RU2345248C2 - Method for utilisation of medium flow energy and power complex for its realisation - Google Patents
Method for utilisation of medium flow energy and power complex for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2345248C2 RU2345248C2 RU2007111210/06A RU2007111210A RU2345248C2 RU 2345248 C2 RU2345248 C2 RU 2345248C2 RU 2007111210/06 A RU2007111210/06 A RU 2007111210/06A RU 2007111210 A RU2007111210 A RU 2007111210A RU 2345248 C2 RU2345248 C2 RU 2345248C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- deflector
- flow
- deflectors
- volumetric
- 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
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/30—Wind power
-
- 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
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Группа изобретений относится к экологически чистой, «малой либо локальной энергетике», в основном к ветровой и гидродинамической, использующей кинетическую энергию потока среды, к строительству энергонезависимых зданий и сооружений любого назначения и базирования - на суше, на воде и под водой. В частности, это касается вопросов создания наземных и плавучих культурно-развлекательных, спортивных, торговых либо производственных комплексов с автономным энергообеспечением, например плавучих санаториев-лайнеров класса река-море либо кругосветного плавания. Также группа изобретений относится к расширению, развитию и усовершенствованию технических средств и способов эффективного использования экологически чистых возобновляющихся источников кинетической энергии - ветра, морских и океанских течений.The group of inventions relates to ecologically clean, "small or local energy", mainly wind and hydrodynamic, using kinetic energy of the medium flow, to the construction of non-volatile buildings and structures for any purpose and basing - on land, on water and under water. In particular, this relates to the creation of ground-based and floating cultural, entertainment, sports, retail or industrial complexes with autonomous energy supply, for example, floating sanatoriums-ships of the river-sea class or circumnavigation. The group of inventions also relates to the expansion, development and improvement of technical means and methods for the efficient use of environmentally friendly renewable sources of kinetic energy - wind, sea and ocean currents.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Известны способы использования указанных источников энергии с помощью ветровых мельниц и электростанций, а также морских подводных гидроустановок, в основном пропеллерного типа. Одними из первых ветровых установок с вертикальным ротором можно считать, по-видимому, мельницы в древнем Афганистане, которые датируются 644 г. н. э. (Фильм телекомпании ВВС, 2005 г., об изобретателях мусульманского мира.) Лопасти ротора были выполнены из связанных пучков травы или соломы, привязанных к шести деревянным палкам, связанных в конструкцию ротора. Половина ветрового потока была перекрыта деревянным щитом, чтобы создать вращающий момент за счет ветрового напора только на одну из сторон ротора - правую либо левую.Known methods of using these energy sources using windmills and power plants, as well as marine underwater hydraulic installations, mainly propeller type. Apparently, mills in ancient Afghanistan dating back to 644 AD can be considered one of the first wind turbines with a vertical rotor. e. (A 2005 film by the BBC television company about the inventors of the Muslim world.) The rotor blades were made from bundles of grass or straw tied to six wooden sticks bundled into the rotor structure. Half of the wind flow was blocked by a wooden shield to create torque due to the wind pressure on only one side of the rotor - right or left.
Впоследствии повсеместно стали использовать ветровые мельницы, а затем и ветровые насосы и электростанции с горизонтальной осью вращения. К недостаткам таких повсеместно используемых сегодня в мире трехлопастных пропеллерных крупных ветровых энергоустановок мощностью до 1-3 МВт следует отнести необходимость снабжения их системой ориентации по направлению ветра (потока), а также их высокую шумность. Последнее объясняется тем, что при диаметре лопастей 50-100 м концы лопастей уже при частоте вращения около 0,5-2 оборота/с движутся со сверхзвуковыми скоростями, вызывая шум, сравнимый с низколетящим сверхзвуковым самолетом. Кроме того, ветровые установки гигантских размеров, высотой до 100 и более метров, портят пейзаж и вызывают раздражение части населения постоянно движущимися лопастями.Subsequently, windmills began to be used everywhere, and then wind pumps and power plants with a horizontal axis of rotation. The disadvantages of such three-bladed propeller large-scale wind power plants universally used today in the world with a capacity of up to 1-3 MW include the need to supply them with an orientation system in the direction of the wind (flow), as well as their high noise. The latter is explained by the fact that, at a blade diameter of 50-100 m, the ends of the blades move at supersonic speeds even at a rotational speed of about 0.5-2 revolutions / s, causing noise comparable to a low-flying supersonic aircraft. In addition, wind turbines of gigantic dimensions, with a height of up to 100 and more meters, spoil the landscape and cause irritation for part of the population with constantly moving blades.
Аналогом изобретения является Патент США №4495424, 1985 г., кл. 290-53, (F03B 13/12) -"Plant for Utilization of Wind and Waves". В его описании кратко перечислены весьма перспективные идеи использования плавучих платформ с ветровыми и волновыми энергоустановками для утилизации ветра и волн для ряда производственных целей, например для обессоливания морской воды, а также для получения и хранения водорода, в частности, для питания двигателей, работающих на водороде. Акцент сделан на ветровую энергоустановку с вертикальным валом и направляющими экранами (дефлекторами), направляющими ветровой поток на лопасти ротора.An analogue of the invention is US Patent No. 4495424, 1985, class. 290-53, (F03B 13/12) - "Plant for Utilization of Wind and Waves". His description briefly lists very promising ideas for using floating platforms with wind and wave power plants for the utilization of wind and waves for a number of production purposes, for example, for desalination of sea water, as well as for the production and storage of hydrogen, in particular, for powering hydrogen engines . The emphasis is on a wind power plant with a vertical shaft and guiding screens (deflectors) directing the wind flow to the rotor blades.
Аналогом устройства можно считать также Патент РФ №2166665, 2001 г., кл. F03D 3/02 (Ветродвигатель). Наиболее близким аналогом (прототипом) можно считать Патент США №4047834, 1977 г. - "Horizontal multidirectional turbine windmill". Общими с заявленными являются такие признаки, как наличие лопастного (лопаточного) ротора с вертикальной осью вращения и дефлекторов, т.е. вертикально ориентированных пластин, установленных вокруг ротора в горизонтальной плоскости.An analogue of the device can also be considered RF Patent No. 2166665, 2001, class. F03D 3/02 (Wind turbine). The closest analogue (prototype) can be considered US Patent No. 4047834, 1977 - "Horizontal multidirectional turbine windmill". Common with the claimed are such signs as the presence of a blade (blade) rotor with a vertical axis of rotation and deflectors, i.e. vertically oriented plates mounted around the rotor in a horizontal plane.
