RU2012155511A - Установка для вырабатывания электрической энергии из энергии ветра - Google Patents

Abstract

1. Установка для вырабатывания электрической энергии из энергии преобладающего ветра над поверхностью, содержащая:кожухи, каждый из которых имеет горловину, увеличивающую скорость преобладающего ветра, проходящего сквозь кожух;ветряные турбины, каждая из которых расположена в горловине одного из кожухов;энергосистему для преобразования механической энергии, полученной от ветряных турбин, в электрическую энергию;блоки, каждый из которых содержит по меньшей мере два указанных кожуха и связанные с ними ветряные турбины, и по меньшей мере часть энергосистемы;поворотную монтажную систему для шарнирной поддержки каждого из блоков таким образом, чтобы в случае необходимости каждый из блоков мог быть повернут навстречу преобладающему ветру; иопорную конструкцию, поддерживающую блоки над поверхностью.2. Установка по п.1, в которой каждый из кожухов содержит:внутреннюю поверхность и наружную поверхность, которые образуют замкнутую полость между ними;детали конструкции внутри замкнутой полости, обеспечивающие прочность и жесткость кожуха;распорки, соединенные с кожухом и поддерживающие ветряную турбину в горловине; иплатформу в замкнутой полости для поддерживания компонентов энергосистемы.3. Установка по п.1, в которой поворотная монтажная система содержит:внутренний рельс и наружный рельс, расположенные выше и ниже каждого блока, причем каждый рельс установлен на системе раскосов опорной конструкции.4. Установка по п.3, в которой поворотная монтажная система дополнительно содержит:тележки, установленные на верхней и нижней рамах блока, причем каждая из тележек имеет по меньшей мере одно колесо для установки

Claims (17)

1. Установка для вырабатывания электрической энергии из энергии преобладающего ветра над поверхностью, содержащая:

кожухи, каждый из которых имеет горловину, увеличивающую скорость преобладающего ветра, проходящего сквозь кожух;

ветряные турбины, каждая из которых расположена в горловине одного из кожухов;

энергосистему для преобразования механической энергии, полученной от ветряных турбин, в электрическую энергию;

блоки, каждый из которых содержит по меньшей мере два указанных кожуха и связанные с ними ветряные турбины, и по меньшей мере часть энергосистемы;

поворотную монтажную систему для шарнирной поддержки каждого из блоков таким образом, чтобы в случае необходимости каждый из блоков мог быть повернут навстречу преобладающему ветру; и

опорную конструкцию, поддерживающую блоки над поверхностью.

2. Установка по п.1, в которой каждый из кожухов содержит:

внутреннюю поверхность и наружную поверхность, которые образуют замкнутую полость между ними;

детали конструкции внутри замкнутой полости, обеспечивающие прочность и жесткость кожуха;

распорки, соединенные с кожухом и поддерживающие ветряную турбину в горловине; и

платформу в замкнутой полости для поддерживания компонентов энергосистемы.

3. Установка по п.1, в которой поворотная монтажная система содержит:

внутренний рельс и наружный рельс, расположенные выше и ниже каждого блока, причем каждый рельс установлен на системе раскосов опорной конструкции.

4. Установка по п.3, в которой поворотная монтажная система дополнительно содержит:

тележки, установленные на верхней и нижней рамах блока, причем каждая из тележек имеет по меньшей мере одно колесо для установки указанной тележки на один из внутреннего или наружного рельсов, при этом некоторые из колес взаимодействуют с наружными рельсами вертикально, и таким образом вес блока удерживается наружными рельсами, а некоторые из колес взаимодействуют с внутренними рельсами горизонтально, и таким образом горизонтальные нагрузки, приложенные к блоку преобладающим ветром, выдерживаются внутренними рельсами.

5. Установка по п.1, в которой каждый из кожухов имеет тороидальную форму с горизонтальной осью.

6. Установка по п.5, в которой каждый из кожухов дополнительно содержит:

внутреннюю поверхность и наружную поверхность, которые сходятся в кольцевом переднем крае и кольцевом заднем крае, причем кольцевой передний край имеет диаметр края, составляющий половину радиального поперечного сечения внутренней и наружной поверхностей, образующих форму, вращение которой вокруг горизонтальной оси кожуха определяет внутреннюю и наружную поверхности;

горловину, образованную внутренней поверхностью между передним и задним краями, имеющую диаметр (D) горловины, который меньше диаметра края, которая таким образом увеличивает скорость ветра, проходящего сквозь горловину, относительно скорости преобладающего ветра;

