RU102695U1 - SAILING WIND POWER PLANT - Google Patents
SAILING WIND POWER PLANT Download PDFInfo
- Publication number
- RU102695U1 RU102695U1 RU2010114119/06U RU2010114119U RU102695U1 RU 102695 U1 RU102695 U1 RU 102695U1 RU 2010114119/06 U RU2010114119/06 U RU 2010114119/06U RU 2010114119 U RU2010114119 U RU 2010114119U RU 102695 U1 RU102695 U1 RU 102695U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind power
- turbine
- confuser
- wind
- sailing
- 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
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
1. Парусная ветроэнергетическая установка, состоящая из воздухоприемного устройства, постоянно поворачивающегося навстречу ветровому потоку, турбины и электрических генераторов, отличающаяся тем, что установка выполнена в виде конического конфузора, прямолинейной или криволинейной, приближенной к параболе формы, предназначенного для забора воздуха по площади его наибольшего сечения и многолопастной продольной турбины с горизонтальной или вертикальной осью вращения, направленной ортогонально направлению потока ветра, при этом конфузор устанавливается на круговой поворотной конструкции на поверхности земли или на определенной высоте от поверхности земли и непрерывно поворачивается навстречу ветровому потоку. ! 2. Парусная ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что установка выполняется из нескольких конфузоров, устанавливаемых на конструкции один над другим. ! 3. Парусная ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что в корпусе конфузора выполняются поворотные створки, открывающиеся при предельно допустимых напорах ветра. ! 4. Парусная ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что по длине турбины устанавливается несколько электрических генераторов, каждый из которых присоединяется к валу турбины механической передачей, при этом генератор может быть установлен под, над или рядом с турбиной в зависимости от удобства конструктивного исполнения. ! 5. Парусная ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что диаметр поворотной конструкции меньше ширины конфузора. ! 6. Парусная ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что конфузор пол 1. Sailing wind power installation, consisting of an air intake device, constantly turning towards the wind flow, turbines and electric generators, characterized in that the installation is made in the form of a conical confuser, rectilinear or curvilinear, close to the parabola shape, designed to take air over its largest area section and multi-blade longitudinal turbine with a horizontal or vertical axis of rotation, orthogonal to the direction of wind flow, while Zor is mounted on a circular swivel construction on the ground or at a certain height from the ground and continuously rotates towards the wind flow. ! 2. Sailing wind power installation according to claim 1, characterized in that the installation is made of several confusers installed on the structure one above the other. ! 3. Sailing wind power plant according to claim 1, characterized in that the rotor wings are made in the confuser body, opening at the maximum allowable wind pressure. ! 4. Sailing wind power installation according to claim 1, characterized in that several electric generators are installed along the length of the turbine, each of which is connected to the turbine shaft by a mechanical transmission, while the generator can be installed under, above or near the turbine, depending on the convenience of the design execution. ! 5. Sailing wind power installation according to claim 1, characterized in that the diameter of the rotary structure is less than the width of the confuser. ! 6. Sailing wind power installation according to claim 1, characterized in that the floor is confuser
Description
Полезная модель относится к электроэнергетике, в частности к конструкциям ветроэнергетических установок с осью вращения турбины перпендикулярной направлению потока ветра и может быть использовано для сооружения ветроэнергетических установок (ВЭУ) большой единичной мощности.The utility model relates to the electric power industry, in particular, to the construction of wind power plants with a turbine rotation axis perpendicular to the direction of the wind flow and can be used to construct large-capacity wind power plants (wind turbines).
Известны и широко распространены лопастные ВЭУ, состоящие из одно-, двух-, трех- и более лопастных ветродвигателей, редуктора и генератора и устанавливаемых на мачтах достаточно большой высоты (Зубарев В.В., Проблемы использования энергии ветра для электрификации., - М., 1980.).Bladed wind turbines are known and widespread, consisting of one, two, three or more blade wind turbines, a gearbox and a generator and mounted on poles of a sufficiently high height (V. Zubarev, Problems of using wind energy for electrification., - M. , 1980.).
Недостатком таких установок является их высокая стоимость (порядка 1 млн долларов США при мощности 1 МВт) и связанный с этим большой срок окупаемости даже при строительстве ВЭУ в районах с большими среднегодовыми скоростями ветра (8-10 м/сек). При небольших скоростях ветра (2-4 м/сек) такие установки только начинают работать и поэтому, как правило, экономически нецелесообразны.The disadvantage of such plants is their high cost (about 1 million US dollars with a power of 1 MW) and the associated long payback period even when building wind turbines in areas with high average annual wind speeds (8-10 m / s). At low wind speeds (2-4 m / s), such installations are just starting to work and therefore, as a rule, are economically inexpedient.