Данные решения имеют ограниченную применимость, так как подобные ветровые установки должны помещаться на открытых пространствах, в удалении от стен зданий, сооружений и т.п., т.е. любых объектов, являющихся препятствием для ветра и «затеняющих» ветроустановку.These solutions have limited applicability, since such wind turbines should be placed in open spaces, away from the walls of buildings, structures, etc., i.e. any objects that are an obstacle to the wind and "obscuring" the wind turbine.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Данное изобретение устраняет вышеуказанное ограничение в тех случаях, когда существует возможность построить здание либо сооружение (как на суше, так и под водой) определенной «аэро- либо гидродинамической» формы и использовать его в комплексе вместе с роторной лопастной (лопаточной) энергоустановкой - ветровой либо гидродинамической соответственно. При этом здание, сооружение и т.п. становится органичной частью энергоустановки. В более общем случае задачей данной группы изобретений является получение полезной энергии от потока сплошной среды - ветра и подводных морских/океанских течений, повышение КПД и наращивание мощности и надежности энергоустановок данного направления, а также создание на их базе гибридных многофункциональных энергетических комплексов, в частности создания наземных и плавучих культурно-развлекательных, спортивных, торговых либо производственных комплексов с автономным энергообеспечением, например, плавучих санаториев-лайнеров класса река-море либо кругосветного плавания, с использованием кинетической энергии потока среды.This invention eliminates the above limitation in cases where it is possible to build a building or structure (both on land and under water) of a certain "aerodynamic or hydrodynamic" form and use it in combination with a rotary blade (blade) power plant - wind or hydrodynamic respectively. In this case, a building, structure, etc. becomes an organic part of the power plant. In a more general case, the objective of this group of inventions is to obtain useful energy from a continuous medium flow - wind and underwater sea / ocean currents, increase efficiency and increase the capacity and reliability of power plants in this area, as well as create hybrid multifunctional energy complexes based on them, in particular, land and floating cultural and entertainment, sports, shopping or industrial complexes with autonomous energy supply, for example, floating class sanatorium liners river-sea or circumnavigation, using the kinetic energy of the medium flow.
Первое из изобретений относится к способу использования энергии потока среды с помощью соответствующей энергоустановки - ветровой либо гидродинамической. От аналогов и прототипа используются следующие признаки: в потоке движущейся сплошной среды размещали многолопастный ротор, в частном случае - с вертикальной осью вращения, связанный с потребителем его вращающего момента, а вокруг ротора устанавливали дефлекторы, которые выполняли в виде листовых конструкций, причем дефлекторы устанавливали таким образом, чтобы отклонять набегающий внешний поток среды и направлять его на лопатки ротора с образованием касательной (тангенциальной) составляющей вектора скорости потока среды к окружности, описываемой лопатками ротора при его вращении. Под листовыми конструкциями лопастей и дефлекторов в данном случае подразумевается, что лопасть или дефлектор выполнены из однослойных пластин, например металлических, либо из листовых материалов в два или более слоев, либо выполнены в виде объемной конструкции по аналогии с крылом самолета, но при этом толщина лопасти или дефлектора много меньше их ширины, например в 5-10 и более раз.The first of the inventions relates to a method of using the energy of a medium flow using an appropriate power plant - wind or hydrodynamic. The following features are used from analogues and prototype: a multi-vane rotor was placed in the flow of a moving continuous medium, in a particular case with a vertical axis of rotation associated with the consumer of its torque, and around the rotor there were installed deflectors, which were made in the form of sheet structures, and the deflectors were installed such so as to deflect the incident external flow of the medium and direct it to the rotor blades with the formation of the tangent (tangential) component of the medium flow velocity vector to the circles Described by the rotor blades during rotation. In this case, by the sheet structures of the blades and deflectors it is meant that the blade or deflector is made of single-layer plates, for example metal, or of sheet materials in two or more layers, or made in the form of a three-dimensional structure by analogy with the wing of an aircraft, but the thickness of the blade or deflector is much smaller than their width, for example 5-10 times or more.
Отличие от аналогов и прототипа предлагаемого способа состоит в том, что с целью принципиального расширения возможностей использования энергоустановок данного типа часть дефлекторов либо все дефлекторы выполняют в виде не «тонких» листовых либо пластинчатых конструкций, как в аналогах и прототипе, а в виде объемных тел, либо объемных конструкций, или «объемных дефлекторов». Последние могут представлять собой здание, либо строение, либо сооружение, либо рубку судна, либо объемный элемент дизайна (например, рекламную конструкцию, либо элемент устройств в парке аттракционов), которые выполняют с определенным аэродинамическим профилем таким образом, чтобы они стали частью энергоустановки, исполняли роль дефлектора и отклоняли набегающий внешний поток среды, направляя его на лопатки ротора, с образованием касательной (тангенциальной) составляющей вектора скорости потока среды к окружности, описываемой лопатками ротора при его вращении.The difference from analogues and prototype of the proposed method is that in order to fundamentally expand the possibilities of using power plants of this type, part of the deflectors or all deflectors are made in the form of not “thin” sheet or plate structures, as in the analogs and prototype, but in the form of volumetric bodies, either volumetric structures, or “volumetric deflectors”. The latter can be a building, or a structure, or a structure, or a ship’s cabin, or a volumetric design element (for example, an advertising structure, or an element of devices in an amusement park) that perform with a specific aerodynamic profile so that they become part of the power plant, the role of the deflector and rejected the incident external flow of the medium, directing it to the rotor blades, with the formation of the tangent (tangential) component of the medium flow velocity vector to the circle described by the blade mi of the rotor during its rotation.
При этом наружные стены указанных объемных сооружений (здание, либо строение, либо сооружение, либо рубка судна, либо элемент дизайна) выполняют таким образом, чтобы они имели, либо хотя бы содержали частично сечение, в частности, в горизонтальной плоскости в форме утолщенного в 1,1 и более раз типичного профиля дозвукового крыла самолета (обычно на чертежах в литературе соотношение толщины к длине профиля дозвукового крыла самолета составляет 0,1-0,25 - см., напр, учебник «Курс физики», Б.М.Яворский, А.А.Детлаф и др., Т.1., М.: Высшая школа, стр.353, рис.16.15), либо хотя бы содержали сечение хвостовой части указанного профиля, либо хвостовой части профиля вытянутой капли жидкости с сужающимся хвостом, в частном случае, плавно загибающимся наподобие хвостика «запятой» или «скобки» в данном шрифте "Times New Roman"; остальные дефлекторы, как плоские, в виде листовых конструкций, так и объемные, а также ротор устанавливают рядом со зданием, либо сооружением и пр., со стороны указанного «сужающегося хвоста» таким образом, чтобы отклонять поток среды с образованием касательной составляющей вектора скорости потока к окружности, описываемой лопатками ротора при вращении (Фиг.2 - Фиг.13).At the same time, the outer walls of these three-dimensional structures (building, or structure, or construction, or logging of a vessel, or a design element) are made in such a way that they have, or at least partially contain a section, in particular in the horizontal plane in the form of 1 , 1 or more times of a typical profile of the subsonic wing of an aircraft (usually in the drawings in the literature, the ratio of the thickness to the length of the profile of the subsonic wing of an aircraft is 0.1-0.25 - see, for example, the textbook “Physics Course”, B. M. Yavorsky, A.A. Detlaf et al., Vol. 1, Moscow: Higher School, p. 353, Fig. 1 6.15), or at least contain a cross section of the tail of the specified profile, or the tail of the profile of an elongated drop of liquid with a tapering tail, in a particular case, smoothly bending like a “comma” or “parenthesis” in this Times New Roman font; other deflectors, both flat, in the form of sheet structures, and volumetric, as well as a rotor, are installed next to the building, or structure, etc., from the side of the specified “tapering tail” in such a way as to deflect the flow of the medium with the formation of the tangent component of the flow velocity vector to the circle described by the rotor blades during rotation (Figure 2 - Figure 13).
