RU2099590C1 - Ветроустановка - Google Patents

Ветроустановка Download PDF

Info

Publication number
RU2099590C1
RU2099590C1 RU96101928A RU96101928A RU2099590C1 RU 2099590 C1 RU2099590 C1 RU 2099590C1 RU 96101928 A RU96101928 A RU 96101928A RU 96101928 A RU96101928 A RU 96101928A RU 2099590 C1 RU2099590 C1 RU 2099590C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
sails
generator
windwheel
mast
Prior art date
Application number
RU96101928A
Other languages
English (en)
Other versions
RU96101928A (ru
Inventor
К.Н. Штубов
В.Т. Ольшевская
Original Assignee
Штубов Константин Николаевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Штубов Константин Николаевич filed Critical Штубов Константин Николаевич
Priority to RU96101928A priority Critical patent/RU2099590C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2099590C1 publication Critical patent/RU2099590C1/ru
Publication of RU96101928A publication Critical patent/RU96101928A/ru

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Используется в ветроэнергетике. Сущность изобретения: ветроустановка, включающая мачту-трубу с растяжками, два паруса, генератор, причем паруса выполнены в виде полудиффузоров, укрепленных шарнирно на мачте-трубе, при этом в конце каждого паруса установлено крыльчатое многолопастное ветроколесо, а передача энергии от ветроколес к генератору обеспечивается с помощью горизонтальных валов через коническую шестеренчатую передачу к вертикальному валу и мультипликатору у генератора. С целью стабилизации частоты вращения ветроколес паруса выполнены с возможностью изменения угла атаки ветра (угла между парусами) с помощью пружины, связывающей паруса между собой, а с целью автоматического вывода ветроустановки из-под ураганного ветра соединение парусов между собой предусматривает их полное складывание и поворот ветроколес на шарнирах параллельно направлению ветрового потока. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к области энергетики, а именно к ветродвигателям.
Известна ветроэлектрическая установка, содержащая мачту, крыльчатое колесо, регулирующее устройство ориентации ветроколеса на направление ветра и механизм вывода ветроколеса из-под ураганного ветра [1]
Недостатком ее является малый КПД и малый коэффициент использования энергии ветра ( ξ 0,33 0,46), высокая металлоемкость на 1 кВт установленной мощности и малый ресурс эксплуатации за счет большого числа механических связей.
Известна также ветроустановка, содержащая крылья-паруса, тележку, движущуюся по рельсовому пути и соединенную с генератором [2]
Недостатком ее является сложность токосъема с движущегося генератора, высокая металлоемкость, т.к. требуется кольцевой рельс, низкий КПД в связи с затруднением (торможением) при круговом движении против ветра, большая требуемая земельная площадь для эксплуатации установки.
Известны парусные ветродвигатели [3] и [4] с вертикальным валом вращающихся парусов-лопастей, что не исключает их тормозного действия.
Наиболее близким устройством к предлагаемому является парусный электродвигатель [5] включающий опору и четыре вращающихся на вертикальной оси прямоугольных паруса с четырьмя шарнирными подпружиненными вертикальными лопастями на каждом парусе.
Недостатками его являются.
1. Низкий коэффициент использования энергии ветра из-за тормозного действия парусов при вращении по типу карусельного ветроколеса.
2. Невысокая быстроходность.
3. Большое число механических связей, подверженных повышенному износу, из-за большого числа лопастей, шарнирно укрепленных на парусах.
4. Отсутствует стабилизация частоты вращения ветроколеса (парусов).
5. Отсутствует устройство вывода ветроколеса из-под ураганного ветра и остановки его.
6. Высокая металлоемкость из-за большого числа лопастей.
7. Громоздкость сооружения при больших мощностях.
Задачей изобретения является повышение коэффициента использования энергии ветра и снижение металлоемкости на 1 кВт установленной мощности при автоматической стабилизации частоты вращения ветроколеса, пуска и останова устройства.
Решение указанных задач достигается применением двух парусов-ветроуловителей 2 (фиг.1), выполненных в виде сужающихся к ветроколесам 3 полудиффузоров, установленных шарнирно на неподвижной мачте 1 из цельнометаллической трубы с растяжками 27.
При этом паруса расположены под углом (например, 120o) друг к другу с помощью упругого крепления (пружины 11 на захватах 9 с регулировочным болтом 12). На конце каждого паруса-полудиффузора 2 в ободах 5 имеется крыльчатое многолопастное колесо 3 с возможностью шарнирного поворота колеса 3 с ободом 5 в раме 6 на 90o при ураганном ветре и для остановки устройства.
