RU2156885C1 - Wind-driven power plant of rotational type - Google Patents
Wind-driven power plant of rotational type Download PDFInfo
- Publication number
- RU2156885C1 RU2156885C1 RU99107447A RU99107447A RU2156885C1 RU 2156885 C1 RU2156885 C1 RU 2156885C1 RU 99107447 A RU99107447 A RU 99107447A RU 99107447 A RU99107447 A RU 99107447A RU 2156885 C1 RU2156885 C1 RU 2156885C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind
- wind turbine
- electric generator
- diffuser
- rotation
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики, а именно к устройствам для получения электроэнергии нетрадиционным способом. Для получения электроэнергии данная ветросиловая энергоустановка использует силу ветра. The invention relates to the field of energy, and in particular to devices for generating electricity in an unconventional way. To generate electricity, this wind power plant uses wind power.
Заявителю известны ближайшие аналоги (прототипы) заявленного изобретения как наиболее близкие ему по совокупности существенных признаков. The applicant knows the closest analogues (prototypes) of the claimed invention as being closest to him in the aggregate of essential features.
1. Данный аналог представляет собой известную горизонтально-осевую лопастную ветроустановку с полноповоротным вращением вокруг вертикальной оси для улавливания ветра с помощью хвостового оперения, преобразующую поступательное движение ветра во вращательное движение лопастей и выходного вала, направление которого с горизонтального на вертикальное изменяется с помощью конической зубчатой передачи. В силу принципиальных и конструктивных особенностей (использование энергии рассеянного ветрового потока с помощью лопастной установки открытого действия) она имеет следующие недостатки:
- рабочая скорость ветра не ниже 12-14 м/с,
- большие размеры лопастей и громоздкость конструкции,
- высокая стоимость ее строительства,
- низкий КПД использования энергии ветра,
- сложное решение вопроса стабилизации скорости вращения электрогенератора при изменении скорости ветра.1. This analogue is a well-known horizontal-axial blade wind turbine with full rotation around a vertical axis for trapping wind using the tail unit, converting the translational movement of the wind into rotational motion of the blades and the output shaft, the direction of which changes from horizontal to vertical using a bevel gear . Due to the fundamental and design features (using the energy of the scattered wind flow using a bladed installation of open action), it has the following disadvantages:
- working wind speed not lower than 12-14 m / s,
- large dimensions of the blades and bulkiness of the structure,
- the high cost of its construction,
- low efficiency of wind energy use,
- a difficult solution to the stabilization of the rotation speed of the generator when the wind speed changes.
Положительными качествами являются:
- возможность автоматически улавливать ветер без использования сложных регулирующих устройств,
- сравнительно простая конструкция,
- не требует больших эксплуатационных затрат,
- не использует электроэнергию для собственной работы.Positive qualities are:
- the ability to automatically capture the wind without the use of complex control devices,
- a relatively simple design,
- does not require large operating costs,
- Does not use electricity for own work.
2. Заявителю известен другой ближайший аналог (прототип) заявленного изобретения как наиболее близкий ему по совокупности существенных признаков (ветровая энергоустановка - Патент РФ N 1783144). 2. The applicant knows the other closest analogue (prototype) of the claimed invention as the one closest to him in the aggregate of essential features (wind power plant - RF Patent N 1783144).
Главное отличие указанного аналога от лопастной ветроустановки - наличие мощных ветроускорителей, которые представляют собой конфузор, собирающий малоскоростной ветровой поток на большой площади и за счет уменьшения площади поперечного сечения преобразующий его в компактный, высокоскоростной ветровой поток, вращающий ветротурбину. The main difference between this analogue and a bladed wind turbine is the presence of powerful wind accelerators, which are a confuser that collects a low-speed wind stream over a large area and, by reducing the cross-sectional area, converts it into a compact, high-speed wind stream that rotates a wind turbine.
Недостатки этой ветровой энергоустановки:
- громоздкость и сложность конструкции, высокая стоимость строительства,
- в силу разветвленности и большой длины рабочих каналов большие потери энергии ветрового потока на аэродинамическое сопротивление при больших скоростях,
- конструктивная и эксплуатационная сложность использования электроавтоматики и микропроцессоров для синхронного управления входными воздухозаборными и выходными воздухосбросными устройствами,
- невозможность использования установки такого типа для получения малых мощностей в несколько кВт,
- использует электроэнергию для собственной работы,
- требует постоянного обслуживания.The disadvantages of this wind power plant:
- the bulkiness and complexity of the design, the high cost of construction,
- due to the branching and large length of the working channels, large losses of wind flow energy on aerodynamic drag at high speeds,
- constructive and operational complexity of using electroautomatics and microprocessors for synchronous control of inlet and outlet air inlet devices,
- the inability to use this type of installation to obtain low power of several kW,
- uses electricity for his own work,
- requires constant maintenance.
