RU2103545C1 - Wind-electric power plant (options) - Google Patents

Wind-electric power plant (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2103545C1
RU2103545C1 RU94005785A RU94005785A RU2103545C1 RU 2103545 C1 RU2103545 C1 RU 2103545C1 RU 94005785 A RU94005785 A RU 94005785A RU 94005785 A RU94005785 A RU 94005785A RU 2103545 C1 RU2103545 C1 RU 2103545C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
propeller
wind
screw
section
pipe
Prior art date
Application number
RU94005785A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94005785A (en
Inventor
Игорь Михайлович Глазунов
Original Assignee
Игорь Михайлович Глазунов
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 Игорь Михайлович Глазунов filed Critical Игорь Михайлович Глазунов
Priority to RU94005785A priority Critical patent/RU2103545C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2103545C1 publication Critical patent/RU2103545C1/en
Publication of RU94005785A publication Critical patent/RU94005785A/en

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
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: windmills for driving electric generators, propellers of water transport, etc. SUBSTANCE: air stream used by windmill is shaped by force in wind tunnel so that speed of air stream running on propeller in narrow section of tunnel increases many times compared to its speed at inlet of wind tunnel. For obtaining maximal possible power from air stream, inlet and outlet sectional areas of wind tunnel should be equal and definite geometric relation should be maintained between diameters of air and water propellers. EFFECT: improved power taken off air stream. 10 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к ветряным двигателям для привода электрических генераторов, винтов водяных движителей водных транспортных средств-ветроходов привода водяных насосов и других целей. The invention relates to wind engines for driving electric generators, propellers of water propellers of water vehicles, wind-driven water pumps for driving water pumps and other purposes.

Известны ветродвигатели со свободно вращающимся воздушным винтом или ветровым колесом (далее по тексту "воздушный винт" или просто "винт"), которые используются как ветряные мельницы, ветроэлектроэнергоустановки, или для привода водяных насосов и т.д. Known wind turbines with a freely rotating propeller or wind wheel (hereinafter referred to as "propeller" or simply "screw"), which are used as windmills, wind power plants, or to drive water pumps, etc.

Наибольшую мощность, которую может отобрать свободно вращающийся винт от мощности набегающего потока в сформированной винтом струе будет при снижении скорости потока перед винтом на 1/3 и за винтом еще на 1/3. Наибольшая мощность Tmax и сила упора винта F, соответствующего этой мощности по (1) будут равны:
Tmax= ρ•f•v3•8/27 F = ρ•f•v2•4/9. ,
Здесь:
ρ = 0,125 кг(с)•c2/m4 - средняя величина плотности воздуха на уровне земли;
f m2 - вели чина площади сечения, ометаемого винтом;
V m/c - скорость набегающего потока вне зоны воздействия винта на поток.
The greatest power that a freely rotating screw can take from the power of the incoming flow in the jet formed by the screw will be when the flow rate decreases in front of the screw by 1/3 and behind the screw by another 1/3. The maximum power T max and the stop force of the screw F corresponding to this power according to (1) will be equal to:
T max = ρ • f • v 3 • 8/27 F = ρ • f • v 2 • 4/9. ,
Here:
ρ = 0.125 kg (s) • c 2 / m 4 - average air density at ground level;
fm 2 is the value of the cross-sectional area swept by the screw;
V m / s is the speed of the incoming flow outside the zone of influence of the screw on the flow.

Как известно полная мощность потока Tп, ограниченного цилиндром с площадью поперечного сечения f будет равна:
T=m•V2/2= ρ•f•v3/2. .
As you know, the total power flow T p bounded by a cylinder with a cross-sectional area f will be equal to:
T = m • V 2/2 = ρ • f • v 3/2. .

Здесь:
m = ρ•f•v , - секундная масса воздуха, проходящая через сечение f. Поэтому максимально возможная мощность от полной мощности Tп составляет величину Tmax/Tп= 16/27=0,5928. Это т.н. "идеальная" максимально возможная мощность винта с КПД n=1, когда не учитываются дополнительные потери энергии, возникающие на границе струи в зоне активного воздействия винта на струю за счет ничем не стесненного перетекания воздуха повышенного давления перед винтом в зону пониженного давления за винтом, минуя плоскость вращения винта. Если оценить с учетом отмеченного КПД винта, n≤=>0,7, то реальная максимально возможная механическая мощность Tм, снимаемая с винта от полной мощности потока Tп составит уже величину:
Tм/Tп=Tmaxп/Tп≤0,7•16/27=0,415
Таким образом, свободно вращающийся винт может преобразовать в механическую энергию меньше половины энергии, заключенной в струе потока сечение f. Поэтому получение требуемой механической мощности в таких ветродвигателях достигается за счет увеличения ометаемой винтом площади f, т.е. увеличением диаметра винта до 30 m и более и поднятием винта на значительную высоту до 60 m и более, где скорость набегающего потока несколько больше, чем у земли.
Here:
m = ρ • f • v, is the second mass of air passing through section f. Therefore, the maximum possible power from the total power T p is the value of T max / T p = 16/27 = 0.5928. This is the so-called the “ideal” maximum possible screw power with an efficiency of n = 1, when additional energy losses occurring at the jet boundary in the area of the screw’s active influence on the jet due to the unrestricted flow of high pressure air in front of the screw into the low pressure zone behind the screw, without plane of rotation of the screw. If we evaluate, taking into account the marked efficiency of the screw, n≤ => 0.7, then the real maximum possible mechanical power T m , removed from the screw from the full power flow T p will be already the value:
T m / T p = T maxp / T p ≤0.7 • 16/27 = 0.415
Thus, a freely rotating screw can convert into mechanical energy less than half the energy enclosed in the stream stream section f. Therefore, obtaining the required mechanical power in such wind turbines is achieved by increasing the area f swept by the screw, i.e. increasing the diameter of the screw to 30 m or more and lifting the screw to a considerable height of 60 m or more, where the speed of the incoming flow is slightly higher than that of the earth.

Увеличение диаметра воздушного винта приводит к непропорционально большему увеличению его массы, усложнению и увеличению стоимости изготовления и монтажа винта и ветродвигателя в целом, существенному увеличению эксплуатационных расходов. An increase in the diameter of the propeller leads to a disproportionately large increase in its mass, complication and increase in the cost of manufacturing and installation of the propeller and the wind turbine as a whole, and a substantial increase in operating costs.

Известны ветродвигатели с принудительным формированием набегающего на винт воздушного потока, которое достигается ограничением потока трубой и размещением винта внутри трубы. Known wind turbines with the forced formation of the air flowing onto the screw, which is achieved by restricting the flow of the pipe and placing the screw inside the pipe.

