RU2248463C2 - Пирамидальный ветряной двигатель - Google Patents

Пирамидальный ветряной двигатель Download PDF

Info

Publication number
RU2248463C2
RU2248463C2 RU2003107582/06A RU2003107582A RU2248463C2 RU 2248463 C2 RU2248463 C2 RU 2248463C2 RU 2003107582/06 A RU2003107582/06 A RU 2003107582/06A RU 2003107582 A RU2003107582 A RU 2003107582A RU 2248463 C2 RU2248463 C2 RU 2248463C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
blades
windmill
pyramidal
blade
Prior art date
Application number
RU2003107582/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2003107582A (ru
Inventor
Аркадий Николаевич Степанчук (UA)
Аркадий Николаевич Степанчук
Original Assignee
Аркадий Николаевич Степанчук
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 Аркадий Николаевич Степанчук filed Critical Аркадий Николаевич Степанчук
Priority to RU2003107582/06A priority Critical patent/RU2248463C2/ru
Publication of RU2003107582A publication Critical patent/RU2003107582A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2248463C2 publication Critical patent/RU2248463C2/ru

Links

Images

Classifications

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

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии воздушного природного потока (ветра) в механическую и электрическую энергии. Технический результат заключается в значительном повышении коэффициента полезного действия (КПД) двигателя. Ветряной двигатель содержит ось вращения и лопасти, закрепленные на ней, при этом лопасти выполнены в виде системы из трех пирамид с образованием верхнего и нижнего ярусов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для преобразования энергии воздушного природного потока (ветра) в механическую и электрическую энергии.
Имеющиеся аналоги ветряных двигателей с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра, (МПК F 03 D 3/00) не могут конкурировать по единичной мощности ветроэлектроустановок (ВЭУ) с ветродвигателями, ось вращения ротора которых совпадает с направлением ветра (то есть с пропеллерными - МПК F 03 D 1/00), и потому в настоящее время менее распространены (см.[1], с.76) по следующим причинам.
Хотя они приводятся в действие ветрами любого направления и не нуждаются в системах ориентации на ветер как пропеллерные, к тому же не требуется устраивать башни сложной конструкции; не надо предусматривать токосъемный механизм, чтобы не закручивался кабель; не надо строить высокие башни, авторы изобретений ветродвигателей с вертикальной осью, по всему видно, не достаточно хорошо представляют, как их изобретенные конструкции ведут себя при работе в воздушной среде. А это оказалось очень существенно!
Так, ветроустановка - аналог [2], наиболее близкий к моему изобретению, содержит центральную вертикальную ось и закрепленные на ней вогнутые крылья с подкрылками. Целью данного изобретения было повышение КПД двигателя. Однако в полной мере она не могла быть достигнута по той причине, что, прежде всего, содержала четыре крыла. Мои опыты показали, что уже этого момента (нагромождение лопастей) достаточно, чтобы такой двигатель с любыми конструкциями лопастей, из-за имеющегося аэродинамического сопротивления, работал не эффективно. Даже при среднем ветре тормозящий, паразитный эффект наблюдается воочию.
Другая ветроустановка - аналог [3] также близок к моему изобретению. Здесь три штанги (что является оптимальным), но три шарообразные чаши, установленные на их концах, образовали промежуток между ними, в который ветер также проникает и “бьет” в третью лопасть, оказывая значительное аэродинамическое сопротивление при работе такого ветродвигателя. В этом есть отличительная ошибка всех конструкций, базирующихся на “коромыслах”: создаются плечи между центральной осью и осями лопастей, но и создается “проран”, в который устремляется ветер и становится бесполезным, паразитным.
Анализируя оба эти аналога, следует признать, что если взять у них положительные моменты: крепление лопастей непосредственно на вертикальную ось, при этом их должно быть не более и не менее трех, как у второго аналога, то получается конструкция ветродвигателя, близкая к оптимальной.
Но нужно еще учесть, что каждая лопасть должна быть эффективным улавливателем ветровой механической энергии, максимальным сберегателем таковой, легко трогаться с места, быстро набирать частоту вращения в начальной стадии раскрутки.
Целью изобретения является значительное повышение коэффициента полезного действия (КПД) за счет более эффективного улавливания и концентрации энергии воздушного потока и уменьшения аэродинамического сопротивления.
Сущность изобретения более подробно поясняется на фиг.1-4. На фиг.1 изображена общая схема ветроэнергетической установки (ВУ), на фиг.2 изображены лопасти на оси, на фиг.3 - вид сверху, а на фиг.4 - вариант ярусного исполнения ветродвигателя. Изображенные на фигурах элементы имеют общую цифровую нумерацию.