Более кратко можно сказать, что отличие состоит в том, что в качестве дефлектора, одного или нескольких, используют объемную конструкцию, т.е. объемный дефлектор, а именно: здание, либо строение, либо сооружение, либо рубку судна, либо элемент дизайна, одну или несколько, причем указанную объемную конструкцию размещают рядом с ротором и выполняют таким образом, чтобы ее наружные стены либо ее наружные поверхности содержали со стороны ротора в плоскости, перпендикулярной ротору, сечение, содержащее две линии, сходящиеся при их продолжении в острый угол, которые ориентируют по отношению к ротору таким образом, чтобы точка пересечения указанных линий находилась вблизи внешней окружности, описываемой лопатками ротора при вращении, и чтобы отклонять поток набегающей движущейся среды с образованием отличной от нуля касательной составляющей вектора скорости потока к указанной окружности, описываемой лопатками ротора при его вращении.More concisely, it can be said that the difference is that a three-dimensional structure is used as a deflector, one or more, i.e. volumetric deflector, namely: a building, or a structure, or a structure, or a wheelhouse, or a design element, one or more, moreover, the specified three-dimensional structure is placed next to the rotor and is made so that its external walls or its external surfaces are contained from the side of the rotor in a plane perpendicular to the rotor, a section containing two lines that converge when they continue to an acute angle, which are oriented with respect to the rotor so that the intersection point of these lines is near the outer circumference of the circumference described by the rotor blades during rotation, and to deflect the flow of the moving moving medium with the formation of a non-zero tangent component of the flow velocity vector to the specified circle described by the rotor blades during its rotation.
При этом указанная точка пересечения линий может как принадлежать, так и не принадлежать указанным наружным поверхностям объемных конструкций. Разъяснение: если быть точным, точка пересечения на практике никогда не может принадлежать указанным поверхностям объемных конструкций, т.к. всегда, пусть на микроскопическом уровне, имеется некоторое закругление острого угла любого предмета из обычных материалов (если это не монокристалл).Moreover, the specified point of intersection of the lines may or may not belong to the specified outer surfaces of three-dimensional structures. Explanation: to be precise, in practice, the intersection point can never belong to the indicated surfaces of volume structures, because always, albeit at a microscopic level, there is some rounding of the acute angle of any object from ordinary materials (if it is not a single crystal).
Под словами «острый угол» выше имеется в виду, что указанный угол составляет от нуля до 90 градусов, причем оптимальное значение находится в пределах от 1-5 до 40 градусов. Под словами «вблизи внешней окружности, описываемой лопатками ротора при вращении» имеется в виду, что расстояние между ближайшей к ротору точки указанной объемной конструкции (объемного дефлектора) и указанной окружности составляет не более 0,6 длины радиуса данной окружности и в оптимальном случае должно составлять минимально возможное значение, лишь бы лопатки ротора на задевали данный объемный дефлектор.The words "acute angle" above means that the specified angle is from zero to 90 degrees, and the optimal value is in the range from 1-5 to 40 degrees. By the words “near the outer circle described by the rotor blades during rotation”, it is understood that the distance between the points of the indicated volumetric structure (volume deflector) closest to the rotor and the specified circle is not more than 0.6 of the radius of the given circle and should optimally be the lowest possible value, if only the rotor blades do not touch this volumetric deflector.
Под словами «отклонять поток движущейся среды с образованием касательной составляющей вектора скорости потока к указанной окружности, описываемой лопатками ротора при его вращении» имеется в виду, что «угол атаки» между усредненным по направлению вектором скорости потока внешней набегающей среды, сформированного совокупностью соседних дефлекторов, и указанной окружностью составляет менее 90 градусов, т.е. сформированный поток имеет отличную от нуля составляющую вдоль касательной к указанной окружности. При этом оптимальный «угол атаки» составляет от нуля до 45 градусов и должен подбираться экспериментальным путем для получения либо наибольшего числа оборотов ротора либо максимального крутящего момента.By the words “deflect the flow of a moving medium with the formation of the tangent component of the flow velocity vector to the specified circle described by the rotor blades during its rotation”, we mean that the “angle of attack” between the direction-averaged flow velocity vector of the external incoming medium formed by a set of neighboring deflectors, and said circumference is less than 90 degrees, i.e. the generated stream has a non-zero component along the tangent to the specified circle. In this case, the optimal "angle of attack" is from zero to 45 degrees and should be selected experimentally to obtain either the largest number of rotor revolutions or the maximum torque.
В частных случаях «угол атаки» регулируют с помощью поворотных «элеронов» 7 (Фиг.7) по аналогии с элероном крыла самолета. При этом «элероны» устанавливают на указанных объемных конструкциях-дефлекторах со стороны ротора с возможностью поворота вокруг оси R и связывают шарнирной системой рычагов 8, тяг 9 и жесткой «обоймы» 10, которую выполняют в виде либо кольца, либо многоугольника. В других случаях используют для регулировки систему, включающую гибкие связи. Поворачивая «обойму» 10 вокруг оси ротора, регулируют «угол атаки» одновременно для всех дефлекторов.In particular cases, the "angle of attack" is adjusted using the rotary "ailerons" 7 (Fig.7) by analogy with the aileron of the wing of the aircraft. At the same time, “ailerons” are mounted on the indicated volumetric deflector structures from the rotor side with the possibility of rotation around the R axis and connected by an articulated system of
Поворотные элероны устанавливают, в других частных случаях, вместе с рычажно-тяговой системой их поворота также и на «плоских», «тонких» дефлекторах, если они включены в конструкцию энергетического комплекса (энергоустановки). В других частных случаях дефлекторы (как объемные, так и «тонкие») выполняют с возможностью поворота их целиком, как если бы они целиком представляли собой поворотные элероны, и «угол атаки» регулируют описанным выше способом.Rotary ailerons are installed, in other special cases, together with the lever-traction system of their rotation also on “flat”, “thin” deflectors, if they are included in the design of the energy complex (power plant). In other particular cases, the deflectors (both voluminous and “thin”) are capable of being rotated as a whole, as if they were entirely rotary ailerons, and the “angle of attack” is regulated as described above.
С помощью данного решения устраняют негативное взаимоисключающее «соседство» зданий (либо сооружений, строений, рубок судна и т.п.) и энергоустановки, использующей, например, ветер, поскольку здание, либо строение, либо сооружение, либо рубка судна являются препятствием для ветра либо потока жидкости (воды), поскольку они «затеняют» ветровую либо гидродинамическую энергоустановку соответственно.With the help of this solution, the negative mutually exclusive “neighborhood” of buildings (or structures, structures, felling the vessel, etc.) and a power plant using, for example, wind is eliminated, since the building, or the structure, or structure, or the felling of the vessel is an obstacle to the wind or fluid flow (water), since they "obscure" the wind or hydrodynamic power plant, respectively.
Второе из изобретений относится к устройству для осуществления вышеописанного способа использования энергии потока среды с помощью соответствующей энергоустановки - ветровой либо гидродинамической, т.е. устройством является модифицированная автором ветровая либо гидродинамическая энергоустановка, в частном случае - с вертикально-осевым ротором. Все признаки, приведенные выше и ниже, относятся как к способу, так и к устройству.The second of the inventions relates to a device for implementing the above method of using the energy of a medium flow using an appropriate power plant - wind or hydrodynamic, i.e. the device is a wind or hydrodynamic power plant modified by the author, in a particular case with a vertical-axial rotor. All the signs above and below apply to both the method and the device.
