RU161935U1 - WIND POWER INSTALLATION OF CHARACTER TYPE OF BEAM STRUCTURE WITH VERTICAL ROTATION AXIS - Google Patents
WIND POWER INSTALLATION OF CHARACTER TYPE OF BEAM STRUCTURE WITH VERTICAL ROTATION AXIS Download PDFInfo
- Publication number
- RU161935U1 RU161935U1 RU2015137577/06U RU2015137577U RU161935U1 RU 161935 U1 RU161935 U1 RU 161935U1 RU 2015137577/06 U RU2015137577/06 U RU 2015137577/06U RU 2015137577 U RU2015137577 U RU 2015137577U RU 161935 U1 RU161935 U1 RU 161935U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind
- wind power
- rotation
- beams
- power plant
- Prior art date
Links
Images
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
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- 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
-
- 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
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
1. Ветровая силовая установка карусельного типа балочной конструкции с вертикальной осью вращения, содержащая приемники ветрового напора, установленные с возможностью угловых поворотов вокруг вертикальных осей на вращающихся радиальных горизонтальных балках, отличающаяся тем, что снабжена опорной мачтой, в верхней части которой установлены с возможностью вращения в противоположных направлениях два подвижных полукорпуса, к каждому из которых присоединена, по крайней мере, одна радиальная горизонтальная балка, верхняя и нижняя соответственно, балки выполнены в виде горизонтальной лопасти, а на беговой дорожке в местах контакта полукорпусов размещены пьезоэлементы.2. Ветровая силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что на верхних радиальных горизонтальных балках, в местах, обращенных к солнцу, размещены солнечные батареи.3. Ветровая силовая установка по п. 1, отличающаяся тем, что в полукорпусах размещены электрогенераторы.1. Wind power installation of a carousel type of a beam structure with a vertical axis of rotation, containing wind pressure receivers mounted with the possibility of angular rotations around vertical axes on rotating radial horizontal beams, characterized in that it is equipped with a support mast, in the upper part of which are mounted for rotation in in opposite directions, two movable half-shells, each of which is connected to at least one radial horizontal beam, the upper and lower respectively GOVERNMENTAL, the beams are made in the form of a horizontal blade, as on a treadmill ground contact half-shells are placed pezoelementy.2. A wind power plant according to claim 1, characterized in that solar panels are placed on the upper radial horizontal beams in places facing the sun. 3. The wind power plant according to claim 1, characterized in that the generators are located in the half-hulls.
Description
Полезная модель относится к ветровым турбинам парусного действия карусельного типа с вертикальной осью. Основное предназначение - для различных по мощности ветровых электростанций (ВЭС) стационарного исполнения.The utility model relates to wind turbines of sailing action of a carousel type with a vertical axis. The main purpose is for stationary-type wind power plants of various sizes.
Ветровые двигатели по типу положения оси вращения можно подразделить на двигатели с горизонтальной осью (совпадающей с направлением ветра) и вертикальной осью (перпендикулярной направлению ветра). Устройства с вертикальной осью вращения имеют несколько разновидностей.Wind engines according to the type of position of the axis of rotation can be divided into engines with a horizontal axis (coinciding with the direction of the wind) and a vertical axis (perpendicular to the direction of the wind). Devices with a vertical axis of rotation have several varieties.
1. Ортогональные ветрогенераторы. Он имеют несколько лопастей, которые располагаются параллельно вертикальной оси. Такая конструкция не нуждается в направляющих механизмах, потому что принцип работы никак не зависит от направления ветра. Приводное оборудование можно расположить на уровне земли.1. Orthogonal wind generators. It has several blades that are parallel to the vertical axis. This design does not need guiding mechanisms, because the principle of operation does not depend on the direction of the wind. Drive equipment can be positioned at ground level.
2. Генераторы, имеющие ротор Дарье. У них три или две лопасти, которые представляют плоскую полосу и изготовлены достаточно просто. Устройство также не ориентируется на ветер и его можно располагать на уровне земли.2. Generators having a Darier rotor. They have three or two blades that represent a flat strip and are made quite simply. The device also does not focus on the wind and can be placed at ground level.
3. Устройства, в основе которых лежит ротор Савониуса. В этом случае используется несколько полуцилиндров. Работа может осуществляться при низких скоростях. Кроме того, пусковые крутящие моменты очень эффективны, как и технологичность производства.3. Devices based on the Savonius rotor. In this case, several half-cylinders are used. Work can be carried out at low speeds. In addition, starting torques are very effective, as well as manufacturability.
