RU2347942C1 - Power generating plant exploiting wind and solar power - Google Patents

Power generating plant exploiting wind and solar power Download PDF

Info

Publication number
RU2347942C1
RU2347942C1 RU2007128388/06A RU2007128388A RU2347942C1 RU 2347942 C1 RU2347942 C1 RU 2347942C1 RU 2007128388/06 A RU2007128388/06 A RU 2007128388/06A RU 2007128388 A RU2007128388 A RU 2007128388A RU 2347942 C1 RU2347942 C1 RU 2347942C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blades
axis
wind
fixed
plates
Prior art date
Application number
RU2007128388/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Федор Федорович Пащенко (RU)
Федор Федорович Пащенко
Владимир Викторович Торшин (RU)
Владимир Викторович Торшин
Леонид Ефимович Круковский (RU)
Леонид Ефимович Круковский
Original Assignee
Институт проблем управления им В.А. Трапезникова РАН
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 Институт проблем управления им В.А. Трапезникова РАН filed Critical Институт проблем управления им В.А. Трапезникова РАН
Priority to RU2007128388/06A priority Critical patent/RU2347942C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2347942C1 publication Critical patent/RU2347942C1/en

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
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30Wind power
    • 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

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to devices using wind and solar power. A basement 1 accommodates fixed axle 2 representing a cylindrical pipe. Vertical shaft 3 represents a cylindrical pipe enveloping fixed axle 2 and is arranged coaxially with it. Blades 5 are fixed relative to balance beams 4 and feature aerodynamic profile directed towards the side of rotation and composed of a bulged 6 and flat 7 surfaces. The bulged surface represents a cylinder part with its axis perpendicular to the vertical shaft axis, while its flat surface runs parallel to the plane crossing the axis of symmetry of the fixed shaft, and comprises plates 8 with their planes parallel to the bases of the parts of cylinders 6 and perpendicular to the blade flat surfaces. Utmost plates 9 are flexible and feature bend 10 at the plates center directed towards the center. Note that the blades are composed of several parallel tiers separated by gaps 11. Generator rotor 12 and fixed stator 13 are fitted on the shaft. The upper part of the fixed shaft is provided with a fixed flat round section 15 whereon a sun battery is mounted.
EFFECT: power generating plant exploiting both wind and solar power, operating irrespective of wind direction, higher efficiency.
5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, использующим ветровую и солнечную энергию, и может быть использовано как автономная энерго-установка для удовлетворения собственных нужд в элекроэнергии отдельных потребителей, а также как дополнительный источник энергии в общей энергосистеме.The invention relates to devices using wind and solar energy, and can be used as a stand-alone power plant to meet their own needs for electric energy of individual consumers, as well as an additional source of energy in the overall power system.

Известна энергетическая установка по использованию ветровой энергии (а.с. №1307081, опубл. 1987 г., Бюл. №16), содержащая вращающийся вертикальный вал с размещенными на нем по ярусам лопастями.Known power plant for the use of wind energy (AS No. 1307081, publ. 1987, Bull. No. 16), containing a rotating vertical shaft with blades placed on it in tiers.

Недостаток известного устройства заключается в том, что для нормальной работы установки необходимо регулировать положение лопастей, ориентируясь на направление ветра.A disadvantage of the known device is that for the normal operation of the installation it is necessary to adjust the position of the blades, focusing on the direction of the wind.

Наиболее близкой и принятой за прототип является энергетическая установка по использованию ветровой энергии, описанная в патенте РФ №2030777, МПК F03D 3/02, 7/06 «Ветроэлектроустановка», опубл. 10.03.95, Бюл. №7.The closest and adopted for the prototype is a power plant for the use of wind energy, described in RF patent No. 2030777, IPC F03D 3/02, 7/06 "Wind turbine", publ. 03/10/95, Bull. Number 7.

Устройство содержит расположенный на фундаменте вертикальный вал с электрогенератором, состоящим из ротора и статора, и коромыслами, на которых установлены лопасти. При его работе необходимо следить за направлением ветра, а для выработки электроэнергии в установке применен механизм, поворачивающий лопасти в соответствии с их положением по отношению к ветру.The device comprises a vertical shaft located on the foundation with an electric generator consisting of a rotor and a stator, and rockers, on which the blades are mounted. During its operation, it is necessary to monitor the direction of the wind, and to generate electricity in the installation, a mechanism is used that rotates the blades in accordance with their position relative to the wind.