Наиболее близким аналогом ветродвигателя предлагаемой ветроэлектроэнергетической установки является ветроэнергетическая установка (2), содержащая воздушный винт, установленный в наименьшем сечении горизонтальной аэродинамической трубы с открытыми и равными по величине входным и выходным сечениями, устройство ориентирования на направление действия ветра и другие вспомогательные устройства. В качестве нагрузки воздушного винта применен электрический генератор, ротор которого через мультипликатор состыкован с валом воздушного винта. Диаметр воздушного винта установки d=2,8 м, ометаемая винтом площадь f1=6,17 м2. Величина площади входного сечения f0=16 м2. Отношение площадей Δ1 = f0/f1, которое можно определить, как коэффициент концентрации плотности мощности ветровой энергии ветроэнергетической установки, будет равен:
Δ1= f0/f1= 16/6,17 = 2,6, ,
Известно размещение подобной ветроэнергетической установки на тороидальном привязном аэростате, внутренняя поверхность тора которого образует аэродинамическую трубу и на водном транспортном средстве, с механической передачей мощности воздушного винта на водяной винт.
The closest analogue of the wind turbine of the proposed wind power installation is a wind power installation (2), containing a propeller installed in the smallest section of a horizontal wind tunnel with open and equal in and exit sections, an orientation device for the direction of the wind and other auxiliary devices. An electric generator was used as the propeller load, the rotor of which is connected to the propeller shaft through a multiplier. The diameter of the propeller of the installation is d = 2.8 m, the area swept by the screw is f 1 = 6.17 m 2 . The value of the input section area f 0 = 16 m 2 . The ratio of the areas Δ 1 = f 0 / f 1 , which can be determined as the concentration coefficient of the power density of the wind energy of a wind power installation, will be equal to:
Δ 1 = f 0 / f 1 = 16 / 6.17 = 2.6,,
It is known to place such a wind power installation on a toroidal tethered balloon, the inner surface of the torus of which forms a wind tunnel and in a water vehicle, with mechanical transmission of propeller power to the propeller.

Наиболее близким аналогом предлагаемой ветроэнергетической установки водного транспортного средства-ветрохода является известное устройство (3), ветродвигатель которого с воздушным винтом в цилиндрической трубе работает на водяной винт-движитель водного транспортного средства-яхты. The closest analogue of the proposed wind power installation of a waterborne vehicle is a known device (3), the wind turbine of which with a propeller in a cylindrical tube operates on a propeller-propeller of a watercraft-yacht.

Недостатком известного устройства является необходимость применения воздушного винта ветродвигателя большого диаметра и использование трубы, практически, только как ограждения вращающегося воздушного винта. A disadvantage of the known device is the need to use a large-diameter wind turbine propeller and the use of a pipe practically only as a guard for a rotating propeller.

Наиболее близким аналогом предлагаемой ветроэлектроэнергетической установки, размещенной на привязном тороидальном аэростате, является известное устройство (4). Известное устройство представляет собой привязной тороидальный аэростат, заполненный легким газом, внутренняя поверхность тора которого образует аэродинамическую трубу с открытыми входным и выходным сечениями, нормальными к оси трубы, в наименьшем круглом сечении которой размещен воздушный винт ветродвигателя с генератором. Площадь входного сечения трубы меньше площади ее выходного сечения, что является недостатком известного устройства, т. к. приводит к недоиспользованию всех площади поперечного сечения трубы для увеличения мощности ветродвигателя. The closest analogue of the proposed wind power installation placed on a tethered toroidal balloon is the known device (4). The known device is a tethered toroidal balloon filled with light gas, the inner surface of the torus of which forms a wind tunnel with open inlet and outlet sections normal to the axis of the tube, in the smallest circular section of which is placed a wind turbine propeller with a generator. The input section of the pipe is less than the area of its output section, which is a disadvantage of the known device, because it leads to underutilization of all the cross-sectional area of the pipe to increase the power of the wind turbine.

Все указанные известные устройства формируют набегающий на воздушный винт поток, а устройства (2) и (4) еще и концентрируют энергию ветра с большей площади входного сечения на меньшую по величин площадь, ометаемую винтом. All these known devices form a flow running on the propeller, and devices (2) and (4) also concentrate wind energy from a larger inlet section into a smaller area swept by the screw.

Кроме отмеченных, общим недостатком этих и других известных подобных устройств является малая величина коэффициента концентрации плотности мощности потока ветра на ометаемую винтом площадь Δ1 , что не позволяет положительным количественным изменениям перерости в качественные. Например, увеличение частоты вращения воздушного винта, как следствие концентрации энергии ветра на воздушном винте, не достигает величин, при которых возможен отказ от применения мультипликатора, при необходимости использования относительно высокоскоростных электрических генераторов и др. В устройстве по (3) вообще нет концентрации энергии, т.к. величина входного сечения трубы и ометемая винтом площадь одинаковы. Кроме того, для всех этих и других подобных устройств не определены условия получения и величина максимально возможной мощности, отбираемой воздушным винтом от набегающего потока ветра, а поэтому не оговариваются средства поддержания величины нагрузки воздушного винта на уровне максимально возможной мощности, т.е. нет адаптации нагрузки к максимально возможной мощности воздушного винта.In addition to the aforementioned, a common drawback of these and other known similar devices is the small value of the concentration coefficient of the wind power flux density per area swept by the screw Δ 1 , which does not allow positive quantitative changes in the quality to overgrow. For example, an increase in the frequency of rotation of the propeller, as a result of the concentration of wind energy on the propeller, does not reach values at which it is possible to refuse to use the multiplier, if it is necessary to use relatively high-speed electric generators, etc. There is no energy concentration in the device according to (3), because the size of the inlet pipe section and the area swept by the screw are the same. In addition, for all these and other similar devices, the conditions for obtaining and the maximum possible power taken by the propeller from the incoming wind flow are not defined, and therefore, the means for maintaining the propeller load at the maximum possible power are not specified, i.e. no adaptation of the load to the maximum possible propeller power.

Все это не только снижает эффективность использования энергии ветра, но и, в ряде случаев, не позволяет получить возможный положительный результат. Например, в устройстве по (3), отмеченные недостатки не позволят водному транспортному средству-ветроходу перемещаться прямо против ветра, а значит судной с таким ветродвигателем не будет иметь никаких принципиальных преимуществ перед чисто парусным судном. Это объясняет тот факт, что идея замены паруса ветродвигателем, работающим на водяной движитель ветрохода, до сих пор еще не реализована, хотя будущее в использовании энергии ветра на водных транспортных судах, конечно, за ветродвигателем с воздушным винтом в аэродинамической трубе, работающим на водяной винт. All this not only reduces the efficiency of using wind energy, but, in some cases, does not allow to obtain a possible positive result. For example, in the device according to (3), the noted deficiencies will not allow the watercraft-windmill to travel directly against the wind, which means that a vessel with such a wind turbine will not have any fundamental advantages over a purely sailing vessel. This explains the fact that the idea of replacing the sail with a wind turbine operating on a water propeller of a windmill has not yet been realized, although the future in the use of wind energy in water transport vessels is, of course, behind a wind turbine with a propeller in a wind tunnel running on a water propeller .