4. Ветрогенераторы, работающие на многолопастном роторе с направляющим аппаратом. Они являются модификацией ортогонального аппарата. Лопасти выстроены в два ряда, первый из которых неподвижный и несет в себе функцию направляющего аппарата. Он предназначается для того, чтобы захватывать ветровой поток, сжимать его, увеличивая скорость, и подавать поток ветра на второй ряд, который является вращающимся ротором. Этот тип устройства работает очень эффективно по сравнению с другими, но стоимость его значительно превосходит их.4. Wind generators operating on a multi-blade rotor with a guide apparatus. They are a modification of the orthogonal apparatus. The blades are arranged in two rows, the first of which is motionless and carries the function of a guiding apparatus. It is intended to capture the wind flow, compress it, increasing speed, and apply the wind flow to the second row, which is a rotating rotor. This type of device works very efficiently compared to others, but its cost significantly exceeds them.
5. Аппарат с геликоидным ротором. Это также модификация первого вида устройств. Из-за то, что лопасти закручиваются, ротор вращается более равномерно, за счет чего на опорные узлы не оказывается сильной динамической нагрузки. Это позволяет дольше эксплуатировать устройство. Стоят они дорого, так как технология производства достаточно сложная.5. The device with a helicoid rotor. This is also a modification of the first kind of devices. Due to the fact that the blades are twisted, the rotor rotates more evenly, due to which there is no strong dynamic load on the support nodes. This allows you to use the device longer. They are expensive, since the production technology is quite complicated.
Парусные установки имеют следующие достоинства:Sailing installations have the following advantages:
- эффективно эксплуатируется энергия ветра, при помощи использования большого по площади ветрового потока;- wind energy is effectively exploited by using a large area wind flow;
- способность работать в условиях приземных воздушных потоков; их турбулентность мало отражается на эффективности работы;- the ability to work in surface air flow conditions; their turbulence has little effect on operational efficiency;
- не создаются шумовые инфразвуки и радиопомехи;- No noise infrasounds and radio interference are generated;
- благодаря сравнительно медленному вращению парусов-лопастей обеспечивается безопасность для человека и животных;- thanks to the relatively slow rotation of the sail-blades, safety for humans and animals is ensured;
- компактность, безопасность, простота монтажа и обслуживания;- compactness, safety, ease of installation and maintenance;
- невысокая стоимость вырабатываемой энергии.- low cost of generated energy.
Известен ротор ветродвигателя, содержащий установленный в опорах вертикальный вал, на концах которого закреплены два стержневых каркаса, связанных между собой набором вертикальных стержней, на которых с возможностью вращения шарнирно закреплены плоские лопасти. Ротор снабжен кольцами, концентричными валу, размещенными между торцевыми поверхностями лопастей, по два в одной горизонтальной плоскости. Вертикальные стержни соединены с каждым кольцом, (аналог - см. а.с. СССР N 992800, МПК 3 F03D 3/00, 1983 г.)A rotor of a wind turbine is known, comprising a vertical shaft mounted in supports, at the ends of which two rod frames are fixed, interconnected by a set of vertical rods on which flat blades are pivotally mounted. The rotor is equipped with rings concentric to the shaft, located between the end surfaces of the blades, two in one horizontal plane. Vertical rods are connected to each ring, (analog - see AS USSR N 992800, IPC 3 F03D 3/00, 1983)
Недостатки данного решения: ввиду прямолинейности парусных лопастей каждая парусная лопасть будет наиболее эффективно действовать только в один момент, когда лопасть находится перпендикулярно к ветровому потоку. Кроме того, этот аналог, может быть использован только для небольших по мощности ветроустановок, т.к. он не имеет защитных устройств от разрушения при возникновении штормовых и особенно ураганных ветров. Тогда, как для крупных ветроустановок с большой парусностью, такая защита крайне необходима. При интенсивном вращении возникает гироскопический эффект, который неблагоприятно воздействует на вертикальную ось и устойчивость всей конструкции. Недостаточно используются возможности конструкции для получения электрической энергии с помощью пьезоэлементов.The disadvantages of this solution: due to the straightness of the sail blades, each sail blade will most effectively operate only at one moment when the blade is perpendicular to the wind flow. In addition, this analogue can only be used for small wind turbines, because it does not have protective devices against destruction in case of storm and especially hurricane winds. Then, as for large wind turbines with high windage, such protection is extremely necessary. With intense rotation, a gyroscopic effect occurs, which adversely affects the vertical axis and stability of the entire structure. The design capabilities for generating electrical energy using piezoelectric elements are not sufficiently used.
