано для получения механической и электрической энергии.
Известен ветродвигатель, содержащий ветровую турбину с вертикальной осью вращения, расположенную внутри направляющей системы, образованной из неподвижных осесимметричных направляющих створок, закрепленных верхней и нижней крышками, причем каждая из лопастей ветровой турбины представляет собой часть боковой поверхности цилиндра с образующей, параллельной оси вращения ветровой турбины (патент РФ № 2168059, кл. Ρ03Ό3/00, опубл. 2001 г.)
Недостатком вышеописанного ветродвигателя является то, что система направляющих ветровой поток створок не дает ощутимого эффекта работы ветровой турбины на практике, т. к. часть воздушного потока с периферийной стороны оказывает частично тормозящее воздействие на лопасти ветровой турбины. Также недостатком данного ветродвигателя является расположение вокруг турбины громоздкого малопродуваемого ветронаправляющего аппарата.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа ветродвигатель, содержащий ветровую турбину с вертикальной осью вращения, образованную из профилированных осесимметричных лопастей, и направляющую систему в виде неподвижных осесимметричных направляющих створок, равномерно расположенных вокруг ветровой турбины и закрепленных верхней и нижней крышками (патент РФ № 2399789, кл. Ρ03Ό3/04, опубл. 2010 г.)
Основным недостатком известного устройства является наличие громоздкой направляющей системы в виде неподвижных осесимметричных направляющих створок, расположенных вокруг ветровой турбины с вертикальной осью вращения, закрепленных между крышками, что создает на практике запирающий эффект для потока воздуха при формировании ветрового потока, обтекающего конструкцию.
Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а также создание такой конструкции ветродвигателя, которая позволила бы получить следующий технический результат: увеличить использование ветрового потока, уменьшить трудоемкость изготовления, улучшить продуваемость ветровой турбины, улучшить условия эксплуатации и возможность использования при слабых ветровых потоках.
Поставленная задача достигается тем, что ветродвигатель, содержащий ветровую турбину с вертикальной осью вращения, имеет закрепленную около ветровой турбины на одной с ней вертикальной оси направляющую систему в виде неподвижной конической насадки, имеющей форму усеченного конуса, с вершиной, обращенной в сторону ветровой турбины, с диаметром вершины усеченного конуса, равным диаметру ветровой турбины, с расположенными на боковой наклонной поверхности этой конической насадки вертикальными дугообразными гребнями, направляющими ветровой поток к ветровой турбине с вертикальной осью вращения.
Сопоставительный с прототипом анализ показывает, что заявляемый ветродвигатель отличается направляющей системой, содержащей неподвижную коническую насадку, с равномерно расположенными вкруговую на боковой наклонной поверхности этой конической насадки вертикальными дугообразными гребнями, прикрепляемыми своим основанием к ее боковой наклонной поверхности, позволяющей направлять ветровой поток на лопасти ветровой турбины наиболее эффективным образом при любом направлении ветра, собирая ветровой поток по всей высоте конической насадки, дополнительно к основному боковому ветровому потоку, проходящему по всей высоте ветровой турбины, корректируя при этом направление основного ветрового потока при его попадании на лопасти этой ветровой турбины. Сама направляющая система непосредственно примыкает к ветровой турбине снизу или сверху соосно ей располагаясь вершиной конуса в сторону ветровой турбины.
В заявляемом ветродвигателе направляющая система содержит вкруговую закрепленные на боковой наклонной поверхности неподвижной конической насадки, имеющей вид усеченного конуса, направляющие ветровой поток вертикальные дугообразные гребни. В прототипе направляющая система выполнена в виде неподвижных осесимметричных направляющих створок, равномерно расположенных вокруг ветровой турбины по всей ее высоте и закрепленных верхней и нижней крышками.
В заявляемом ветродвигателе ветровой поток направляется вертикальными дугообразными гребнями с боковой наклонной поверхности конической насадки снаружи на лопасти ветровой турбины, дополняя, направляя и усиливая основной ветровой поток, проходящий через ветровую турбину сбоку. В прототипе же боковой ветровой поток, входящий и направляемый через направляющую систему осесимметричных створок, является единственным для работы ветровой турбины с вертикальной осью вращения.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая схема предлагаемого устройства с нижним расположением направляющей системы (вид сбоку);
на фиг. 2 представлена общая схема устройства (вид сверху); на фиг. 3 представлен разрез по А-А фиг. 2; на фиг. 4 представлен разрез по В-В фиг. 2; на фиг. 5 представлен фрагмент I фиг. 3;