Кроме того, максимальная мощность единичной установки ограничена прочностью материалов используемых для изготовления лопастей и составляет порядка 3-4 МВт, поскольку при диаметре лопастей 50-100 метров линейная скорость на концах лопастей приближается к звуковой.In addition, the maximum power of a single installation is limited by the strength of the materials used for the manufacture of the blades and is about 3-4 MW, since when the diameter of the blades is 50-100 meters, the linear speed at the ends of the blades is close to sonic.
Известно также устройство с использованием энергии ветра типа парусной турбины (FR №2803336 А1, F03D 3/00, 03.01.2000.).Also known is a device using wind energy such as a sailing turbine (FR No. 2803336 A1, F03D 3/00, 01/03/2000.).
К недостаткам данного устройства следует отнести небольшую мощность единичной установки и поэтому его ограниченное применение, в частности для отдаленных местностей на морском берегу, для крестьянских хозяйств, что отражено в описании полезной модели.The disadvantages of this device include the small capacity of a single installation and therefore its limited use, in particular for remote areas on the seashore, for peasant farms, which is reflected in the description of the utility model.
Наиболее близким по технической сущности аналогом является ветроэнергетическая установка, выполненная в виде конического конфузора, постоянно поворачивающегося по круговой конструкции навстречу ветру с установкой турбины в наименьшем поперечном сечении конфузора, причем ось турбины направлена параллельно ветровому потоку. (BY №10084, F03D 3/00, 30.09.2007).The closest in technical essence analogue is a wind power installation, made in the form of a conical confuser, constantly turning in a circular design towards the wind with the installation of the turbine in the smallest cross-section of the confuser, the turbine axis being parallel to the wind flow. (BY No. 10084, F03D 3/00, 09/30/2007).
Недостатком данного устройства является большая потеря напора ветра из-за трения воздуха о стенки конфузора, а также ограниченная максимальная мощность единичной установки из-за сложности конструктивного исполнения.The disadvantage of this device is the large loss of wind pressure due to air friction on the walls of the confuser, as well as the limited maximum power of a single installation due to the complexity of the design.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание такой конструкции установки, которая бы обеспечивала возможность сооружения ВЭУ большой единичной мощности, способной работать даже при небольших скоростях ветра и при этом максимально использовать энергию ветрового потока, охватываемого конфузором.The technical result of the proposed utility model is the creation of such a plant design that would provide the possibility of constructing a wind turbine of large unit power, capable of working even at low wind speeds and at the same time maximize the energy of the wind flow covered by the confuser.
Концептуальное отличие предлагаемоой полезной модели от известных заключается в следующем: большая часть изобретений направлена на повышение коэффициента использования ветрового потока.The conceptual difference of the proposed utility model from the known ones is as follows: most of the inventions are aimed at increasing the utilization rate of the wind flow.
Учитывая, что по некоторым данным («Ветроустановки - одна из основ альтернативной энергетики», Электрика, №1, 2002, М.), энергия ветра на Земле в 50-100 раз превышает все запасы углеводородов, включая леса, если их сжигать, то даже использование одного-двух процентов ветровой энергии могло бы иметь большое значение. Однако этому препятствует высокая стоимость известных ВЭУ и неэффективность их работы при небольших скоростях ветра, характерных для Белоруссии, Украины, большей части России и многих других стран. Поэтому целью предлагаемой полезной модели является снижение удельных затрат на выработку единицы электроэнергии и возможность сооружения ВЭУ большой мощности в условиях небольших среднегодовых скоростей ветра (4-5 м/с).Given that according to some data (“Wind turbines are one of the foundations of alternative energy”, Electrics, No. 1, 2002, M.), wind energy on Earth is 50-100 times higher than all hydrocarbon reserves, including forests, if burned, then even using one to two percent of wind energy could be of great importance. However, this is hindered by the high cost of known wind turbines and the inefficiency of their work at low wind speeds, characteristic of Belarus, Ukraine, most of Russia and many other countries. Therefore, the purpose of the proposed utility model is to reduce the unit cost of generating a unit of electricity and the possibility of constructing wind turbines of high power in the conditions of low average annual wind speeds (4-5 m / s).
В настоящее время фактически используются десятые или даже сотые доли процента от всей энергии ветра на Земле и поэтому не так уж важно, какая часть этих долей процента (0.2 или 0.5) будет использована в данной конструкции ВЭУ.At present, tenths or even hundredths of a percent of all wind energy on Earth are actually used, and therefore it doesn’t matter how much of these percentages (0.2 or 0.5) will be used in this wind turbine design.
