RU102235U1 - ALTITUDE WIND POWER PLANT WITH SAIL LIFT AEROSTAT WITH A PULLEY - Google Patents
ALTITUDE WIND POWER PLANT WITH SAIL LIFT AEROSTAT WITH A PULLEY Download PDFInfo
- Publication number
- RU102235U1 RU102235U1 RU2010135275/06U RU2010135275U RU102235U1 RU 102235 U1 RU102235 U1 RU 102235U1 RU 2010135275/06 U RU2010135275/06 U RU 2010135275/06U RU 2010135275 U RU2010135275 U RU 2010135275U RU 102235 U1 RU102235 U1 RU 102235U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sail
- auxiliary
- pulley
- power
- ropes
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- Wind Motors (AREA)
Abstract
1. Высотная ветроэнергетическая установка с подъемом паруса аэростатом со шкивом, содержащая парус, силовые канаты, соединенные с парусом и расположенные на силовых барабанах, соединенных с силовыми электрическими машинами, и аэростат, отличающаяся тем, что она снабжена шкивом, вспомогательным канатом и вспомогательным барабаном, соединенным со вспомогательной электрической машиной, причем шкив присоединен к аэростату, а вспомогательный канат присоединен к парусу и расположен на шкиве и на вспомогательном барабане. ! 2. Высотная ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что вспомогательный канат соединен с парусом в месте присоединения к парусу силового каната. ! 3. Высотная ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что в нее введены аэростаты, шкивы, вспомогательные канаты и вспомогательные барабаны, соединенные со вспомогательными электрическими машинами в количестве экземпляров, большем, чем один, например по числу силовых канатов. 1. High-altitude wind power plant with a balloon hoist with a pulley, comprising a sail, power ropes connected to a sail and located on power drums connected to power electric machines, and an aerostat, characterized in that it is equipped with a pulley, auxiliary rope and auxiliary drum, connected to the auxiliary electric machine, and the pulley is attached to the aerostat, and the auxiliary rope is attached to the sail and is located on the pulley and on the auxiliary drum. ! 2. High-altitude wind power installation according to claim 1, characterized in that the auxiliary rope is connected to the sail at the point of attachment to the sail of the power rope. ! 3. The high-altitude wind power installation according to claim 1, characterized in that balloons, pulleys, auxiliary ropes and auxiliary drums connected to auxiliary electric machines in more than one instance, for example, according to the number of power ropes, are introduced into it.
Description
Полезная модель относится к высотной ветроэнергетике и предназначено для преобразования энергии ветра на большой высоте (более 100 м. над поверхностью Земли) в электрическую энергию.The utility model relates to high-altitude wind energy and is intended to convert wind energy at high altitude (more than 100 m above the Earth's surface) into electrical energy.
Известны высотные ветроэнергетические установки, в которых турбины с вертикальной осью вращения поднимаются над Землей при помощи мачт или неоднородностей рельефа (гор) (см. пат. США №4165468 МКИ F03D 11/00 опубл. 79.08.21.)Known high-altitude wind power installations in which turbines with a vertical axis of rotation rise above the Earth with the help of masts or heterogeneities of the relief (mountains) (see US Pat. No. 4165468 MKI F03D 11/00 publ. 79.08.21.)
Недостатком таких устройств является малая мощность, так как мачты приемлимой стоимости не могут иметь достаточную высоту. Неоднородности рельефа, пригодные для построения предлагаемых ветроэнергетических установок, встречаются редко.The disadvantage of such devices is low power, since masts of acceptable cost cannot have a sufficient height. Terrain inhomogeneities suitable for constructing the proposed wind power plants are rare.
Известны высотные ветроэнергетические установки, в которых турбины поднимаются над поверхностью земли при помощи аэростата (см. пат. США №4084102 МКИ F03D 11/00 опубл. 78.04.11).Known high-altitude wind power installations in which turbines rise above the earth’s surface with a balloon (see US Pat. No. 4084102 MKI F03D 11/00 publ. 78.04.11).
Недостатком таких устройств является малая мощность, так как турбины большой мощности невозможно поднять при помощи аэростата приемлимых размеров.The disadvantage of such devices is their low power, since high-power turbines cannot be raised with an acceptable size balloon.