Известное устройство имеет относительно простую конструкцию в сравнении с аналогом и может использоваться для преобразования энергии дующего с разных направлений ветра в электроэнергию.The known device has a relatively simple design in comparison with the analogue and can be used to convert blowing energy from different directions of the wind into electricity.

Недостатки известной энергетической установки по использованию ветровой энергии заключаются в том, что: а) при работе в ней необходимо отслеживать направление ветра; б) в механической системе имеются дополнительные связи, повышающие трение, что снижает ее КПД; в) система способна получать электроэнергию только при относительно высокой силе ветра; г) в установке не предусмотрена возможность использования солнечной энергии, что снижает ее общую мощность.The disadvantages of the known power plant for the use of wind energy are that: a) when working in it, it is necessary to monitor the direction of the wind; b) in the mechanical system there are additional bonds that increase friction, which reduces its efficiency; c) the system is able to receive electricity only with a relatively high wind power; d) the installation does not provide for the possibility of using solar energy, which reduces its total power.

Целью данного изобретения является создание энергетической установки по комплексному использованию ветровой и солнечной энергии, работающей независимо от направления ветра, повышение ее КПД и ветровой чувствительности. Кроме того, дополнительной задачей, решаемой данным изобретением, является исключение лишних механических связей в конструкции и повышение ее надежности, а также расширение области применения.The aim of this invention is the creation of a power plant for the integrated use of wind and solar energy, working regardless of the direction of the wind, increasing its efficiency and wind sensitivity. In addition, an additional task solved by this invention is the elimination of unnecessary mechanical bonds in the structure and increase its reliability, as well as expanding the scope.

Указанная цель достигается за счет того, что в известной энергетической установке по использованию ветровой энергии, содержащей расположенный на фундаменте вертикальный вал с электрогенератором, состоящим из статора и ротора, коромыслами, на которых установлены лопасти, согласно изобретению на фундаменте дополнительно установлена неподвижная ось, выполненная в виде цилиндрической трубы, вертикальный вал выполнен в виде цилиндрической трубы, охватывающей неподвижную ось, и расположен соосно с ней, лопасти установлены неподвижно по отношению к коромыслам и имеют аэродинамический профиль, состоящий из выпуклой и плоской поверхности, выпуклая поверхность ориентирована в сторону вращения и выполнена в виде части цилиндра, ось которого перпендикулярна оси вертикального вала, плоская поверхность параллельна плоскости, проходящей через ось симметрии неподвижной оси и центральную линию коромысла, и содержит пластины, плоскости которых параллельны основаниям частей цилиндров и перпендикулярны плоским поверхностям лопастей, крайние пластины выполнены гибкими и имеют изгиб в средней части пластин, направленный к центру плоской поверхности, причем лопасти состоят из нескольких параллельных ярусов, разделенных промежутками, верхняя часть неподвижной оси снабжена неподвижной плоской круглой площадкой, на которой установлена солнечная батарея.This goal is achieved due to the fact that in the known power plant for the use of wind energy, containing a vertical shaft located on the foundation with an electric generator consisting of a stator and a rotor, rocker arms on which the blades are mounted, according to the invention, a fixed axis is additionally mounted on the foundation, made in in the form of a cylindrical pipe, the vertical shaft is made in the form of a cylindrical pipe, covering the fixed axis, and is located coaxially with it, the blades are mounted motionless along wearing to the rocker arms and have an aerodynamic profile consisting of a convex and flat surface, the convex surface is oriented in the direction of rotation and is made as part of a cylinder whose axis is perpendicular to the axis of the vertical shaft, the flat surface is parallel to the plane passing through the axis of symmetry of the fixed axis and the center line of the beam and contains plates whose planes are parallel to the bases of the parts of the cylinders and perpendicular to the flat surfaces of the blades, the extreme plates are flexible and have and b in the middle part the plates directed towards the center of the flat surface, wherein the blades consist of several layers of parallel, spaced, upper fixed axis provided with a fixed flat circular platform on which a solar battery.

В варианте технического решения длина пластин уменьшается по мере удаления их от центра плоской поверхности.In an embodiment of the technical solution, the length of the plates decreases as they move away from the center of the flat surface.