От аналогов и прототипа используются следующие признаки: известная установка включает ротор с вертикальной осью вращения, содержащий лопасти (лопатки, прямые либо изогнутые, цилиндрические или чашеобразные), расположенные вокруг оси ротора, дефлекторы в виде пластин либо листовых конструкций цилиндрической формы с вертикальной образующей, причем установку размещают в потоке среды таким образом, чтобы отклонять часть набегающего внешнего потока среды и направлять его на лопатки ротора с образованием касательной (тангенциальной) составляющей вектора скорости потока среды к окружности, описываемой лопатками ротора при его вращении.The following features are used from analogues and prototype: the known installation includes a rotor with a vertical axis of rotation, containing blades (blades, straight or curved, cylindrical or bowl-shaped) located around the rotor axis, deflectors in the form of plates or sheet structures of a cylindrical shape with a vertical generatrix, and the installation is placed in the medium flow in such a way as to deflect a part of the oncoming external medium flow and direct it to the rotor blades with the formation of a tangent (tangential) state -governing fluid flow velocity vector to the circle described by the rotor blades during rotation.
Отличие от аналогов и прототипа предлагаемого устройства состоит в том, что энергоустановка, т.е. заявляемый энергетический комплекс, включает объемные конструкции (объемные дефлекторы) определенной плавно обтекаемой формы, которыми может являться здание, либо строение, либо сооружение, либо рубка судна, либо объемный элемент дизайна, которые используют вместо пластинчатых дефлекторов либо вместо дефлекторов в виде листовых конструкций, причем перечисленные объемные конструкции выполняют с определенным аэродинамическим профилем таким образом, чтобы они стали органичной частью энергоустановки, исполняли роль дефлектора и отклоняли набегающий внешний поток среды, направляя его на лопатки ротора, с образованием касательной (тангенциальной) составляющей вектора скорости потока среды к окружности, описываемой лопатками ротора при его вращении.The difference from analogues and prototype of the proposed device is that the power plant, i.e. the claimed energy complex includes volumetric structures (volumetric baffles) of a certain smoothly streamlined shape, which can be a building, or a structure, either a structure, or a ship cabin, or a volumetric design element, which are used instead of plate baffles or instead of baffles in the form of sheet structures, moreover The volumetric structures listed above are performed with a specific aerodynamic profile so that they become an organic part of the power plant, act as a deflector and deflect In this case, an incoming external flow of the medium is directed, directing it to the rotor blades, with the formation of the tangent (tangential) component of the medium flow velocity vector to the circle described by the rotor blades during its rotation.
При этом наружные стены указанных объемных сооружений (здание, либо строение, либо сооружение, либо рубку судна, либо элемент дизайна) выполняют таким образом, чтобы они имели, либо хотя бы содержали частично сечение, в частности, в горизонтальной плоскости в форме утолщенного в 1,1 и более раз типичного профиля дозвукового крыла самолета, либо хотя бы содержали сечение хвостовой части указанного профиля, либо хвостовой части профиля вытянутой капли жидкости с сужающимся хвостом, желательно плавно загибающимся наподобие хвостика «запятой» или «скобки» в данном шрифте "Times New Roman"; остальные дефлекторы как плоские, в виде листовых конструкций, так и объемные, а также ротор устанавливают рядом со зданием либо сооружением со стороны указанного сужающегося хвоста таким образом, чтобы отклонять поток среды с образованием касательной составляющей вектора скорости потока к окружности, описываемой лопатками ротора при вращении (Фиг.2 - Фиг.13).At the same time, the outer walls of these three-dimensional structures (building, or structure, or construction, or the cutting of a vessel, or a design element) are made in such a way that they have, or at least partially contain a section, in particular in the horizontal plane in the form of 1 , 1 or more times of a typical profile of the subsonic wing of an aircraft, or at least contain a section of the tail of the specified profile, or the tail of the profile of an elongated drop of liquid with a tapering tail, preferably gently bending like a “comma” or “brackets” in this font “Times New Roman”; the remaining deflectors, both flat, in the form of sheet structures, and volumetric, as well as the rotor, are installed next to the building or structure from the side of the specified tapering tail in such a way as to deflect the flow of the medium with the formation of the tangent component of the flow velocity vector to the circle described by the rotor blades during rotation (Figure 2 - Figure 13).
В частных случаях и способа и устройства дефлекторы выполняют цилиндрической формы и используют в качестве полезных (в том числе жилых, либо производственных, либо офисных) помещений, причем в качестве направляющих аэродинамических плоскостей дефлектора используют криволинейные вертикальные стены здания, либо строения, либо рубки судна, либо сооружения, либо элемента дизайна, одного или нескольких. При этом ось вращения ротора также вертикальна. В частном случае все дефлекторы могут являться зданиями, сооружениями и т.п., которые могут быть установлены как порознь, например на грунте, так и на единой для них опоре, например на платформе, либо на надводном или подводном судне (Фиг.13).In particular cases of both the method and the device, the deflectors are cylindrical in shape and used as useful (including residential, or industrial, or office) premises, and curved vertical walls of the building, or the structure, or the ship’s cabin, are used as guiding aerodynamic planes of the deflector, either a structure or a design element, one or more. The axis of rotation of the rotor is also vertical. In the particular case of all the deflectors can be buildings, structures, etc., which can be installed separately, for example on the ground, and on a single support for them, for example on the platform, or on the surface or underwater vessel (Fig.13) .
В частных случаях, при размещении подобной ветровой установки на судне, к валу ротора подсоединяют коленчатый вал, через узел сцепления, шатун-тягу и шарнир соединяют с движителем типа «рыбьего хвоста» либо ласты и используют для движения судна. Движитель «типа рыбьего хвоста либо ласты» может представлять собой гибкую пластину с переменной по длине толщиной и жесткостью на изгиб (как известная резиновая ласта для плавания), пластина соединена с рычагом (либо переходит в рычаг, как если бы резиновая ласта содержала бы жесткий, например, стальной каркас), имеющим возможность вращения относительно некой оси, а конец рычага шарнирно соединен с тягой-шатуном. В результате получаем «турбопарус» с приводом на указанный водяной движитель.In special cases, when placing such a wind turbine on a ship, a crankshaft is connected to the rotor shaft, through a clutch assembly, a connecting rod and a hinge are connected to a fishtail propulsion or fins and used to move the ship. The mover “like a fish tail or fins” can be a flexible plate with a variable thickness and bending stiffness (like the well-known rubber fins for swimming), the plate is connected to the lever (or goes into the lever, as if the rubber fins contained a hard one, for example, a steel frame) that can rotate about a certain axis, and the end of the lever is pivotally connected to the connecting rod. As a result, we get a “turboparus” with a drive to the specified water mover.