Известна ветроэнергетическая установка, содержащая горизонтальные валы, радиально закрепленные на вертикальном валу, установленном в опорах вращения с возможностью передачи вращающего момента валу электрогенератора, ветронапорные лопасти, каждая из которых закреплена с возможностью поворота на одном из горизонтальных валов, и ограничители поворота ветронапорной лопасти в одну сторону. В указанной установке имеются, кроме того, ограничители предельного отклонения лопастей, установленные так, что угол поворота лопасти между двумя такими ограничителями близок к 180 градусам. Фиксации лопастей известная установка не предусматривает, (аналог - см. патент РФ №2276285, МПК F03D 3/06, 2003 г.)Known wind power installation containing horizontal shafts radially mounted on a vertical shaft mounted in the bearings of rotation with the possibility of transmitting torque to the shaft of the generator, wind-driven blades, each of which is mounted with the possibility of rotation on one of the horizontal shafts, and limiters of rotation of the wind-driven blades in one direction . In this installation, in addition, there are limiters for the maximum deviation of the blades, installed so that the angle of rotation of the blade between two such limiters is close to 180 degrees. The known installation does not provide for fixing the blades, (for an analogue, see RF patent No. 2276285, IPC F03D 3/06, 2003)
Недостаток известной ветроэнергетической установки состоит в том, что ее конструкция должна иметь запас прочности, рассчитанный на рабочую нагрузку при максимальной для данной местности скорости ветра (включая штормы и редкие порывы ветра). Это утяжеляет конструкцию и повышает ее металлоемкость. При интенсивном вращении возникает гироскопический эффект, который неблагоприятно воздействует на вертикальную ось и устойчивость всей конструкции. Недостаточно используются возможности конструкции для получения электрической энергии с помощью пьезоэлементов.A disadvantage of the known wind power installation is that its design must have a margin of safety calculated for the working load at the maximum wind speed for a given area (including storms and rare gusts of wind). This makes the design heavier and increases its metal consumption. With intense rotation, a gyroscopic effect occurs, which adversely affects the vertical axis and stability of the entire structure. The design capabilities for generating electrical energy using piezoelectric elements are not sufficiently used.
Известна также ветроэнергетическая установка, содержащая горизонтальные валы, закрепленные на колесных тележках, которые гибко связаны в непрерывную цепь и установлены на замкнутом рельсовом полотне с возможностью передачи вращающего момента валу электрогенератора, и ветронапорные лопасти, каждая из которых закреплена на горизонтальном валу (аналог - см. патент РФ №2125182, МПК 6 F03D 5/04, 1999 г.].A wind power installation is also known, containing horizontal shafts mounted on wheeled trolleys, which are flexibly connected in a continuous chain and mounted on a closed rail with the possibility of transmitting torque to the generator shaft, and wind pressure blades, each of which is mounted on a horizontal shaft (see analogue. RF patent No. 2125182, IPC 6
Недостаток известной ветроэнергетической установки состоит в том, что ее конструкция должна иметь запас прочности, рассчитанный на рабочую нагрузку при максимальной для данной местности скорости ветра (включая штормы и редкие порывы ветра). Это утяжеляет конструкцию и повышает ее металлоемкость. При интенсивном вращении возникает гироскопический эффект, который неблагоприятно воздействует на вертикальную ось и устойчивость всей конструкции. Недостаточно используются возможности конструкции для получения электрической энергии с помощью пьезоэлементов.A disadvantage of the known wind power installation is that its design must have a margin of safety calculated for the working load at the maximum wind speed for a given area (including storms and rare gusts of wind). This makes the design heavier and increases its metal consumption. With intense rotation, a gyroscopic effect occurs, which adversely affects the vertical axis and stability of the entire structure. The design capabilities for generating electrical energy using piezoelectric elements are not sufficiently used.
