RU222587U1

RU222587U1 - Wind power plant

Info

Publication number: RU222587U1
Application number: RU2023122982U
Authority: RU
Inventors: Александр Фёдорович Дохов
Original assignee: Александр Фёдорович Дохов
Filing date: 2023-09-05
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Полезная модель относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим агрегатам, предназначенным для заряда аккумуляторных батарей и электропитания различных электрических потребителей, а также относится к способам преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Техническим результатом полезной модели является увеличение КПД ветряной энергетической установки, который достигается за счет того, что ветряная энергетическая установка, содержащая мачту, основание, шаговый двигатель, шкив, а основание состоит из двух стержней с закрепленными вдоль неподвижными лопастями и расположенными по краям стойками, между которыми размещен шкив, шкив соединен с ротором шагового гибридного двигателя, который установлен на одном краю неподвижного основания, представляющего собой прямоугольный элемент, другим краем который закреплен на верхней части мачты и который расположен над основанием со стержнями и лопастями, отличающаяся тем, что между одним краем стойки и шкивом натянут первый жгут, между другим краем стойки и шкивом натянут второй жгут, шкив выполнен двухканавочным. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. The utility model relates to the field of wind energy, namely to wind power units designed to charge batteries and power various electrical consumers, and also relates to methods for converting wind energy into electrical energy. The technical result of the utility model is to increase the efficiency of a wind power plant, which is achieved due to the fact that a wind power plant containing a mast, a base, a stepper motor, a pulley, and the base consists of two rods with stationary blades fixed along them and posts located at the edges, between with which the pulley is placed, the pulley is connected to the rotor of a stepper hybrid motor, which is installed on one edge of a fixed base, which is a rectangular element, with the other edge which is fixed to the top of the mast and which is located above the base with rods and blades, characterized in that between one edge The first harness is pulled between the rack and the pulley, the second harness is stretched between the other edge of the rack and the pulley, the pulley is made of two grooves. 1 salary f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим агрегатам, предназначенным для заряда аккумуляторных батарей и электропитания различных электрических потребителей, а также относится к способам преобразования энергии ветра в электрическую энергию [МПК F03D5/00, F03D3/00, F03D15/10].The utility model relates to the field of wind energy, namely to wind power units designed to charge batteries and power various electrical consumers, and also relates to methods for converting wind energy into electrical energy [IPC F03D5/00, F03D3/00, F03D15/10].

В большинстве известных ветряных энергетических установках используется вертикальная ось вращения. На осях под углом к вертикали установлены поворотные лопасти.Most known wind power plants use a vertical axis of rotation. Rotating blades are installed on the axes at an angle to the vertical.

Из уровня техники известен ВЕТРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ [патент на изобретение RU 2013648, опубл. 30.05.1994], в котором вертикальные поворотные лопасти соединены с упругим элементом с возможностью поворота. Для повышения КПД все поворотные лопасти соединены при помощи упругого элемента с концом соседней оси с возможностью поворота на угол 90о в одном направлении под воздействием сопротивления упругих элементов и на такой же угол в обратном направлении без оказания сопротивления повороту лопастей. Основным недостатком данного ветрового двигателя является его сложность в производстве и низкий КПД.A WIND ENGINE WITH A VERTICAL AXIS OF ROTATION is known from the prior art [patent for invention RU 2013648, publ. 05.30.1994], in which vertical rotating blades are connected to an elastic element with the possibility of rotation. To increase efficiency, all rotating blades are connected by means of an elastic element to the end of the adjacent axis with the ability to rotate through an angle of 90° in one direction under the influence of the resistance of the elastic elements and through the same angle in the opposite direction without providing resistance to rotation of the blades. The main disadvantage of this wind engine is its complexity in production and low efficiency.

