RU2395002C1 - Method, working member and multi-rotor for conversion of wind-hydropower (versions) - Google Patents
Method, working member and multi-rotor for conversion of wind-hydropower (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2395002C1 RU2395002C1 RU2009123914/06A RU2009123914A RU2395002C1 RU 2395002 C1 RU2395002 C1 RU 2395002C1 RU 2009123914/06 A RU2009123914/06 A RU 2009123914/06A RU 2009123914 A RU2009123914 A RU 2009123914A RU 2395002 C1 RU2395002 C1 RU 2395002C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- rotors
- shaft
- working elements
- rotor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к ветро-гидроэнергетике и направлена на повышение эффективности преобразования энергии потока в механическую работу, реализуемого в устройствах с ортогональной направлению потока осью вращения ротора.The group of inventions relates to wind-hydropower and is aimed at improving the efficiency of converting flow energy into mechanical work, implemented in devices with the rotor axis of rotation, orthogonal to the direction of flow.
Преобразование энергии потока при использовании роторов с ортогональной потоку осью вращения обеспечивает полную независимость их функционирования от направления потока, т.е. исключает необходимость в дорогостоящих и сложных системах отслеживания и позиционирования установки по направлению потока.The conversion of the flow energy when using rotors with the rotation axis orthogonal to the flow ensures that their functioning is completely independent of the flow direction, i.e. eliminates the need for costly and sophisticated tracking and positioning systems in the direction of flow.
Однако при вращении ротора с перпендикулярной направлению потока осью, каждый воспринимающий поток рабочий элемент ротора подвергается полезному воздействию потока только в течение половины каждого оборота - это активная зона движения рабочего элемента, когда поток, воздействуя на рабочий элемент, вращает ротор, и энергия потока преобразуется в кинетическую энергию ротора. Вторая половина цикла - это контрактивная зона движения рабочего элемента против потока, то есть энергетически затратная, поскольку на преодоление встречного потока необходимы затраты энергии. Естественным разделом зон является плоскость, проходящая через осевую линию ротора и параллельная направлению набегающего потока.However, when the rotor rotates with an axis perpendicular to the direction of flow, each rotor perceiving the flow element undergoes the beneficial effect of the flow for only half of each revolution - this is the active zone of movement of the working element, when the flow, acting on the working element, rotates the rotor, and the flow energy is converted into rotor kinetic energy. The second half of the cycle is the contractive zone of movement of the working element against the flow, that is, energy-intensive, since energy is required to overcome the oncoming flow. The natural division of the zones is a plane passing through the axial line of the rotor and parallel to the direction of the incoming flow.
Наличие активной и контрактивной зон, т.е. зон попутного и встречного потоку движения рабочего элемента ротора, резко уменьшает эффективность преобразования энергии набегающего потока с помощью устройств с перпендикулярной направлению потока осью вращения ротора и снижает потенциал использования устройств данного класса.The presence of active and contractive zones, i.e. zones of the associated and counter-flowing movement of the working element of the rotor, dramatically reduces the efficiency of converting the energy of the incoming flow using devices with the axis of rotation of the rotor perpendicular to the direction of flow and reduces the potential use of devices of this class.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является более полное использование энергии потока, снижение прямых энергетических затрат на преодоление встречного потока и инверсия указанных энергетических затрат в полезную работу, повышение удельных полезных нагрузок на рабочие элементы и расширение диапазона используемых потоков, в первую очередь слабых и/или быстроменяющихся по направлению и силе потоков.The task to which the claimed group of inventions is directed is to make fuller use of flow energy, reduce direct energy costs to overcome the oncoming flow and invert these energy costs to useful work, increase the specific payloads on work items and expand the range of flows used, primarily weak and / or rapidly changing direction and strength of flows.
Технический результат достигается комплексом заявляемых технических органически связанных решений в части: а) способа, б) рабочего элемента, в) мультироторного устройства для использования энергии ветро-гидропотоков.The technical result is achieved by the complex of the claimed technical organically related solutions in terms of: a) the method, b) the working element, c) the multi-rotor device for using the energy of wind-hydroflows.
Известные решения, вне зависимости от сути конструкторских решений, используют по существу два способа повышения эффективности ортогональных роторов.Known solutions, regardless of the essence of design decisions, use essentially two methods for increasing the efficiency of orthogonal rotors.