Трубчатая ось 1 ветродвигателя в шарнирных соединениях 2 и 3 опирается на подшипниковый блок 4 и фиксируется верхним подшипником 5. Опора 6, в свою очередь, фиксирует их в своих гнездах и сама не сварная, а на болтах, чем обеспечивается ее прочность. Ротор ветродвигателя образуется из прикрепленных к вертикальной оси 1 трех лопастей 7, установленных под углом 120° друг к другу (фиг.3) и выполненных в виде полых четырехгранных пирамид.
Каждая пирамида прикреплена к оси 1, имеющей отверстия, болтами таким образом, что одна сторона основания 8 (фиг.2) каждой пирамиды прилегает параллельно и вплотную к упомянутой оси 1, или таким образом, что участок вертикальной оси является общей стороной каждой пирамиды. Высота h каждой пирамиды и длина стороны 8 находятся в соотношении 0.5:1.0. Больше нельзя делать, ибо выступающая часть каждой пирамиды будет заслонять полую внутреннюю часть соседней пирамидальной лопасти, и меньше делать не желательно - снижается КПД ветроустановки.
Между собой три пирамидальные лопасти снизу и сверху должны скрепляться горизонтальными балками 14 и 15, а каждая лопасть обеспечиваться тросовой крестовиной 16 и проходящим через ее центр и вершину стержнем 17, на который удобно в процессе эксплуатации класть подмости, что обеспечит обслуживание лопастей (ремонт, покраску и т.д.). Кроме того, балки 14 являются еще опорами для 3-пирамидальных лопастей верхнего яруса. Следовательно, ветродвигатель может быть как одноярусным, так и двухъярусным (фиг.4). Ярусность позволяет значительно улучшить тяговые характеристики пирамидального ветрового двигателя, ибо каждая из шести лопастей уже будет через 60°, а не через 120°, когда при одном ярусе. Поскольку ось общая, то малейший ветерок и турбина заработала. Однако такая двухъярусная конструкция ветродвигателя потребует обеспечения ее системой гашения колебаний опоры или вышки при шквальных ветрах. Такую систему я изобрел, и в настоящее время готовлю заявку на изобретение для подачи ее в патентное ведомство.
Внутренняя полая часть 9 каждой пирамидальной лопасти вместе с прилегающей к ней стороной 10 соседней лопасти образуют устройство, которое улавливает ветровой поток, концентрирует его в данной зоне и образует аэродинамический эффект: мощный напор-толчок.
Выступающие же части (верхняя 11, нижняя 12 и боковая 13) каждой лопасти являются весьма эффективными отражателями, т.е. рассекают и оптимально отклоняют ветровой турбулентный поток прочь, оказывая незначительный аэродинамический аффект (сопротивление) при движении ветродвигателя в нем.
Все это значительно повышает его КПД по сравнению с до настоящего времени известными человечеству ветроагрегатами, преобразующими ветровую энергию в механическую, делает пирамидальный ветряной двигатель (ПВД) превосходящим их по всем параметрам, т.е. ставит его вне конкуренции. Для человечества это равносильно изобретению колеса!
Кроме того, ПВД - это быстроходная турбина с большим крутящим моментом, стало быть, не всегда нужно применять мультипликатор. Необходимую скорость вращения вала электрогенератора или насоса он сможет обеспечить, значительно повышая КПД ВЭУ.
ПВД в конструктивном исполнении прост, компактен, не требуется большая точность и можно использовать любые материалы при изготовлении, в раза три экономичнее по материальным затратам в сравнении с ветродвигателями близких аналогов и ветряных двигателей вообще.
ВЭУ с ПВД можно устанавливать на земле, между этажами, над крышей дома (цеха) или на специальной вышке (опоре), лишь бы было соблюдено условие: он всегда должен находиться “на семи ветрах”, где движению воздушного потока не препятствуют складки местности или искусственные сооружения. Значит, обслуживать их, в большинстве случаев, значительно легче и дешевле.
ВЭУ с ПВД могут быть значительно работоспособнее по сравнению с близкими аналогами и ветродвигателями вообще. Для них не будет проблемой приводить в действие электрогенераторы в 10 и более тысяч кВт. Тогда как, согласно сообщениям СМИ, из ныне существующих ВЭУ самая крупная действует в ФРГ. Ее мощность 2,5 тыс. кВт, диаметр ротора и высота башни 80 м.
В настоящее время проектируется ВЭУ до 3-5 тыс. кВт за счет увеличения длины пропеллерных лопастей и высоты башни установки, но им никогда не взять рубеж в выработке 10 тыс. кВт. ВЭУ же, построенные на основе ПВД, не только будут способны его взять, но и превзойдут его. Ведь они могут развиваться не по вертикали, а по горизонтали. Варианты конструктивных решений таких ветроэлектростанций с ВЭУ на ПВД я могу предоставить.
Источники информации
1. Статья “Время большой ветроэнергетики”, журнал “Электрические станции”. №1. 2003 г., Россия.
2. Описание изобретения к патенту №2009371, кл. F 03 D 3/00, Россия.
3. Описание изобретения к патенту №2067691, кл. F 03 D 3/00, Россия.

