RU2365781C1 - Self-controlled wind-powered generator - Google Patents

Self-controlled wind-powered generator Download PDF

Info

Publication number
RU2365781C1
RU2365781C1 RU2008101335/06A RU2008101335A RU2365781C1 RU 2365781 C1 RU2365781 C1 RU 2365781C1 RU 2008101335/06 A RU2008101335/06 A RU 2008101335/06A RU 2008101335 A RU2008101335 A RU 2008101335A RU 2365781 C1 RU2365781 C1 RU 2365781C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
blades
shaft
generator
self
Prior art date
Application number
RU2008101335/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Власьевич Пащенко (RU)
Владимир Власьевич Пащенко
Original Assignee
Владимир Власьевич Пащенко
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 Владимир Власьевич Пащенко filed Critical Владимир Власьевич Пащенко
Priority to RU2008101335/06A priority Critical patent/RU2365781C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2365781C1 publication Critical patent/RU2365781C1/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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to wind-power engineering, more specifically to generating electrical energy using wind. The wind-powered generator has a shaft, a generator on a swivel mounting with windings on the shaft, and a tail piece. A cone nozzle with blades is mounted on the shaft in front of the generator. Blades are mounted on supporting arms with possibility of their rotation until their surface is parallel the axis of the shaft. The supporting arms have springs, one end of which is joined with the supporting arm and the other with the base of the blade. The springs are such that, during a wind storm, they provide for rotation of blades to a position where their surfaces are parallel the axis of the shaft.
EFFECT: invention provides for high output of electrical energy and self-control of the device.
9 dwg

Description

Заявляемая конструкция относится к технике, в частности к выработке электрической энергии с использованием ветровых потоков в естественных условиях.The inventive design relates to technology, in particular to the generation of electrical energy using wind flows in natural conditions.

«Ветер является наиболее старым из всех имеющихся источников энергии, используемых человеком» - пишет Свен Уделл в своей книге «Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии» // Изд.: «Знание». - М.: 1980, С.72. С XIII в. сохранилось описание из «Фреме Ориентен» ветряной мельницы. В Греции небольшие ветряные мельницы были обычным явлением, а на Родосе они встречаются и по сей день. В Англии в Гройланде с 806 г. до сих пор находится старейшая мельница. В Швеции для перемолки зерна мельницы использовались и ранее.“Wind is the oldest of all available sources of energy used by man,” writes Sven Udell in his book “Solar Energy and Other Alternative Energy Sources” // Publishing House: “Knowledge”. - M .: 1980, S. 72. From the 13th century the description from the Freme Orienten windmill has been preserved. In Greece, small windmills were a common occurrence, and in Rhodes they are found to this day. Since 806, the oldest mill in England has been located in Groyland. In Sweden, mills have been used previously to grind grain.

В Европе передовой стала Дания. Еще в 1890 г. начали проводить первые опыты, а в 1895 г. была пущена ветровая электростанция. К 1918 г. действовало уже 120 ветровых станций мощностью 10-20 кВт.Denmark has become the foremost in Europe. As early as 1890, the first experiments began, and in 1895 a wind farm was launched. By 1918, there were already 120 wind farms with a capacity of 10-20 kW.

В США с 1880 по 1930 годы было создано 6 млн ветровых станций для использования их на отдельных фермах. Многие из этих станций действуют до сих пор. В 1941 г. была построена электростанция на ферме около Рутлонда, представляющая собой башню высотой 33 м. Диаметр пропеллера мельницы составляет 53 м, его масса - 160 т, скорость вращения - 29 оборотов в минуту, мощность - 150 кВт. Станция действовала 3 года, но затем в 1945 г. сломался пропеллер - его части разлетелись от неожиданного ураганного ветра. И в настоящее время из-за ураганных ветров ломаются пропеллеры, установленные на больших высотах, что является большим недостатком и усложняет ремонтные работы на высоте.In the United States, from 1880 to 1930, 6 million wind farms were created for use on individual farms. Many of these stations are still operational. In 1941, a power station was built on a farm near Rutlond, which is a tower 33 meters high. The diameter of the mill's propeller is 53 meters, its mass is 160 tons, its rotation speed is 29 revolutions per minute, and its power is 150 kW. The station operated for 3 years, but then in 1945 the propeller broke down - its parts scattered from an unexpected hurricane wind. And now, due to hurricane winds, propellers installed at high altitudes are breaking, which is a big drawback and complicates repair work at heights.