Также из уровня техники известен КАРУСЕЛЬНЫЙ ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ «Андрюша» [патент на полезную модель RU 109807 опубл. 27.10.2011 бюл. № 30], который содержит ветроколесо, расположенное на мачте с лопастями на концах, ступицу, установленную соосно с валом, маховик посредством механической передачи соединенный с валом, отличающийся тем, что, выполненное в виде стержня колесо с неподвижно закрепленными лопастями в форме полуцилиндра, и маховик установлены на валу, выполненном с возможностью вращения внутри неподвижной ступицы, на которой закреплена площадка для механической передачи и генератора. Основным недостатком данной конструкции является потребность высокой скорости пускового ветра.Also known from the prior art is the “Andryusha” CARUSEL WIND ENGINE [utility model patent RU 109807 publ. 10.27.2011 bulletin. No. 30], which contains a wind wheel located on a mast with blades at the ends, a hub mounted coaxially with the shaft, a flywheel connected to the shaft through a mechanical transmission, characterized in that it is a wheel made in the form of a rod with fixed blades in the shape of a semi-cylinder, and The flywheel is mounted on a shaft capable of rotation inside a stationary hub on which a platform for a mechanical transmission and a generator is fixed. The main disadvantage of this design is the need for high starting wind speed.

Наиболее близким по технической сущности является ВЕТРЯНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА [патент на изобретение RU 2783798C1 опубл. 17.11.2022]. Особенностью является применение шкива и резинового жгута, которые играют роль мультипликатора. Они позволяют увеличить эффективность вращения ротора шагового двигателя. При осуществлении половины оборота основания меняется направление вращения шкива в противоположную сторону и передается энергия от натяжения резинового шнура на ротор шагового гибридного двигателя.The closest in technical essence is WIND ENERGY PLANT [invention patent RU 2783798C1 publ. 11/17/2022]. A special feature is the use of a pulley and a rubber band, which play the role of a multiplier. They allow you to increase the efficiency of rotation of the stepper motor rotor. When making half a revolution of the base, the direction of rotation of the pulley changes in the opposite direction and energy is transferred from the tension of the rubber cord to the rotor of the stepper hybrid motor.

Основной технической проблемой прототипа является то, что в данном техническом решении КПД ниже по сравнению с заявленной ветряной энергетической установкой из-за использования единственного жгута из резины без применения однорядной укладки.The main technical problem of the prototype is that in this technical solution the efficiency is lower compared to the declared wind power plant due to the use of a single rubber bundle without the use of single-row installation.

Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.The purpose of a utility model is to eliminate the shortcomings of the prototype.

Техническим результатом полезной модели является увеличение КПД ветряной энергетической установки.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of a wind power plant.

Указанный технический результат достигается за счет того, что ветряная энергетическая установка, содержащая мачту, основание, шаговый двигатель, шкив, а основание состоит из двух стержней с закрепленными вдоль неподвижными лопастями и расположенными по краям стойками, между которыми размещен шкив, шкив соединен с ротором шагового гибридного двигателя, который установлен на одном краю неподвижного основания, представляющего собой прямоугольный элемент, другим краем который закреплен на верхней части мачты и который расположен над основанием со стержнями и лопастями, отличающаяся тем, что между одним краем стойки и шкивом натянут первый жгут, между другим краем стойки и шкивом натянут второй жгут, шкив выполнен двухканавочным.The specified technical result is achieved due to the fact that a wind power plant containing a mast, a base, a stepper motor, a pulley, and the base consists of two rods with stationary blades fixed along and posts located at the edges, between which a pulley is placed, the pulley is connected to the rotor of the stepper a hybrid engine, which is installed on one edge of a fixed base, which is a rectangular element, with the other edge which is fixed to the top of the mast and which is located above the base with rods and blades, characterized in that the first harness is stretched between one edge of the stand and the pulley, and between the other The second harness is pulled over the edge of the stand and the pulley; the pulley is made of two grooves.

В частности, жгуты выполнены веревочными.In particular, the harnesses are made of rope.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 показана общий вид ветряной энергетической установки.In fig. Figure 1 shows a general view of a wind power plant.

На фиг. 2 показана схема расположения верёвочных жгутов в двухканавочном шкиве.In fig. Figure 2 shows a diagram of the arrangement of rope strands in a two-groove pulley.

