RU2248463C2 - Пирамидальный ветряной двигатель - Google Patents
Пирамидальный ветряной двигатель Download PDFInfo
- 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
Links
Images
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
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°.
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)
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 |
-
2003
- 2003-03-20 RU RU2003107582/06A patent/RU2248463C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
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 |