В варианте технического решения ориентация лопастей соседних ярусов разнонаправлена, один из ярусов соединен со статором генератора, а другой с ротором, причем и статор и ротор выполнены подвижными.In a technical solution, the orientation of the blades of adjacent tiers is multidirectional, one of the tiers is connected to the generator stator, and the other to the rotor, and the stator and rotor are movable.

В варианте технического решения плоскость площадки с солнечными батареями наклонена в сторону солнцестояния.In a technical solution, the plane of the site with solar panels is tilted toward the solstice.

В варианте технического решения часть цилиндров лопастей выполнена пустотелой.In a variant of the technical solution, part of the cylinders of the blades is made hollow.

Наличие в известной энергетической установке по использованию ветровой энергии лопастей с аэродинамическим профилем, установленных неподвижно по отношению к коромыслам и состоящих из выпуклых в виде частей цилиндров и плоских поверхностей, оси которых перпендикулярны оси вертикального вала, позволяет обеспечить вращение подвижного вала в определенную сторону независимо от направления ветра.The presence in the well-known power plant for the use of wind energy of blades with an aerodynamic profile mounted motionless with respect to the rocker arms and consisting of cylinders convex in the form of parts and flat surfaces whose axes are perpendicular to the axis of the vertical shaft allows rotation of the movable shaft in a certain direction regardless of direction the wind.

Плоские поверхности, содержащие пластины, плоскости которых параллельны основаниям частей цилиндров и перпендикулярны плоской поверхности, при условии, что крайние пластины выполнены гибкими и имеют изгиб в середине пластин, направленный к центру плоской поверхности, необходимы с одной стороны для снижения сопротивления движению в случае, когда лопасть движется навстречу ветру, и повышения парусности в случае, когда плоскости с пластинами движутся по ветру.Flat surfaces containing plates whose planes are parallel to the bases of the parts of the cylinders and perpendicular to the flat surface, provided that the extreme plates are flexible and have a bend in the middle of the plates directed towards the center of the flat surface, are necessary on the one hand to reduce resistance to movement when the blade moves towards the wind, and increase the windage in the case when the plane with the plates move in the wind.

Наличие неподвижной плоской круглой площадки с солнечной батареей, установленной на неподвижной оси, позволяет использовать солнечную энергию в дополнение к ветровой.The presence of a fixed flat round platform with a solar battery mounted on a fixed axis allows the use of solar energy in addition to wind.

Применение пластин, длина которых уменьшается по мере удаления их от центра плоской поверхности, обеспечивает лучшие аэродинамические свойства лопасти при движении ее против ветра.The use of plates, the length of which decreases as they move away from the center of a flat surface, provides the best aerodynamic properties of the blade when it moves against the wind.

Разнонаправленное вращение соседних ярусов снижает асимметрию нагрузки на вал и неподвижную ось и позволяет повысить чувствительность системы по отношению к силе ветра, поскольку движение ротора генератора относительно статора будет в два раза выше, чем при неподвижном статоре.Omnidirectional rotation of adjacent tiers reduces the asymmetry of the load on the shaft and the fixed axis and allows increasing the sensitivity of the system with respect to wind force, since the movement of the generator rotor relative to the stator will be twice as high as with a fixed stator.

Наклон площадки с солнечными батареями в сторону солнцестояния повышает их энергоемкость.The slope of the site with solar panels towards the solstice increases their energy intensity.

Выполнение цилиндрической части лопастей пустотелыми снижает материалоемкость изделия и уменьшает его вес и нагрузку на вал и подшипники.The execution of the cylindrical part of the blades hollow reduces the material consumption of the product and reduces its weight and load on the shaft and bearings.

Изобретение иллюстрируется 7 фигурами.The invention is illustrated by 7 figures.

На фиг.1 изображена конструкция устройства (вид сверху).Figure 1 shows the design of the device (top view).

На фиг.2 представлена установка при виде сбоку.Figure 2 presents the installation when viewed from the side.

На фиг.3 имеется вид лопасти при виде сбоку.In Fig.3 there is a view of the blade when viewed from the side.

Фиг.4 показывает положение лопастей и пластин при различных направлениях ветра.Figure 4 shows the position of the blades and plates in various wind directions.

На фиг.5 дается изометрическая проекция лопасти с пластинами разной длины.Figure 5 gives an isometric view of the blade with plates of different lengths.