Первый способ заключается в уменьшении динамического сопротивления рабочих элементов ротора при движении в контрактивной зоне и осуществляется он, как правило, механическим путем - поворотами, подъемами и другими перемещениями рабочих элементов при переходе из активной зоны в контрактивную, и наоборот, на что всегда требуются затраты энергии, величина которой как правило не оценивается и не учитывается в энергобалансе. Этот способ использован в патентах US 6920450 В2, US 6682302 В2, US 6379115 B1, RU 2087743 C1, RU 2049265 C1. Так в патенте US 6379115 B1 предусматривается поворот лопастей ветродвигателя от перпендикулярного потоку положения при движении по потоку, т.е. в активной зоне, до параллельного потоку положения при движении лопасти против потока, т.е. в контрактивной зоне. Известно решение на основе складывающихся лопастей [патент US 6682302 В2], когда лопасти преодолевают встречный поток в сложенном виде с минимальным динамическим сопротивлением, а в попутном потоке, т.е. в активной зоне, движутся в раскрытом виде, с увеличенной площадью восприятия потока. Установка управляется сложной системой с силовыми приводами и является достаточно инерционной.The first way is to reduce the dynamic resistance of the rotor working elements when moving in the contractive zone and it is usually carried out mechanically - by turns, rises and other movements of the working elements when moving from the active zone to the contractive, and vice versa, which always requires energy , the value of which is usually not evaluated and not taken into account in the energy balance. This method is used in patents US 6920450 B2, US 6682302 B2, US 6379115 B1, RU 2087743 C1, RU 2049265 C1. So in the patent US 6379115 B1 provides for the rotation of the blades of the wind turbine from a position perpendicular to the flow when moving downstream, i.e. in the core, to a position parallel to the flow when the blade moves against the flow, i.e. in the contractive zone. A solution based on folding blades is known [patent US 6682302 B2], when the blades overcome the oncoming flow when folded with minimal dynamic resistance, and in the associated flow, i.e. in the active zone, they move in an open form, with an increased area of perception of the flow. The installation is controlled by a complex system with power drives and is quite inertial.
Недостатки этого способа очевидны:The disadvantages of this method are obvious:
- не используется энергия половины набегающего на ротор потока, т.е. доля потока, приходящаяся на контрактивную зону, расположенную по одну сторону оси вращения ротора;- the energy of half of the flow incident on the rotor is not used, i.e. the proportion of flow attributable to the contractive zone located on one side of the axis of rotation of the rotor;
- необходимость флюгерного устройства и систем или механизмов управления воспринимающими поток элементами;- the need for a vane device and control systems or mechanisms for sensing flow elements;
- большой удельный вес затрачиваемой на это энергии и ежецикличные механические нагрузки со значительными ускорениями.- a large specific gravity of energy expended for this and cyclic mechanical loads with significant accelerations.
Второй способ преобразования энергии потока в механическую работу предусматривает более полное использование энергии потока и заключается в экранировании контрактивной зоны ротора от набегающего потока и перенаправлении этой части потока через плоскость раздела из контрактивной в активную зону ротора с помощью различных дополнительных экранирующих, отклоняющих и направляющих устройств и элементов.The second method of converting the flow energy into mechanical work involves a more complete use of the flow energy and consists in shielding the rotor's contractive zone from the incoming flow and redirecting this part of the stream through the interface from the contractive to the rotor active zone using various additional shielding, deflecting, and guiding devices and elements .
Известно реализующее этот способ устройство, выбранное в качестве прототипа [патент US 6942454 В2]. В этом изобретении набегающий на контрактивные зоны рабочих элементов роторов поток разделяют и направляют в активные зоны с помощью вертикального клинообразного экрана, установленного на вращающейся платформе с флюгером, способной вращаться "по потоку". На указанной платформе за экраном установлены два ротора с параллельными осями, имеющие смежные контрактивные зоны, т.к. роторы вращаются в противоположных направлениях. За счет такого перенаправления потока уменьшаются потери в контрактивной зоне и увеличивается полезная нагрузка в активной зоне, т.е. повышается эффективность использования набегающего потока.It is known to implement this method, the device selected as a prototype [patent US 6942454 B2]. In this invention, the flow incident on the contracting zones of the working elements of the rotors is divided and directed into the active zones using a vertical wedge-shaped screen mounted on a rotating platform with a weather vane, capable of rotating "downstream". On the indicated platform, behind the screen, two rotors with parallel axes are installed, having adjacent contractive zones, because rotors rotate in opposite directions. Due to this redirection of the flow, losses in the contractive zone are reduced and the payload in the core increases, i.e. increases the efficiency of using the free flow.