Известны высотные ветроэнергетические установки, в которых ветроэнергетическая установка (далее В.У.) вместе с электрическим генератором поднимается над поверхностью земли при помощи аэродинамических сил (см. пат. США №4572962 МКИ F03D 3/02 опубл. 86.02.25.)Known high-altitude wind power installations in which a wind power installation (hereinafter referred to as W.U.) together with an electric generator rises above the surface of the earth with the help of aerodynamic forces (see US Pat. No. 4572962 MKI F03D 3/02 publ. 86.02.25.)
Недостатком таких устройств является малая доля времени, когда ветер имеет силу, достаточную для работы таких устройств.The disadvantage of such devices is a small fraction of the time when the wind has a force sufficient for the operation of such devices.
Известна высотная (В.У.), содержащая два паруса, связанные друг с другом через канаты, перекинутые через барабан (шкив). Вследствие различной ориентации парусов в пространстве, давление ветра на них различное, что и приводит установку в действие (см. авт. свид. СССР №1216416 МКИ F03D 5/00 опубл. 86.03.07.). Недостатком таких устройств является сложность управления парусами.Known high-rise (V.U.), containing two sails connected to each other through ropes thrown over a drum (pulley). Due to the different orientation of the sails in space, the wind pressure on them is different, which drives the installation (see ed. Certificate of the USSR No. 1216416 MKI F03D 5/00 publ. 86.03.07.). The disadvantage of such devices is the complexity of sail control.
Известна высотная (В.У.), в которой парус жесткой конструкции поднимается над поверхностью земли при помощи аэродинамических сил (см. па. США №6523781 В2 МКИ В64С 31/06 опубл. 03.02.25.). Недостатком таких устройств является малая доля времени, когда ветер имеет силу достаточную для работы таких устройств.Known high-altitude (V.U.), in which a sail of a rigid structure rises above the surface of the earth with the help of aerodynamic forces (see US Pat. No. 6523781 B2 MKI B64C 31/06 publ. 03.02.25.). The disadvantage of such devices is a small fraction of the time when the wind has enough power to operate such devices.
Наиболее близким к прилагаемому устройству по технической сущности и по количеству сходных существенных признаков является (В.У.) по авторскому свидетельству СССР №SU 1590628 МКИ F03D 5/00 опубл. 90.09.07., которая выбрана за прототип.The closest to the attached device in technical essence and in the number of similar essential features is (V.U.) according to the USSR copyright certificate No.SU 1590628 MKI F03D 5/00 publ. 09/09/07., Which is selected for the prototype.
Это устройство содержит (фиг.1) парус - 1, канаты - 2, соединенные с парусом и расположенные на барабанах - 3, соединенных с электрическими машинами - 4, и аэростаты - 5, через которые барабаны соединены с парусом, при помощи канатов - 2.This device contains (Fig. 1) a sail - 1, ropes - 2 connected to a sail and located on drums - 3, connected to electric machines - 4, and balloons - 5, through which the drums are connected to a sail, using ropes - 2 .
Известное устройство работает следующим образом:A known device operates as follows:
- канаты - 2 наматываются или сматываются с барабанов - 3 при продвижении паруса - 1- ropes - 2 are wound or reeled from drums - 3 when sail is advanced - 1
Под воздействием ветра. Когда канаты сматываются с барабанов, электрические машины - 4, связанные механически с барабанами, вырабатывают электрическую энергию, которая поступает в сеть. Когда канаты наматываются на барабаны, электрические машины потребляют энергию от сети.Under the influence of wind. When the ropes are wound from the drums, electric machines - 4, connected mechanically with the drums, generate electrical energy that enters the network. When the ropes are wound on drums, electric machines consume energy from the network.
- когда канаты сматываются с барабанов, ориентация паруса в пространстве и траектория его движения выбираются за счет изменения соотношений длин канатов при изменении скоростей вращения электрических машин (путем изменения силы тока в их обмотках) таким образом, чтобы происходил максимальный отбор энергии ветра.- when the ropes are unwound from the drums, the orientation of the sail in space and the trajectory of its movement are selected by changing the ratios of the lengths of the ropes when changing the rotation speeds of electric machines (by changing the current strength in their windings) so that the maximum selection of wind energy occurs.