Можно сказать, что изобретение состоит в том, чтобы использовать поверхности наружных стен зданий, сооружений, строений, рубок и корпусов надводных либо подводных судов и даже дирижаблей - по новому назначению - в качестве неотъемлемой органичной части ветровой либо гидродинамической энергоустановки - дефлекторов, отклоняющих и направляющих ветровой либо водный поток соответственно на лопатки ротора с образованием касательной составляющей вектора скорости потока к окружности, описываемой лопатками ротора при его вращении.We can say that the invention consists in using the surfaces of the outer walls of buildings, structures, structures, cabin and hulls of surface or submarines and even airships - for a new purpose - as an integral organic part of a wind or hydrodynamic power plant - deflectors, deflectors and guides wind or water flow, respectively, on the rotor blades with the formation of the tangent component of the flow velocity vector to the circle described by the rotor blades during its rotation.
При этом вовсе не обязательно, чтобы все здание и др. целиком было выполнено обтекаемой в «аэродинамическом смысле» формы. Удаленная от оси ротора часть здания либо сооружения (вообще - объемной конструкции) может быть, в некоторых пределах, достаточно произвольной формы, содержать пространственные элементы в виде куба, шара, цилиндра и др., а также содержать окна, выступы и пр. «негладкие» участки (Фиг.2). Все это в какой-то степени снизит эффективность энергоустановки, но она все равно будет работать. Желательно лишь, чтобы ближайшая к ротору часть указанной объемной конструкции была по возможности более «гладкой» и обтекаемой формы, чтобы поток среды обтекал ее без отрыва течений, завихрений и турбулентности (либо эти явления должны быть сведены к минимуму).At the same time, it is not at all necessary that the entire building, etc., be entirely executed streamlined in the “aerodynamic sense” of the form. The part of the building or structure remote from the axis of the rotor (generally a three-dimensional structure) can be, within certain limits, of rather arbitrary shape, contain spatial elements in the form of a cube, ball, cylinder, etc., and also contain windows, protrusions, etc. "non-smooth "Sites (Figure 2). All this will to some extent reduce the efficiency of the power plant, but it will still work. It is only desirable that the part of the indicated three-dimensional structure closest to the rotor be as smooth and streamlined as possible, so that the medium flows around it without separation of flows, eddies and turbulence (or these phenomena should be minimized).
Общим техническим результатом при осуществлении обоих вариантов изобретений данной группы является повышение эффективности получения полезной энергии от окружающей среды - кинетической энергии ветра и морских/океанских течений. Эффективность получения полезной энергии возрастает при использовании изобретений из-за того, что, во-первых, происходит экономия площадей, занимаемых зданиями, либо сооружениями, либо рубками судна и энергоустановкой, и, во-вторых, происходит экономия средств для их создания, т.к. мы сразу получаем «два в одном» - и полезные помещения, и энергию, необходимую для использования в них для различных нужд - как внутренних потребностей, так и для использования сторонними потребителями.A common technical result in the implementation of both variants of the inventions of this group is to increase the efficiency of obtaining useful energy from the environment - the kinetic energy of the wind and sea / ocean currents. The efficiency of obtaining useful energy increases with the use of inventions due to the fact that, firstly, there is a saving in the areas occupied by buildings, or structures, or logging of the vessel and the power plant, and, secondly, there is a saving in funds for their creation, etc. to. we immediately get “two in one” - both useful premises, and the energy necessary for use in them for various needs - both internal needs, and for use by third-party consumers.
В итоге достигается как более высокий коэффициент использования энергии потока среды, так и коэффициент использования полезных площадей, которые бывают особенно дефицитны и дорогостоящи на судне либо в перенаселенных городах и других местах. При этом полезная мощность, которую можно получать от потока внешней среды для утилизации на потребитель, может составлять сотни кВт, и это имеет промышленное значение. Таким образом, изобретение решает поставленную задачу.As a result, both a higher coefficient of utilization of the energy of the flow of the medium and a coefficient of utilization of usable areas, which are especially scarce and expensive on a ship or in crowded cities and other places, are achieved. At the same time, the useful power that can be obtained from the flow of the external environment for disposal to the consumer can be hundreds of kW, and this is of industrial importance. Thus, the invention solves the problem.
Оба указанные преимущества особенно отчетливо проявляются в случае создания плавающей платформы, рубки и сооружения которой выполнены в соответствии с указанными выше признаками, т.е. выполнены в виде цилиндрических тел с направляющими в виде утолщенного профиля дозвукового крыла самолета либо в форме капли жидкости со слегка загнутым хвостом. Такая платформа-судно содержит, например, две палубы, между которыми размещают ротор, дефлекторы и рубку, либо сооружение, представляющие собой в совокупности ветровую энергоустановку, причем верхнюю палубу используют в качестве, например, спортплощадки - теннисной, волейбольной, баскетбольной, городошной, велотрека и др.; а судно, при соответствующем дополнительном оснащении, используют в качестве лайнера кругосветного плавания либо санатория на воде, базы отдыха, культурно-развлекательного центра и т.п. Все потребители обеспечиваются при этом, в автономном режиме, необходимой экологически чистой энергией.Both of these advantages are especially pronounced in the case of the creation of a floating platform, the cabin and structures of which are made in accordance with the above signs, i.e. made in the form of cylindrical bodies with guides in the form of a thickened profile of the subsonic wing of the aircraft or in the form of a liquid drop with a slightly bent tail. Such a platform-vessel contains, for example, two decks between which a rotor, deflectors and a wheelhouse are placed, or a structure that is a combination of a wind power installation, the upper deck being used as, for example, a sports ground - tennis, volleyball, basketball, city dash, cycle track and etc.; and the vessel, with appropriate additional equipment, is used as a liner around the world or a sanatorium on the water, a recreation center, a cultural and entertainment center, etc. At the same time, all consumers are provided offline, with the necessary environmentally friendly energy.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Изобретение поясняется чертежами, где на:The invention is illustrated by drawings, where:
Фиг.1 изображено сечение известных ротора 1 и дефлекторов 2 ветровой либо гидродинамической установки, причем дефлекторы выполнены в виде листовых конструкций («тонкие» либо «листообразные» дефлекторы);Figure 1 shows a cross section of the known rotor 1 and
Фиг.2 изображено то же сечение установки, что и на Фиг.1, в которой один из дефлекторов выполнен в виде совокупности нескольких объемных цилиндрических тел с направляющими в виде профиля вытянутой капли жидкости 3 плавно обтекаемой формы с загибающимся заостренным хвостом, окружности 4 и прямоугольника 5 соответственно;Figure 2 shows the same section of the installation as in Figure 1, in which one of the deflectors is made in the form of a set of several volumetric cylindrical bodies with guides in the form of an elongated drop of