Задача изобретения - повышение до предельно возможного уровня эффективности работы и возможностей использования ветроэнергоустановок, уменьшения затрат на изготовление, монтаж и эксплуатацию за счет упрощения конструкции6 снижения метало и материалоемкости, уменьшения строительной высоты. The objective of the invention is to increase to the maximum possible level of operational efficiency and the possibility of using wind power plants, reduce the cost of manufacturing, installation and operation by simplifying the design6 reduce metal and material consumption, reduce construction height.

Изобретение поясняется фиг.1-2. The invention is illustrated figure 1-2.

Ориентированная по направлению внешнего потока, открывая с обеих сторон аэродинамическая труба 1 (фиг. 1) имеет плавно изменяющийся по длине, без скачков и изломов, внутренний канал, в наименьшем круглом сечении которого размещен воздушный винт 2. Вход и выход трубы могут иметь любую, не обязательно круглую форму сечения. Вал воздушного винта соединен, либо с валом электрического генератора 3 напрямую или через редуктор 4, при использовании ветроэнергетической установки, как ветроэлектроэнергетической, либо через две угловые зубчатые передачи 5 и 6 с валом водяного винта-движителя 7, при использовании предлагаемой установки в качестве ветроэнергетической водного транспортного средства-ветрохода, либо только через одну угловую передачу 5 для привода водяного винта-насоса 8. Oriented in the direction of the external flow, opening on both sides of the wind tunnel 1 (Fig. 1) has a smoothly varying length, without jumps and kinks, the inner channel, in the smallest circular section of which is placed an air screw 2. The inlet and outlet of the pipe can have any not necessarily round sectional shape. The propeller shaft is connected either to the shaft of the electric generator 3 directly or through a reducer 4, when using a wind power installation as a wind power, or through two angular gears 5 and 6 with a shaft of a propeller-7 propeller, when using the proposed installation as a wind power water vehicle-wind-driven, or only through one angular gear 5 for driving a water screw-pump 8.

Вместо механической трансмиссии на водяной винт движителя или насоса может применяться электрическая трансмиссия - т.н. "синхронный электрический вал". Instead of a mechanical transmission to the propeller of the propulsor or pump, an electric transmission can be used - the so-called "synchronous electric shaft".

В трубе выделим четыре сечения:
0 - входное;
1I - наиболее близкое к плоскости вращения винта со стороны входа;
1II - наиболее близкое к плоскости вращения винта со стороны выхода;
2 - выходное.
In the pipe, four sections are distinguished:
0 - input;
1 I - closest to the plane of rotation of the screw from the input side;
1 II - closest to the plane of rotation of the screw from the output side;
2 - day off.

Нагруженный вращающийся винт создает сопротивление движению потока воздуха внутри трубы так, что на входе в трубу в сечении 0 скорость потока V0 всегда меньше скорости потока V вне трубы, а полное давление воздушного потока p0 всегда больше статического давления p вне трубы за счет динамического повышения давления частично заторможенного воздушного потока в трубе. На выходе из трубы в сечении 2 скорость потока в трубе V2<V, и полное давление p2<p, т.к. движущийся с большей скоростью того же направления внешний поток на выходе создает дополнительное разрежение. Исходя из изложенного будем иметь полное давление в сечения

Figure 00000002
,
Сопротивление-упор трубы с винтом в целом будет равен:
Figure 00000003
,
Здесь:
f0, f2 - величина площади сечения на входе и выходе трубы.A loaded rotary screw creates resistance to the movement of the air flow inside the pipe so that at the entrance to the pipe in section 0 the flow velocity V 0 is always less than the flow velocity V outside the pipe, and the total air pressure p 0 is always greater than the static pressure p outside the pipe due to dynamic increase pressure of partially inhibited air flow in the pipe. At the outlet of the pipe in section 2, the flow rate in the pipe is V 2 <V, and the total pressure is p 2 <p, because an external stream moving at a higher speed in the same direction at the outlet creates additional rarefaction. Based on the foregoing, we will have full pressure in the section
Figure 00000002
,
The resistance-stop of the pipe with the screw as a whole will be equal to:
Figure 00000003
,
Here:
f 0 , f 2 - the value of the cross-sectional area at the inlet and outlet of the pipe.

Сила упора при f0=f2, а с учетом условия неразрывности (V0•f0=V2•f2) и при V0=V2, будет равна:
P = ρf0(v2-v 2 0 ) = ρ•f2•(v2-v 2 2 ) ,
Уравнение Бернулли для сечений:

Figure 00000004
,
Разность давлений p1′-p1″ , в сечениях 1I - 1II (скачек давления на винте) составит:
Δp1= p1′-p1″= p0-p2+ρ•(v 2 0 -v 2 2 )=ρ(v2-v 2 2 ) ,
Полное давление на обметаемую винтом площадь f1, -сопротивление-упор P1 собственно винта:
P1= Δp1′•f1= ρ•f1•(v2-v 2 0 ) = ρ•f•(v2-v 2 2 ) , Мощность на винте N будет равна:
Figure 00000005
,
Выражение для N имеет максимум при V0=V/
Figure 00000006
, или v 2 0 , =V2/3. Величина максимально возможной мощности на винте Nmax, сила упора собственного винта P1 и упор установки в целом P при этом будут равны:
Figure 00000007
,
Для концентрации плотности мощности потока на винте, величина f1, ометаемой винтом площади в трубе должна быть в несколько раз меньше площади сечения трубы на входе: f0=f2 Δ1•f1 ,
Здесь:
Δ1 = f0/f1= 4-9 и более, -коэффициент концентрации плотности мощности ветроустановки.The stop force at f 0 = f 2 , and taking into account the continuity condition (V 0 • f 0 = V 2 • f 2 ) and at V 0 = V 2 , will be equal to:
P = ρf 0 (v 2 -v 2 0 ) = ρ • f 2 • (v 2 -v 2 2 ),
Bernoulli equation for sections:
Figure 00000004
,
The pressure difference p 1 ′ -p 1 ″ , in sections 1 I - 1 II (pressure jump on the screw) will be:
Δp 1 = p 1 ′ -p 1 ″ = p 0 -p 2 + ρ • (v 2 0 -v 2 2 ) = ρ (v 2 -v 2 2 ),
The total pressure on the area f 1 swept by the screw, is the resistance-stop P 1 of the screw itself:
P 1 = Δp 1 ′ • f 1 = ρ • f 1 • (v 2 -v 2 0 ) = ρ • f • (v 2 -v 2 2 ), Power on the screw N will be equal to:
Figure 00000005
,
The expression for N has a maximum at V 0 = V /
Figure 00000006
, or v 2 0 , = V 2/3. The value of the maximum possible power on the screw N max , the stop force of the own screw P 1 and the emphasis of the installation as a whole P will be equal to:
Figure 00000007
,
For concentration of the power density of the flow on the screw, the value of f 1 swept by the screw of the area in the pipe should be several times smaller than the cross-sectional area of the pipe at the inlet: f 0 = f 2 Δ 1 • f 1 ,
Here:
Δ 1 = f 0 / f 1 = 4-9 or more, is the concentration coefficient of the power density of the wind turbine.