Однако применение способа в таком виде требует ориентирования всей установки по направлению набегающего потока.However, the application of the method in this form requires the orientation of the entire installation in the direction of the oncoming flow.
Другой существенный недостаток указанного способа заключается в том, что переброс части набегающего потока осуществляют перпендикулярно осям вращения роторов на расстояние, сравнимое с диаметром ротора, а так как, чем больше плечо такого перемещения, тем больше потери и, соответственно, эффективность способа резко падает с увеличением радиуса и/или соотношения радиус/высота ротора, что делает неэффективным создание мощных установок на основе этого способа.Another significant drawback of this method is that part of the free flow is transferred perpendicular to the axis of rotation of the rotors by a distance comparable to the diameter of the rotor, and since the larger the shoulder of such movement, the greater the loss and, accordingly, the efficiency of the method drops sharply with increasing radius and / or radius / height ratio of the rotor, which makes inefficient the creation of powerful plants based on this method.
В заявляемом способе, как и в выбранном в качестве прототипа способе, реализованном в устройстве по патенту US 6942454 В2, набегающий на контрактивную зону поток разделяют и направляют в активную зону.In the inventive method, as well as in the method selected as a prototype, implemented in the device according to the patent US 6942454 B2, the flow incident on the contractive zone is separated and sent to the active zone.
В способе преобразования ветро-гидроэнергии путем воздействия набегающего потока на размещенные поярусно рабочие элементы роторов с перпендикулярной направлению потока осью вращения заявленный технический результат достигается тем, что набегающий поток в зоне встречного движения каждого рабочего элемента разделяют по линии, перпендикулярной оси вращения, формируют локальные потоки, смещенные вдоль оси и параллельные плоскостям вращения рабочих элементов, и направляют эти потоки на движущиеся в попутном потоку направлении смежные рабочие элементы других роторов, причем разделение набегающего потока, формирование и направление локальных потоков осуществляют фронтальными клинообразными поверхностями рабочих элементов.In the method of converting wind-hydropower by applying an incident flow to the belt-mounted working elements of rotors with an axis of rotation perpendicular to the direction of flow, the claimed technical result is achieved in that the incoming stream is separated in a line perpendicular to the axis of rotation, local flows are formed, displaced along the axis and parallel to the planes of rotation of the working elements, and direct these flows in the adjacent direction moving in the associated flow working elements of other rotors, and the separation of the oncoming flow, the formation and direction of local flows is carried out by the front wedge-shaped surfaces of the working elements.
Отличия заявляемого способа от прототипа состоят в следующем:The differences of the proposed method from the prototype are as follows:
- набегающий поток разделяют по линии, перпендикулярной осям вращения роторов, формируя тем самым горизонтальные потоки, в отличие от прототипа, где разделение осуществляется по параллельной осям линии;- the incoming flow is divided along a line perpendicular to the axes of rotation of the rotors, thereby forming horizontal flows, in contrast to the prototype, where the separation is carried out parallel to the axes of the line;
- разделенные потоки направляют из контрактивных зон рабочих элементов одних роторов в активные зоны рабочих элементов других роторов и расположенных на смежных ярусах;- divided flows are sent from the contractive zones of the working elements of one rotor to the active zones of the working elements of other rotors and located on adjacent tiers;
- разделение, отклонение и направление потоков осуществляют непосредственно рабочими элементами роторов, конкретно их фронтальными поверхностями, а не отдельным экраном с флюгером или другими специальными элементами.- separation, deviation and direction of flows is carried out directly by the working elements of the rotors, specifically their front surfaces, and not by a separate screen with a weather vane or other special elements.
В соответствии с этим рабочие элементы в заявляемом решении являются и воспринимающими и формирующими поток элементами (ВФЭ).In accordance with this, the working elements in the claimed solution are both perceiving and flow forming elements (VFE).
Из известных технических решений наиболее подходящим рабочим элементом для реализации заявляемого способа является лопасть ветродвигателя Ишмуратовых [патент RU 2281410 С1], по совокупности существенных признаков принятая за прототип.Of the known technical solutions, the most suitable working element for the implementation of the proposed method is the blade of the Ishmuratov wind turbine [patent RU 2281410 C1], the set of essential features adopted as a prototype.
