RU2392492C2 - Turbine for conversion of force of flow of two media to rotation energy - Google Patents
Turbine for conversion of force of flow of two media to rotation energy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2392492C2 RU2392492C2 RU2008115895/06A RU2008115895A RU2392492C2 RU 2392492 C2 RU2392492 C2 RU 2392492C2 RU 2008115895/06 A RU2008115895/06 A RU 2008115895/06A RU 2008115895 A RU2008115895 A RU 2008115895A RU 2392492 C2 RU2392492 C2 RU 2392492C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- wind
- cylinder
- flow
- wind turbine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- 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
-
- 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
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ветро- и гидроэнергетике, в частности к ГЭС и ВЭС автономного и индивидуального использования как, частных и малых хозяйствах, так и на крупных промышленных предприятиях.The invention relates to wind and hydropower, in particular to hydroelectric power stations and wind farms of autonomous and individual use both, private and small farms, and large industrial enterprises.
Известно большое количество гидро- и ветротурбин, которые работают каждый в своей среде и имеют специфическую конструкцию и внешний вид, соответствующие рабочей среде, например пропеллерные ветроустановки и пропеллерные или винтовые гидротурбинные установки с горизонтальной или вертикальной осью вращения.A large number of hydro- and wind turbines are known, each working in its own environment and having a specific design and appearance corresponding to the working environment, for example, propeller wind turbines and propeller or screw hydroturbines with horizontal or vertical axis of rotation.
Недостатки аналогов: металлоемкие, дорогие в изготовлении и в эксплуатации, КПД до 40%, стоимость энергии приближается к энергии АЭС. Ограничены по месту расположения и условиям эксплуатации. Пропеллерные турбины воспринимают большие перегрузки воды по вертикальной плоскости вращения, особенно при больших диаметрах, начиная с 4 м. Чтобы уменьшить нагрузки приходится создавать дорогостоящие и прочные лопасти для подводного использования, учитывая, что плотность воды больше воздуха в 1000 раз. Известна турбина для преобразования одновременно силы потока двух сред в энергию вращения, содержащая ветротурбину или гидротурбину, установленную на оси вращения (RU 92001720 А, 10.02.1995, F03D 9/00.Disadvantages of analogues: metal-intensive, expensive to manufacture and operate, efficiency up to 40%, the cost of energy approaches the energy of nuclear power plants. Limited by location and operating conditions. Propeller turbines perceive large loads of water along the vertical plane of rotation, especially with large diameters starting from 4 m. To reduce the load, you have to create expensive and durable blades for underwater use, given that the density of water is 1000 times more than air. A known turbine for converting simultaneously the flow force of two media into rotational energy, comprising a wind turbine or a hydraulic turbine mounted on an axis of rotation (RU 92001720 A, 02.10.1995, F03D 9/00.
Наиболее близким аналогом по техническим признакам и назначению, принятым в качестве прототипа, является ветродвигатель, включающий генератор, кинематически связанный с ветроколесом, снабженным ограничителями в виде гибких связей, раскладными прямоугольными лопастями (RU №2059877, 1991 г.). Недостаток основного аналога в кинематической сложности связей, во-первых, много гибких связей на каждую лопатку, они не всегда надежны, много крепежных стоек, которые тоже увеличивают возможность поломок, особенно при попадании плавающих пределов. Недостатки прототипа: низкий кпд, конструктивная сложность, низкая надежность, малая мощность на единицу затрат и малый диапазон ветровых скоростей начиная с 7 м/сек, до 17 м/сек.The closest analogue in technical features and purpose, adopted as a prototype, is a wind turbine, including a generator kinematically connected to a wind wheel equipped with limiters in the form of flexible connections, folding rectangular blades (RU No. 2059877, 1991). The disadvantage of the main analogue in the kinematic complexity of the connections is, firstly, there are many flexible connections to each blade, they are not always reliable, there are many fastening racks that also increase the possibility of breakdowns, especially when floating limits are hit. The disadvantages of the prototype: low efficiency, structural complexity, low reliability, low power per unit of cost and a small range of wind speeds from 7 m / s to 17 m / s.