на фиг. 6 представлена общая схема устройства с верхним расположением направляющей системы
- 1 026608 (вид сбоку).
Ветродвигатель состоит из ветровой турбины 1, включающей в себя лопасти 2, закрепленные между верхней и нижней крышками дисками 3, установленными на вертикальной оси 4, соединенной с электрогенератором 5. Электрогенератор 5 установлен на основании 6; направляющая система 7 состоит из конической насадки 8, примыкающей к ветровой турбине 1 соосно вертикальной оси 4, и вертикальных дугообразных гребней 9. Направляющая система 7 установлена на опорной раме 10.
Ветродвигатель работает следующим образом.
Рассмотрим работу ветродвигателя с нижним расположением направляющей системы. Ветровой поток попадает на направляющую систему 7, откуда поступает на лопасти 2 ветровой турбины 1, при этом отклоняясь и направляясь вертикальными дугообразными гребнями 9 в правую рабочую половину ветровой турбины 1. При этом принимается, что вертикальная турбина 1 вращается против часовой стрелки (фиг. 2).
Так как вертикальные дугообразные гребни 9 расположены на конической насадке 8 равномерно и в вкруговую, то с какой бы стороны направляющей системы 7 не был направлен ветровой поток, он будет направлен в нужную рабочую часть ветровой турбины 1, отклоняя при этом основной боковой ветровой поток, проходящий выше направляющей системы 7, на уровне ветровой турбины 1. Оптимальное количество таких вертикальных дугообразных гребней 9 составляет от 6 до 11 штук. Наиболее приемлемая высота таких вертикальных дугообразных гребней 9 составляет около половины высоты ветровой турбины 1 с вертикальной осью вращения 4.
Ветровой поток, попадая на лопасти 2 ветровой турбины 1, производит ее вращение, также вращая при этом электрогенератор 5. Пройдя через лопасти 2 ветровой турбины 1, ветровой поток, выполнив полезную работу по ее вращению, проходит свободно за пределы конструкции.
Величина угла φ, образованного между боковой наклонной поверхностью конической насадки 8 направляющей системы 7 и линией горизонта, должна находится в пределах от 20 до 42°, что составит оптимальный вариант для конструкции ветродвигателя.
Такая конструкция направляющей системы позволяет существенно увеличить эффективность работы ветродвигателя за счет направления основного бокового ветрового потока на нужную часть ветровой турбины с добавлением ветрового потока, обтекающего коническую насадку и подводимого вертикальными дугообразными гребнями, вкруговую расположенными на конической насадке, к рабочим лопастям ветровой турбины с вертикальной осью вращения.
В предлагаемой конструкции ветродвигателя направляющая система в виде конической насадки с вертикальными дугообразными гребнями может располагаться как ниже (как в рассматриваемом варианте), так и выше ветровой турбины. Причем при верхнем расположении нашей направляющей системы, (фиг. 6) усеченная вершина его конической насадки будет обращена вниз, к ветровой турбине.
Заявленная конструкция ветродвигателя не создает никаких помех и заграждений, затрудняющих прохождение ветрового потока через ветровую турбину с вертикальной осью вращения.
Таким образом, заявленная конструкция имеет ряд преимуществ, а именно возможность работы при сравнительно небольшом ветре благодаря концентрации дополнительного ветрового потока на рабочих лопастях ветровой турбины;
простота и компактность конструкции;
возможность изготовления ветродвигателей разных типоразмеров, различной установленной мощности;
отсутствие устройства ориентации на ветер и токосьемного устройства электрогенератора, что упрощает конструкцию ветрогенератора в целом и увеличивает надежность его работы;
возможность установки ветродвигателя на крышах домов с возможным использованием элементов конструкций зданий в качестве направляющей системы для ветровой турбины;
универсальность использования предлагаемой направляющей системы как дополнения к любым готовым ветродвигателям, имеющим различные типы ветровых турбин с вертикальной осью вращения, и их лопастей.
Была проведена экспериментальная продувка модели ветровой турбины с направляющей системой в виде конической насадки, снабженной вертикальными дугообразными гребнями, и этой же ветровой турбины без направляющей системы.
Результатом применения предлагаемой конструкции направляющей системы явилось сравнительное увеличение угловой скорости ветровой турбины, в среднем в 1,5 раза. Соответственно достигнут и экспериментально подтвержден следующий технический результат:
повысилась эффективность работы ветровой турбины с предлагаемой направляющей системой, увеличился ветровой поток, проходящий через рабочие лопасти ветровой турбины ветродвигателя, увеличилась ее угловая скорость, появилась возможность более эффективного использования такой конструкции ветродвигателя в условиях с резкопеременным ветром и в районах со слабыми ветрами, со значительным увеличением выработки электроэнергии.