Однако при движении против набегающего потока динамическое сопротивление лопасти в виде V-образного или округлого желоба жесткого профиля складывается из лобового сопротивления и сопротивления, обусловленного турбулентностью (разряжением) потока на тыльной стороне лопасти, при этом величина сопротивления резко возрастает с повышением скорости встречного потока относительно лопасти.However, when moving against the incoming flow, the dynamic resistance of the blade in the form of a V-shaped or rounded gutter of a rigid profile consists of drag and resistance caused by turbulence (discharge) of the flow on the back of the blade, while the resistance increases sharply with increasing speed of the oncoming flow relative to the blade .
Задачей, в части рабочего элемента, является обеспечение более полного использования энергии потока, эффективное формирование и использование локальных внутрироторных потоков, увеличение разницы динамического сопротивления рабочего элемента при движении в активной и контрактивной зонах, расширение диапазона используемых потоков, в первую очередь слабых и/или быстроменяющихся по силе и направлению потоков.The task, in terms of the working element, is to ensure more complete use of the flow energy, the effective formation and use of local intra-rotor flows, increase the difference in the dynamic resistance of the work element when moving in the active and contractive zones, expand the range of flows used, especially weak and / or rapidly changing in strength and direction of flows.
Технический результат достигается тем, что в рабочем элементе ротора с перпендикулярной направлению потока осью вращения, выполненном в виде объемной конструкции с замкнутым профилем поперечного сечения, его фронтальная часть выполнена жесткой и клиновидной, образуемой жесткими плоскими или выпуклыми поверхностями с возможностью изменения угла между ними, а тыльная часть, соединяющая образующие фронтальную часть поверхности по длине рабочего элемента, выполнена гибкой с изменяемой кривизной, т.е. рабочий элемент в заявляемом решении, являющийся и воспринимающим и формирующим поток элементом (ВФЭ), выполнен объемным с возможностью изменения профиля поперечного сечения элемента, что обеспечивает возможность саморегулирования и оптимизации его аэродинамических свойств под воздействием набегающего потока:The technical result is achieved in that in the working element of the rotor with the axis of rotation perpendicular to the flow direction, made in the form of a three-dimensional structure with a closed cross-sectional profile, its front part is made rigid and wedge-shaped, formed by rigid flat or convex surfaces with the possibility of changing the angle between them, and the back part connecting the frontal part forming the surface along the length of the working element is flexible with variable curvature, i.e. the working element in the claimed solution, which is both a sensing and forming a flow element (VFE), is made voluminous with the possibility of changing the profile of the cross section of the element, which allows self-regulation and optimization of its aerodynamic properties under the influence of the oncoming flow:
- при движении против потока - уменьшение динамического сопротивления рабочего элемента за счет уменьшения угла клина между фронтальными поверхностями и улучшения обтекаемости за счет выпуклого профиля тыльной поверхности;- when moving against the flow - reducing the dynamic resistance of the working element by reducing the wedge angle between the front surfaces and improving streamlining due to the convex profile of the back surface;
- при движении по потоку - увеличение динамического сопротивления рабочего элемента за счет увеличения угла клина между фронтальными поверхностями и вогнутого профиля тыльной поверхности рабочего элемента.- when moving downstream, an increase in the dynamic resistance of the working element due to an increase in the angle of the wedge between the front surfaces and the concave profile of the back surface of the working element.
На Фиг.1 изображен профиль поперечного сечения заявляемого рабочего элемента:Figure 1 shows the cross-sectional profile of the inventive working element:
а - профиль поперечного сечения при движении рабочего элемента против набегающего потока, т.е. в контрактивной зоне;a is a cross-sectional profile during the movement of the working element against the incident flow, i.e. in the contracting area;
б - профиль поперечного сечения при попутном с набегающим потоком движении рабочего элемента, т.е. в активной зоне;b - cross-sectional profile in the case of an associated movement of the working element with the incident flow, i.e. in the core;
в - направление набегающего потока;in - direction of the oncoming flow;
1 - тыльная поверхность;1 - back surface;
2 - фронтальная поверхность.2 - frontal surface.
Фронтальная поверхность 2 обеспечивает в контрактивной зоне разделение, смещение разделенных частей набегающего потока вдоль оси ротора, формирование локальных верхнего и нижнего потоков и направление их в активные зоны смежных роторов. Она выполнена клинообразной, образована жесткими плоскими или выпуклыми поверхностями с возможностью изменения угла между ними, что обеспечивает возможность уменьшения или увеличения динамического сопротивления рабочего элемента в зависимости от направления набегающего на него потока (попутного или встречного).