На фигурах обозначено: 1 - основание ветряной энергетической установки, 2 - мачта, 3 - подшипник качения, 4 - лопасти, 5 - стойки, 6 - верёвочный жгут, 7 - двухканавочный шкив, 8 - шаговый двигатель, 9 - основание шагового двигателя.The figures indicate: 1 - the base of a wind power plant, 2 - a mast, 3 - a rolling bearing, 4 - blades, 5 - struts, 6 - a rope harness, 7 - a two-groove pulley, 8 - a stepper motor, 9 - a stepper motor base.

Осуществление полезной моделиImplementation of a utility model

Ветряная энергетическая установка состоит из двух оснований ветряной энергетической установки 1, закрепленных на мачте 2 при помощи подшипника качения 3, на основаниях ветряной энергетической установки 1 плотно закреплены лопасти 4. По краям оснований ветряной энергетической установки 1 установлены стойки 5, между которыми натянуты два верёвочных жгута 6, при этом каждый верёвочный жгут 6 намотан в один ряд на свою канавку в двухканавочном шкиве 7, который соединен с шаговым двигателем 8, закрепленным к неподвижному основанию шагового двигателя 9, которое расположено над основаниями ветряной энергетической установки 1. Основание шагового двигателя 9 соединено с подшипником качения 3.The wind power plant consists of two bases of the wind power plant 1, fixed to the mast 2 using a rolling bearing 3; blades 4 are tightly fixed to the bases of the wind power plant 1. At the edges of the bases of the wind power plant 1, racks 5 are installed, between which two rope strands are stretched 6, with each rope bundle 6 wound in one row onto its own groove in a two-groove pulley 7, which is connected to a stepper motor 8, attached to the stationary base of the stepper motor 9, which is located above the bases of the wind power plant 1. The base of the stepper motor 9 is connected to rolling bearing 3.

Ветряную энергетическую установку используют следующим образом.The wind power plant is used as follows.

В заявляемой полезной модели под однорядным расположением понимается такое расположение жгута в канавке шкива, при котором все его витки находятся один поверх другого.In the claimed utility model, a single-row arrangement means such an arrangement of the harness in the pulley groove in which all its turns are located one on top of the other.

Ветряной электрогенератор - это устройство, которое преобразует энергию ветра в электрическую энергию. Воздушный поток попадает на лопасти ветряного генератора 4, которые приводят в движение основание ветряного генератора 1. В этот момент один из веревочных жгутов 6, находящийся в начальном положении приводит в движение двухканавочный шкив 7 путем механической передачи. Вращение передается на ротор шагового электродвигателя 8, установленного на основании шагового электродвигателя 9, которое расположено над основанием ветрогенератора 1. Основание шагового двигателя 9 представляет собой прямоугольный элемент, один край которого закреплен на верхней части мачты 2, на другом краю расположен шаговый двигатель 8. Каждые пол оборота один из веревочных жгутов 6 из состояния раскрученного (рабочий ход) переходит в состояние скрученного (холостой ход). Скручивание происходит однорядно, т.е. каждый виток веревочного жгута 6 ложится поверх предыдущего. Раскручивание происходит в обратном порядке. Сила натяжения веревочного жгута 6 увеличивается при движении активной лопасти 4 от нижней точки к верхней. В верхней точке веревочный жгут 6 становится пассивным и начинает закручиваться, меняя направление закручивания. В это время другой веревочный жгут 6 вращает вал шагового электродвигателя 8 в противоположном направлении. Толщина веревочного жгута 6 подбирается исходя из требований к ветрогенератору. В каждый момент времени один веревочный жгут 6 скручен, а другой раскручен. В результате увеличивается моментальная мощность ветрогенератора. Схема расположения веревочных жгутов 6 в двухканавочном шкиве 7 показана на фиг. 2.A wind power generator is a device that converts wind energy into electrical energy. The air flow falls on the blades of the wind generator 4, which drive the base of the wind generator 1. At this moment, one of the rope bundles 6, which is in the initial position, drives the two-groove pulley 7 by mechanical transmission. Rotation is transmitted to the rotor of a stepper motor 8 mounted on the base of a stepper motor 9, which is located above the base of the wind generator 1. The base of the stepper motor 9 is a rectangular element, one edge of which is fixed to the top of the mast 2, and a stepper motor 8 is located on the other edge. Half a turn, one of the rope bundles 6 goes from the untwisted state (power stroke) to the twisted state (idle stroke). Twisting occurs in a single row, i.e. each turn of rope bundle 6 lies on top of the previous one. Unwinding occurs in the reverse order. The tension force of the rope cord 6 increases as the active blade 4 moves from the bottom to the top. At the top point, rope strand 6 becomes passive and begins to twist, changing the direction of twisting. At this time, another rope harness 6 rotates the shaft of the stepper motor 8 in the opposite direction. The thickness of the rope bundle 6 is selected based on the requirements for the wind generator. At each moment of time, one rope bundle 6 is twisted, and the other is untwisted. As a result, the instantaneous power of the wind generator increases. The layout of the rope strands 6 in the two-groove pulley 7 is shown in Fig. 2.