Известна «Ветроэлектрическая станция», содержащая ветроколесо карусельного типа, включающее подвесной кольцевой рельс, контактирующие с рельсом колесные опоры, вертикально направленные к земле мачты с установленными поворачивающимися относительно них парусными рабочими органами, выполненными в виде пар складных створок. Под действием ветра рабочие органы перемещаются на колесных опорах по подвешенному кольцевому рельсу. На активном участке траектории под давлением ветра находящиеся в сложенном положении створки раскрываются, а на пассивном - складываются, что и создает рабочий крутящий момент (аналог - см. а.с. СССР №1455037, МПК 4: F03D 5/04, 1989 г.)Known "Wind power station" containing a carousel of a rotary type, including a suspended ring rail, wheel bearings in contact with the rail, masts vertically directed to the ground with installed sailing working bodies rotating relative to them, made in the form of pairs of folding wings. Under the influence of wind, the working bodies move on wheel supports along a suspended ring rail. In the active part of the trajectory, under the pressure of the wind, the flaps that are in the folded position open, and in the passive one, they fold, which creates a working torque (for an analogue see AS USSR No. 1455037, IPC 4: F03D 5/04, 1989 )
Недостатками этой ветроэлектрической станции являются жесткий удароподобный режим работы складных створок парусных рабочих органов, крайне сложный с низким КПД механизм отбора энергии через посредство вращающихся магнитных якорей и расположенного в тоннеле по периметру станции индуктора электрогенератора, необходимость вовлечения в периферийное вращательное движение больших масс - якорей, сложность обеспечения устойчивости и центрирования подвесной конструкции станции при ветровой нагрузке. При интенсивном вращении возникает гироскопический эффект, который неблагоприятно воздействует на вертикальную ось и устойчивость всей конструкции. Недостаточно используются возможности конструкции для получения электрической энергии с помощью пьезоэлементов.The disadvantages of this wind power station are the hard shock-like operating mode of the folding shutters of the sailing working bodies, the extremely complicated low-efficiency mechanism for energy extraction through rotating magnetic anchors and the generator’s inductor located in the tunnel around the station’s perimeter, the need to involve large masses of anchors in the peripheral rotational movement, complexity ensuring stability and centering the suspension structure of the station under wind load. With intense rotation, a gyroscopic effect occurs, which adversely affects the vertical axis and stability of the entire structure. The design capabilities for generating electrical energy using piezoelectric elements are not sufficiently used.
Известна «Ветроэлектрическая станция», содержащая ветроколесо карусельного типа, включающее наземные кольцевые рельсы, контактирующие с ними колесные опоры, установленные на ветроколесе вертикальные мачты с поворачивающимися относительно них ветроприемниками. Станция снабжена системой принудительного управления положением ветроприемников по показаниям автономного флюгера с помощью компьютера и специальными движущимися по своему кольцевому рельсовому пути мини-тележеками и узлом отбора мощности с помощью связанного с установленным на земле электрическим генератором катка, контактирующего с расположенной на ветроколесе кольцевой дорожкой (аналог - см. патент FR №2523220, МПК 7 F03D 5/04, 1983 г.)Known "Wind Power Station", containing a carousel of a carousel type, including ground ring rails, wheel bearings in contact with them, vertical masts mounted on a wind turbine with wind receivers rotating relative to them. The station is equipped with a system for compulsory control of the position of wind receivers according to the readings of an autonomous weather vane using a computer and special mini-carts moving along their ring rail and a power take-off unit using an ice rink connected to an electric generator mounted on the ground and in contact with an annular track located on the wind wheel (similar to see FR patent No. 2523220,
Недостатками этой ветроэлектрической станции являются наличие сложной системы непрерывного управления ветроприемниками, требующей значительных энергетических затрат и снижающих КПД станции, принципиальная невозможность учета характерных для приземной зоны (высотой до 50 метров), в которой располагается станция, рыскающих и разнонаправленных по высоте потоков ветра, сложный с низким КПД механизм отбора энергии. При интенсивном вращении возникает гироскопический эффект, который неблагоприятно воздействует на вертикальную ось и устойчивость всей конструкции. Недостаточно используются возможности конструкции для получения электрической энергии с помощью пьезоэлементов.The disadvantages of this wind power station are the presence of a complex system for continuous control of wind receivers, which requires significant energy costs and reduces the efficiency of the station, the fundamental impossibility of taking into account the characteristic windshield yawing and multidirectional wind flows, difficult to low efficiency energy extraction mechanism. With intense rotation, a gyroscopic effect occurs, which adversely affects the vertical axis and stability of the entire structure. The design capabilities for generating electrical energy using piezoelectric elements are not sufficiently used.