Фиг.3 изображено то же сечение установки, что и на Фиг.1, в которой два дефлектора 6 выполнены в виде объемного цилиндрического тела с направляющей в виде профиля вытянутой капли жидкости плавно обтекаемой формы с загибающимся заостренным хвостом;Figure 3 shows the same section of the installation as in Figure 1, in which two
Фиг.4 изображено то же, что и на Фиг.3, но два объемных дефлектора размещены рядом друг с другом;Figure 4 shows the same as in Figure 3, but two volumetric deflectors are placed next to each other;
Фиг.5 изображено то же, что и на Фиг.4, но два объемных дефлектора 6 размещены не рядом друг с другом, а через листообразный дефлектор 2;Figure 5 shows the same as in Figure 4, but two
Фиг.6 изображено то же, что и на Фиг.3, но установка содержит четыре объемных дефлектора 6;Fig.6 shows the same as in Fig.3, but the installation contains four
Фиг.7 изображено сечение установки, содержащей пять объемных дефлекторов 6, содержащих поворачивающиеся вокруг оси R лонжероны 7, шарнирно связанные рычагами 8, тягами 9 и регулирующей поворотной «обоймой» 10;7 shows a cross section of the installation, containing five
Фиг.8 изображено сечение установки, содержащей шесть объемных дефлекторов 6;Fig. 8 is a sectional view of an installation comprising six
Фиг.9 изображено сечение установки, содержащей три объемных дефлектора 6 и три листообразных 2;Fig.9 shows a cross section of the installation containing three
Фиг.10 изображено сечение не симметричной относительно оси вращения ротора установки, содержащей три объемных дефлектора 6 и 11 и три листообразных дефлектора 2, причем дефлектор 11 имеет явно больший размер по сравнению с 6;Figure 10 shows a cross-section not symmetrical about the axis of rotation of the rotor of the installation, containing three
Фиг.11 изображено то же сечение установки, что и на Фиг.1, с тем отличием, что по периметру установки, содержащей ротор и двенадцать листообразных дефлекторов 2, размещены дополнительно три объемных дефлектора 6;11 shows the same section of the installation as in FIG. 1, with the difference that around the perimeter of the installation containing the rotor and twelve leaf-shaped
Фиг.12 изображено то же сечение установки, что и на Фиг.11, но цилиндрические направляющие объемных дефлекторов 12 выполнены симметричными, т.е. с прямым, а не с загнутым хвостом;Fig. 12 shows the same section of the installation as in Fig. 11, but the cylindrical guides of the
Фиг.13 в изометрической проекции изображен плавучий, на базе катамарана, комплекс нескольких рубок судна, размещенных вокруг ротора; рубки представляют собой объемные дефлекторы, каждый в виде объемного цилиндрического тела с направляющей в виде профиля вытянутой капли жидкости плавно обтекаемой формы с загибающимся заостренным хвостом, в соответствии с Фиг.8, с тем отличием, что одна из рубок, на переднем плане, составлена из двух цилиндрических тел разного размера.13 is a perspective view showing a floating, on the basis of a catamaran, a complex of several cabin of the vessel, placed around the rotor; cuttings are volumetric deflectors, each in the form of a volumetric cylindrical body with a guide in the form of an profile of an elongated drop of liquid of a smoothly streamlined shape with a curved pointed tail, in accordance with Fig. 8, with the difference that one of the cuttings, in the foreground, is composed of two cylindrical bodies of different sizes.
Отметим, что в частных случаях дефлекторы выполняют с возможностью регулировки углов их наклона к окружности, описываемой ротором при вращении. В частных случаях объемный расход и направление потока на лопатки ротора регулируют с помощью поворотных элементов по аналогии с элероном крыла самолета. Поворотные «элероны» устанавливают при этом в ближайших к ротору участках как объемных, так и «тонких» дефлекторов.Note that in special cases, the deflectors are configured to adjust their tilt angles to the circle described by the rotor during rotation. In special cases, the volumetric flow rate and the direction of flow to the rotor blades are controlled using rotary elements, by analogy with the aileron of an airplane wing. Rotary "ailerons" are installed at the same time in the areas closest to the rotor of both volumetric and "thin" deflectors.
Сущность изобретения и совокупность отличительных признаков, объединяющих предлагаемый способ использования энергии потока среды, а также заявленного устройства заключаются в использовании «одного в другом», т.е. в преобразовании энергии потока сплошной среды - ветра и морских/океанских течений, с помощью энергоустановки, включающей многолопастный ротор, окруженный по своему периметру направляющими плоскостями дефлекторов как «плоских», «тонких», в виде листовых конструкций, так и в виде объемных конструкций, отклоняющих поток среды с образованием касательной составляющей к окружности, описываемой ротором при вращении.The essence of the invention and the totality of the distinguishing features that combine the proposed method of using the energy of the medium flow, as well as the claimed device are to use "one in another", i.e. in the transformation of the energy of the flow of a continuous medium — wind and sea / ocean currents — with the help of a power plant including a multi-blade rotor surrounded by perimeter with guide planes of deflectors both “flat”, “thin”, in the form of sheet structures, and in the form of volume structures, deflecting the flow of the medium with the formation of a tangent component to the circle described by the rotor during rotation.
В качестве потребителей используют электрогенераторы, разнообразные насосы, опреснительные установки на базе их, например вакуумные дистилляционные установки и установки обратного осмоса с насосами высокого давления 50-150 атм, мельницы, дробилки и др.As consumers use electric generators, a variety of pumps, desalination plants based on them, for example, vacuum distillation plants and reverse osmosis plants with high pressure pumps 50-150 atm, mills, crushers, etc.
Ввиду непостоянства интенсивностей ветра либо подводных течений возникает задача стабилизации выходных параметров энергостанции. Для этого получают запас промежуточного продукта, обладающего потенциальной энергией, а затем с помощью соответствующего двигателя приводят во вращение электрогенератор, частоту вращения и выходное напряжение которого стабилизируют с помощью блока обратной связи, управляющего подачей указанного продукта для энергоснабжения двигателя.Due to the inconstancy of the intensities of the wind or underwater currents, the problem arises of stabilizing the output parameters of the power station. To do this, a stock of intermediate product with potential energy is obtained, and then, using an appropriate engine, the generator is rotated, the rotation speed and output voltage of which is stabilized using a feedback unit that controls the supply of this product to power the engine.
Таким продуктом может являться, например, водород, который получают с помощью электролизеров после первичного преобразования энергии вращающегося вала в электроэнергию с нестабильными параметрами, непригодными для обычных потребителей, но пригодными для работы электролизеров.Such a product can be, for example, hydrogen, which is obtained using electrolyzers after the initial conversion of the energy of a rotating shaft into electricity with unstable parameters, unsuitable for ordinary consumers, but suitable for the operation of electrolyzers.