Предлагаемое устройство турбины имеет один тип кинематической связи с жесткой лопаткой, то есть ось на крепеже и опора у лопатки. Эластичный карман по трем сторонам жестко закреплен с турбиной и подвижных связей не имеет.The proposed turbine device has one type of kinematic connection with a rigid blade, that is, the axis on the fixture and the support at the blade. An elastic pocket on three sides is rigidly fixed to the turbine and has no mobile connections.
Задачей изобретения является устранение отмеченных недостатков прототипа и аналогов.The objective of the invention is to eliminate the noted disadvantages of the prototype and analogues.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что турбина для преобразования, одновременно или по отдельности, силы потока двух сред в энергию вращения, содержащая ветротурбину и гидротурбину, установленные на оси вращения и выполненные объемными, например, в виде цилиндра с рабочими лопастями, например в виде эластичных карманов или откидных жестких лопаток, размещенных по внешней поверхности цилиндра в поперечный ряд или в шахматном порядке против потока среды в нишах со сменными элементами рабочих лопастей, при этом рабочие лопасти, в виде лопаток или эластичных карманов, выполнены с возможностью самонаполнения потоком среды, причем во внутренней стенке цилиндра ветротурбины размещены постоянные магниты, создающие индукцию электрического тока, а в центре установлен неподвижный блок обмотки.The essence of the invention lies in the fact that the turbine for converting, simultaneously or separately, the flow force of two media into rotational energy, comprising a wind turbine and a hydraulic turbine mounted on the axis of rotation and made voluminous, for example, in the form of a cylinder with working blades, for example in the form elastic pockets or folding hard blades placed on the outer surface of the cylinder in a transverse row or staggered against the flow of medium in niches with interchangeable elements of the working blades, while working fall off in the form of elastic blades or pockets, are arranged to samonapolneniya flow medium, wherein the permanent magnets creating the induction of electric current are arranged in the inner wall of the cylinder of the wind turbine, as mounted in the center of a stationary coil unit.
Изобретение поясняется чертежамиThe invention is illustrated by drawings.
Фиг.1 - примерный вид комбинированного энергокомплекса, подводная ГЭС на морском течении, установленная на опорах, и ВЭС, размещенные на верхней платформе.Figure 1 is an exemplary view of a combined power complex, an underwater hydroelectric station in the sea, mounted on poles, and wind farms located on the upper platform.
Фиг.2 - модель барабанного ветродвигателя.Figure 2 - model of a drum wind turbine.
Фиг.3 - модель барабанного ветродвигателя, вид сверху, с эластичными карманами.Figure 3 - model of a drum wind turbine, top view, with elastic pockets.
Фиг.4 - вариант ветродвигателя с горизонтальной осью вращения и с внешним отбором мощности вращения.Figure 4 is a variant of a wind turbine with a horizontal axis of rotation and with external selection of rotation power.
Фиг.5 - вариант барабанной мини-ГЭС с горизонтальной осью вращения, работающей в канале-быстротоке.5 is a variant of a mini-hydroelectric drum with a horizontal axis of rotation operating in a rapid flow channel.
Фиг.6 - вариант каскада барабанных мини-ГЭС, работающих в канале-быстротоке, вид сверху.6 is a variant of a cascade of drum mini-hydroelectric power stations operating in a fast-flow channel, top view.