При возвращении паруса на прежнее место ориентация паруса в пространстве и траектория его движения выбираются такими за счет изменения соотношений длин канатов, чтобы энергия, затрачиваемая на преодоление аэродинамического сопротивления движению паруса, аэростатов и канатов за время возвращения паруса была максимальной. Функции соотношений длин канатов от времени получают теоретическим путем и корректируют их путем экспериментов.When the sail returns to its former position, the orientation of the sail in space and the trajectory of its movement are chosen so by changing the ratios of the rope lengths so that the energy spent on overcoming the aerodynamic resistance to the movement of the sail, balloons and ropes during the return of the sail is maximum. The functions of the ratios of the lengths of the ropes from time are obtained theoretically and corrected by experiments.
Расход энергии на возвращение паруса будет значительно меньше, чем та энергия, которая была получена при удалении паруса от барабанов. Разница этих энергий направляется в сеть потребителя в виде полезного выхода энергии.The energy consumption for the return of the sail will be significantly less than the energy that was obtained when the sail was removed from the drums. The difference of these energies is sent to the consumer network in the form of a useful energy output.
Несколько подобных установок, настроенных соответствующим образом, могут снабжать потребителя непрерывным потоком энергии. В одиночных установках для выравнивания потока энергии к потребителю могут использоваться аккумуляторы энергии.Several similar installations, configured appropriately, can supply the consumer with a continuous flow of energy. In single installations, energy storage devices can be used to equalize the energy flow to the consumer.
Недостатком известной ветроэнергетической установки является то, что когда в процессе ее работы парус в конце рабочего цикла приближается к барабанам, то аэродинамическое сопротивление аэростатов вызывает дополнительные потери энергии, что приводит к уменьшению мощности ветроэнергетической установки.A disadvantage of the known wind power installation is that when during its operation the sail approaches the drums at the end of the operating cycle, the aerodynamic drag of the balloons causes additional energy losses, which leads to a decrease in the power of the wind power installation.
Целью предложения является увеличение мощности ветроэнергетической установки без увеличения размеров паруса.The aim of the proposal is to increase the capacity of a wind power installation without increasing the size of the sail.
Эта цель достигается тем, что благодаря вновь введенным шкиву, присоединенному к аэростату и вспомогательному канату, расположенному на этом шкиве, амплитуда движения аэростата в процессе работы ветроэнергетической установки может быть намного меньше, чем амплитуда движения паруса, поэтому потери энергии на преодоление аэродинамического сопротивления аэростата могут быть сильно уменьшены, соответственно мощность ветроэнергетической установки может быть увеличена.This goal is achieved by the fact that, thanks to the newly introduced pulley attached to the aerostat and the auxiliary rope located on this pulley, the amplitude of the balloon movement during the operation of the wind power installation can be much smaller than the amplitude of the sail movement, therefore, energy losses to overcome the aerodynamic drag of the balloon can be greatly reduced, respectively, the power of the wind power installation can be increased.
Сущность предложения поясняется рисунками:The essence of the proposal is illustrated by the drawings:
Фиг.1 Схематическое изображение известного устройства (вид сверху).Figure 1 Schematic illustration of a known device (top view).
Фиг.2, 3 Схематическое изображение предлагаемого устройства (2 варианта, вид в аксонометрии).Figure 2, 3 Schematic illustration of the proposed device (2 options, view in perspective view).
В известных технических решениях признаков, сходных с отличительными признаками заявленного технического решения, не обнаружено. Вследствие этого можно считать, что предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.In the known technical solutions, features similar to the distinguishing features of the claimed technical solution are not found. As a result, we can assume that the proposed technical solution has significant differences.
Предлагаемое устройство содержит (фиг.2), как и известное устройство, парус 1, силовые канаты 2, соединенные с парусом и расположенные на силовых барабанах 3, соединенных с силовыми электрическими машинами 4, и аэростат 5.The proposed device contains (figure 2), as well as the known device, sail 1, power ropes 2 connected to the sail and located on the power drums 3 connected to the power electric machines 4, and the balloon 5.
В отличие от известного устройства, предлагаемая ветроэнергетическая установка содержит шкив 6, вспомогательный канат 7 и вспомогательный барабан 8, соединенный с электрической машиной 9, причем шкив присоединен к аэростату, а вспомогательный канат присоединен к парусу и расположен на шкиве и на вспомогательном барабане.Unlike the known device, the proposed wind power installation comprises a pulley 6, an auxiliary rope 7 and an auxiliary drum 8 connected to an electric machine 9, the pulley being attached to a balloon, and the auxiliary rope attached to a sail and located on a pulley and on an auxiliary drum.