Важно увеличить само использование ветровой энергии, а это напрямую связано со снижением удельной стоимости электроэнергии и возможностью работы ВЭУ при небольших скоростях ветра, что и является целью предлагаемого изобретения.It is important to increase the use of wind energy itself, and this is directly related to the decrease in the unit cost of electricity and the possibility of wind turbines operating at low wind speeds, which is the purpose of the invention.
Мощность ветроэнергетической установки может быть определена по известной формуле (Зубарев В.В., Проблемы использования энергии ветра для электрификации., - М., 1980.):The power of a wind power installation can be determined by the well-known formula (V. Zubarev, Problems of using wind energy for electrification., - M., 1980.):
Р=0,0049·ρ·V3·F·ξ гдеP = 0.0049 · ρ · V 3 · F · ξ where
ρ - массовая плотность воздуха; при атмосферном давлении 760 мм. рт. ст. и температуре воздуха +15°С ρ=0,125;ρ is the mass density of air; at atmospheric pressure 760 mm. Hg. Art. and air temperature + 15 ° С ρ = 0.125;
V - скорость воздушного потока, м/с;V - air flow rate, m / s;
F - площадь сечения м2;F is the cross-sectional area m 2 ;
ξ - коэффициент использования ветрового потока.ξ is the coefficient of utilization of the wind flow.
Максимальное значение ξ не может превышать 0,593 (теоретически установлено проф. Жуковским Н.Е.) Реально изменяется от 0,2 до 0,5 в зоне оптимальных скоростей ветра в зависимости от конструкции ветродвигателя.The maximum value of ξ cannot exceed 0.593 (theoretically established by Prof. N. Zhukovsky). It actually varies from 0.2 to 0.5 in the zone of optimal wind speeds, depending on the design of the wind turbine.
В предлагаемом устройстве ξ ориентировочно можно принять равным 0,3. Точное значение будет зависеть от материала конфузора, формы параболы, количества и формы лопаток турбины и может быть получено в результате испытания опытных образцов.In the proposed device, ξ can approximately be taken equal to 0.3. The exact value will depend on the material of the confuser, the shape of the parabola, the number and shape of the turbine blades and can be obtained by testing prototypes.
Таким образом, при размерах входного сечения конфузора 60×100 метров (по варианту с вертикальным расположением турбины), технически несложно реализуемых, и скорости ветра у поверхности земли 5 м/с, скорость ветра по высоте конфузора будет увеличиваться. В расчете можно принять среднюю скорость (на высоте 50 м). Мощность ВЭУ при этом составит Р=300 кВт. При скорости ветра у земли 12 м/с мощность ВЭУ составит 4500 кВт.Thus, with the dimensions of the inlet cross section of the confuser 60 × 100 meters (according to the version with the turbine vertical arrangement), technically simple to implement, and the wind speed at the earth's surface is 5 m / s, the wind speed along the height of the confuser will increase. In the calculation, you can take the average speed (at a height of 50 m). The power of a wind turbine will be P = 300 kW. At a wind speed near the ground of 12 m / s, the power of a wind turbine will be 4,500 kW.
Технически несложно сооружение ВЭУ и больших размеров для получения большей мощности отдельной установки.It is technically uncomplicated to build wind turbines and large sizes to obtain more power from a separate installation.
Снижение удельной стоимости предлагаемых ветроэнергетических установок достигается за счет возможности их установки на поверхности земли, на крышах зданий, на стойках, расположенных по периметру направляющей конструкции. Очевидно, что строительство рассредоточенных стоек и фундаментов для них, будет проще сооружения одной мачты, особенно при мощностях порядка 1 МВт и выше.Reducing the unit cost of the proposed wind power plants is achieved due to the possibility of their installation on the ground, on the roofs of buildings, on racks located around the perimeter of the guide structure. It is obvious that the construction of dispersed racks and foundations for them will be simpler than the construction of a single mast, especially with capacities of the order of 1 MW and above.
Снижение стоимости может быть достигнуто также за счет отказа от использования редуктора.Cost reduction can also be achieved by eliminating the use of a gearbox.
Для изготовления предлагаемой ВЭУ не требуются уникальные композитные материалы, как для изготовления лопостей. В качестве стоек могут быть использованы серийные опоры линий электропередачи, устанавливаемые в сверленые котлованы.For the manufacture of the proposed wind turbine, unique composite materials are not required, as for the manufacture of blades. As racks can be used serial supports of power lines installed in drilled pits.