«Из-за наличия в отдельные моменты безветрия используется аккумулированная, накопленная электроэнергия» - пишет В.М.Усаковский в своей книге «Возобновляющиеся источники энергии» // Изд.: «Россельхозиздат». - М.: 1986, С.66. К ним относятся ветроэлектрические агрегаты мощностью 0,25 кВт для освещения, подъема воды в полевых условиях. Большая часть подобных установок описывается в книге Д.Ж.Твайделл, А.Уэйр «Возобновляемые источники энергии» // Изд. «Энергоатом». - М.: 1990, С.195-239. Ветроэнергетические установки мощностью от нескольких киловатт до мегаватт производятся в странах Европы, США и других странах мира. Большая часть этих установок используется для производства электроэнергии, как в сетевой энергетике, так и в автономном режиме. Обычная скорость ветрового потока равна примерно 12 м/с, снимаемая с 1 м2 ометаемой площади мощность порядка 300 Вт при телесном угле 0,35-0,45 ср. Ось вращения устройства параллельна воздушному потоку. При этом диаметр пропеллера достигает от нескольких до десятка метров с установкой на высоких опорах.“Because of the presence of calm at certain times, accumulated, stored electricity is used,” writes V.M.Usakovsky in his book “Renewable Energy Sources” // Publishing House: Rosselkhozizdat. - M .: 1986, p. 66. These include wind power units with a capacity of 0.25 kW for lighting, lifting water in the field. Most of these installations are described in the book by D.Z. Twidell, A.Ware, “Renewable Energy Sources” // Ed. Energoatom. - M .: 1990, S.195-239. Wind power plants from several kilowatts to megawatts are produced in Europe, the USA and other countries of the world. Most of these plants are used to produce electricity, both in grid power and in stand-alone mode. The usual speed of the wind flow is approximately 12 m / s, the power taken from 1 m 2 of the swept area is about 300 W with a solid angle of 0.35-0.45 sr. The axis of rotation of the device is parallel to the air flow. In this case, the diameter of the propeller reaches from several to ten meters with installation on high supports.

Наиболее близкой конструкцией, принятой за прототип, является ветрогенератор типа «АВЭС-0,1», который не имеет в своем составе башни, его ветроколесо (пропеллер) насажено непосредственно на вал электрогенератора, а установка ветроколеса по направлению ветра обеспечивается за счет аэродинамического руля (хвоста). Энергия накапливается в аккумуляторной батарее.The closest design adopted for the prototype is a wind generator of type "AVES-0,1", which does not have a tower, its wind wheel (propeller) is mounted directly on the shaft of the electric generator, and the installation of the wind wheel in the direction of the wind is provided by an aerodynamic rudder ( tail). Energy is stored in the battery.

Недостатком перечисленных конструкций является то, что нет достаточно надежного самоуправления при различных штормовых ветровых потоках, особенно больших на достаточно большой высоте. Из-за чего происходят частые поломки пропеллеров и значительная трудность в случаях их ремонта с установкой на место. Кроме того, лопатки по ометаемости ветровой силы различаются тем, что лопатки по своей длине и в верхней части по ширине почти одинаковы, что делает лопатки реактивными по их ометаемой ветром поверхности, но работающие только при определенных ветровых потоках. С этой целью используют лопатки особого вида кривизны и формы с турбулентностью через носовую часть определенной силы.The disadvantage of these designs is that there is not enough reliable self-management with various storm wind currents, especially large ones at a sufficiently high altitude. Because of this, frequent breakdowns of the propellers occur and considerable difficulty in cases of their repair with installation in place. In addition, the blades in terms of wind speed are distinguished by the fact that the blades are almost identical in length and in the upper part in width, which makes the blades reactive along their surface swept by the wind, but only work with certain wind flows. For this purpose, blades of a special type of curvature and shape with turbulence through the nose of a certain force are used.