Ветроколесо 3 связано через вал 7 и коническую шестерню 22 с угловой шестеренчатой подачей 23, имеющей внутренние шлицы 10, с которыми сцепляется цилиндрическая шестерня 25, расположенная внутри мачты 1 (эксцентрично по отношению к центру мачты-трубы 1) на валу 12, соединенном с генератором 13.
На фиг.1 показан вид установки со стороны направления ветра.
На фиг. 2 вид сверху ветроустановки с эксцентричным расположением цилиндрической шестерни 25 в мачте-трубе 1.
На фиг.3 показано устройство конической угловой передачи 23 от двух крыльчатых ветроколес 3 через конические шестерни 22 к цилиндрической шестерне 25 и к валу 12 передачи моментов вращения к генератору 13.
На фиг.4 разрез А-А на фиг.2 устройство выхода ветроколеса во "флюгерное" положение при ураганном ветре и при останове ветроустановки.
Устройство работает следующим образом. Ветер, попадая на паруса-полудиффузоры 2, отклоняется ими и дополнительными минидиффузорами 4 на ветроколеса 3. Расположение парусов 2 под углом (<120o) друг к другу обеспечивает автоматическую ориентацию их на направление ветра.
Упругое соединение парусов между собой натяжной пружиной 11 (или контргрузом) обеспечивает возможность изменения угла между парусами (и угла атаки) при изменении скорости ветра, чем автоматически стабилизируется частота вращения ветроколес, расположенных под прямым углом к парусам-полудиффузорам 2 и в конце их.
Для остановки или вывода устройства из-под ураганного ветра паруса 2 полностью складываются между собой, для чего конические шестерни 23 располагаются с противоположных сторон по вертикали (сверху и снизу) от двухсторонней конической шестерни 22.
Кроме того, при ураганном ветре ветроколеса 3 с ободом 5 также поворачиваются под давлением ветра, наибольшего у поверхности паруса (максимально на 90o, то есть параллельно ветровому потоку), в шарнирном креплении обода 5 в раме 6 паруса 2 (фиг.4). При этом вал 7 несколько изменяет свое положение в пространстве, для чего предусмотрено шарнирное соединение 16 с телескопической шлицевой связью 17 вала 7, обеспечивающих изменение длины и поворот вала 7 при переходе колеса 3 во "флюгерное" положение.
Возврат ветроколеса 3 с ободом 5 в исходное (рабочее) положение при спадании ураганной скорости ветра осуществляется за счет троса 14 и пружины 15, соединенных с ободом 5 ветроколеса 3.
При изменении направления ветра паруса с ветроколесами имеют возможность поворота вокруг вертикальной оси мачты 1. Для этого на мачте 1 шарнирно на упорных подшипниках скольжения 20 крепится кронштейн 19. Регулировочные болты 21 служат для регулирования зазора зацепления конических шестерен 22 и 23 между собой.
Момент вращения конической двухсторонней шестерни 23 передается через цилиндрическую шестерню 25, входящую в зацепление с внутренней шлицевой частью 10 конической шестерни 29, на вал 12.
Передача момента от вала 12 к генератору 13 производится через обычную угловую коническую передачу (не показана) и в зависимости от марки генератора (номинальной его частоты вращения) может включать редуктор (мультипликатор) 8 и маховик с обгонной муфтой (общеизвестны и не показаны), способствующие дополнительной стабилизации частоты вращения генератора.
Для полной остановки ветрогенератора ослабляется натяжение пружины 11 регулировочным болтом 12.
Эффективность и технико-экономические преимущества данного устройства в сравнении с существующими заключаются в следующем:
повышение коэффициента использования энергии ветра за счет применения полудиффузоров, где происходит преобразование усиленной скорости ветра в 3.5 раз по закону Бернулли в энергию давления на ветроколеса и подъемную силу;
снижение металлоемкости на 1 кВт установленной мощности в связи с повышением мощности примерно в 6.10 раз благодаря усилению скорости ветра на ветроколесо в сравнении с существующими установками соизмеримых размеров ветроколес [1]
увеличение срока службы в связи с уменьшением количества механических связей и их износом;
обеспечение работы установки в слабоветренных районах (V 1.2 м/с);
небольшие земельные площади в сравнении с [5]
простота изготовления, в основном, из стандартных деталей.
Литература, принятая во внимание
1. Проспект установки АВЗ-12 А НПО "ВЕТРОЭН" мощностью 16 кВт. Истра Московской обл. 1986.
2. Проценко А.Н. Энергетика сегодня и завтра. М. Молодая гвардия, 1987.
3. Громов А.В. и Пыльников Д.Д. Автор. заявка N 9185. Карусельный ветродвигатель.
4. Моралевич Ю.А. Автор. заявка N 9953. Парусный ветродвигатель.
5. Авт. св. СССР N 1178931, кл. F 03 D 3/00, 1985(прототип).