Возможность работы ВЭУ при небольших скоростях ветра обеспечивается за счет того, что конфузор является своеобразным усилителем скорости ветра, приблизительно равным отношению площади наибольшего поперечного сечения конфузора к площади его наименьшего сечения, за вычетом потери напора ветра на трение о стенки конфузора.The possibility of wind turbine operation at low wind speeds is provided due to the fact that the confuser is a kind of wind speed amplifier, approximately equal to the ratio of the area of the largest cross section of the confuser to the area of its smallest section, minus the loss of wind pressure due to friction against the walls of the confuser.
Ветродвигатель выполнен в виде продольной многолопастной турбины, устанавленной в наименьшем поперечном сечении конфузора, при этом ось турбины расположена перпендикулярно направлению потока ветра.The wind turbine is made in the form of a longitudinal multi-blade turbine installed in the smallest cross-section of the confuser, while the axis of the turbine is perpendicular to the direction of wind flow.
Корпус конфузора может быть выполнен из жестких или гибких материалов, например, из парашютной или парусной ткани или из специально созданного материала. Гибкие материалы могут быть использованы частично, по периметру конфузора, где механические нагрузки относительно не велики.The case of the confuser can be made of rigid or flexible materials, for example, parachute or sailing fabric or from specially created material. Flexible materials can be used partially along the perimeter of the confuser, where mechanical loads are relatively small.
Поворотную конструкцию в виде монорельса или рельсового пути, устанавливают на поверхности земли или на стоечных фундаментах на определенной высоте от земли.A pivoting structure in the form of a monorail or rail track is installed on the surface of the earth or on rack foundations at a certain height from the ground.
Длина конфузора может быть больше диаметра поворотной конструкции.The length of the confuser may be greater than the diameter of the rotary structure.
На одном валу с турбиной устанавливается электрический генератор с редуктором или без него. Генераторы могут устанавливаться также на обоих торцах турбины.An electric generator is installed on one shaft with a turbine with or without a gearbox. Generators can also be installed at both ends of the turbine.
С целью более равномерной загрузки вала турбины и уменьшения вибрации установки генераторы могут устанавливаться также в нескольких местах по длине турбины (разбивка турбины на секции). В этом случае вал генератора соединяется с валом турбины с помощью ременной, цепной или зубчатой передачи.In order to more uniformly load the turbine shaft and reduce installation vibration, generators can also be installed in several places along the length of the turbine (breaking the turbine into sections). In this case, the generator shaft is connected to the turbine shaft using a belt, chain or gear transmission.
Для защиты от разрушения ВЭУ при ураганных скоростях ветра на стенках конфузора выполняются поворотные створки, открывающиеся при предельно допустимых скоростях ветра.To protect against the destruction of wind turbines with hurricane wind speeds on the walls of the confuser, rotary flaps are made, opening at the maximum permissible wind speeds.
С целью использования фактора увеличения скорости ветра в зависимости от высоты над землей, учитывая что мощность ВЭУ зависит от скорости ветра в третьей степени, установка может выполняться из нескольких конфузоров, устанавливаемых на конструкции один над другим.In order to use the factor of increasing wind speed depending on the height above the ground, taking into account that the wind turbine power depends on the wind speed in the third degree, the installation can be performed from several confusers installed on the structure one above the other.
С этой же целью, а также для снижения потерь напора ветра на трение о стенки конфузора, конфузор и турбина могут устанавливаться вертикально и ортогонально направлению ветра..For the same purpose, as well as to reduce the loss of wind pressure due to friction against the walls of the confuser, the confuser and the turbine can be installed vertically and orthogonally to the direction of the wind ..
По торцам конфузора устанавливаются поперечные перегородки (крышки) прямолинейной или криволинейной, приближенной к параболе, формыAt the ends of the confuser, transverse partitions (covers) of a rectilinear or curvilinear shape close to a parabola are installed
На чертежах изображены:The drawings show:
Фиг.1 - ветроэнергетическая установка с горизонтальным расположением вала турбины, вид сверху.Figure 1 - wind turbine with a horizontal shaft of the turbine, top view.
Фиг.2 - то же, вид сбоку.Figure 2 is the same side view.
Фиг.3 - сечение ВЭУ в месте установки турбины (сечение А-А).Figure 3 - cross section of a wind turbine at the installation site of the turbine (section AA).
Фиг.4 - ветроэнергетическая установка, состоящая из нескольких секций.Figure 4 - wind power installation, consisting of several sections.
Фиг.5 - ветроэнергетическая установка для варианта с вертикальным расположением вала турбины, вид сверху.5 is a wind power installation for a variant with a vertical arrangement of the turbine shaft, top view.