Целью изобретения является пополнение энергоресурсов России, развитие энергетики страны с установкой «Ветрогенераторов самоуправляемых» (далее - ВГС) на плоских крышах строений с закреплением их оснований с несущими элементами крыши, потолков, стен на прочной основе. Установка ВГС может производиться на крышах только что строящихся сооружений, таких как различные склады, скотопомещения, отдаленные различные объекты, где нет до сих пор электричества или газа, и в других случаях, особенно для села. С этой целью у ВГС, включающего вал, генератор, установленный на вращающейся опоре с обмотками на валу, и хвост, новым является то, что перед генератором на валу установлена коническая насадка с лопатками, лопатки установлены на кронштейнах с возможностью их поворота до установки поверхности лопаток параллельно оси вала, кронштейны имеют пружины, один конец которых соединен с кронштейном, а второй с основанием лопатки, причем пружины подобраны таким образом, что обеспечивают при штормовом ветре поворот лопаток до положения, при котором их поверхности параллельны оси вала. Материалы - пластик и металл.The aim of the invention is the replenishment of energy resources in Russia, the development of the country's energy sector with the installation of "self-managed wind generators" (hereinafter - GHS) on the flat roofs of buildings with fixing their bases with load-bearing elements of the roof, ceilings, walls on a solid basis. HCV installation can be carried out on the roofs of newly constructed structures, such as various warehouses, cattle rooms, various distant objects where there is still no electricity or gas, and in other cases, especially for the village. For this purpose, in a HCV, including a shaft, a generator mounted on a rotating support with windings on the shaft, and a tail, the new thing is that a conical nozzle with blades is installed on the shaft in front of the generator, the blades are mounted on brackets with the possibility of their rotation before installing the surface of the blades parallel to the axis of the shaft, the brackets have springs, one end of which is connected to the bracket, and the other to the base of the blade, the springs being selected in such a way that they provide rotation of the blades in a storm when they are in a position where surfaces parallel to the axis of the shaft. Materials - plastic and metal.

Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:The invention is illustrated by the following graphic materials:

- фиг.1 - общий вид ветрогенератора при штормовом ветре;- figure 1 is a General view of a wind generator in a gale;

- фиг.2 - вид на лопатки с торца устройства при штормовом ветре, пружины сжимаются до угла 90 градусов;- figure 2 is a view of the blades from the end of the device in a gale, the springs are compressed to an angle of 90 degrees;

- фиг.3 - вид на лопатки с торца устройства при нормальных ветровых потоках 12-15 м/сек, но в зависимости от местных условий эта норма может быть увеличена;- figure 3 is a view of the blades from the end of the device with normal wind flows of 12-15 m / s, but depending on local conditions, this rate may be increased;

- фиг.4 - вид на специальную часть лопатки на кронштейне;- figure 4 is a view of a special part of the blade on the bracket;

- фиг.5 - вид на рабочую пружину;- figure 5 is a view of the working spring;

- фиг.6 - положение основания лопатки при рабочем ветре;- 6 - position of the base of the scapula with a working wind;

- фиг.7 - положение основания лопатки при штормовых ветровых потоках;- Fig.7 - the position of the base of the scapula with storm wind currents;

- фиг.8 - вид на основные части лопатки и ее соединение с ними.- Fig. 8 is a view of the main parts of the blade and its connection with them.

- фиг.9 - общий вид ветрогенератора при двух насадках лопаток при штормовом ветре.- Fig.9 is a General view of a wind generator with two nozzles of blades in a gale.

Цифрами на чертежах обозначены:The numbers in the drawings indicate:

1 - основание опоры1 - base of the support

2 - поворотный круг2 - turntable

3 - вращающаяся опора3 - rotating support

4 - вал на опоре4 - shaft on a support

5 - ветрогенератор на пристройке опоры5 - wind generator at the extension of the support

6 - Насадки6 - Nozzles

7 - реактивные ветровые лопатки7 - reactive wind blades

8 - место крепления кронштейнов8 - mounting bracket

9 - место крепления пружин9 - a place of fastening of springs

10 - электропроводка от ветрогенератора (электрогенератора) в электросеть10 - electrical wiring from the wind generator (electric generator) to the power grid

11 - аэродинамический руль (хвост)11 - aerodynamic steering wheel (tail)

12 - вектор направления ветровых потоков12 - wind direction vector

13 - кронштейн13 - bracket

14 - основание лопатки14 - the base of the scapula

15 - пружина15 - spring

16 - место изгиба пружины16 - a place of a bend of a spring

17 - ниша кронштейна.17 - niche bracket.