Заявленный технический результат - увеличение КПД ветряной энергетической установки - достигается за счет применения двух работающих попеременно веревочных жгутов, наматывающихся однорядно на свои канавки в двухканавочном шкиве, что позволяет уменьшить потери преобразования энергии по сравнению с вариантом использования одного жгута, за счет отсутствия вероятности возникновения его перехлестов при работе установки. Также заявленный технический результат достигается за счет того, что жгут выполнен веревочным, благодаря чему уменьшилось сцепление элементов жгута с поверхностью шкива при его наматывании, благодаря чему также уменьшились потери энергии.The declared technical result - increasing the efficiency of a wind power plant - is achieved through the use of two rope bundles working alternately, wound single-row onto their grooves in a two-groove pulley, which reduces energy conversion losses compared to the option of using a single bundle, due to the absence of the likelihood of its overlaps during installation operation. Also, the stated technical result is achieved due to the fact that the harness is made of rope, which reduces the adhesion of the harness elements to the surface of the pulley when winding it, which also reduces energy losses.

Заявителем в 2023 году был изготовлен опытный образец заявленного устройства, эксплуатация которого подтвердила заявленный результат. Повышение КПД относительно решения прототипа составило в среднем 10%.In 2023, the applicant manufactured a prototype of the claimed device, the operation of which confirmed the declared result. The increase in efficiency relative to the prototype solution averaged 10%.

Пример достижения технического результата.An example of achieving a technical result.

Был изготовлен опытный образец, общим диаметром 2 м, в качестве веревочных жгутов использовались жгуты их джутовой веревки. Также в данном опытном образце в качестве шагового двигателя применялся шаговый гибридный двигатель без реверсивной муфты. Моментальная мощность при скорости ветра 1,5 м/с составляет в среднем15 Вт. В тоже время при использовании решения прототипа (с таким-же диаметром) - моментальная мощность при скорости ветра 1,5 м/с составляет в среднем 13,4-13,6 Вт.A prototype was made with a total diameter of 2 m; bundles of jute rope were used as rope bundles. Also in this prototype, a stepper hybrid motor without a reversible clutch was used as a stepper motor. Instant power at a wind speed of 1.5 m/s averages 15 W. At the same time, when using the prototype solution (with the same diameter), the instantaneous power at a wind speed of 1.5 m/s averages 13.4-13.6 W.

Заявленное решение является единым изделием, изготавливаемым на заводе изготовителе посредством сборочных операций. Все элементы устройства соединены между собой механическим путем.The claimed solution is a single product manufactured at the manufacturer's plant through assembly operations. All elements of the device are connected to each other mechanically.

Claims

1. A wind power plant containing a mast, a base, a stepper motor, a pulley, and the base consists of two rods with fixed blades fixed along them and posts located at the edges, between which a pulley is placed, the pulley is connected to the rotor of a stepper hybrid motor, which is installed on one the edge of a fixed base, which is a rectangular element, the other edge of which is fixed to the upper part of the mast and which is located above the base with rods and blades, characterized in that the first harness is stretched between one edge of the stand and the pulley, and the second harness is stretched between the other edge of the stand and the pulley , the pulley is made of two grooves.

2. The device according to claim 1, characterized in that the harnesses are made of rope.