Турбина работает следующим образом: на оси 6 (фиг.1, 2, 4, 5, 6) закреплены, например, в данном случае, цилиндрической формы турбины 1, по внешней плоскости которой установлены какие-либо лопасти, например в виде лопаток 2 или эластичных карманов, активно снимающие энергию потока среды, например ветра (фиг.1, 2.) или воды (фиг.1, 4, 5, 6). Поток, в зависимости от своей силы, воздействует на эти самонаполняющие многочисленные подвижные лопатки 2 и создает момент сил, вращая всю турбину, с которой снимается эта энергия, внешне через редукцию 4 и передается к генератору тока 7 (фиг.2, 3, 4, 5, 6). Подобная схема турбины с предлагаемыми лопатками способна работать при любом наклоне (вертикально или горизонтально) оси вращения, а главное в любой среде (в воде или ветре), все зависит только от материала, применяемого при изготовлении устройств (фиг.1, 3, 6). При соединении этих турбин в энергетические блоки или комплексы они могут работать в реках (фиг.4, 5), в искусственных каналах, под водой в морях и на морских платформах, на горах, возвышенностях, в ущельях и на крышах домов и т.д. Универсальность очевидна. Совмещение осей ветротурбины и гидротурбины не обязательно, у них могут быть разные генераторы. Конфигурация рабочей турбины и ее размеры, (например цилиндр или др. формы) тоже могут быть различны в зависимости от назначения ГЭС, ВЭС или гидро-ВЭС, ее расположения в природном или городском ландшафте. Для внешнего отбора мощности служит обод 3 (фиг.2, 3, 4, 5, 6), который через привод редуктора 4 передает энергию вращения на генератор 7. Гидротурбина заключена в боковые опорные конструкции 5, в частности, борта канала. Для ветротурбины своя опорная конструкция 5. (фиг.2.)The turbine works as follows: on the axis 6 (Fig. 1, 2, 4, 5, 6), for example, in this case, a cylindrical shape of the
В искусственный канал-быстроток 10 (фиг.4, 5) горизонтально помещены турбины 1, в виде барабанов, с лопастями в виде эластичных карманов 2, раскрывающиеся от напора верхнего уровня потока, наиболее быстрого и сильного, после порога 9, корпус которого размещен перед барабаном, в начале канала-быстротока 10, который регулирует высоту потока, его силу и скорость в канале. Комбинированная схема Гидро-ВЭС, объяснена фиг.1, для использования энергосистемы в открытом море, где турбины 1 помещены в донное течение, а ветродвигатели размещены на платформе и используют морской ветер, наиболее постоянный и активный.
Турбина для преобразования силы потока среды в энергию вращения работает и как ветрогенератор (фиг.2, 3), и как гидрогенератор (фиг.4, 5, 6), и комбинированный вариант, как гидро-ВЭС, больших мощностей работает одновременно или по отдельности. Кроме того, форма вращения рабочего барабана и его размеры (в виде цилиндров, конусов или изменяемых форм вращения) тоже могут быть различны и зависят от условий эксплуатации в средах или даже от требуемого дизайна, т.к. станции могут устанавливаться и в море, и на реках, и в искусственных каналах, а как ВЭС - в горах, на крышах малых и высотных домов, на высотных мачтах и размещаться в стратосфере, и отличаются только материалами, из которых изготовлены установки, соответствующие своим средам.The turbine for converting the flow force of the medium into rotational energy works both as a wind generator (Figs. 2, 3), and as a hydrogenerator (Figs. 4, 5, 6), and a combined version, like a hydro-wind farm, of high power works simultaneously or separately . In addition, the rotational shape of the working drum and its dimensions (in the form of cylinders, cones or variable forms of rotation) can also be different and depend on the operating conditions in the media or even on the required design, because stations can be installed both in the sea, and on rivers, and in artificial canals, and as wind farms - in the mountains, on the roofs of small and high-rise buildings, on high-masted masts and can be placed in the stratosphere, and differ only in the materials from which the installations corresponding to their Wednesdays.
Эластичные (тканевые) карманы или жесткие откидные лопатки, под воздействием потока любой среды (водной или воздушной), получают силу вращения вокруг своей оси, причем с любого направления, не прибегая к механизмам ориентации (флюгерному оперению) и механизмам, изменяющим положение лопаток в «теневой» зоне или в зоне противотока. Конструкция карманов и их распределение на внешней плоскости цилиндра (или другой какой-либо формы турбины) позволяет вращаться турбине вокруг своей оси, почти при любой скорости и направлении потока среды, поэтому достаточно внешне снять эту энергию и передать ее через редукцию на генератор тока или генератор поместить внутрь цилиндра.Elastic (fabric) pockets or rigid folding vanes, under the influence of the flow of any medium (water or air), receive a rotation force around its axis, and from any direction, without resorting to orientation mechanisms (vane plumage) and mechanisms that change the position of the blades in shadow "zone or in a zone of a countercurrent. The design of the pockets and their distribution on the outer plane of the cylinder (or any other form of turbine) allows the turbine to rotate around its axis, at almost any speed and direction of the medium flow, so it’s enough to externally remove this energy and transfer it through the reduction to a current generator or generator put inside the cylinder.