Итак, ветрогенератор самоуправляемый, включающий вал 4, генератор 5, установленный на вращающейся опоре 2 с обмотками на валу, и хвост 11, перед генератором 5 на валу 4 установлена коническая насадка 6 с лопатками 7, лопатки 7 установлены на кронштейнах 13 с возможностью их поворота за счет изгиба пружины 15 по месту 16 до установки поверхности лопаток параллельно оси вала 4, кронштейны 13 имеют пружины 15, один конец которых 16(1) соединен с кронштейном 13 посредством ниши 17, а второй - 15(1) с основанием 14 лопатки, причем пружины 15 подобраны таким образом, что обеспечивают при штормовом ветре поворот лопаток 7 до положения, при котором их поверхности параллельны оси вала 4.So, the wind generator is self-controlled, including a shaft 4, a generator 5 mounted on a rotating support 2 with windings on the shaft, and a tail 11, in front of the generator 5 on the shaft 4 there is a conical nozzle 6 with blades 7, the blades 7 are mounted on brackets 13 with the possibility of rotation due to the bending of the spring 15 in place 16 before installing the surface of the blades parallel to the axis of the shaft 4, the brackets 13 have springs 15, one end of which 16 (1) is connected to the bracket 13 by means of a niche 17, and the second - 15 (1) with the base 14 of the blade, moreover, the springs 15 are selected so that provide rotation when the storm wind vanes 7 up to a position where their surfaces are parallel to the axis of the shaft 4.

Коническая часть насадки 6 создает турбулентность, усиливая давление возникающими вихревыми потоками ветра на ометаемую поверхность реактивных лопаток 7. Подобное должно проходить и при двух насадках лопаток 7, но с единым валом 4 на подшипниках (не показаны) в торцах насадок 6.The conical part of the nozzle 6 creates turbulence, increasing the pressure arising by the vortex wind flows on the sweeping surface of the reactive blades 7. This should also happen with two nozzles of the blades 7, but with a single shaft 4 on bearings (not shown) at the ends of the nozzles 6.

Устройство работает следующим образом. Как показано на фиг.1, набегающий рабочий ветровой поток 12 заставляет с помощью лопаток 7 вращаться вал 4, который является общим для электрогенератора 5 и конусной насадки 6. Вырабатываемая при этом электроэнергия поступает по проводам 10. Ветрогенераторы самоуправляемые могут быть разными. Например, чтоб в аккумуляторах получалась аккумулированная электроэнергия, достаточная для работы тракторов и комбайнов. При этом трактора и комбайны должны быть переведены с дизельных моторов на электромоторы, но, следовательно, нужно подключить в работу достаточно большие ветрогенераторы, увеличить размеры насадок, лопаток на насадках, и тем самым увеличивать и количество ветрогенераторов в том или ином пункте их применения. Наименьшей же мощности ветрогенератор самоуправляемый может быть пущен в работу для освещения, например, скотопомещения, склада, отдаленных построек с плоскими крышами, где нет электричества. При обычной скорости ветра 10-12 м/с, снимаемой с 1 м2 ометаемой площади порядка 250-300 Вт при значении угла 0,30-0,45 ср, энергия накапливается в аккумуляторной батарее, откуда она используется для перечисленных выше объектов. Наличие особых пружин 15, способных ставить в рабочее положение при нормальных ветрах и останавливать работу лопаток 7 при штормовых ветрах, а затем вновь ставить лопатки 7 в рабочее положение при прекращении штормов, делает устройство самоуправляемым, а форма лопаток 7, т.е. длина и ширина, усиливает давление на лопатки возникающими вихревыми потоками на сметаемую поверхность реактивных (усиливаемых дополнительно ветром) лопаток.The device operates as follows. As shown in FIG. 1, an incident working wind stream 12 causes the shafts 4 to rotate with the help of blades 7, which is common for the electric generator 5 and cone nozzle 6. The electric power generated by this flows through wires 10. Self-controlled wind generators can be different. For example, in order to accumulate electric energy in batteries, sufficient for the operation of tractors and combines. At the same time, tractors and combines must be transferred from diesel engines to electric motors, but, therefore, it is necessary to connect sufficiently large wind generators, increase the size of nozzles, blades on the nozzles, and thereby increase the number of wind generators in one or another point of their application. The smallest power self-controlled wind generator can be put into operation for lighting, for example, cattle rooms, a warehouse, remote buildings with flat roofs, where there is no electricity. With a typical wind speed of 10-12 m / s, taken from 1 m 2 of swept area of the order of 250-300 W with an angle value of 0.30-0.45 sr, energy is accumulated in the battery, from where it is used for the above objects. The presence of special springs 15 that can put into working position with normal winds and stop the blades 7 in stormy winds, and then again put the blades 7 in working position when the storms cease, makes the device self-governing, and the shape of the blades 7, i.e. length and width, increases the pressure on the blades by the emerging vortex flows on the sweeping surface of the reactive (additionally reinforced by the wind) blades.