внутреннюю переднюю кривую внутренней поверхности, имеющую форму, которая максимизирует массу и скорость ветра, проходящего сквозь горловину, и минимизирует вихревое движение ветра и сопротивление вдоль внутренней поверхности гондолы, причем указанная внутренняя передняя кривая начинается в точке у кольцевого переднего края, расстояние от которой до оси кожуха составляет от 0,55 D до 0,95 D, проходит к указанной оси в направлении в пределах угла в 15° относительно плоскости, перпендикулярной оси, и заканчивается в горловине в направлении в пределах угла в 15° относительно линии, параллельной указанной оси; и наружную переднюю кривую наружной поверхности, имеющую форму, которая максимизирует массу ветра, проходящего через горловину, в соединении с формой внутренней передней кривой, и минимизирует вихревое движение ветра и сопротивление вдоль наружной поверхности кожуха, причем указанная наружная передняя кривая начинается у кольцевого переднего края, проходит в направлении от оси в пределах угла в 15° относительно плоскости, перпендикулярной оси, и заканчивается в направлении в пределах угла в 10° относительно линии, параллельной оси на расстоянии от 0,6 D до 2,0 D от этой оси.

7. Установка по п.1, в которой каждый из блоков содержит по меньшей мере два кожуха, обращенных в одном и том же направлении и соединенных горизонтальной верхней рамой, расположенной над указанными по меньшей мере двумя кожухами, и горизонтальной нижней рамой, расположенной под указанными по меньшей мере двумя кожухами.

8. Установка по п.7, в которой каждый из блоков дополнительно содержит:

по меньшей мере две пары рамных растяжек, соединяющих по диагонали верхнюю раму с нижней рамой, для придания блоку конструктивной прочности и стабильности размеров, причем одна пара рамных растяжек расположена в вертикальной плоскости с передней стороны верхней рамы и нижней рамы, а другая из пар рамных растяжек расположена в вертикальной плоскости с задней стороны верхней рамы и нижней рамы.

9. Установка по п.8, в которой каждый из блоков дополнительно содержит управляющую систему для блока, содержащую датчик направления ветра, управляющее устройство и электродвигатели для приведения в действие колес для поворота блока навстречу преобладающего ветра.

10. Установка по п.1, в которой энергосистема содержит:

гидравлическую систему, расположенную в каждом блоке, содержащую:

i. гидравлический насос, в рабочем положении соединенный с каждой из ветряных турбин; и

ii. силовой контроллер, в рабочем положении направляющий поток текучей среды от гидравлического насоса к выбранным гидравлическим двигателям для преобразования потока текучей среды в механическую энергию;

электрическую систему постоянного тока, содержащую генераторы для преобразования механической энергии, полученной от гидравлических двигателей, в электроэнергию постоянного тока;

модульную шину, объединяющую всю электроэнергию постоянного тока, выработанную выбранными гидравлическими двигателями в блоке; и

общую шину постоянного тока для отбора электроэнергии постоянного тока от всех блоков.

11. Установка по п.10, в которой энергосистема дополнительно содержит:

электрический преобразователь переменного тока, в рабочем положении соединенный с общей шиной постоянного тока, для преобразования электроэнергии постоянного тока в электроэнергию переменного тока, синхронизированную для подачи в энергосеть.

12. Установка по п.1, в которой опорная конструкция содержит:

центральную башню и

по меньшей мере три периферийные башни, расположенные вокруг центральной башни.

13. Установка по п.12, в которой опорная конструкция дополнительно содержит системы раскосов, ориентированные горизонтально и расположенные выше и ниже каждого из блоков с вертикальными интервалами, обеспечивающими возможность поворота блоков между этими системами раскосов и одновременно с этим поддерживающие указанные блоки, причем каждая из указанных систем раскосов содержит:

i. кольцевой каркас, формирующий многоугольник вокруг центральной башни и имеющий вершины, количество которых равно количеству периферийных башен, причем указанный кольцевой каркас соединен с центральной башней и поддерживает один конец каждой радиальной фермы и один конец рельсовой фермы;

ii. радиальные фермы, каждая из которых соединяет одну вершину кольцевого каркаса с периферийной башней;

iii. периферийные фермы, каждая из которых соединяет две соседние периферийные башни; и

iv. рельсовые фермы, каждая из которых соединяет две соседние радиальные фермы.