В других частных случаях таким энергоносителем служит сжатый воздух, который закачивают насосами в резервуары высокого давления, либо вода в резервуаре, построенном на высоте, например, более 10 м над уровнем моря, которую закачивают в резервуар из моря гидронасосами. Эти энергоносители используют затем для привода паровых, газовых и гидротурбин соответственно со стабилизацией выходных параметров путем регулирования подачи энергоносителей на лопатки турбин с помощью блока обратной связи. Можно получать и другие высокопотенциальные энергоносители, например карбид кальция, для получения затем ацетилена.In other special cases, such an energy carrier is compressed air, which is pumped into high pressure tanks, or water in a tank built at an altitude, for example, more than 10 m above sea level, which is pumped into the tank from the sea by hydraulic pumps. These energy carriers are then used to drive steam, gas and hydraulic turbines, respectively, with stabilization of the output parameters by regulating the supply of energy to the turbine blades using the feedback unit. You can get other high-potential energy sources, such as calcium carbide, to then obtain acetylene.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯMODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Варианты способа осуществляют, например, следующим образом. В зависимости от требуемой мощности энергоустановки определяют необходимые размеры ее исходя из того, что при скорости ветра, например, 10 м/с мощность ветрового потока составляет 650 Вт на кв. м площади поперечного сечения потока, перпендикулярного вектору скорости потока, а в полезную энергию (мощность) переходит, возможно, 30-50% указанной мощности (точное истинное значение коэффициента использования мощности потока возможно определить только экспериментальным путем после изготовления крупного промышленного образца мощностью не менее 5-10 кВт). Тогда для получения мощности 10 кВт при ветре 10 м/с установка должна иметь площадь сечения «перехватываемого потока», т.е. площадь проекции дефлекторов установки на плоскость, перпендикулярную вектору скорости потока, порядка 10[кВт]: (0,650[кВт/кв.м]×0,3)=51,3 кв.м.Method options are, for example, as follows. Depending on the required power of the power plant, the necessary dimensions are determined based on the fact that at a wind speed of, for example, 10 m / s, the power of the wind flow is 650 W per square meter. m of the cross-sectional area of the flow perpendicular to the flow velocity vector, and perhaps 30-50% of the indicated power goes into useful energy (power) (the exact true value of the flow power utilization coefficient can be determined only experimentally after manufacturing a large industrial sample with a capacity of at least 5 -10 kW). Then, to obtain a power of 10 kW with a wind of 10 m / s, the installation must have a cross-sectional area of the "intercepted flow", i.e. the projection area of the installation deflectors onto a plane perpendicular to the flow velocity vector is of the order of 10 [kW]: (0.650 [kW / sq.m] × 0.3) = 51.3 sq.m.
Исходя из данных расчетов определяют габаритные размеры одного или нескольких зданий, строений, сооружений либо рубок судна и выполняют их таким образом, чтобы их совместное расположение соответствовало Фиг.2 - Фиг.13 в зависимости от необходимого количества зданий, строений, сооружений либо рубок судна. Профиль сечения последних в плоскости потока выполняют в соответствии с Фиг.2 - Фиг.13. Наземные здания, строения, сооружения либо рубки судна могут иметь, например, обычное вертикальное исполнение. Откуда бы ни дул ветер, при таком расположении зданий, строений, сооружений либо рубок судна в центральной части их будет создаваться вихревой поток, вращающий ротор. Частоту оборотов ротора и его вращающий момент регулируют, например, с помощью поворотных элеронов, как описано выше.Based on these calculations, the overall dimensions of one or more buildings, structures, structures or deckhouses are determined and performed in such a way that their joint arrangement corresponds to Figure 2 - Figure 13 depending on the required number of buildings, structures, structures or deckhouses. The cross-sectional profile of the latter in the flow plane is performed in accordance with FIG. 2 - FIG. 13. Ground buildings, structures, structures or logging of the vessel may have, for example, the usual vertical design. No matter where the wind blows, with such an arrangement of buildings, structures, structures or ship felling in the central part of them, a vortex flow will rotate, rotating the rotor. The rotor speed and torque are controlled, for example, using rotary ailerons, as described above.
При наличии ветра либо течения воды поток направляется дефлекторами на лопасти ротора, вызывая его вращение. Использование или утилизацию кинетической энергии потока среды осуществляют путем подсоединения к ротору либо к его валу различных потребителей. В частности, на роторе ветроустановки может быть установлено кольцо с нескользкой поверхностью, а в качестве потребителя вращающего момента может использоваться электрогенератор с колесиком-роликом на валу, входящим во фрикционное зацепление с указанным кольцом ротора ветроустановки (по аналогии с приводом генератора от колеса велосипеда). В качестве потребителей могут быть как устройства, преобразующие механическую энергию вращающегося вала в электроэнергию, так и устройства, работающие непосредственно от вращающегося вала. К последним относятся различные пневмо- и гидронасосы, дробильные машины, мельницы и др.In the presence of wind or a stream of water, the flow is directed by deflectors onto the rotor blades, causing it to rotate. The use or utilization of the kinetic energy of the medium flow is carried out by connecting various consumers to the rotor or to its shaft. In particular, a ring with a non-slip surface can be installed on the rotor of the wind turbine, and an electric generator with a roller-roller on the shaft entering into frictional meshing with the indicated rotor rotor ring (similar to the generator’s drive from the bicycle wheel) can be used as a torque consumer. As consumers, there can be both devices that convert the mechanical energy of a rotating shaft into electricity, and devices that work directly from a rotating shaft. The latter include various pneumatic and hydraulic pumps, crushing machines, mills, etc.
В частном случае в качестве первичного потребителя энергии возобновляющихся источников используют электрогенератор, с его помощью получают постоянное напряжение, используют его для работы электролизера и получают газообразный водород (Н2). Водород является высокопотенциальным источником энергии, его можно накапливать в резервуарах, сжижать и использовать затем как высокоэффективное топливо широкого спектра применений, например для работы экологически чистых автомобильных двигателей внутреннего сгорания, для работы ТЭЦ и мн. др. (при сгорании Н2 образуется только водяной пар!). Для получения 1 куб.м газообразного Н2 требуется 4-6 кВт часа электроэнергии, а для его сжижения - еще 2-3 кВт часа. Таким образом, с помощью энергостанции со среднесуточной мощностью 100 кВт можно получать в сутки 400-600 кубометров газообразного Н2, а при мегаваттной мощности, например, комплекса из нескольких установок - в 10 раз больше, и это имеет уже промышленное значение. В частном случае Н2 используют для питания двигателя внутреннего сгорания, приводящего второй электрогенератор, выходные параметры которого стабилизируют по частоте и напряжению с помощью блока обратной связи - как на аналогичных дизельных и бензиновых электростанциях. Таким образом получают электроэнергию с приемлемыми для обычного потребителя параметрами - 220/380 В, 50 Гц. В другом частном случае в результате электролиза получают и водород и кислород, которые собирают в резервуары и используют для сварки и резки металлов, например для газорезки и утилизации на металлолом вышедших из строя морских судов.In a particular case, an electric generator is used as the primary consumer of renewable energy, with it a constant voltage is obtained, it is used for the operation of the electrolyzer and hydrogen gas (H 2 ) is obtained. Hydrogen is a high potential energy source, it can be stored in tanks, liquefied and then used as a highly efficient fuel for a wide range of applications, for example, for the operation of environmentally friendly automobile internal combustion engines, for the operation of thermal power plants, and many others. etc. (during the combustion of H 2 only water vapor is formed!). To obtain 1 cubic meter of gaseous N 2 4-6 kW hours of electricity are required, and for its liquefaction - another 2-3 kW hours. Thus, using a power station with an average daily power of 100 kW, 400-600 cubic meters of gaseous Н 2 can be obtained per day, and at megawatt power, for example, a complex of several plants, it is 10 times more, and this is already of industrial importance. In a particular case, N 2 is used to power an internal combustion engine that drives a second electric generator, the output parameters of which are stabilized in frequency and voltage with the help of a feedback unit - as in similar diesel and gasoline power plants. In this way, electricity is obtained with parameters acceptable to the average consumer - 220/380 V, 50 Hz. In another particular case, both hydrogen and oxygen are obtained as a result of electrolysis, which are collected in tanks and used for welding and cutting metals, for example, for gas cutting and scrap metal for scrap ships.