Сравнивая Nmax на винте в трубе с Tmax свободного винт по (1) получим:

Figure 00000008
,
И для Δ1 =4-9 и более: Nmax/Tmax=(5,2-11,7) и более.Comparing N max on the screw in the pipe with T max free screw according to (1) we get:
Figure 00000008
,
And for Δ 1 = 4-9 or more: N max / T max = (5.2-11.7) or more.

Если принять площадь f, ометаемую свободным винтом, равной f=f0=f2= Δ1•f1 , то и в этом случае Nmax будет в 1,299 раза больше Tmax.If we take the area f swept by a free screw equal to f = f 0 = f 2 = Δ 1 • f 1 , then in this case, N max will be 1.299 times greater than T max .

Если перейти к реальной механической мощности, которую можно снять с винта и учесть существенное увеличение КПД винта в трубе, величину которого можно принять n1≥0,85, а для свободного винта n≤0,7, то отношение реальных механических мощностей в этом случае составит: Nm/Tm= Nmax•n1/Tmaxn≥ 1,299•0,85/0,7= 1,58. Поскольку задача обеспечения Tmax для свободно вращающегося винта до сих пор еще нерешена, то практический выигрыш по механической мощности предлагаемой установки будет еще более значителен.If we go to the real mechanical power that can be removed from the screw and take into account a significant increase in the efficiency of the screw in the pipe, the value of which can be taken n 1 ≥0.85, and for the free screw n≤0.7, then the ratio of real mechanical powers in this case will be: N m / T m = N max • n 1 / T maxn ≥ 1.299 • 0.85 / 0.7 = 1.58. Since the task of providing T max for a freely rotating screw is still unsolved, the practical gain in the mechanical power of the proposed installation will be even more significant.

О некоторых других, практический важных показателях предлагаемой ветроэнергетической установки, по сравнению с установкой со свободным винтом:
Осевой упор на единицу мощности:
Для винта в трубе

Figure 00000009
,
для свободного винта:
δт= F/Tmax= (4ρf•v2/9)/(8•ρ•f•v3/27) = 3/2•v, .About some other, practical, important indicators of the proposed wind power installation, compared with the installation with a free screw:
Axial emphasis per unit of power:
For screw in pipe
Figure 00000009
,
for free screw:
δ t = F / T max = (4ρf • v 2/9) / (8 • ρ • f • v 3/27) = 3/2 • v,.

Отношение осевых упоров: для одной и той же мощности:

Figure 00000010
.Axial thrust ratio: for the same power:
Figure 00000010
.

И для Δ1 = 4-9 и более δ = (0,289-0,128) и менее,
Мощность на винте N по (1) пропорциональна ( ≡ ) произведению диаметра d в пятой степени и кубу частоты вращения винта n N ≡ d5n3,
Для винта в трубе N1= d 5 1 •n 3 1 = f 5/2 1′ n3, .
And for Δ 1 = 4-9 or more δ = (0.289-0.128) or less,
The power on the screw N according to (1) is proportional to (≡) the product of the diameter d to the fifth power and the cube of the screw speed n N ≡ d 5 n 3 ,
For the screw in the pipe N 1 = d 5 1 n 3 1 = f 5/2 one' n 3 ,.

Для свободного винта: T=d5•n3=f5/2• n3
Отношение мощностей:

Figure 00000011
.For a free screw: T = d 5 • n 3 = f 5/2 • n 3
Power Ratio:
Figure 00000011
.

Отсюда:
Отношение частот вращения n1/n = (1,2991/8•Δ 5/2 1 ) = 1,091•Δ 5/6 1 .
From here:
The ratio of rotational speeds n 1 / n = (1,299 1/8Δ 5/2 1 ) = 1,091 • Δ 5/6 1 .

И для Δ1 =4-9 и более n1/n=(3,48-6,81) и более.And for Δ 1 = 4-9 or more, n 1 / n = (3.48-6.81) or more.

Все другие, практически значимые показатели работы предлагаемой ветроустановки зависят от величины коэффициента концентрации плотности мощности
Δ1 = f0/1. Так по сравнению с показателями ветроустановки со свободным винтом, при изменении величины коэффициента концентрации плотности мощности Δ1 = f0/f1= 4-9 и более, аналогичные показатели предлагаемой ветроустановки изменяются:
- масса винта - до 0,289-0,128 и менее;
- гироскопический момент - до 0,018-0,0128 и менее;
- внутренние напряжения в материале винта - в 3-5,15 раза и более;
- центробежная сила неуправновешенной массы винта - до 0,187-0,064 и менее;
- наибольший прогиб конца лопасти - до 0,866-0,578 и менее;
- критическая частота вращения вала винта - в 2-3 раза и более.
All other, practically significant performance indicators of the proposed wind turbine depend on the value of the power density concentration coefficient
Δ 1 = f 0/1. So compared with the performance of a wind turbine with a free screw, when changing the value of the coefficient of concentration of power density Δ 1 = f 0 / f 1 = 4-9 or more, similar indicators of the proposed wind turbine change:
- screw mass - up to 0.289-0.128 or less;
- gyroscopic moment - up to 0.018-0.0128 or less;
- internal stresses in the screw material - 3-5.15 times or more;
- centrifugal force of unbalanced screw mass - up to 0.187-0.064 or less;
- the greatest deflection of the end of the blade - up to 0.866-0.578 or less;
- the critical rotational speed of the screw shaft is 2-3 times or more.