Известна ветровая силовая установка карусельного типа балочной конструкции с вертикальной осью вращения. Установка содержит приемники ветрового напора, установленные на вращающихся радиальных горизонтальных балках и совершающие угловые повороты вокруг вертикальных осей, а также беговые дорожки и контактирующие с ними катки. Установка содержит самоуправляемую несущую балочную конструкцию наземного базирования карусельного типа, вращающуюся по одной или нескольким опорным беговым дорожкам вокруг вертикальной оси. Приемники ветрового напора размещены на радиальных балках и выполнены в виде напорных и направляющих рамок с вертикальными осями вращения и ограничивающими упорами (см. патент РФ №2305795, МПК F03D 5/04 (2006.01) от 2007 г.). Данное решение принято за прототип.Known wind power plant carousel-type beam structure with a vertical axis of rotation. The installation contains wind pressure receivers mounted on rotating radial horizontal beams and making angular rotations around vertical axes, as well as treadmills and rollers in contact with them. The installation contains a self-supporting load-bearing beam structure of ground-based carousel type, rotating along one or more supporting racetracks around a vertical axis. The wind pressure receivers are placed on radial beams and are made in the form of pressure and guide frames with vertical axes of rotation and limiting stops (see RF patent No. 2305795,
Недостатком известной конструкции является то, что при интенсивном вращении для обеспечения нужной точности смещения центра тяжести от центра подвеса не должны превышать долей микрона, иначе момент силы тяжести вызовет нежелательную прецессию (уход) оси гироскопа. Кроме того, на точность показаний приборов с гироскопом в карданном подвесе влияет трение в осях, возникает гироскопический эффект, который неблагоприятно воздействует на вертикальную ось и устойчивость всей конструкции. Недостаточно используются возможности конструкции для получения электрической энергии с помощью пьезоэлементов и солнечных батарей.A disadvantage of the known design is that during intensive rotation, to ensure the required accuracy, the displacements of the center of gravity from the center of the suspension should not exceed fractions of a micron, otherwise the moment of gravity will cause undesirable precession (departure) of the gyroscope axis. In addition, the accuracy of the readings of devices with a gyroscope in the gimbal is affected by friction in the axes, a gyroscopic effect occurs, which adversely affects the vertical axis and the stability of the entire structure. The design capabilities for generating electrical energy using piezoelectric elements and solar panels are not sufficiently used.
Техническая задача - повышение надежности работы и увеличение коэффициента полезного действия конструкции.The technical task is to increase reliability and increase the efficiency of the structure.
Для достижения поставленной технической задачи, ветровая силовая установка карусельного типа балочной конструкции с вертикальной осью вращения, содержащая приемники ветрового напора, установленные с возможностью угловых поворотов вокруг вертикальных осей на вращающихся радиальных горизонтальных балках, в соответствии с полезной моделью снабжена опорной мачтой, в верхней части которой установлен с возможностью вращения, по крайней мере, один подвижный полукорпус, к которому присоединена, по крайней мере, одна верхняя радиальная горизонтальная балка, выполненная в виде горизонтальной лопасти, а на беговой дорожке нижней части полукорпуса размещены пьезоэлементы.To achieve the technical task, a rotary-type wind turbine of a beam construction with a vertical axis of rotation, containing wind pressure detectors mounted with the possibility of angular rotations around vertical axes on rotating radial horizontal beams, is equipped with a support mast in accordance with the utility model, in the upper part of which rotatably mounted at least one movable half-housing to which at least one upper radial mount is attached an umbrella beam made in the form of a horizontal blade, and piezoelectric elements are placed on the treadmill of the lower part of the half-housing.
Ветровая силовая установка может быть снабжена вторым подвижным полукорпусом, причем полукорпуса установлены с возможностью вращения в противоположных направлениях.The wind power plant can be equipped with a second movable half-hull, with the half-hull mounted rotatably in opposite directions.
Ко второму полукорпусу присоединена нижняя радиальная горизонтальная балка, выполненная в виде горизонтальной лопасти с приемниками ветрового напора.The lower radial horizontal beam, made in the form of a horizontal blade with wind pressure receivers, is connected to the second half-housing.
На верхних радиальных горизонтальных балках, в местах, обращенных к солнцу, размещены солнечные батареи.On the upper radial horizontal beams, in places facing the sun, solar panels are placed.
В полукорпусах размещены электрогенераторы.In the half-housings there are electric generators.
Технический результат от использования всех признаков полезной модели заключается в повышении надежности работы при увеличении коэффициента полезного действия конструкции.The technical result from the use of all the features of a utility model is to increase the reliability of the work while increasing the efficiency of the design.
Наличие мачты, снабженной, по крайней мере, одним полукорпусом, к которому присоединена радиальная горизонтальная балка, выполненная в виде горизонтальной лопасти, позволяет повысить надежность работы установки и ее КПД.The presence of a mast equipped with at least one half-hull, to which a radial horizontal beam, made in the form of a horizontal blade, is attached, can improve the reliability of the installation and its efficiency.
Выполнение горизонтальных балок в виде лопастей, наличие пьезоэлементов, контактирующих с вращающимся полукорпусом, значительно повышает надежность работы и при этом позволяет увеличить КПД установки.The implementation of horizontal beams in the form of blades, the presence of piezoelectric elements in contact with a rotating half-housing, significantly increases the reliability and at the same time increases the efficiency of the installation.
Дополнительно размещение на горизонтальных балках солнечных батарей также позволяет увеличить КПД установки.Additionally, placement on horizontal beams of solar panels also allows you to increase the efficiency of the installation.