Фиг.6 - то же, вид сбоку.6 is the same side view.
Ветроэнергетическая установка включает в себя: конический конфузор 1, многолопастную турбину 2, электрический генератор 3, анкер для защиты от опрокидывания 4, круговую поворотную конструкцию 5, направляющие колеса или тележки 6, или же с приводом для передвижения 7, опорные стойки 8, датчик направления ветра 9, система автоматической ориентации конфузора 10, привод направляющего колеса 11 и открывающиеся створки 12.The wind power installation includes: a conical confuser 1, a multi-blade turbine 2, an electric generator 3, an anti-tipping anchor 4, a circular rotary structure 5, steering wheels or carts 6, or with a drive for moving 7, support stands 8, a direction sensor wind 9, the automatic orientation system of the confuser 10, the drive of the guide wheel 11 and the opening sash 12.
Предлагаемая ветроэнергетическая установка работает следующим образом:The proposed wind power installation works as follows:
Датчик направления ветра 9 через систему автоматики 10 воздействует на привод 11 ведущего направляющего колеса 7 таким образом, что входное (наибольшее) поперечное сечение конфузора всегда направлено навстречу ветровому потоку.The wind direction sensor 9 through the automation system 10 acts on the drive 11 of the driving guide wheel 7 in such a way that the input (largest) cross section of the confuser is always directed towards the wind flow.
Ветровой поток, охватываемый конфузором, направляется на продольную турбину 2 и приводит во вращение электрический генератор 3 для выработки электроэнергии.The wind stream covered by the confuser is directed to a longitudinal turbine 2 and drives the electric generator 3 to generate electricity.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010114119/06U RU102695U1 (en) | 2007-10-15 | 2007-10-15 | SAILING WIND POWER PLANT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010114119/06U RU102695U1 (en) | 2007-10-15 | 2007-10-15 | SAILING WIND POWER PLANT |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU102695U1 true RU102695U1 (en) | 2011-03-10 |
Family
ID=46311504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010114119/06U RU102695U1 (en) | 2007-10-15 | 2007-10-15 | SAILING WIND POWER PLANT |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU102695U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU202583U1 (en) * | 2020-11-25 | 2021-02-25 | Александр Николаевич Ионов | Wind power plant |
| WO2022114997A1 (en) * | 2020-11-25 | 2022-06-02 | Александр Николаевич ИОНОВ | Wind power assembly |
-
2007
- 2007-10-15 RU RU2010114119/06U patent/RU102695U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU202583U1 (en) * | 2020-11-25 | 2021-02-25 | Александр Николаевич Ионов | Wind power plant |
| WO2022114997A1 (en) * | 2020-11-25 | 2022-06-02 | Александр Николаевич ИОНОВ | Wind power assembly |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2006334695B2 (en) | Device and system for producing regenerative and renewable hydraulic energy | |
| US8206106B2 (en) | Oscillating windmill | |
| CA2735181C (en) | Improvements in ocean wave energy extraction | |
| US20100230974A1 (en) | Low wind, vertical axis, dual stage, wind turbine power generator | |
| KR20060050090A (en) | Power generation system using fluid | |
| Didane et al. | Experimental Study on the Performance of a Savonius-Darrius Counter-Rotating Vertical Axis Wind Turbine | |
| US8754541B2 (en) | Linear wind powered electrical generator | |
| US20100215488A1 (en) | Fluid flow energy concentrator | |
| KR20110010241A (en) | Wind power generator has eccentric an axis multi cycloid system | |
| CN105745438A (en) | Vertical axis wind turbine rotor | |
| RU102695U1 (en) | SAILING WIND POWER PLANT | |
| KR20180004713A (en) | Rotor for electric generators | |
| Kale et al. | A review of multi-rotor wind turbine systems | |
| WO2006033598A1 (en) | Dam-less tractive power plant | |
| RU2210000C1 (en) | Rotary windmill | |
| WO2009049392A1 (en) | Sail-driven wind power plant | |
| RU106919U1 (en) | HIGH POWER WIND POWER PLANT | |
| WO2009103142A1 (en) | Wind-driven high power electric plant | |
| US20210388812A1 (en) | Efficient wind energy convertor without gearbox or multi-pole generator | |
| Sokolovsky et al. | Technical proposals for wind turbine structures | |
| RU71707U1 (en) | ROTARY WIND ENGINE | |
| RU49584U1 (en) | ROTARY WIND ENGINE | |
| CN209369989U (en) | A kind of generating equipment | |
| Bajaro | Horizontal and Vertical Axis Wind Turbines | |
| KR102066031B1 (en) | Two axis vertical type wind power generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20121016 |