В другом частном случае способа энергию потока среды используют с помощью передаточных механизмов для привода вакуумного насоса опреснительной установки (см. Патент РФ №2150021).In another particular case of the method, the energy of the medium flow is used using transmission mechanisms to drive the vacuum pump of the desalination plant (see RF Patent No. 2150021).
Устройство, т.е. энергетический комплекс зданий и сооружений, может быть выполнен как наземного, так и водного базирования, в надводном плавающем либо в подводном исполнении. В частности, это может быть гибрид судна-яхты, электростанции и, например, спортплощадки либо спортзала, фитнес-центра и т.п.Device i.e. the energy complex of buildings and structures, can be made both land and water based, floating above water or underwater. In particular, it can be a hybrid of a yacht, a power plant, and, for example, a sports ground or gym, fitness center, etc.
Устройство работает следующим образом: при наличии потока среды (при ветре, т.е. движении воздушных масс, либо при течении реки, либо океанском/морском подводном течении) ротор вращается и приводит в действие связанные с ним механизмы полезной нагрузки - электрогенераторы, насосы, дробилки, мельницы, терки, для привода ленточного транспортера, земснаряда, роторного экскаватора и др.The device operates as follows: in the presence of a medium flow (during wind, i.e. the movement of air masses, or during a river or an ocean / sea undercurrent), the rotor rotates and drives the payload mechanisms associated with it - electric generators, pumps, crushers, mills, graters, for driving a conveyor belt, dredger, bucket-wheel excavator, etc.
Накопление энергии осуществляют в аккумуляторных батареях, либо путем закачки воздуха в резервуары для последующего привода пневмотехнических устройств, либо путем получения каких-либо продуктов, обладающих потенциальной энергией, например карбида кальция, и др.Energy storage is carried out in storage batteries, either by pumping air into tanks for subsequent drive of pneumotechnical devices, or by obtaining any products with potential energy, for example, calcium carbide, etc.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY
Группа изобретений может быть использована в промышленности, поскольку все узлы и детали соответствующих установок можно серийно производить из легкодоступных материалов на заводах и других предприятиях. Группа изобретений может быть использована в промышленных масштабах во многих областях, где существует потребность в использовании энергии - например, для получения электроэнергии, для производства водорода как экологически чистого топлива, для энергообеспечения минизаводов различного профиля (рыбоперерабатывающие, консервные, производство напитков, мороженого и др.), которые могут размещаться на палубах энергостанций либо на берегу, для привода мельниц и дробильных машин, для создания насосных станций для гидроаккумулирующих электростанций, аквапарков и бассейнов, в том числе и с подогревом, для работы холодильных установок, для очистки вод от примесей путем фильтрации под давлением либо для опреснения морской воды. Экологическая чистота производимой энергии позволяет использовать ее в зонах отдыха и на курортах.The group of inventions can be used in industry, since all components and parts of the corresponding plants can be mass-produced from readily available materials in factories and other enterprises. The group of inventions can be used on an industrial scale in many areas where there is a need for the use of energy - for example, to generate electricity, to produce hydrogen as an environmentally friendly fuel, to power mini-plants of various profiles (fish processing, canning, beverage, ice cream, etc.) ), which can be placed on the decks of power plants or on the shore, to drive mills and crushers, to create pumping stations for pumped storage rests, water parks and pools, including with heating, for the operation of refrigeration units, for the purification of water from impurities by filtration under pressure or for desalination of sea water. The ecological cleanliness of the produced energy allows its use in recreation areas and in resorts.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007111210/06A RU2345248C2 (en) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | Method for utilisation of medium flow energy and power complex for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007111210/06A RU2345248C2 (en) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | Method for utilisation of medium flow energy and power complex for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007111210A RU2007111210A (en) | 2008-10-10 |
| RU2345248C2 true RU2345248C2 (en) | 2009-01-27 |
Family
ID=39927107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007111210/06A RU2345248C2 (en) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | Method for utilisation of medium flow energy and power complex for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2345248C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU179627U1 (en) * | 2017-05-15 | 2018-05-21 | Денис Валентинович Тяглин | Wind farm |
| RU181069U1 (en) * | 2017-10-24 | 2018-07-04 | Денис Валентинович Тяглин | Wind farm |
| WO2018212683A1 (en) * | 2017-05-15 | 2018-11-22 | Денис Валентинович ТЯГЛИН | Wind power installation |
| RU2673280C1 (en) * | 2017-10-24 | 2018-11-23 | Денис Валентинович Тяглин | Wind power plant |
-
2007
- 2007-03-28 RU RU2007111210/06A patent/RU2345248C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU179627U1 (en) * | 2017-05-15 | 2018-05-21 | Денис Валентинович Тяглин | Wind farm |
| WO2018212683A1 (en) * | 2017-05-15 | 2018-11-22 | Денис Валентинович ТЯГЛИН | Wind power installation |
| RU181069U1 (en) * | 2017-10-24 | 2018-07-04 | Денис Валентинович Тяглин | Wind farm |
| RU2673280C1 (en) * | 2017-10-24 | 2018-11-23 | Денис Валентинович Тяглин | Wind power plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007111210A (en) | 2008-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7750491B2 (en) | Fluid-dynamic renewable energy harvesting system | |
| US8362631B2 (en) | Marine energy hybrid | |
| US6731018B1 (en) | Water generator oscillating due to rapid flow of fluid | |
| US4151424A (en) | Apparatus for utilization of energy from fluids | |
| US7329099B2 (en) | Wind turbine and energy distribution system | |
| US8206113B2 (en) | Method and apparatus for converting marine wave energy by means of a difference in flow resistance form factors into electricity | |
| US8102070B2 (en) | Float-type energy-generating system | |
| US20080279687A1 (en) | Waterwheel Apparatus and Methods | |
| CA3000861C (en) | Translating foil system for harvesting kinetic energy from wind and flowing water | |
| US6918350B1 (en) | Sea-based hydrogen-oxygen generation system | |
| WO2007078354A2 (en) | Maritime hydrogen generation system | |
| CN102042174A (en) | Water-float wind-water wheel sail wind driven generator | |
| KR102275278B1 (en) | Wind power generating apparatus and vessel with function of wind power generation | |
| RU2345248C2 (en) | Method for utilisation of medium flow energy and power complex for its realisation | |
| Ragheb | Wind energy converters concepts | |
| CN111712629A (en) | Power device for improving low flow velocity | |
| CN203175763U (en) | Sail-type wind driven generator for land and water | |
| US20120086208A1 (en) | Environmentally Safe Flowing Water and Air Energy Device With Power Output Optimization | |
| US20030080245A1 (en) | Self-inflated marine airship or balloon | |
| CN202971026U (en) | Moving type wind energy and wave energy combined electricity generating boat | |
| KR101840705B1 (en) | Multiple vertical axis tidal generators and combined power generation using it | |
| US20240101237A1 (en) | Rotor sail system | |
| Raisanen et al. | Unmoored: a free-floating wind turbine invention and autonomous open-ocean wind farm concept | |
| KR20230163314A (en) | Multi-helical sail variable wing turbine for tidal current power generation | |
| CA1108032A (en) | Apparatus for utilization of energy from fluids |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130329 |