Некоторые выводы из сравнительных показателей работы ветродвигателя с винтом в трубе и со свободно вращающимся винтом, ометаемая площадь которого равна площади входного сечения трубы:
- уменьшение осевого упора облегчает условия работы опорного узла, упрощает его конструкцию и снижает стоимость;
- увеличение частоты вращения позволит в большинстве случаев отказаться от мультипликаторов, повышающих частоту вращения винта до требуемой, что существенно упрощает и снижает стоимость изготовления и эксплуатации ветродвигателя. Кроме того, увеличение в несколько раз частоты вращения во столько же раз снижает величину приводного момента, развиваемого ротором;
- уменьшением массы винта еще в большей степени снижает стоимость его изготовления и эксплуатации;
- уменьшение гироскопического момента обеспечивает пропорциональное уменьшение нагрузки механизма поворота плоскости вращения винта при изменении направления ветра;
- увеличение внутренних напряжений - это единственный из рассмотренных показателей у винта в трубе хуже, чем у свободного винта. Однако, внутренние напряжения материала винта ветродвигателя на порядок меньше внутренних напряжений материала пропеллера при работе его на летательном аппарате, поэтому указанное увеличение внутренних напряжений не выходит за допустимый уровень. Кроме того, есть несколько способов уменьшения внутренних напряжений, возникающих при работе винт.
Some conclusions from comparative indicators of the operation of a wind turbine with a screw in the pipe and with a freely rotating screw, the swept area of which is equal to the area of the pipe inlet section:
- reducing axial emphasis facilitates the working conditions of the support node, simplifies its design and reduces cost;
- increasing the speed will allow in most cases to abandon the multipliers that increase the rotational speed of the screw to the required, which greatly simplifies and reduces the cost of manufacturing and operation of the wind turbine. In addition, a several-fold increase in the rotational speed reduces the amount of drive torque developed by the rotor by the same amount;
- reducing the mass of the screw further reduces the cost of its manufacture and operation;
- a decrease in the gyroscopic moment provides a proportional decrease in the load of the mechanism of rotation of the plane of rotation of the screw when changing the direction of the wind;
- an increase in internal stresses is the only considered parameter for a screw in a pipe worse than a free screw. However, the internal stresses of the material of the propeller of the wind turbine are an order of magnitude lower than the internal stresses of the material of the propeller when it is operated on an aircraft, so the indicated increase in internal stresses does not exceed the permissible level. In addition, there are several ways to reduce the internal stresses that occur during operation of the screw.

Остальные показатели свидетельствуют о существенном облегчении вибрационного режима, возникающего при работе ветродвигателя:
- уменьшение центробежной силы статически неуравновешенной массы снижает уровень вибраций;
- уменьшение прогиба конца лопасти с одновременным уменьшением ее массы и размеров уменьшает дополнительную динамическую неуравновешенность вращающегося винта;
- увеличение частоты вращения увеличивает частоту возникающих вибраций в большей мере, чем возрастает критическая частота вращения вала винта.
The remaining indicators indicate a significant relief of the vibration mode that occurs when the wind turbine:
- a decrease in the centrifugal force of a statically unbalanced mass reduces the level of vibration;
- reducing the deflection of the end of the blade while reducing its mass and size reduces the additional dynamic imbalance of the rotating screw;
- an increase in the rotational speed increases the frequency of the resulting vibrations to a greater extent than the critical rotational speed of the rotor shaft increases.

Все это облегчает создание высоко эффективной виброизоляции и делает возможным безмачтовое использование предложенного ветродвигателя на крышах отдельных зданий и сооружений не только промышленных, но и бытового назначения. All this facilitates the creation of highly effective vibration isolation and makes possible the mastless use of the proposed wind turbine on the roofs of individual buildings and structures, not only industrial but also domestic.

Соотношение частот вращения воздушного винта п1 и нагрузки пн.The ratio of the rotational speeds of the propeller p 1 and load p n

Для ветродвигателя с электрогенератором. For a wind turbine with an electric generator.

Лучший вариант: п1=пн - допускает непосредственное соединение вала воздушного винта и ротора генератора.The best option: n 1 = n n - allows direct connection of the propeller shaft and the rotor of the generator.

Допустимый вариант: n1>nн - требует редуктора, понижающего частоту вращения винта.Acceptable option: n 1 > n n - requires a gearbox that reduces the rotational speed of the screw.

Худший вариант n1<nн - требует мультипликатора, повышающего частоту вращения винта.The worst case scenario is n 1 <n n - it requires a multiplier that increases the rotational speed of the screw.

Для ветродвигателя с нагрузкой на водяной винт или водяной насос:
В этом случае без трансмиссии, в принципе, не обойтись. Как лучший вариант для механической передачи можно считать n1 ≥nн
Мощность, отданная водяным винтом потоку воды будет равна Nв=N1• ηв•η1 , или Nв/N1= ηв•η1 .
For a wind turbine with a load on the propeller or water pump:
In this case, in principle, a transmission cannot be dispensed with. As the best option for mechanical transmission, n 1 ≥n n
The power given by the water screw to the water flow will be equal to N in = N 1 • η in • η 1 , or N in / N 1 = η in • η 1 .

Здесь:
п1 и пв - КПД воздушного и водяного винтов, включая потери энергии в элементах трансмиссии.
Here:
p 1 and p in - the efficiency of the propeller and propeller, including energy loss in the transmission elements.

Так как, мощность любого винта N= ρ •d5•n3, то:
Nв/N1= ρв•d 5 в •n 3 в /ρ•d 5 1 n 3 1 = η1•ηв . Отсюда
dв= d11•ηв•(ρ/ρв)]0,2(n1/nв)0,6 .
Since the power of any screw is N = ρ • d 5 • n 3 , then:
N in / N 1 = ρ ind 5 in n 3 in / ρ • d 5 1 n 3 1 = η 1 • η century From here
d in = d 11 • η in • (ρ / ρ in )] 0.2 (n 1 / n in ) 0.6 .

Так как n1/nв=i - передаточное число передачи от воздушного на водяной винт. Поэтому окончательно будем иметь величину диаметра dв - водяного винта, адаптированного к максимально возможной мощности воздушного винта:
dв= d1•[η1•ηв(ρ/ρв)]0,2•i0,6 .
Since n 1 / n in = i is the gear ratio of transmission from air to propeller. Therefore, we will finally have the value of the diameter d in - of the propeller, adapted to the maximum possible power of the propeller:
d in = d 1 • [η 1 • η in (ρ / ρ in )] 0.2 • i 0.6 .

Наибольшее значение диаметра водяного винта будет при наибольшей величине (η1•ηв)max , которое будет при механической трансмиссии для привода водяного винта. Для одноступенчатых конических передач от вала воздушного винта на вал трансмиссии и от вала трансмиссии на вал водяного винта с КПД каждой 0,98 и верхним значением КПД воздушного и водяного винтов 0,85 величина (П1•Пв) 0,2 max = (0,98•0,85•0,98• 0,85)0,2= 0,93. С учетом значения ρв =102 кг(с)с2/m4 и p= 0,125 кг(с)с2/m4 верхнее значение диаметра адаптированного водяного винта будет равно:
dвmax=d1•0,93•(0,125/102)0,2 i0,6=0,243•d1•i0,6
Нижнее значение диаметра адаптированного водяного винта будет при использовании электрической трансмиссии, дающей наименьшую величину (η1•ηв)min . Если принять наименьший КПД электрогенератора и электродвигателя такой трансмиссии, как 0,8 и наименьшую величину КПД воздушного и водяного винтов, как 0,75, то нижнее значение диаметра адаптированного винта будет равно:
dmin=d1•(0,8•0,75•0,8•0,75) 0,2••(0,125/102)0,2•i0,6=0,213• d1•i0,6/
Таким образом, диаметр водяного винта нагрузки, адаптированной к максимально возможной мощности воздушного винта, в любых режимах его работы должен находится в пределах:
dв=(0,213-0,243)•d1•i0,6
При работе свободно вращающегося водяного винта на месте, тяга-упор его по (1) будет равен: Pв=2•m•v=2 2•ρв•fв•v2 , а мощность, переданная водяным винтом потоку
Nв= N1′η1•ηв= m•v2/2 = ρв•fв•v3/2 . Отсюда v = (2•N1•η1•ηвв•fв)1/3 и тяга водяного винта в этом случае будет равна: Pв= 2•ρв•fв•v2= 2•ρвfв•(2N•η1•ηвв•fв)1/3 . Учитывая, что сопротивление-упор ветроустановки в целом равен P=2•p•f0•V2/3, то относительная величина упора водяного винта будет равна:

Figure 00000012
.The largest value of the diameter of the propeller will be at the largest value (η 1 • η in ) max , which will be with a mechanical transmission to drive the propeller. For single-stage bevel gears from the propeller shaft to the transmission shaft and from the transmission shaft to the propeller shaft with an efficiency of each 0.98 and an upper value of the propeller and propeller efficiency of 0.85, the value (П 1 • П в ) 0.2 max = (0.98 • 0.85 • 0.98 • 0.85) 0.2 = 0.93. Given the value of ρ in = 102 kg (s) with 2 / m 4 and p = 0,125 kg (s) with 2 / m 4 the upper diameter value of the adapted propeller will be equal to:
d max = d 1 • 0.93 • (0.125 / 102) 0.2 i 0.6 = 0.243 • d 1 • i 0.6
The lower diameter of the adapted propeller will be lower when using an electric transmission that gives the smallest value (η 1 • η c ) min . If we take the smallest efficiency of the electric generator and electric motor of such a transmission as 0.8 and the smallest value of the efficiency of the propeller and propeller, as 0.75, then the lower diameter of the adapted screw will be equal to:
d min = d 1 • (0.8 • 0.75 • 0.8 • 0.75) 0.2 •• (0.125 / 102) 0.2 • i 0.6 = 0.213 • d 1 • i 0, 6 /
Thus, the diameter of the propeller load, adapted to the maximum possible power of the propeller, in any modes of its operation should be within:
d in = (0.213-0.243) • d 1 • i 0.6
When the freely rotating water screw operates in place, its thrust-thrust according to (1) will be equal to: P in = 2 • m • v = 2 2 • ρ in • f in • v 2 , and the power transmitted by the water screw to the flow
N a = N 1 'η 1 • η in = m • v 2/2 = ρ a • f • v in 3/2. Hence v = (2 • N 1 • η 1 • η in / ρ in • f in ) 1/3 and the propeller thrust in this case will be equal to: P in = 2 • ρ in • f in • v 2 = 2 • ρ in f in • (2N • η 1 • η in / ρ in • f c ) 1/3 . Given that the resistance-emphasis wind turbine as a whole is equal to P = 2 • p • f • V 0 2/3, then the relative magnitude of water abutment screw will be:
Figure 00000012
.

Но: fв/f0=(fв/f1)/(f1/f0)= =(f0/f1)/ Δ1 , а fв/f1=(dв/d1) 2= (0,243••i0,6)2. И, например, для i=1 (fв/f1)-0,2432=0,059 и fв/f0 = (fв/f1)/Δ1= 0,059/Δ1 , поэтому:
Pв/P= 18,46•(fв/f0)1/3= 18,46 0,0591/3 1/3 1 = 7,19•Δ -1/3 1 . И для Δ1 =4-9 Pв/P= 4,53-3,45. Тяга водяного винта при работе его на месте в несколько раз превышает сопротивление-упор собственно ветродвигателя, что и показывает возможность движения такого судна-ветрохода прямо против ветра.
But: f in / f 0 = (f in / f 1 ) / (f 1 / f 0 ) = = (f 0 / f 1 ) / Δ 1 , and f in / f 1 = (d in / d 1 ) 2 = (0.243 •• i 0.6 ) 2 . And, for example, for i = 1 (f in / f 1 ) -0.243 2 = 0.059 and f in / f 0 = (f in / f 1 ) / Δ 1 = 0.059 / Δ 1 , therefore:
P in / P = 18.46 • (f in / f 0 ) 1/3 = 18.46 0.059 1/3 / Δ 1/3 1 = 7.19 • Δ -1/3 1 . And for Δ 1 = 4-9 P in / P = 4,53-3,45. The thrust of the propeller when it is in place is several times higher than the resistance-stop of the wind turbine itself, which shows the possibility of the movement of such a windbreaker vessel directly against the wind.

Работа водяного винта в насадке, особенно с изменяемой величиной выходного сечения, может увеличить это отношение еще в 2 и более раз. The operation of the water screw in the nozzle, especially with a variable output section, can increase this ratio by a factor of 2 or more.

Расчеты показали, что такое судно-ветроход может перемещаться по любому курсу по отношению истинного направления ветра с, практически, одинаковой скоростью, составляющей от абсолютной скорости ветра, примерно, 0,34-0,38. Calculations showed that such a windbreaker can move at any rate with respect to the true direction of the wind with almost the same speed, which is approximately 0.34-0.38 of the absolute wind speed.

Можно поэтому утверждать, что применение вместо парусов на водном транспортном средстве-ветроходе ветродвигателя в аэродинамической трубе с большой величиной концентрации плотности мощности потока ветра на воздушном винте, работающим в режиме максимально возможной мощности на водяной винт, позволит судну двигаться не только на острых к направлению ветра курсах - "крутой бейдевиндт", но и прямо против ветра - курсом "левентик", что принципиально недоступно ни одному чисто парусному судну, причем во многих случаях скорость против ветра такого судна будет наибольшей. Кроме того, расчетное сравнение эффективности создания тяги посредством парусов или водяным винтом, работающим от такого ветродвигателя, показало, что при относительной величине площади входного сечения трубы ветродвигателя, составляющей только 0,125 часть площади всех парусов чисто парусного судна на всех курсах, кроме "бакштаг", тяга водяного винта превышает общую тягу всех парусов. На курсе "бакштаг" одинаковую с парусами величину тяги водяному винту обеспечивает площадь входного сечения трубы ветродвигателя, равная 0,19-0,3 от общей площади парусов. It can therefore be argued that the use of a wind turbine in a wind tunnel instead of sails on a water vehicle-wind turbine with a high concentration of wind flow power density on a propeller operating in the maximum possible propeller power mode will allow the vessel to move not only in sharp wind directions the courses - a “cool bedevindt”, but also directly against the wind - with the “leventik” course, which is fundamentally inaccessible to any purely sailing vessel, and in many cases the speed against the wind is th vessel will be the largest. In addition, a calculated comparison of the efficiency of creating thrust by sails or a water screw operating from such a wind turbine showed that with a relative size of the input section of the wind turbine pipe, which is only 0.125 part of the area of all sails of a purely sailing vessel at all courses, except for “backstop”, propeller thrust exceeds the total thrust of all sails. On the course “bakstag” the same value of propeller thrust with sails provides the area of the inlet section of the wind turbine pipe equal to 0.19-0.3 of the total area of the sails.