Использование пьезоэлементов, которые под действием деформации индуцируют электрический заряд, уже давно известно для преобразования механической энергии в электричество. Известно применение в качестве пьезоэлемента нитрид алюминия вместо традиционного цирконат-титаната.The use of piezoelectric elements, which under the action of deformation induce an electric charge, has long been known for converting mechanical energy into electricity. It is known to use aluminum nitride as a piezoelectric element instead of traditional zirconate titanate.
Солнечные батареи на горизонтальных лопастях служат дополнительным источником энергии при безветрии или слабом ветре и во время вращения, несмотря на то, что энергия будет пульсирующей и менее эффективной.Solar panels on horizontal blades serve as an additional source of energy during calm and light winds and during rotation, despite the fact that the energy will be pulsating and less efficient.
Фиг. 1 - ветровая силовая установка;FIG. 1 - wind power plant;
Фиг. 2 - кинематическая схема восьми * двенадцати лопастной ветровой силовой установки;FIG. 2 - kinematic diagram of eight * twelve blade wind power plants;
Фиг. 3 - принципиальная схема работы восьми * двенадцати лопастной ветровой силовой установки;FIG. 3 is a schematic diagram of the operation of eight * twelve blade wind power plants;
Фиг. 4 - устройство парусов шести лопастной ветровой силовой установки;FIG. 4 - the device of the sails of a six-blade wind power plant;
Фиг. 5 - схема работы шести лопастной ветровой силовой установки.FIG. 5 is a diagram of a six-blade wind power plant.
Предлагаемая ветровая силовая установка может использоваться, как на плавучей платформе, так и на земле.The proposed wind power plant can be used both on a floating platform and on the ground.
Ветровая силовая установка карусельного типа балочной конструкции оснащена вертикальной осью 1 вращения, установленной в подшипниках 2 полукорпуса 3. В предпочтительном варианте ветровая установка снабжена двумя полукорпусами 3, 4, выполненными с возможностью вращения в противоположные стороны. Полукорпуса 3, 4 установлены в верхней части опорной мачты 5.The carousel-type wind turbine of the girder structure is equipped with a vertical axis of
С полукорпусом 3 соединена, по крайней мере, одна вращающаяся верхняя радиальная горизонтальная балка 6. С полукорпусом 4 соединена вращающаяся нижняя радиальная горизонтальная балка 7. На балке 6 установлены приемники ветрового напора основные - 8 и дополнительные 9, на балке 7 установлены вспомогательные приемники ветрового напора 10. Приемники ветрового напора (основные, дополнительные и вспомогательные) установлены на балках 6, 7 с возможностью угловых поворотов вокруг вертикальных осей 11. Каждый приемник ветрового напора снабжен индивидуальной вертикальной осью 11.At least one rotating upper radial
В местах контакта полукорпусов 3 и 4 и на беговой дорожке 12 (рольганге) нижней части нижнего полукорпуса 4 размещены пьезоэлементы 13. Каждый пьезоэлемент обычно изготовляется как плоская пластина, по противоположным сторонам которой монтируются (напыляются) электроды. При ее деформации на этих электродах появляется ЭДС.At the contact points of the half-
На фигуре 2 показана принципиальная схема восьми лопастной ветровой силовой установки. Схема установки (Фиг. 2) представляет балочную конструкцию с лопастями. Балки 6, 7 крепятся соответственно к верхнему 3 и нижнему 4 полукорпусам и находятся на общей оси 1 вращения, установленной на подшипниках 2 в полукорпусах. Для устойчивости установки по наружной окружности нижнего полукорпуса 4 располагаются рольганги 12, которые удерживают конструкцию от горизонтальных перемещений и одновременно являются возбудителями энергии воздействуя на пьезоэлементы 13, расположенных на дорожке перемещения по роликам 12.The figure 2 shows a schematic diagram of an eight-blade wind power plant. The installation diagram (Fig. 2) is a beam structure with blades.