На фиг.6 нарисована конструкция осевой части установки с генератором двойного вращения.Figure 6 shows the construction of the axial part of the installation with a double rotation generator.

На фиг.7 начерчена принципиальная электрическая схема установки.7, a circuit diagram of the installation is drawn.

Энергетическая установка по использованию ветровой энергии и солнечной энергии выполнена следующим образом.The power plant for the use of wind energy and solar energy is made as follows.

На фундаменте 1 (фиг.1, 2) расположена неподвижная ось 1, выполненная в виде цилиндрической трубы. Вертикальный вал 3 выполнен в виде цилиндрической трубы, охватывающей неподвижную ось 2. Вал 3 расположен соосно с неподвижной осью 2. К валу 3 жестко прикреплены попарно и параллельно друг другу коромысла 4. К концам каждой пары коромысел жестко прикреплены лопасти 5. Лопасти имеют аэродинамический профиль, состоящий из выпуклой 6 и плоской поверхности 7. Выпуклая поверхность 6 ориентирована в сторону вращения и выполнена в виде части цилиндра. Часть цилиндра представляет собой область цилиндра, отсеченная от него плоскостью, проходящей параллельно его оси. Оси образованных таким образом частей цилиндров параллельны оси вертикального вала 3. Основания частей цилиндров перпендикулярны центральной оси полуцилиндров. Основания полуцилиндров имеют вид сегментов окружностей. Основания полуцилиндров могут иметь также вид эллипса, разделенного по большой оси или гиперболы, срезанной по линии, проходящей параллельно мнимой оси. Плоская поверхность 7 лопасти 5 параллельна плоскости, проходящей через ось симметрии неподвижной оси 2 и центральную линию коромысла 4. К плоской поверхности 7 жестко прикреплены пластины 8, плоскости которых параллельны основаниям частей цилиндров 6 и перпендикулярны плоским поверхностям 7 лопастей 5. Крайние пластины 9 лопастей 5 выполнены гибкими и имеют изгиб 10 (фиг.3, 4) в середине пластин. Изгиб 10 направлен к центру плоских поверхностей, т.е. в сторону соседних пластин. Кроме того, крайние пластины обладают пружинящими свойствами. В свою очередь лопасти 5 состоят из нескольких параллельных ярусов, разделенных промежутками 11. Вертикальный вал 3 сочленен с ротором 12 генератора. Последний расположен соосно с жестко закрепленным статором 13. Вал 3 сочленен с неподвижной осью 2 с помощью подшипников 14 (фиг.2). Верхняя часть неподвижной оси 2 снабжена неподвижной плоской круглой площадкой 15, на которой установлена солнечная батарея (не показана).On the foundation 1 (Fig.1, 2) is a fixed axis 1, made in the form of a cylindrical pipe. The vertical shaft 3 is made in the form of a cylindrical pipe, covering the fixed axis 2. The shaft 3 is located coaxially with the fixed axis 2. The arms 3 are rigidly attached in pairs and parallel to each other 4. The blades are rigidly attached to the ends of each pair of rockers 5. The blades have an aerodynamic profile consisting of a convex 6 and a flat surface 7. The convex surface 6 is oriented in the direction of rotation and is made as part of a cylinder. Part of the cylinder is a region of the cylinder cut off from it by a plane running parallel to its axis. The axes of the cylinder parts thus formed are parallel to the axis of the vertical shaft 3. The bases of the cylinder parts are perpendicular to the central axis of the half cylinders. The base of the half-cylinders have the form of segments of circles. The bases of the half-cylinders may also have the form of an ellipse divided along a major axis or a hyperbola cut off along a line running parallel to the imaginary axis. The flat surface 7 of the blade 5 is parallel to the plane passing through the axis of symmetry of the fixed axis 2 and the center line of the rocker arm 4. Plate 8 is rigidly attached to the flat surface 7, the planes of which are parallel to the bases of the parts of the cylinders 6 and perpendicular to the flat surfaces 7 of the blades 5. Extreme plates 9 of the blades 5 made flexible and have a bend 10 (figure 3, 4) in the middle of the plates. Bend 10 is directed toward the center of the flat surfaces, i.e. towards adjacent plates. In addition, the end plates have springing properties. In turn, the blades 5 consist of several parallel tiers separated by gaps 11. The vertical shaft 3 is articulated with the rotor 12 of the generator. The latter is located coaxially with the rigidly fixed stator 13. The shaft 3 is articulated with the fixed axis 2 using bearings 14 (figure 2). The upper part of the fixed axis 2 is provided with a fixed flat circular platform 15 on which a solar battery (not shown) is mounted.