14. Установка для вырабатывания электрической энергии из энергии преобладающего ветра над поверхностью, содержащая:

кожухи, каждый из которых имеет:

тороидальную форму, имеющую горизонтальную ось;

внутреннюю поверхность и наружную поверхность, которые сходятся в кольцевом переднем крае и кольцевом заднем крае, причем кольцевой передний край имеет диаметр, составляющий половину радиального поперечного сечения внутренней и наружной поверхностей, образующих форму, вращение которой вокруг горизонтальной оси кожуха формирует внутреннюю и наружную поверхности;

горловину, образованную внутренней поверхностью между передним и задним краями, имеющую диаметр (D) горловины, который меньше диаметра края, которая таким образом увеличивает скорость ветра, проходящего сквозь горловину, относительно скорости преобладающего ветра;

внутреннюю переднюю кривую внутренней поверхности, имеющую форму, которая максимизирует массу и скорость ветра, проходящего сквозь горловину, и минимизирует вихревое движение ветра и сопротивление внутренней поверхности кожуха, причем указанная внутренняя передняя кривая начинается в точке кольцевого переднего края, расстояние от которой до оси кожуха составляет от 0,55 D до 0,95 D, проходит в направлении к оси кожуха в пределах угла в 15° относительно плоскости, перпендикулярной указанной оси, и заканчивается в горловине в направлении в пределах угла в 15° относительно линии, параллельной к указанной оси; и

наружную переднюю кривую наружной поверхности, имеющую форму, которая максимизирует массу ветра, проходящего через горловину, в соединении с формой внутренней передней кривой, и минимизирует вихревое движение ветра и сопротивление наружной поверхности кожуха, причем указанная наружная передняя кривая начинается в кольцевом переднем крае, проходит в направлении от оси в пределах угла в 15° относительно плоскости, перпендикулярной оси кожуха, и заканчивается в направлении в пределах угла в 10° относительно линии, параллельной к оси кожуха на расстоянии от оси кожуха, составляющем от 0,6 D до 2,0 D;

ветряные турбины, каждая из которых расположена в горловине одного из кожухов;

энергосистему для преобразования механической энергии, полученной от ветряных турбин, в электрическую энергию;

блоки, каждый из которых содержит по меньшей мере два кожуха и рамы для соединения указанных кожухов;

поворотную монтажную систему для шарнирной поддержки каждого из блоков таким образом, чтобы в случае необходимости каждый из блоков мог быть обращен навстречу преобладающему ветру; и

опорную конструкцию, поддерживающую блоки над поверхностью.

15. Установка для вырабатывания электрической энергии из энергии преобладающего ветра над поверхностью, содержащая:

кожухи, каждый из которых имеет горловину, сформированную внутренней поверхностью между передним краем и задним краем и имеющую диаметр, который меньше диаметра переднего края и который таким образом увеличивает скорость ветра через горловину относительно скорости преобладающего ветра;

ветряные турбины, каждая из которых расположена в горловине одного из кожухов;

энергосистему для преобразования механической энергии, полученной от ветряных турбин, в электрическую энергию;

блоки, каждый из которых содержит по меньшей мере два из указанных кожухов и связанные с ними ветряные турбины по меньшей мере части энергосистемы и рамы для соединения кожухов;

опорную конструкцию, поддерживающую блоки над поверхностью, содержащую центральную башню, системы раскосов и другие конструктивные опорные элементы; и

поворотную монтажную систему для шарнирной поддержки каждого из блоков таким образом, чтобы в случае необходимости каждый из блоков мог быть повернут навстречу преобладающему ветру, содержащую:

внутренний рельс и наружный рельс, расположенные выше и ниже каждого блока, причем каждый рельс установлен на системе раскосов опорной конструкции; и

тележки, установленные на верхней и нижней рамах блока, причем каждая из тележек имеет по меньшей мере одно колесо для установки указанной тележки на один из внутреннего или наружного рельсов, при этом некоторые из колес взаимодействуют с наружными рельсами вертикально, и таким образом вес блока поддерживается наружными рельсами, а некоторые из колес взаимодействуют с внутренними рельсами горизонтально, и таким образом горизонтальные нагрузки, приложенные к блоку преобладающим ветром, выдерживаются внутренними рельсами.

16. Установка по п.15, в которой опорная конструкция дополнительно содержит системы раскосов, ориентированные горизонтально и расположенные выше и ниже каждого из блоков с вертикальными интервалами, обеспечивающие возможность вращения блоков между указанными системами раскосов, и одновременно с этим поддерживающие указанные блоки, причем каждая из указанных систем раскосов содержит:

i. кольцевой каркас, формирующий многоугольник вокруг центральной башни и имеющий вершины, количество которых равно количеству периферийных башен, причем указанный кольцевой каркас соединен с центральной башней и поддерживает один конец каждой радиальной фермы и один конец рельсовой фермы;

ii. радиальные фермы, каждая из которых соединяет одну вершину кольцевого каркаса с периферийной башней;

iii. периферийные фермы, каждая из которых соединяет две соседние периферийные башни; и

iv. рельсовые фермы, каждая из которых соединяет две соседние радиальные фермы.

17. Установка по п.16, в которой внутренний рельс и наружный рельс поворотной монтажной системы поддерживаются системами раскосов.