Claims (1)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    Ветродвигатель, содержащий ветровую турбину (1) с вертикальной осью вращения (4), образованную из профилированных осесимметричных лопастей (2), соединенных верхней и нижней круглыми крышками (3), отличающийся тем, что содержит направляющую систему (7), которая примыкает к ветровой турбине (1), находясь выше или ниже нее на одной с ней оси, и состоит из неподвижной конической насадки (8) в виде усеченного конуса, обращенного вершиной к ветровой турбине (1), и вертикальных дугообразных гребней (9), равномерно и вкруговую закрепленных на боковой поверхности конической насадки (8) и имеющих высоту до половины высоты ветровой турбины (1).
EA201400505A 2013-05-20 2014-03-28 Ветродвигатель EA026608B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KZ20130662 2013-05-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201400505A1 EA201400505A1 (ru) 2014-11-28
EA026608B1 true EA026608B1 (ru) 2017-04-28

Family

ID=52003503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201400505A EA026608B1 (ru) 2013-05-20 2014-03-28 Ветродвигатель

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA026608B1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6309172B1 (en) * 1996-08-23 2001-10-30 Georges Gual Wind turbine with low vertical axis
RU2294452C1 (ru) * 2005-08-09 2007-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) Ветряной двигатель с вращением вокруг вертикальной оси
RU2399789C1 (ru) * 2009-05-05 2010-09-20 Леонид Анатольевич Ярыгин Ветродвигатель

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6309172B1 (en) * 1996-08-23 2001-10-30 Georges Gual Wind turbine with low vertical axis
RU2294452C1 (ru) * 2005-08-09 2007-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) Ветряной двигатель с вращением вокруг вертикальной оси
RU2399789C1 (ru) * 2009-05-05 2010-09-20 Леонид Анатольевич Ярыгин Ветродвигатель

Also Published As

Publication number Publication date
EA201400505A1 (ru) 2014-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2016053372A5 (ru)
US20080085179A1 (en) Wind power converting apparatus and method
RU2579426C2 (ru) Ветросиловой гибридный ротор
RU2014151172A (ru) Многонаправленный ветряной генератор кинетической энергии с повышенной эффективностью преобразования энергии ветра
US8546971B2 (en) Apparatus for generating electricity from wind power
EP2461020A3 (en) High efficiency waterwheel apparatus having track-type blades
CN103958886A (zh) 流体动力涡轮机
MX2012002867A (es) Dispositivo del tipo de una turbina eolica.
WO2014148879A1 (ru) Система вертикальной турбины с направителями потока
EA026608B1 (ru) Ветродвигатель
RU132141U1 (ru) Ветроэлектростанция
RU2661567C2 (ru) Ветроэнергетическая установка и способ получения электроэнергии
JP4457203B2 (ja) 防風板
CN202047938U (zh) 伞形烟囱式风力发电站
RU167270U1 (ru) Ветроэнергетический агрегат
RU82273U1 (ru) Ветрогенератор
RU2649175C2 (ru) Ветряная турбина для электромобиля
KR101483777B1 (ko) 2차 바람을 이용하는 수직형 풍력 발전기
RU2352808C2 (ru) Энергетическая установка wr
KR101581407B1 (ko) 풍속 조절기 및 이를 포함하는 풍력 발전 시스템
RU52120U1 (ru) Энергетическая установка "виндротор"
EA034160B1 (ru) Ветроэнергетическая система
KR101657254B1 (ko) 안내벽체를 가지는 풍력 발전장치
RU131422U1 (ru) Роторный ветродвигатель
RU185108U1 (ru) Ветроэнергетический агрегат

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 AZ BY KZ KG TJ TM 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