В варианте технического решения плоскость площадки 15 наклонена в сторону солнцестояния (не показано).In an embodiment of the technical solution, the plane of the pad 15 is tilted toward the solstice (not shown).

В варианте технического решения цилиндрическая часть лопастей имеет пустоты 16, заполненные воздухом (фиг.3).In a variant of the technical solution, the cylindrical part of the blades has voids 16 filled with air (Fig. 3).

В зависимости от направления ветра, дующего в направлении к плоской поверхности лопастей, крайние пластины 9 по напором ветра сгибаются либо в сторону соседних пластин 8 (фиг.4, а) (ветер дует навстречу выпуклой поверхности), либо расходятся в стороны (фиг.4, б) (ветер дует в сторону плоской поверхности 7 лопастей).Depending on the direction of the wind blowing towards the flat surface of the blades, the extreme plates 9 are bent by the wind pressure either towards adjacent plates 8 (Fig. 4, a) (the wind blows towards the convex surface) or diverge to the sides (Fig. 4 , b) (the wind blows in the direction of the flat surface of 7 blades).

В варианте технического решения длина пластин 8 уменьшена по мере удаления их от центра плоской поверхности 7 (фиг.5).In an embodiment of the technical solution, the length of the plates 8 is reduced as they move away from the center of the flat surface 7 (Fig. 5).

В варианте технического решения ориентация лопастей соседних ярусов разнонаправлена. Статор 13 и ротор 12 выполнены подвижными. Один из ярусов соединен со статором генератора 13, а другой, соседний ярус, соединен с ротором 12 (фиг.6). Статор жестко сочленен с вертикальным валом 3 одного яруса и имеет дополнительный подшипник 17, расположенный между неподвижной осью 2 и статором. Между ротором 12 и осью 2 также имеется дополнительные подшипники 17'. Статор снабжен также кольцевым трехфазным или однофазным токосъемником 18 и контактными щетками 19, жестко закрепленными на оси 2. Выводные концы (не обозначены) щеток проходят внутри оси 2. Ротор 12 жестко сочленен с валом второго соседнего яруса.In a variant of the technical solution, the orientation of the blades of adjacent tiers is multidirectional. The stator 13 and the rotor 12 are movable. One of the tiers is connected to the stator of the generator 13, and the other, an adjacent tier, is connected to the rotor 12 (Fig.6). The stator is rigidly articulated with a vertical shaft 3 of one tier and has an additional bearing 17 located between the fixed axis 2 and the stator. Between the rotor 12 and the axis 2 there are also additional bearings 17 '. The stator is also equipped with an annular three-phase or single-phase current collector 18 and contact brushes 19, rigidly fixed on the axis 2. The output ends (not marked) of the brushes pass inside the axis 2. The rotor 12 is rigidly coupled to the shaft of the second adjacent tier.

В синхронной электрической машине может быть использован ротор с постоянными магнитами или ротор с самовозбуждением (фиг.7).In a synchronous electric machine can be used a rotor with permanent magnets or a rotor with self-excitation (Fig.7).

Электрически генератор 13 содержит выпрямитель 20. Солнечная батарея 21, выпрямитель 13, аккумулятор 22 и преобразователь напряжения 23 соединены параллельно. При этом в анодной цепи, соединяющей солнечную батарею с остальной частью схемы, установлен диод 24, не допускающий прохождение тока от сети к солнечной батарее. Преобразователь 23 соединен с общей энергосистемой.Electrically, the generator 13 comprises a rectifier 20. The solar battery 21, the rectifier 13, the battery 22 and the voltage converter 23 are connected in parallel. Moreover, in the anode circuit connecting the solar battery to the rest of the circuit, a diode 24 is installed, which does not allow the passage of current from the network to the solar battery. The converter 23 is connected to a common power system.

Энергетическая установка по использованию ветровой энергии и солнечной энергии действует следующим образом.A power plant for the use of wind energy and solar energy operates as follows.