Ветрогенератор самоуправляемый может быть включен в принятые меры правительством России по дальнейшему развитию энергетики, особенно для сельского хозяйства, в частности с повышенным получением аккумулируемой электрической энергии при самоуправлении работой. Иными словами, особая форма и размеры лопаток по длине и ширине с конусной частью насадки создают турбулентность, усиливая давление возникающими вихревыми потоками ветра на ометаемую поверхность лопаток с получением дополнительной повышенной аккумулируемой электрической энергии при самоуправляемости работы устройства. Технический результат - получение повышенной аккумулированной электрической энергии и самоуправляемость в работе устройства.A self-managed wind generator can be included in the measures taken by the Russian government to further develop energy, especially for agriculture, in particular with increased production of accumulated electric energy during self-management of work. In other words, the special shape and dimensions of the blades along the length and width with the conical part of the nozzle create turbulence, increasing the pressure arising by the vortex wind flows on the swept surface of the blades with the receipt of additional increased accumulated electric energy with self-control of the device. EFFECT: obtaining increased accumulated electric energy and self-control in the operation of the device.

Claims (1)

Ветрогенератор самоуправляемый, включающий вал, генератор, установленный на вращающейся опоре с обмотками на валу, и хвост, отличающийся тем, что перед генератором на валу установлена коническая насадка с лопатками, лопатки установлены на кронштейнах с возможностью их поворота до установки поверхности лопаток параллельно оси вала, кронштейны имеют пружины, один конец которых соединен с кронштейном, а второй - с основанием лопатки, причем пружины подобраны таким образом, что обеспечивают при штормовом ветре поворот лопаток до положения, при котором их поверхности параллельны оси вала. A self-controlled wind generator, including a shaft, a generator mounted on a rotating support with windings on the shaft, and a tail, characterized in that a conical nozzle with blades is installed on the shaft in front of the generator, the blades are mounted on brackets with the possibility of rotation until the blades surface is parallel to the shaft axis, the brackets have springs, one end of which is connected to the bracket, and the other end to the base of the blade, and the springs are selected in such a way that they provide rotation of the blades in a gale, When their surfaces which are parallel to the shaft axis.
RU2008101335/06A 2008-01-09 2008-01-09 Self-controlled wind-powered generator RU2365781C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008101335/06A RU2365781C1 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Self-controlled wind-powered generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008101335/06A RU2365781C1 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Self-controlled wind-powered generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2365781C1 true RU2365781C1 (en) 2009-08-27

Family

ID=41149897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008101335/06A RU2365781C1 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Self-controlled wind-powered generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2365781C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012074432A1 (en) * 2010-11-30 2012-06-07 Glyuzdin Bogdan Nikolaevich Wind generator
RU2576091C1 (en) * 2014-08-12 2016-02-27 Михаил Сергеевич Беллавин Wind engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012074432A1 (en) * 2010-11-30 2012-06-07 Glyuzdin Bogdan Nikolaevich Wind generator
RU2576091C1 (en) * 2014-08-12 2016-02-27 Михаил Сергеевич Беллавин Wind engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ragheb Vertical axis wind turbines
US8894348B2 (en) Wind turbine
EP2893186B1 (en) Vertical axis wind turbine
Kumara et al. Overview of the vertical axis wind turbines
US20120282092A1 (en) Method and devices for compact forced velocity turbines
US8604635B2 (en) Vertical axis wind turbine for energy storage
KR20100015047A (en) Rainwater power generator
CN101368544A (en) Combination type coaxial vertical axis aerogenerator
US20180017036A1 (en) Vortex Wind Power Conversion System
RU2365781C1 (en) Self-controlled wind-powered generator
US20130119662A1 (en) Wind turbine control
KR20110010241A (en) Wind power generator has eccentric an axis multi cycloid system
Chong et al. Cross-axis-wind-turbine: a complementary design to push the limit of wind turbine technology
US7888810B2 (en) Wind turbine generator system
CN201103511Y (en) Variable oar wind wheel
Badran et al. Evaluation of parameters affecting wind turbine power generation
Sokolovsky et al. Technical proposals for wind turbine structures
US20200256317A1 (en) Wind power installation
US9217421B1 (en) Modified drag based wind turbine design with sails
Mazumder et al. Prospects of wind energy in Chittagong
CN201507397U (en) Sail-type vertical-shaft wind power generation system
JP2012251534A (en) Vertical wind power generation apparatus with rotary wind channel
RU2766497C1 (en) Wind farm
WO2015155782A1 (en) Vertical axis windmill
Mostafazadeh et al. Study on utilizing the wind energy for sustainable development as a renewable energy source; a brief review

Legal Events

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

Effective date: 20130110