Положительными качествами являются:
- принцип использования конфузора для получения высокоскоростного и энергоемкого ветрового потока,
- возможность повысить КПД установки за счет использования ветротурбины и диффузора.Positive qualities are:
- the principle of using confuser to obtain a high-speed and energy-intensive wind flow,
- the ability to increase the efficiency of the installation through the use of a wind turbine and a diffuser.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка принципа и конструкции ветросиловой энергоустановки, обладающей следующими качествами:
- эффективное использование энергии рассеянного малоскоростного ветрового потока,
- простота конструкции и сравнительно небольшие габариты,
- широкий диапазон мощности вырабатываемой электроэнергии,
- возможность работать на слабом и среднем ветре со скоростью 5-10 м/с,
- возможность использовать эту установку как производствами, так и населением,
- надежность и долговечность узлов и оборудования,
- невысокие капитальные и эксплуатационные затраты,
- низкая себестоимость вырабатываемой электроэнергии,
- высокая степень автоматизации и защита от аварий,
- отсутствие электрических средств управления и регулирования.The task of the invention is to develop the principle and design of a wind power installation with the following qualities:
- efficient use of energy from a diffuse low-speed wind flow,
- simplicity of design and relatively small dimensions,
- a wide range of power generated electricity,
- the ability to work in light and medium winds at a speed of 5-10 m / s,
- the ability to use this installation as industries and the public,
- reliability and durability of components and equipment,
- low capital and operating costs,
- low cost of electricity generated,
- high degree of automation and protection against accidents,
- lack of electrical controls and regulation.
Техническим результатом данного изобретения является ветросиловая энергоустановка, обладающая следующими качествами:
- компактной, малогабаритной, полноповоротной вокруг вертикальной оси конструкцией, автоматически улавливающей ветер с любой стороны,
- высоким КПД использования энергии ветра,
- диапазон мощности от нескольких кВт до нескольких тысяч кВт при рабочей скорости ветра 5-10 м/с,
- конструкцией, простой в изготовлении и обслуживании, не имеющей сложных, а значит и ненадежных узлов и устройств,
- рассчитана на изготовление и сборку в мастерских с использованием только двух промышленных изделий - ветротурбины и электрогенератора,
- не требует постоянного обслуживания, так как вся ее работа полностью автоматизирована,
- имеет невысокие капитальные затраты на строительство и низкую себестоимость вырабатываемой электроэнергии,
- оборудована эффективной защитой ее строительной конструкции от разрушающего действия сильного ветра,
- в зависимости от назначения и места использования предлагаемая ветросиловая энергоустановка может быть выполнена:
а) в стационарном варианте - на крыше дома или строительной конструкции, на отдельно стоящих опорах,
б) в мобильном варианте - на опорах, установленных на передвижной платформе, транспортируемой любым способом в место назначения.The technical result of this invention is a wind power installation with the following qualities:
- a compact, small-sized, fully rotatable design around the vertical axis, automatically catching the wind from any side,
- high efficiency of wind energy use,
- a power range from several kW to several thousand kW with a working wind speed of 5-10 m / s,
- a design that is easy to manufacture and maintain, without complex, and therefore unreliable components and devices,
- Designed for manufacturing and assembly in workshops using only two industrial products - a wind turbine and an electric generator,
- does not require constant maintenance, since all its work is fully automated,
- has low capital costs for construction and low cost of generated electricity,
- equipped with effective protection of its building structure from the damaging effects of strong winds,
- depending on the purpose and place of use, the proposed wind power installation can be performed:
a) in a stationary version - on the roof of a house or building structure, on separate supports,
b) in the mobile version - on supports installed on a mobile platform transported in any way to the destination.
Указанная задача достигается тем, что в предлагаемой ветросиловой установке используется принцип преобразования конфузором рассеянного ветрового потока в компактный высокоскоростной и, придав ему вращательное движение, производится подача его сразу на лопатки саморегулирующейся ветротурбины, имеющей устройство для стабилизации скорости вращения независимо от изменения скорости ветра и установленной в рабочем канале в едином блоке с диффузором и конфузором. Таким образом, значительно повышается энергоемкость ветрового потока, снижаются его потери на аэродинамические сопротивления, что повышает КПД. Этому способствует также устройство диффузора на выходе и возможность автоматически улавливать ветер с любой стороны, так как все оборудование компактно размещается на общей поворотной платформе, имеющей хвостовое оперение. Для защиты ее оси вращения от перекоса во время сильного ветра и исключения заклинивания проходящего через нее выходного вала ветротурбины к размещенному вне установки электрогенератору предусмотрено специальное устройство - узел вращения. This task is achieved by the fact that the proposed wind power installation uses the principle of converting a diffused wind stream into a compact high-speed stream by a confuser and, giving it a rotational movement, feeds it directly to the blades of a self-regulating wind turbine that has a device for stabilizing the speed of rotation regardless of the change in wind speed and installed in working channel in a single unit with a diffuser and confuser. Thus, the energy consumption of the wind flow is significantly increased, its loss on aerodynamic drag is reduced, which increases the efficiency. This is also facilitated by the installation of a diffuser at the outlet and the ability to automatically pick up wind from either side, since all the equipment is compactly placed on a common turntable having a tail. To protect its axis of rotation from skew during strong winds and to prevent jamming of the output shaft of the wind turbine passing through it to a power generator located outside the installation, a special device is provided - a rotation unit.