Настройка и управление парусами парусного судна требует больших знаний, мастерства и физических сил, часто сопряжено с неудобствами, особенно в ненастную погоду, поэтому даже опытные моряки не используют всех возможностей, предоставляемых ветром. Setting up and controlling the sails of a sailing vessel requires a lot of knowledge, skill and physical strength, often fraught with inconvenience, especially in inclement weather, so even experienced sailors do not use all the opportunities provided by the wind.

Управление судном-ветроходом с предлагаемой ветроэнергетической установкой сводится к ориентированию ветродвигателя на направление т.н. "вымпельного" ветра, т.е. на направление ветра относительно судна, что равноценно ориентированию неподвижной установки на истинное направление ветра и поддержание скоростного напора потока на входе или выходе из трубы на уровне 1/3 от величины скоростного напора ветра вне трубы, что, как было показано, автоматически обеспечивается применением водяного винта, адаптированного к максимально возможной мощности воздушного винта, диаметр которого должен отвечать приведенному выше соотношению. The control of a ship-sailing ship with the proposed wind power installation is reduced to orienting the wind turbine in the direction of the so-called pennant wind, i.e. in the direction of the wind relative to the vessel, which is equivalent to orienting the fixed installation to the true direction of the wind and maintaining the flow velocity at the inlet or outlet of the pipe at 1/3 of the value of the wind pressure outside the pipe, which, as was shown, is automatically ensured by the use of a water screw adapted to the maximum possible power of the propeller, the diameter of which must correspond to the above ratio.

Как частный случай применения предусмотрено использование водяного винта изменяемого шага (ВИШ) без ограничения величины его диаметра, а также его работу в насадках с нерегулируемой и регулируемой величиной выходного сечения. As a special case of application, it is provided to use a variable pitch propeller (VIS) without limiting its diameter, as well as its operation in nozzles with an unregulated and adjustable output section.

Применение предложенной ветроэнергетической установки, как электроэнергетической, для запитывания электросетей, для обеспечения работы воздушного винта в режиме максимально возможной мощности, потребует регулирования отдаваемой генератором мощности по режиму сохранения скоростного напора потока на входе в трубу на уровне 1/3 от скоростного напора ветра вне трубы, т. е. потребует устройства адаптирования нагрузки к максимально возможной мощности воздушного винта. The use of the proposed wind power installation as an electric power supply for power supply of electric networks, for ensuring the propeller operation in the maximum possible power mode, will require regulation of the power given by the generator according to the regime of preservation of the high-pressure head of the flow at the inlet to the pipe at 1/3 of the high-speed wind pressure outside the pipe, i.e., it will require a device for adapting the load to the maximum possible propeller power.

Предлагаемая ветроэлектроэнергетическая установка, размещенная на аэростате (фиг. 2), содержит привязной тороидальный аэростат легче воздуха 1, внутренняя поверхность тора которого образует аэродинамическую трубу 2, формирующую поток воздуха. В наименьшем круглом сечении трубы размещен воздушный винт 3 и соединенный с его валом напрямую или через редуктор 4 ротор генератора 5. Аэростат через поводок 6 трос 7 и электрический кабель 8 связан с расположенными на земле или плавающем судне, обслуживающими системами. Аэростат заполнен легким газом с некоторым избыточным давлением, обеспечивающим устойчивость формы аэростата при динамическом воздействии ветра. Система поводков всегда ориентирует ось аэростата по ветру с расположением входного сечения спереди. The proposed wind power installation, placed on a balloon (Fig. 2), contains a tethered toroidal balloon lighter than air 1, the inner surface of the torus of which forms a wind tunnel 2, forming an air flow. In the smallest circular section of the pipe there is an air screw 3 and a rotor of the generator 5 connected directly to it or via a gearbox 4. The aerostat is connected via a cable 6 to a cable 7 and an electric cable 8 to service systems located on the ground or floating vessel. The balloon is filled with light gas with some overpressure, which ensures the stability of the balloon shape under dynamic wind effects. The leash system always orientates the axis of the aerostat in the wind with the front section of the entrance section.

Как частный случай применения в вариантах ветроэлектроэнергетических установок предусматривается применение асинхронного генератора и синхронного компенсатора с пусковой, регулирующей и защитной аппаратурой по (5) при автономной работе ветроэлектроэнергетической установки или только одного асинхронного генератора при работе установки на централизованную систему электроснабжения. As a special case of application in versions of wind power plants, it is planned to use an asynchronous generator and a synchronous compensator with starting, regulating and protective equipment according to (5) during autonomous operation of a wind power installation or only one asynchronous generator when the unit is operating on a centralized power supply system.

Как частный случай применения, предусмотрено использование воздушного винта изменяемого шага и применение в воздушном винте струйно-щелевой лопасти по (6). As a special case of application, it is envisaged to use a variable pitch propeller and use a jet-slotted blade in the propeller according to (6).

Источники информации. Sources of information.

1. Юрьев Б.Н. Воздушные винты. Госмашметиздат, 1933, Москва. 1. Yuryev B.N. Propellers. Gosmashmetizdat, 1933, Moscow.

2. ЕПВ заявка N 0045202 F 03 D 1/04, 1982. 2. EPO application N 0045202 F 03 D 1/04, 1982.

3. ЕПВ заявка N 0045202 F 03 D 1/04, 1982. 3. EPO application N 0045202 F 03 D 1/04, 1982.

4. FR заявка N 2092851 B 63 H 13/00, 1972. 4. FR application N 2092851 B 63 H 13/00, 1972.

5. Заявка N 93-053617/07 (053494). Решение о выдаче патента 02 2 ДОМ 10.11.95 077519. Патент RU (11) 2073310 (13) C1 6 H 02 P 9/42, 1997. 5. Application N 93-053617 / 07 (053494). The decision on the grant of patent 02 2 HOUSE 10.11.95 077519. Patent RU (11) 2073310 (13) C1 6 H 02 P 9/42, 1997.

6. Заявка N 93050451/11 (050571). Решение о выдаче патента 01 2 ДОМ 09.01.96. 11 26 02. 6. Application N 93050451/11 (050571). The decision on the grant of a patent 01 2 HOUSE 01.01.96. 11 26 02.