Предлагаемая ветроэнергетическая установка работает следующим образом:The proposed wind power installation works as follows:
- в исходном состоянии парус находится на земле, аэростат вблизи земли, вспомогательная электрическая машина 9 заторможена;- in the initial state, the sail is on the ground, the balloon is near the ground, the auxiliary electric machine 9 is inhibited;
- электрическую машину 9 снимают с тормоза;- the electric machine 9 is removed from the brake;
- под действием подъемной силы аэростат поднимается вверх, увлекая за собой вспомогательный канат и, через него, парус, при этом электрической машиной 9 управляют таким образом, чтобы шкив не вращался;- under the action of the lifting force, the balloon rises up, dragging along the auxiliary rope and, through it, the sail, while the electric machine 9 is controlled so that the pulley does not rotate;
- когда парус достигнет рабочей высоты, вращают барабаны 3 при помощи электрических машин 4 таким образом, чтобы за счет соответствующих соотношений длин канатов 2 парус 1 приобрел положительный угол атаки по отношению к направлению ветра; под действием набегающего потока воздуха парус движется по наклонной линии вверх; канаты 2 сматываются с барабанов 3, и электрические машины 4 вырабатывают энергию; за счет изменения соотношений длин канатов 2 выбирают такую траекторию движения паруса 1, при которой происходит максимальный отбор энергии ветра; электрической машиной 9 управляют таким образом, чтобы положение аэростата 5 в пространстве оставалось приблизительно постоянным, чтобы не происходило значительных потерь энергии на преодоление аэродинамического сопротивления движению аэростата;- when the sail reaches the working height, rotate the drums 3 using electric machines 4 so that due to the corresponding ratios of the lengths of the ropes 2, sail 1 acquires a positive angle of attack with respect to the direction of the wind; under the influence of an oncoming air stream, the sail moves along an inclined line upwards; ropes 2 are wound from drums 3, and electric machines 4 generate energy; by changing the ratios of the lengths of the ropes 2 choose such a trajectory of the sail 1, in which there is a maximum selection of wind energy; the electric machine 9 is controlled in such a way that the position of the aerostat 5 in space remains approximately constant, so that there is no significant energy loss to overcome aerodynamic resistance to the movement of the aerostat;
- когда канаты 2 будут смотаны с барабанов 3 на максимально допустимую длину, ориентацию паруса 1, относительно направления ветра, изменяют за счет изменения соотношений длин канатов 2 таким образом, чтобы знак угла атаки паруса изменился на противоположный; подъемная сила паруса становится отрицательной, и он опускается вниз под действием силы ветра и тяжести паруса и канатов;- when the ropes 2 are wound from the drums 3 to the maximum permissible length, the orientation of the sail 1, relative to the direction of the wind, is changed by changing the ratios of the lengths of the ropes 2 so that the sign of the angle of attack of the sail is reversed; the lifting force of the sail becomes negative, and it sinks down under the influence of wind force and the gravity of the sail and ropes;
- когда парус достигнет минимально допустимой высоты, его угол атаки устанавливают нулевым; электрические машины 4 вращают барабаны 3, наматывая на них канаты, и парус приближается к барабанам, при этом расходуется энергия, которую берут из сети или от аккумуляторов; эта энергия будет существенно меньше той, которая была получена при удалении паруса от барабанов, так как аэродинамическое сопротивление паруса и канатов является малым по следующим причинам:- when the sail reaches the minimum permissible height, its angle of attack is set to zero; electric machines 4 rotate the drums 3, winding ropes on them, and the sail approaches the drums, while the energy is consumed, which is taken from the network or from the batteries; this energy will be significantly less than that obtained when the sail was removed from the drums, since the aerodynamic drag of the sail and ropes is small for the following reasons:
- угол атаки паруса близок к нулю;- the angle of attack of the sail is close to zero;
- диаметр канатов мал;- the diameter of the ropes is small;
- движение паруса к барабанам проходит на малой высоте, где скорость ветра меньше, чем на большей высоте.- the movement of the sail to the drums takes place at a low altitude, where the wind speed is less than at a higher altitude.
Когда парус приблизится к барабанам на минимально допустимое расстояние, угол атаки паруса изменяют на противоположный, и цикл работы установки повторяется.When the sail approaches the drums at the minimum allowable distance, the angle of attack of the sail is reversed, and the installation cycle is repeated.