На боковой поверхности конфузора установлены автоматические клапаны аварийного сброса лишнего воздуха при сильных порывах ветра и тем самым снижается динамическая нагрузка на ось поворотной платформы, улучшаются условия плавного авторегулирования скорости вращения ветротурбины. По центральной оси конфузора установлен конический рассекатель воздуха, на поверхности которого жестко закреплены направляющие пластины, придающие ветровому потоку вращательное движение под строго определенным углом. Рассекатель воздуха плавно уменьшает площадь поперечного сечения конфузора и закрывает коническую зубчатую пару и торец ветротурбины от лобового динамического напора высокоскоростного ветрового потока, снижая его аэродинамическое сопротивление. Получение технического результата возможно только за счет:
- использования источника энергии - высокоскоростного, энергоемкого ветрового потока, имеющего вращательно-поступательное движение под строго определенным углом,
- малых потерь на аэродинамическое сопротивление,
- использование саморегулирующейся ветротурбины.On the side surface of the confuser, automatic valves for emergency relief of excess air with strong gusts of wind are installed and thereby the dynamic load on the axis of the turntable is reduced, the conditions for smooth auto-regulation of the speed of rotation of the wind turbine are improved. A conical air divider is installed along the central axis of the confuser, on the surface of which guide plates are rigidly fixed, which impart rotational movement to the wind flow at a strictly defined angle. The air diffuser smoothly reduces the cross-sectional area of the confuser and closes the conical gear pair and the end of the wind turbine from the frontal dynamic pressure of the high-speed wind flow, reducing its aerodynamic drag. Obtaining a technical result is possible only due to:
- use of an energy source - a high-speed, energy-intensive wind stream having rotational-translational motion at a strictly defined angle,
- small losses in aerodynamic drag,
- use of a self-regulating wind turbine.
На чертеже представлено устройство ветросиловой энергоустановки. The drawing shows a device of a wind power installation.
Оно содержит:
1. Конфузор
2. Клапан аварийного сброса воздуха
3. Рассекатель воздуха
4. Направляющие пластины
5. Коническая зубчатая пара
6. Рабочий канал
7. Вал ветротурбины
8. Ветротурбина
9. Устройство авторегулирования скорости вращения ветротурбины.It contains:
1. Confuser
2. Emergency vent valve
3. Air divider
4. Guide plates
5. Bevel gear pair
6. Working channel
7. Wind turbine shaft
8. Wind turbine
9. A device for automatically adjusting the speed of rotation of a wind turbine.
10. Диффузор
11. Хвостовое оперение
12. Поворотная платформа
13. Узел вращения
14. Неподвижная платформа
15. Ось вращения
16. Опора
17. Подшипник качения
18. Клино-ременная передача
19. Электрогенератор
Ветросиловая энергоустановка работает следующим образом.10. Diffuser
11. Tail
12. Turntable
13. The rotation node
14. Fixed platform
15. The axis of rotation
16. Prop
17. Rolling bearing
18. V-belt drive
19. Electricity generator
Wind power installation works as follows.
Наружный ветер входит в конфузор 1. Если ветер сильный, то открываются клапаны аварийного сброса воздуха 2 и часть воздуха уходит, оставшаяся часть проходит рассекатель воздуха 3, уплотняется и за счет уменьшения поперечного сечения конфузора преобразуется в высокоскоростной поток, который, получив вращательное движение за счет направляющих пластин 4, через рабочий канал 6 попадает на лопатки саморегулирующейся ветротурбины 8, имеющей устройство авторегулирования скорости вращения 9. An external wind enters the confuser 1. If the wind is strong, the emergency air release valves 2 open and part of the air leaves, the remaining part passes the air divider 3, is compressed and is converted into a high-speed flow by reducing the cross-section of the confuser, which, having received rotational motion due to guide plates 4, through the working channel 6 falls on the blades of a self-regulating wind turbine 8, having a device for automatically controlling the speed of rotation 9.