В данной конструкции (Фиг. 2, 3) лопасти, которые крепятся соответственно к верхнему 3 и нижнему 4 полукорпусам, вращаются в противоположном направлении за счет ориентации лопастей и сателлитов 14, расположенных между верхним и нижним полукорпусами, которые также воздействуют на пьезоэлементы 13. Горизонтальные балки 6, 7 также выполнены в виде лопастей и являются несущими для приемников ветрового напора 8, 9, 10. Горизонтальные балки имеют конструкцию фермы, снабженной оболочкой, которая и образует форму лопасти балок, что повышает жесткость балок и одновременно позволяет использовать их как дополнительные лопасти.In this design (Fig. 2, 3), the blades that are attached respectively to the upper 3 and lower 4 half-shells rotate in the opposite direction due to the orientation of the blades and
На горизонтальных балках размещены вертикальные приемники ветрового напора - 8, 9, 10, которые крепятся через фланцы на осях 11 и имеют при этом свободный поворот, в данном случае (Фиг. 2, 3) до 90°. Такая свобода поворота приемников ветрового напора, ориентированная на направление ветра, является основой получения максимального КПД установки. На верхних горизонтальных балках 6 на плоскости, направленной в сторону солнца устанавливаются солнечные батареи 15, которые дают дополнительный источник энергии, компенсируя потери при отсутствии или слабом ветре. Солнечная батарея характеризуется как источник электрического тока посредством фотоэлектрических преобразователей. Преимущество солнечных батарей обусловлено отсутствием подвижных частей, их высокой надежностью и стабильностью. При этом срок службы практически не ограничен.On the horizontal beams are placed vertical receivers of wind pressure - 8, 9, 10, which are mounted through flanges on the
Приемники ветрового напора 8, 9, 10 ветровой силовой установки устроены по принципу яхтовых парусов, плавность свободного хода обеспечивают амортизаторы гидро или воздушного типа (не показаны). Стабильность вращения ветровой силовой установки (в зависимости от силы ветра) достигается увеличением или уменьшением нагрузки путем включения или выключения электрогенераторов. При штормовом ветре приемники ветрового напора 8, 9, 10 становятся по ветру через храповой механизм 16 (см. фиг. 2, 4) и тем самым прекращается вращение ветровой силовой установки.The receivers of the
Вертикальные приемники ветрового напора 8, 9, 10 выполняются из композитных материалов при этом легкие и прочные. Мощность ветровой силовой установки установки зависит от плеча, то есть длины и площади горизонтальных балок 6, 7 и общей площади приемников ветрового напора 8, 9, 10.Vertical receivers of
На фиг. 3 представлен принцип работы приемников ветрового напора восьми-двенадцати лопастной ветровой силовой установки относительно направления ветра, указанного волнистыми стрелками. Приемники ветрового напора 8, 9, 10, находясь параллельно горизонтальным балкам, работают в наиболее в активной зоне, но, переходя критическую точку, автоматически под воздействием ветра разворачиваются на 90° оставаясь в активной зоне. Двигаясь на встречный ветер, приемники ветрового напора работают во флюгерном режиме. Таким образом, уменьшается сопротивление ветру, а в итоге увеличивается КПД установки. Нижние приемники ветрового напора работают по аналогичной схеме, но вращаются в противоположном направлении, уменьшая момент разворота всей конструкции при работе.In FIG. 3 shows the principle of operation of wind pressure receivers of eight to twelve-blade wind power plants relative to the direction of the wind indicated by the wavy arrows. The receivers of the
Данная схема работы (Фиг. 2, 3) может применяться, в том числе, и на плавучих платформах (Фиг. 1) в качестве энергетической установки для жилых комплексов.This work scheme (Fig. 2, 3) can be applied, including on floating platforms (Fig. 1) as a power plant for residential complexes.
На фиг. 5 представлена работа шести лопастной ветровой силовой установки только с верхним вращающимся полукорпусом 3, в нижней части схемы волнистыми стрелками показано направление ветра. Принцип работы приемников ветрового напора аналогичный предыдущей восьми лопастной конструкции, при условии разворота приемников ветрового напора 8, 9 до 120°.In FIG. Figure 5 shows the operation of a six-blade wind power plant with only the upper rotating half-
Плавность поворота приемников ветрового напора 8, 9 от критической точки до 120° достигается путем балансировки относительно оси поворота, центра площади каждого из приемников и его центра массы. Безопасность работы приемников ветрового напора при штормовой ситуации обеспечивается храповым устройством 16 (см. фиг. 4). Он обеспечивает при максимальной ветровой нагрузке переход приемников ветрового напора во флюгерный режим.The smoothness of rotation of the
Необходимую стабильность вращения приемников ветрового напора при любой силе ветра в пределах одного - двух оборотов в секунду обеспечивает стандартное автоматическое устройство вариаторного типа (не показано) при различных типах электрогенераторов 17, в данном случае уменьшая или увеличивая зазор между статором и ротором, исходя из силы ветра. Также стабильность вращения приемников ветрового напора обеспечивается за счет автоматического включения или отключения электрогенераторов в зависимости от силы ветра.The necessary stability of rotation of the wind pressure receivers at any wind strength within one to two revolutions per second is provided by a standard automatic variator type device (not shown) for various types of
Под действием воздушного потока на автономные узлы приемников ветрового напора, находящихся на установке максимально удаленно от оси ее вращения, создается вращающий момент установки, который передается электрогенераторам 17 (см. фиг 5).Under the action of the air flow on the autonomous nodes of the wind pressure receivers located at the installation as far as possible from the axis of its rotation, the installation torque is created, which is transmitted to the electric generators 17 (see Fig. 5).