Claims (3)

1. Ветроустановка, включающая мачту, парус, генератор, отличающаяся тем, что паруса выполнены в виде двух полудиффузоров, расположенных шарнирно на мачте, в конце каждого из которых установлено крыльчатое многолопастное ветроколесо.
2. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что паруса выполнены с возможностью изменения угла атаки ветра на паруса (угла между парусами) с помощью пружины (или контргруза), связывающих паруса между собой.
3. Ветроустановка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что соединение парусов между собой и к мачте предусматривает полное их складывание и поворот ветроколес на шарнирах параллельно направлению ветрового потока.
RU96101928A 1996-01-24 1996-01-24 Ветроустановка RU2099590C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96101928A RU2099590C1 (ru) 1996-01-24 1996-01-24 Ветроустановка

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96101928A RU2099590C1 (ru) 1996-01-24 1996-01-24 Ветроустановка

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2099590C1 true RU2099590C1 (ru) 1997-12-20
RU96101928A RU96101928A (ru) 1998-01-27

Family

ID=20176412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96101928A RU2099590C1 (ru) 1996-01-24 1996-01-24 Ветроустановка

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2099590C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD2080C2 (ru) * 1999-04-26 2003-09-30 Виталие БУРЧУ Ветровая турбина (варианты)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SU, авторское свидетельство, 1178931, кл. F 03 D 3/00, 1985. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD2080C2 (ru) * 1999-04-26 2003-09-30 Виталие БУРЧУ Ветровая турбина (варианты)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5850108A (en) Fluid flow power generation system with foil
US4423333A (en) Horizontal axis wind energy conversion system with aerodynamic blade pitch control
US4832569A (en) Governed vane wind turbine
US4350895A (en) Wind turbine and method for power generation
US20070018464A1 (en) Wind turbine device
KR100976382B1 (ko) 쌍엽 풍력 발전장치
US20060151664A1 (en) Power transmission device
WO2005068833A2 (en) Wind turbine with variable pitch blades
EP0449979A1 (en) Vertical axis sail bladed wind turbine
EP0767877A1 (en) The multi-unit rotor blade system integrated wind turbine
JP2008175070A (ja) 縦軸マグナス型風力発電機
CN108457795B (zh) 自动变桨和失能保护的风力发电机风轮
AU2013308193A1 (en) Vertical axis wind turbine
US20100290908A1 (en) A blade pitch control mechanism
JP2013534592A (ja) 垂直軸風車
RU2099590C1 (ru) Ветроустановка
EP1010891A1 (en) Wind turbine with wind channeling means
RU2078990C1 (ru) Ветровая энергетическая установка
EP3643913B1 (en) Sail device
RU71707U1 (ru) Роторный ветродвигатель
CN201092934Y (zh) 垂直轴风力发电机
CA2158491A1 (en) Vertical axis wind turbine
RU2139443C1 (ru) Энергетический комплекс трехвального ветродвигателя
RU2059105C1 (ru) Ветроэнергетическая установка
JP7304529B2 (ja) 風力発電機