Claims (10)

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая установленную на водном транспортном средстве поворотную трубу с открытыми входным и выходным сечением, внутри которой размещен воздушный винт с передачей мощности на водяной винт, отличающаяся тем, что поворотная труба выполнена в виде аэродинамической трубы Вентури, входное и выходное сечение которой одинаково, воздушный винт установлен в узком сечении трубы Вентури, а диаметр водяного винта определяется из следующей зависимости:
dв (0,213 0,243) • d • i0,6,
где i передаточное число передачи от воздушного винта на водяной винт;
d диаметр воздушного винта.
1. A wind power installation comprising a rotary tube mounted on a water vehicle with an open inlet and outlet section, inside of which there is a propeller with power transmission to the propeller, characterized in that the rotary tube is made in the form of a Venturi wind tunnel, the inlet and outlet section of which equally, the propeller is mounted in a narrow section of the venturi, and the diameter of the propeller is determined from the following relationship:
d in (0.213 0.243) • d • i 0.6 ,
where i is the gear ratio from the propeller to the propeller;
d propeller diameter.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что водяной винт выполнен с изменяемым шагом. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the water screw is made with a variable pitch. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что водяной винт снабжен насадкой. 3. Installation according to claims 1 and 2, characterized in that the water screw is equipped with a nozzle. 4. Установка по пп.1 3, отличающаяся тем, что насадка выполнена с изменяемой величиной выходного сечения. 4. Installation according to claims 1 to 3, characterized in that the nozzle is made with a variable output section. 5. Ветроэнергетическая установка, содержащая горизонтально установленную аэродинамическую трубу с конфузорно-диффузорным каналом, воздушный винт, размещенный в наименьшем сечении канала, устройство ориентирования оси трубы по направлению скорости ветра, отличающаяся тем, что площадь входного сечения трубы равна площади выходного сечения трубы, а частота вращения ротора генератора составляет 0,5 1 от частоты вращения воздушного винта. 5. Wind power installation containing a horizontally mounted wind tunnel with a confuser-diffuser channel, a propeller located in the smallest section of the channel, a device for orienting the axis of the pipe in the direction of wind speed, characterized in that the area of the inlet section of the pipe is equal to the area of the outlet section of the pipe, and the frequency the rotation of the rotor of the generator is 0.5 1 of the rotational speed of the propeller. 6. Ветроэнергетическая установка, содержащая закрепленные на привязном аэростате аэродинамическую трубу с открытым входным и выходным сечениями, нормальными к оси трубы, в наименьшем круглом сечении которой размещен воздушный винт с генератором, связанным с наземными системами, а аэродинамическая труба образована внутренней поверхностью тороидального аэростата, отличающаяся тем, что площадь входного сечения трубы равна площади выходного сечения, а частота вращения ротора генератора составляет 0,5 1 частоты вращения воздушного винта. 6. A wind power installation containing a wind tunnel mounted on a tethered balloon with open inlet and outlet sections normal to the axis of the tube, in the smallest circular section of which there is a propeller with a generator connected to ground systems, and the wind tunnel is formed by the inner surface of the toroidal balloon, different the fact that the area of the inlet section of the pipe is equal to the area of the outlet section, and the rotational speed of the rotor of the generator is 0.5 1 rotational speed of the propeller. 7. Установка по пп.5 и 6, отличающаяся тем, что электрический генератор выполнен асинхронным. 7. Installation according to PP.5 and 6, characterized in that the electric generator is made asynchronous. 8. Установка по пп.5 7, отличающаяся тем, что установка содержит синхронный компенсатор, пусковую синхронизирующую регулирующую и защитную аппаратуру. 8. Installation according to PP.5 to 7, characterized in that the installation contains a synchronous compensator, trigger synchronizing regulatory and protective equipment. 9. Установка по пп.5 и 6, отличающаяся тем, что воздушный винт выполнен с изменяемым шагом. 9. Installation according to claims 5 and 6, characterized in that the propeller is made with a variable pitch. 10. Установка по пп.5, 6 и 9, отличающаяся тем, что лопасть воздушного винта выполнена струйной. 10. Installation according to PP.5, 6 and 9, characterized in that the propeller blade is made jet.
RU94005785A 1994-02-17 1994-02-17 Wind-electric power plant (options) RU2103545C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94005785A RU2103545C1 (en) 1994-02-17 1994-02-17 Wind-electric power plant (options)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94005785A RU2103545C1 (en) 1994-02-17 1994-02-17 Wind-electric power plant (options)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2103545C1 true RU2103545C1 (en) 1998-01-27
RU94005785A RU94005785A (en) 1999-02-20

Family

ID=20152686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94005785A RU2103545C1 (en) 1994-02-17 1994-02-17 Wind-electric power plant (options)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2103545C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468249C2 (en) * 2008-09-04 2012-11-27 Иван Михайлович Никифоров Method of moving flow impact on screw of wind or hydraulic motor, and device for its implementation
RU2635753C2 (en) * 2012-05-04 2017-11-15 Пань-чиэнь ЛИНЬ Wind turbine with gearbox of single-stage speed multiplier with high gear ratio

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Юрьев Б.Н. Воздушные винты-Госмашметиздат, 1933. 2. *
3. Шефтер Я.И. Рождественский И.В. Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках.-М.: Госиздат, 1957. 4. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468249C2 (en) * 2008-09-04 2012-11-27 Иван Михайлович Никифоров Method of moving flow impact on screw of wind or hydraulic motor, and device for its implementation
RU2635753C2 (en) * 2012-05-04 2017-11-15 Пань-чиэнь ЛИНЬ Wind turbine with gearbox of single-stage speed multiplier with high gear ratio

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4350899A (en) Lighter than air wind energy conversion system utilizing a rearwardly mounted internal radial disk diffuser
US7582981B1 (en) Airborne wind turbine electricity generating system
US4350897A (en) Lighter than air wind energy conversion system
US4450364A (en) Lighter than air wind energy conversion system utilizing a rotating envelope
US4350898A (en) Lighter than air wind energy conversion system utilizing an external radial disk diffuser
US8587144B2 (en) Power generator
US7830033B2 (en) Wind turbine electricity generating system
US8310072B2 (en) Wind power installation, generator for generation of electrical power from ambient air, and method for generation of electrical power from ambient air in motiion
US4207026A (en) Tethered lighter than air turbine
US4180369A (en) Wind mills
US4781522A (en) Turbomill apparatus and method
US10451029B2 (en) Dual rotor wind power assembly (variants)
US20090180869A1 (en) Inlet wind suppressor assembly
CN101218430A (en) Use of air internal energy and devices
US20110095530A1 (en) Tethered aquatic device with water power turbine
KR20140040714A (en) Diffuser augmented wind turbines
GB1563337A (en) Water-driven turbines
US20160172934A1 (en) Contra rotor wind turbine system using a hydraulic power transmission device
RU2103545C1 (en) Wind-electric power plant (options)
US6524068B2 (en) Variable pitch aircraft propeller control with two-speed transmission
JPS6143276A (en) Power generating windmill apparatus
WO2017160825A1 (en) Wind energy harvesting utilizing air shaft and centrifugal impellor wheels
DE102019007452B3 (en) Bidirectional flow machine
CN104981398B (en) Floating wind turbine structure
KR200480582Y1 (en) Turbine generator of airship