При скорости ветра, превышающей допустимую, приемники ветрового напора разворачиваются, уменьшая свою площадь с помощью стандартного устройства (не показано).When the wind speed exceeds the permissible, wind pressure receivers are deployed, reducing their area using a standard device (not shown).
Испытания макетных образцов показали высокую надежность работы и высокий коэффициент полезного действия конструкции.Tests of prototypes showed high reliability and high efficiency of the structure.
Предлагаемая ветровая силовая установка может быть использована также и для привода ветровых насосных или компрессорных станций, ветровых мельниц и маслобоен, ветровых зерноочистительных агрегатов, пилорам и циркульных пил и т.п. используя при этом экологически чистый вид энергии - ветровую энергию, не затрачивая материальные и трудовые ресурсы на добычу, переработку, транспортировку жидкого или твердого топлива и не загрязняя окружающую среду вредными выбросами.The proposed wind power plant can also be used to drive wind pump or compressor stations, wind mills and oil mills, wind grain cleaning units, sawmills and circular saws, etc. using at the same time environmentally friendly type of energy - wind energy, without spending material and labor resources for the extraction, processing, transportation of liquid or solid fuels and without polluting the environment with harmful emissions.
Устройство может быть изготовлено с применением современного оборудования, материалов и технологий.The device can be manufactured using modern equipment, materials and technologies.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015137577/06U RU161935U1 (en) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | WIND POWER INSTALLATION OF CHARACTER TYPE OF BEAM STRUCTURE WITH VERTICAL ROTATION AXIS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015137577/06U RU161935U1 (en) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | WIND POWER INSTALLATION OF CHARACTER TYPE OF BEAM STRUCTURE WITH VERTICAL ROTATION AXIS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU161935U1 true RU161935U1 (en) | 2016-05-20 |
Family
ID=56012485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015137577/06U RU161935U1 (en) | 2015-09-02 | 2015-09-02 | WIND POWER INSTALLATION OF CHARACTER TYPE OF BEAM STRUCTURE WITH VERTICAL ROTATION AXIS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU161935U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2691865C1 (en) * | 2018-09-21 | 2019-06-18 | Виктор Валериевич Чебоксаров | Power plant |
RU2734298C1 (en) * | 2020-05-12 | 2020-10-14 | Анатолий Тимофеевич Кожанов | Solar-wind unit |
-
2015
- 2015-09-02 RU RU2015137577/06U patent/RU161935U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2691865C1 (en) * | 2018-09-21 | 2019-06-18 | Виктор Валериевич Чебоксаров | Power plant |
RU2734298C1 (en) * | 2020-05-12 | 2020-10-14 | Анатолий Тимофеевич Кожанов | Solar-wind unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4036916A (en) | Wind driven electric power generator | |
EP2556244B1 (en) | Wind energy conversion device | |
US20110158787A1 (en) | Wind turbine | |
US10662922B2 (en) | Method for efficiently obtaining mechanical work and/or generating power from fluid flows and apparatus thereof | |
CN1380495A (en) | Wind-collecting wind force power generation method and its equipment | |
US20130287572A1 (en) | Dynamic turbine system | |
RU161935U1 (en) | WIND POWER INSTALLATION OF CHARACTER TYPE OF BEAM STRUCTURE WITH VERTICAL ROTATION AXIS | |
GB2382381A (en) | Improvements in wind turbines | |
AU2011205330B2 (en) | Wind turbine generator and motor | |
Hossain et al. | Design and development of a 1/3 scale vertical axis wind turbine for electrical power generation | |
US20070160477A1 (en) | Vertical axis fluid actuated turbine | |
CN209569123U (en) | Vertical axis wind-mill generator | |
TW202233958A (en) | Wind power generator installable on moving body | |
WO2012050540A1 (en) | Wind turbine (embodiments) | |
KR20220133241A (en) | Drag-and-lift-based wind turbine system with adjustable blades | |
RU2482328C1 (en) | Polywindrotor power unit | |
RU71707U1 (en) | ROTARY WIND ENGINE | |
RU2461733C1 (en) | Wind-driven unit | |
RU2631587C2 (en) | Sail horizontal wind-driven turbine | |
RU48370U1 (en) | WIND INSTALLATION | |
KR102066031B1 (en) | Two axis vertical type wind power generator | |
US11326577B2 (en) | Wind and water turbine apparatuses | |
EA016225B1 (en) | Method for generating electric power and airodynemic power plant therefor | |
PL390976A1 (en) | High-power wind power plant | |
WO2009103142A1 (en) | Wind-driven high power electric plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170903 |