Под влиянием ветровой нагрузки лопасти 5 (фиг.1, 2, 3, 6) заставят вал 3 вращаться в направлении выпуклых поверхностей 6. Это определяется аэродинамическим эффектом, связанным с тем, что относительная скорость воздушных струй будет выше в области выпуклостей 6 и меньшей в области плоских поверхностей 7. Этот эффект максимально проявляется при боковом, по отношению к лопастям, движении ветра. При движении лопасти выпуклой стороной 6 навстречу ветру крайние гибкие пластины 9 будут изгибаться под его напором в сторону соседних пластин 8. При этом задняя кромка лопасти будет сужена (фиг.4, а), что приведет к снижению результирующего лобового сопротивления движению. Это эффект проявится в большей степени, если длина пластин будет увеличиваться по мере их расположения ближе к центру плоской поверхности 7 (фиг.6). При движении лопасти по ветру она будет ориентирована по отношению к нему задней кромкой, т.е. ветер будет дуть в сторону плоской поверхности 7. В этом случае гибкие пластины 9 под напором ветра разойдутся в стороны (фиг.4, б), увеличивая, парусность лопасти. Таким образом, в результате, за счет аэродинамического эффекта будет иметь место постоянная составляющая силы, направленная в сторону ориентации выпуклых частей пластин. При движении лопасти навстречу ветру сопротивление движению будет снижено, а при движении лопастей по ветру двигающая сила будет увеличена. Это приведет к тому, что независимо от направления ветра весь ярус будет совершать однонаправленное вращение. Разделение установки на ярусы оправдано эффектом изменения профиля лопасти при движении против ветра или навстречу ветру.Under the influence of the wind load, the blades 5 (Figs. 1, 2, 3, 6) will cause the shaft 3 to rotate in the direction of the convex surfaces 6. This is determined by the aerodynamic effect due to the fact that the relative speed of the air jets will be higher in the region of convexities 6 and less in areas of flat surfaces 7. This effect is maximally manifested in lateral, in relation to the blades, wind movement. When the blades move the convex side 6 towards the wind, the extreme flexible plates 9 will bend under its pressure towards the adjacent plates 8. In this case, the trailing edge of the blade will be narrowed (Fig. 4, a), which will lead to a decrease in the resulting drag. This effect will manifest itself to a greater extent, if the length of the plates will increase as they are located closer to the center of the flat surface 7 (Fig.6). When the blade moves in the wind, it will be oriented with its trailing edge, i.e. the wind will blow towards the flat surface 7. In this case, the flexible plates 9 under the pressure of the wind will diverge to the sides (Fig. 4, b), increasing the sail windage. Thus, as a result, due to the aerodynamic effect, there will be a constant component of the force directed towards the orientation of the convex parts of the plates. When the blades move towards the wind, the resistance to movement will be reduced, and when the blades move in the wind, the driving force will be increased. This will lead to the fact that regardless of the direction of the wind, the entire tier will perform unidirectional rotation. The division of the installation into tiers is justified by the effect of changing the profile of the blade when moving against the wind or towards the wind.

Разнонаправленное движение ярусов, при котором один из ярусов соединен со статором 13 генератора, а второй соседний ярус с его ротором 12 (фиг.6) приведет к двойному увеличению скорости вращения ротора по отношению к статору. При этом при той же силе ветра напряжение генератора будет вдвое больше, чем в случае, когда одна из частей генератора неподвижна. Так повышается чувствительность системы по отношению к силе ветра.Multidirectional movement of the tiers, in which one of the tiers is connected to the stator 13 of the generator, and the second adjacent tier with its rotor 12 (Fig.6) will lead to a double increase in the speed of rotation of the rotor relative to the stator. Moreover, with the same wind force, the voltage of the generator will be twice as much as in the case when one of the parts of the generator is stationary. This increases the sensitivity of the system in relation to wind power.

Выполнение цилиндрической части лопастей пустотелыми (фиг.3) снижает материалоемкость установки и уменьшает его вес и нагрузку на вал и подшипники.The implementation of the cylindrical part of the blades hollow (figure 3) reduces the material consumption of the installation and reduces its weight and load on the shaft and bearings.