С помощью конической зубчатой пары 5 вал 7 изменяет направление с горизонтального на вертикальное. Рабочий канал 6 заканчивается диффузором 10, который не только закрывает устройство авторегулирования скорости вращения ветротурбины 9, но и повышает КПД турбины путем снижения динамического напора ветрового потока на выходе. Все оборудование установлено на поворотной платформе 12, имеющей полую ось вращения 15, сквозь которую проходит вал 7 от ветротурбины 8 к электрогенератору 19. С помощью хвостового оперения 11 и узла вращения 13 поворотная платформа 12 на роликах поворачивается на поверхности неподвижной платформы 14, закрепленной на опоре 16. Соединение выходного вала 7 с валом электрогенератора 19 производится через клиноременную передачу 18, которая позволяет точно подобрать передаточное число под скорость вращения электрогенератора. Неподвижная опора 16 может устанавливаться как на земле или на строительной конструкции - в стационарном варианте, так и на передвижной платформе - в мобильном варианте. Размеры конфузора, ветротурбины и тип электрогенератора подбираются под требуемую выходную мощность. Using a bevel gear pair 5, the shaft 7 changes direction from horizontal to vertical. The working channel 6 ends with a diffuser 10, which not only closes the device for automatic regulation of the speed of rotation of the wind turbine 9, but also increases the efficiency of the turbine by reducing the dynamic pressure of the wind flow at the output. All equipment is mounted on a rotary platform 12 having a hollow axis of rotation 15, through which the shaft 7 passes from the wind turbine 8 to the electric generator 19. Using the tail unit 11 and the rotation unit 13, the rotary platform 12 is rotated on rollers on the surface of the fixed platform 14, mounted on a support 16. The connection of the output shaft 7 with the shaft of the generator 19 is made through a V-belt transmission 18, which allows you to precisely select the gear ratio for the rotation speed of the generator. The fixed support 16 can be installed both on the ground or on a building structure - in a stationary version, and on a mobile platform - in a mobile version. The dimensions of the confuser, wind turbines and the type of electric generator are selected for the required output power.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99107447A RU2156885C1 (en) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | Wind-driven power plant of rotational type |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99107447A RU2156885C1 (en) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | Wind-driven power plant of rotational type |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2156885C1 true RU2156885C1 (en) | 2000-09-27 |
Family
ID=20218396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99107447A RU2156885C1 (en) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | Wind-driven power plant of rotational type |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2156885C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008043367A1 (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-17 | Vadim Konstantinovich Gorin | Aerodynamic wind-driven powerplant |
RU2484294C2 (en) * | 2011-06-16 | 2013-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Wind ventilation device |
RU2502891C2 (en) * | 2011-11-08 | 2013-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Power plant |
RU2667860C1 (en) * | 2017-06-13 | 2018-09-24 | Николай Васильевич Ясаков | Conveyor windmill |
-
1999
- 1999-04-05 RU RU99107447A patent/RU2156885C1/en active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008043367A1 (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-17 | Vadim Konstantinovich Gorin | Aerodynamic wind-driven powerplant |
RU2484294C2 (en) * | 2011-06-16 | 2013-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Wind ventilation device |
RU2502891C2 (en) * | 2011-11-08 | 2013-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Power plant |
RU2667860C1 (en) * | 2017-06-13 | 2018-09-24 | Николай Васильевич Ясаков | Conveyor windmill |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5553996A (en) | Wind powered turbine | |
RU2431759C2 (en) | Wind-driven turbine with mixers and ejectors | |
US4450364A (en) | Lighter than air wind energy conversion system utilizing a rotating envelope | |
KR100810990B1 (en) | Power generation system having vertical wind turbine of jet-wheel type for wind power | |
US7112034B2 (en) | Wind turbine assembly | |
CA2557242A1 (en) | Wind powered turbine in a tunnel | |
WO2006123951A1 (en) | A wind turbine | |
JP2008506877A5 (en) | ||
KR20120120941A (en) | A bidirectional water turbine | |
RU2156885C1 (en) | Wind-driven power plant of rotational type | |
EP2206915A2 (en) | Wind generator | |
RU2714584C1 (en) | Helio-wind power plant | |
RU2383775C1 (en) | Rotor-type windmill | |
RU2156884C1 (en) | Wind-driven power plant of tower type | |
US20030001393A1 (en) | Linear motion wind driven power generator | |
RU2661567C2 (en) | Wind power plant and method of electricity producing | |
RU2638120C1 (en) | Wind turbine plant | |
RU2623637C2 (en) | Wind-heat converter-accumulator | |
RU82273U1 (en) | WIND GENERATOR | |
RU2249722C1 (en) | Rotary wind power station | |
RU2215898C1 (en) | Rotary windmill electric generating plant | |
WO2001038730A2 (en) | Wind flow velocity controller | |
KR20110079794A (en) | Wind power generation system which can convert the horizontal wind to upward through the funnel to collect wind blowing from any direction | |
RU2166665C1 (en) | Windmill | |
RU2118700C1 (en) | Windmill electric generating plant |