Для улучшения аэродинамических свойств паруса вспомогательный канат может быть соединен с парусом в месте присоединения к парусу силового каната (фиг.2, 3).To improve the aerodynamic properties of the sail auxiliary rope can be connected to the sail at the point of attachment to the sail of the power rope (figure 2, 3).
Для подъема паруса на рабочую высоту можно использовать не один аэростат, а несколько (фиг.3).To raise the sail to the working height, you can use not one balloon, but several (figure 3).
В этом случае размеры аэростатов могут быть уменьшены, что снижает их стоимость и упрощает их обслуживание. Кроме того, наличие нескольких аэростатов позволяет управлять ориентацией паруса в пространстве даже в тех случаях, когда скорость ветра мала и, следовательно, получать электрическую энергию при слабом ветре.In this case, the size of the balloons can be reduced, which reduces their cost and simplifies their maintenance. In addition, the presence of several balloons allows you to control the orientation of the sail in space, even in cases where the wind speed is low and, therefore, receive electrical energy in light winds.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010135275/06U RU102235U1 (en) | 2010-08-23 | 2010-08-23 | ALTITUDE WIND POWER PLANT WITH SAIL LIFT AEROSTAT WITH A PULLEY |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010135275/06U RU102235U1 (en) | 2010-08-23 | 2010-08-23 | ALTITUDE WIND POWER PLANT WITH SAIL LIFT AEROSTAT WITH A PULLEY |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU102235U1 true RU102235U1 (en) | 2011-02-20 |
Family
ID=46310284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010135275/06U RU102235U1 (en) | 2010-08-23 | 2010-08-23 | ALTITUDE WIND POWER PLANT WITH SAIL LIFT AEROSTAT WITH A PULLEY |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU102235U1 (en) |
-
2010
- 2010-08-23 RU RU2010135275/06U patent/RU102235U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9030038B2 (en) | Tethered airborne wind power generator system | |
| CA2828419C (en) | Tethered wing for wind power conversion | |
| CN104196684A (en) | Aircraft and airship type high-altitude wind power generation device | |
| DE102008047261A1 (en) | Device for wind power installation, is fastened to towing rope for producing electric energy by veering towing kite, where towing rope is fastened to cable winch firmly anchored with ground | |
| CN202867096U (en) | Aeration wind power generating system | |
| EP3362681B1 (en) | System and method for harnessing wind energy | |
| CN115030863A (en) | Umbrella-shaped wind power device with variable angle and umbrella-shaped wind energy conversion system | |
| RU2483226C2 (en) | Method and system for conversion of motional energy contained in horizontal flows to net mechanical energy | |
| CN101469675A (en) | Balloon suspension high altitude wind power plant | |
| US20150330366A1 (en) | Medium/Large Electricity Generator Equipped with Automatically Winding and Un-winding Kite Cable Mechanism for minimum energy loss | |
| CN103511187B (en) | A kind of wind gathering type wind generating unit | |
| RU102066U1 (en) | ALTITUDE WIND POWER INSTALLATION WITH LIFTING SAIL AEROSTAT WITH ROPES | |
| RU102235U1 (en) | ALTITUDE WIND POWER PLANT WITH SAIL LIFT AEROSTAT WITH A PULLEY | |
| US9206573B2 (en) | Water flow regulating device and ocean power generating device using the same | |
| RU2467201C2 (en) | High-altitude sail wind-driven power plant with auxiliary cable and aerostat | |
| RU101103U1 (en) | ALTITUDE WIND POWER PLANT WITH AEROSTAT SAIL RISING | |
| RU101744U1 (en) | ALTITUDE WIND POWER PLANT WITH RISE OF SAIL AEROSTAT WITH ROPE | |
| RU2602650C1 (en) | Aerostatic balloon natatorial wind turbine | |
| CN108343559A (en) | A kind of aerial formula wind generator system that floats for skyscraper public electricity-using | |
| CN104863795A (en) | Method for generating electricity by adopting kites to fly along escalator type track | |
| CN201133326Y (en) | Balloon hanging high altitude wind power plant | |
| CN103994024A (en) | Opening-closing-type kite power generation device | |
| RU101745U1 (en) | ALTITUDE WIND POWER PLANT WITH ROPE MANAGEMENT | |
| RU2572469C1 (en) | Aerofloating windrotor | |
| RU101746U1 (en) | ALTITUDE WIND POWER PLANT WITH SAIL LIFT AEROSTAT WITH A PULLEY AND A ROPE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150824 |