Технический результат, получаемый от изобретения, состоит в том, что предлагаемые мини-электроустановки просты в исполнении, даже в небольших мастерских, достаточно иметь соответствующий генератор тока и техническую смекалку. Окупаемость малых ГЭС и ВЭС, данной схемы, для частников составит не более года. Есть возможность создания плавающих гидро-ВЭС, размещая их на списанных и переделанных баржах, установленных затем на реках, в непосредственной близости от потребителя.The technical result obtained from the invention is that the proposed mini-electrical installations are simple to perform, even in small workshops, it is enough to have the appropriate current generator and technical ingenuity. The payback of small hydropower plants and wind farms, this scheme, for private owners will be no more than a year. There is the possibility of creating floating hydro-wind farms by placing them on decommissioned and converted barges, which are then installed on rivers, in the immediate vicinity of the consumer.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008115895/06A RU2392492C2 (en) | 2008-04-24 | 2008-04-24 | Turbine for conversion of force of flow of two media to rotation energy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008115895/06A RU2392492C2 (en) | 2008-04-24 | 2008-04-24 | Turbine for conversion of force of flow of two media to rotation energy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008115895A RU2008115895A (en) | 2009-10-27 |
RU2392492C2 true RU2392492C2 (en) | 2010-06-20 |
Family
ID=41352667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008115895/06A RU2392492C2 (en) | 2008-04-24 | 2008-04-24 | Turbine for conversion of force of flow of two media to rotation energy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2392492C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2736158C1 (en) * | 2019-10-22 | 2020-11-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Method for increasing efficiency of power takeoff from wind- and hydraulic flows and hybrid power plant for its implementation |
-
2008
- 2008-04-24 RU RU2008115895/06A patent/RU2392492C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2736158C1 (en) * | 2019-10-22 | 2020-11-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Method for increasing efficiency of power takeoff from wind- and hydraulic flows and hybrid power plant for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008115895A (en) | 2009-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101042700B1 (en) | Water power generator | |
US8362631B2 (en) | Marine energy hybrid | |
CA2782878C (en) | Ocean driven energy plant | |
CN101705904B (en) | High-power vertical shaft tidal generating set | |
US7750492B1 (en) | Bearingless floating wind turbine | |
CN104960636A (en) | Multi-functional combined ocean power generating platform capable of being congregated and congregating group | |
US11566610B2 (en) | Wave-powered generator | |
RU2587731C2 (en) | Wind-water power plant | |
US8459020B1 (en) | Wave and water energy converter mounted on bridge supports | |
CN1730934A (en) | Vane speed regulator for electricity generation by wind power and ocean current | |
KR20100114875A (en) | Seawater compressor using tide, oceanic current, and wave-force | |
RU2392492C2 (en) | Turbine for conversion of force of flow of two media to rotation energy | |
CN102996347A (en) | Side-moment vane fluid energy generator | |
KR101763802B1 (en) | Hybrid wind wave power plant | |
JP2020023956A (en) | Natural fluid power generator | |
DE102007022364A1 (en) | Blade-flow wave surface energy rotor machine, has generator armature arranged in wheel core of wheel axle or in external area surrounded by air floating body cylinder to compensate frictional energy by ball bearing for obtaining energy | |
CN208900276U (en) | A kind of ocean energy composite generating set | |
KR101261367B1 (en) | Electric power generator using water power, magnetic force and wind force | |
CN208236556U (en) | A kind of tidal-energy electric generator set with elevating function | |
KR20130034746A (en) | Multi-stage tidal current power plant with high efficiency | |
CN207554261U (en) | Wave buoyancy and centrifugal force electricity generation system | |
CN203130330U (en) | Flow vertical flowing upward outflowing water turbine device for sea-energy power station | |
KR101003457B1 (en) | An energy generator powered by tidal currents | |
WO2019126834A1 (en) | Runner, hydraulic turbine, hydraulic turbine module and the turbine system for generating electricity | |
RU2413091C2 (en) | Horizontal vane hydroelectric power station |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140425 |