Наличие площадки 15 (фиг.2) с солнечными батареями повышает энергетическую мощность системы в целом. Если выполнить наклон этой площадки в сторону солнцестояния, то обеспечивается двойной эффект. С одной стороны увеличивается энергетическая мощность солнечной батареи, с другой стороны наклон площадки повысит ветровой напор, действующий на лопатки ветрогенератора. Это связано с тем, что обычно максимальный вектор розы ветров направлен со стороны полюсов земного шара.The presence of the site 15 (figure 2) with solar panels increases the energy capacity of the system as a whole. If you tilt this area towards the solstice, then a double effect is achieved. On the one hand, the energy capacity of the solar battery increases, on the other hand, the slope of the site will increase the wind pressure acting on the blades of the wind generator. This is due to the fact that usually the maximum wind rose vector is directed from the poles of the globe.

Общим достоинством системы является простота конструкции, отсутствие дополнительных механических связей и относительно небольшой вес. Все это, в конечном итоге приведет к повышению КПД и эффективности предложенной установки.The common advantage of the system is its simplicity of design, the absence of additional mechanical connections and relatively low weight. All this will ultimately lead to increased efficiency and efficiency of the proposed installation.

Claims (5)

1. Энергетическая установка по использованию ветровой и солнечной энергии, содержащая расположенный на фундаменте вертикальный вал с электрогенератором, состоящим из статора и ротора, и коромыслами, на которых установлены лопасти, отличающаяся тем, что на фундаменте дополнительно установлена неподвижная ось, выполненная в виде цилиндрической трубы, вертикальный вал выполнен в виде цилиндрической трубы, охватывающей неподвижную ось, и расположенный соосно с ней, лопасти установлены неподвижно по отношению к коромыслам и имеют аэродинамический профиль, состоящий из выпуклой и плоской поверхности, выпуклая поверхность ориентирована в сторону вращения и выполнена в виде части цилиндра, представляющей собой область цилиндра, отсеченную от него плоскостью, проходящей параллельно его оси, ось цилиндра перпендикулярна оси вертикального вала, плоская поверхность параллельна плоскости, проходящей через ось симметрии неподвижной оси и центральную линию коромысла, и содержит пластины, плоскости которых параллельны основаниям частей цилиндров и перпендикулярны плоским поверхностям лопастей, крайние пластины выполнены гибкими и имеют изгиб в средней части пластин, направленный к центру плоской поверхности, причем лопасти состоят из нескольких параллельных ярусов, разделенных промежутками, верхняя часть неподвижной оси снабжена неподвижной плоской круглой площадкой, на которой установлена солнечная батарея.1. Power plant for the use of wind and solar energy, containing a vertical shaft located on the foundation with an electric generator consisting of a stator and rotor, and rockers, on which the blades are installed, characterized in that the fixed axis is additionally mounted on the foundation, made in the form of a cylindrical pipe , the vertical shaft is made in the form of a cylindrical pipe, covering the fixed axis, and located coaxially with it, the blades are fixed in relation to the rocker arms and have an aerodynamic The profile consists of a convex and flat surface, the convex surface is oriented in the direction of rotation and made in the form of a part of the cylinder, which is the region of the cylinder cut off from it by a plane running parallel to its axis, the axis of the cylinder is perpendicular to the axis of the vertical shaft, the flat surface is parallel to the plane, passing through the axis of symmetry of the fixed axis and the center line of the beam, and contains plates whose planes are parallel to the bases of the parts of the cylinders and perpendicular to the plane ited blades, end plates are flexible and have a bending in the middle of the plates directed towards the center of the flat surface, wherein the blades consist of several layers of parallel, spaced, upper fixed axis provided with a fixed flat circular platform on which a solar battery. 2. Энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что один из ярусов соединен со статором, а другой с ротором, причем и статор и ротор выполнены подвижными.2. The power plant according to claim 1, characterized in that one of the tiers is connected to the stator, and the other to the rotor, and the stator and rotor are movable. 3. Энергетическая установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что длина пластин уменьшается по мере удаления их от центра плоской поверхности.3. Power plant according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the length of the plates decreases as they move away from the center of the flat surface. 4. Энергетическая установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что цилиндрическая часть лопастей выполнена пустотелой.4. Power plant according to any one of paragraphs.1 and 2, characterized in that the cylindrical part of the blades is made hollow. 5. Энергетическая установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что плоскость площадки с солнечными батареями наклонена в сторону солнцестояния. 5. Power plant according to any one of paragraphs.1 and 2, characterized in that the plane of the site with solar panels is tilted towards the solstice.
RU2007128388/06A 2007-07-23 2007-07-23 Power generating plant exploiting wind and solar power RU2347942C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007128388/06A RU2347942C1 (en) 2007-07-23 2007-07-23 Power generating plant exploiting wind and solar power