Claims (2)

1. Ветряной двигатель, содержащий ось вращения с закрепленными на ней лопастями, отличающийся тем, что лопасти выполнены в виде системы из трех пирамид с образованием верхнего и нижнего ярусов.
2. Ветряной двигатель по п.1, отличающийся тем, что каждая лопасть верхнего яруса расположена относительно каждой лопасти нижнего яруса под углом 60°.
RU2003107582/06A 2003-03-20 2003-03-20 Пирамидальный ветряной двигатель RU2248463C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003107582/06A RU2248463C2 (ru) 2003-03-20 2003-03-20 Пирамидальный ветряной двигатель

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003107582/06A RU2248463C2 (ru) 2003-03-20 2003-03-20 Пирамидальный ветряной двигатель

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003107582A RU2003107582A (ru) 2004-09-20
RU2248463C2 true RU2248463C2 (ru) 2005-03-20

Family

ID=35454374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003107582/06A RU2248463C2 (ru) 2003-03-20 2003-03-20 Пирамидальный ветряной двигатель

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2248463C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2455523C2 (ru) * 2010-02-08 2012-07-10 Аркадий Николаевич Степанчук Ветряной двигатель а.н. степанчука
RU2522271C2 (ru) * 2012-07-06 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Ветроустановка

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2455523C2 (ru) * 2010-02-08 2012-07-10 Аркадий Николаевич Степанчук Ветряной двигатель а.н. степанчука
RU2522271C2 (ru) * 2012-07-06 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Ветроустановка

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2780030C (en) Wind turbine with torque balancing mechanism
AU2006284845B2 (en) Multi-rotor wind turbine supported by continuous central driveshaft
US6629815B2 (en) Peripheral turbine support system
Ragheb Vertical axis wind turbines
ES2179785B1 (es) Turbina eolica autotimonante.
US20050263057A1 (en) Cyclosail wind turbine
WO2007027113A1 (en) Vertical axis wind turbine
US8672608B2 (en) Tower type vertical axle windmill
US20100213716A1 (en) Fluid flow energy concentrator
US20120070293A1 (en) Wind turbine apparatus, wind turbine system and methods of making and using the same
EP2556244A2 (en) Wind energy conversion device
US8137052B1 (en) Wind turbine generator
JP5363731B2 (ja) 縦軸型タービン装置
US20100215488A1 (en) Fluid flow energy concentrator
KR100893299B1 (ko) 수직축 방식의 풍력발전장치
CN108431402B (zh) 遮挡叶片支撑件型垂直轴风力机
CN102162427B (zh) 叶片倾角可调节的垂直轴风力机转子
US20110070083A1 (en) Streamlined Wind Turbine Optimized for Laminar Layer
CN201116512Y (zh) 轻质结构垂直轴风力发电机风轮
RU2382233C2 (ru) Ветряной двигатель с вертикальной осью вращения
RU2248463C2 (ru) Пирамидальный ветряной двигатель
WO2008088921A2 (en) Vertical windmills and methods of operating the same
CN1818375A (zh) 风电场多机聚合建造方法及其装置
CA2532597A1 (en) Vertical axis fluid actuated turbine
US20100295314A1 (en) Floating wind turbine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080321

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20111010

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120321