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007128388/06A RU2347942C1 (en) 2007-07-23 2007-07-23 Power generating plant exploiting wind and solar power

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2347942C1 true RU2347942C1 (en) 2009-02-27

Family

ID=40529894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007128388/06A RU2347942C1 (en) 2007-07-23 2007-07-23 Power generating plant exploiting wind and solar power

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2347942C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014143995A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Powerhouse Electrical Contractors Inc. Photovoltaic and wind energy production system
WO2015088370A1 (en) * 2013-12-12 2015-06-18 The Federal State Autonomous Educational Institution Of The Higher Professional Education "National University Of Science And Technology "Misis" All-season hybrid vertical power plant
WO2016046443A1 (en) * 2014-09-23 2016-03-31 Martinez Valverde Aurelia System of thermoelectric panels and turbines with magnetic systems for generating electricity and movement
RU2581286C2 (en) * 2013-11-14 2016-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Vertical wind engine
RU210422U1 (en) * 2021-12-14 2022-04-14 Дмитрий Петрович Елизаров Power plant for the use of wind energy
RU210480U1 (en) * 2021-12-14 2022-04-15 Дмитрий Петрович Елизаров Power plant for the use of wind energy
WO2023085980A1 (en) * 2022-04-10 2023-05-19 Дмитрий Петрович ЕЛИЗАРОВ Multi-tiered wind energy device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014143995A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Powerhouse Electrical Contractors Inc. Photovoltaic and wind energy production system
RU2581286C2 (en) * 2013-11-14 2016-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Vertical wind engine
WO2015088370A1 (en) * 2013-12-12 2015-06-18 The Federal State Autonomous Educational Institution Of The Higher Professional Education "National University Of Science And Technology "Misis" All-season hybrid vertical power plant
EA030809B1 (en) * 2013-12-12 2018-09-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" All-season hybrid vertical power plant
WO2016046443A1 (en) * 2014-09-23 2016-03-31 Martinez Valverde Aurelia System of thermoelectric panels and turbines with magnetic systems for generating electricity and movement
RU210422U1 (en) * 2021-12-14 2022-04-14 Дмитрий Петрович Елизаров Power plant for the use of wind energy
RU210480U1 (en) * 2021-12-14 2022-04-15 Дмитрий Петрович Елизаров Power plant for the use of wind energy
WO2023085980A1 (en) * 2022-04-10 2023-05-19 Дмитрий Петрович ЕЛИЗАРОВ Multi-tiered wind energy device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2347942C1 (en) Power generating plant exploiting wind and solar power
US9188103B2 (en) Wind energy systems and methods of use
US7988413B2 (en) Vertical axis wind turbine
US9041239B2 (en) Vertical axis wind turbine with cambered airfoil blades
US7709971B2 (en) Linear wind-powered electric generator
RU2579426C2 (en) Wind-power hybrid rotor
US20120195763A1 (en) Energy conversion assembly
US9309863B2 (en) Maximally efficient vertical axis wind turbine
US20200300217A1 (en) Vertical axis wind turbine
JP2014511958A (en) Wind turbine equipment
KR20120039127A (en) Horizontal wind power generator
KR101180860B1 (en) Multi-power generating system using wind, solar, healthy
US8070449B2 (en) Wind turbine
WO2013109133A1 (en) A wind turbine
KR101418674B1 (en) Louver guided wind turbine
CN112969849A (en) High efficiency wind energy converter without gearbox or multipole generator
RU2748714C1 (en) Portable wind generator
KR101418675B1 (en) Louver guided wind turbine
US11898537B2 (en) Wind generator
KR20180120869A (en) vertical axis wind turbine
CN101526067A (en) Swirl windmill with wind guide plates
RU2572151C1 (en) Pair-wind rotary power generator
RU76398U1 (en) WIND ELECTRIC UNIT
KR100808764B1 (en) Wind turbine electric power generator
Rosmin et al. A performance comparison of three micro-sized blade rotor designs for Malaysia wind speed condition

Legal Events

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

Effective date: 20170724