Тыльная поверхность 1 обеспечивает эффективный отбор энергии набегающего потока в активной зоне и снижение потерь энергии на преодоление встречного потока в контрактивной зоне. Тыльная поверхность соединяет края образующей клин поверхности по длине рабочего элемента и выполнена гибкой с возможностью изменения профиля от вогнутого в активной зоне, обеспечивающего максимальную эффективность "восприятия" потока, до продольно-вытянутого выпуклого профиля в контрактивной зоне, обеспечивающего снижение динамического сопротивления во встречном потоке за счет улучшения обтекаемости.The
Заявляемые способ и рабочий элемент с наибольшей полнотой реализуется в многороторных установках с ярусным расположением рабочих элементов.The inventive method and work item with the greatest completeness is implemented in multi-rotor installations with a tiered arrangement of work items.
В одном из вариантов выполнения устройства для реализации способа, представляющего собой мультиротор и содержащего два и более параллельных роторов, каждый из которых содержит вертикальный вал и рабочие элементы, одинаково ориентированные и жестко закрепленные поярусно вдоль соответствующего вала, технический результат достигается тем, что рабочие элементы смежных ярусов расположены вдоль вала с промежутком больше высоты каждого яруса, причем ярусы рабочих элементов смежных роторов сдвинуты относительно друг друга вдоль оси на расстояние, равное величине промежутка, а валы смежных роторов расположены с возможностью максимального перекрытия площади набегающего потока между осями смежных роторов, чередующимися зонами попутного и встречного потоку движения рабочих элементов смежных роторов.In one embodiment of the device for implementing the method, which is a multi-rotor and containing two or more parallel rotors, each of which contains a vertical shaft and work elements that are identically oriented and rigidly fixed in tiers along the corresponding shaft, the technical result is achieved by the fact that the working elements are adjacent tiers are located along the shaft with an interval greater than the height of each tier, and the tiers of the working elements of adjacent rotors are shifted relative to each other along the axis along a thaw equal to the size of the gap, and the shafts of the adjacent rotors are located with the possibility of maximum overlap of the free flow area between the axes of the adjacent rotors, alternating zones of passing and counter-flowing movement of the working elements of adjacent rotors.
В другом варианте выполнения устройства для реализации способа, представляющем собой одноосный мультиротор и содержащем несущие верхнее и нижнее основания и продольные параллельные оси рабочие элементы, технический результат достигается тем, что устройство выполнено в виде совокупности коаксиально расположенных роторов, образованных продольными рабочими элементами, жестко соединенными своими концами с соответсвующими концентрическими траверсами, закрепленными на верхнем и нижнем основаниями с возможностью вращения, причем воспринимающие и формирующие потоки рабочие элементы смежных роторов установлены встречным порядком и вращаются под воздействием набегающего потока в противоположных направлениях.In another embodiment of the device for implementing the method, which is a uniaxial multirotor and containing upper and lower bases and longitudinal working axes parallel to the axis, the technical result is achieved in that the device is made in the form of a set of coaxially arranged rotors formed by longitudinal working elements rigidly connected by their ends with the corresponding concentric traverses mounted on the upper and lower bases with the possibility of rotation, and neem and forming the working elements of adjacent rotors counter flow established order and rotate under the effect of the incoming flow in opposite directions.
В третьем варианте выполнения устройства для реализации способа, представляющем собой мультиротор и содержащем вал и размещенные ярусами вдоль вала рабочие элементы, технический результат достигается тем, что рабочие элементы смежных ярусов, расположенные встречным порядком, выполнены с возможностью вращения под воздействием набегающего потока вокруг общей оси в противоположных направлениях и соединены с валом чередующимся порядком, причем элементы одних (через один) ярусов жестко соединены с валом, образуя с валом единый ротор, а элементы других, смежных с ними ярусов, соединены с валом с возможностью свободного вращения, образуя совокупность отдельных роторов.In the third embodiment of the device for implementing the method, which consists of a multirotor and contains a shaft and working elements placed in tiers along the shaft, the technical result is achieved in that the working elements of adjacent tiers arranged in opposite order are rotatable under the influence of an incoming flow around a common axis in in opposite directions and are connected to the shaft in alternating order, and the elements of one (through one) tiers are rigidly connected to the shaft, forming a single rotor with the shaft, and cops other adjacent tiers with them are connected to the shaft to be freely rotatable, forming a plurality of individual rotors.
На Фиг.2, 3, 4 представлены три основных варианта исполнения заявляемого устройства.Figure 2, 3, 4 presents three main versions of the inventive device.
Фиг.2. Установка с двумя и более параллельными роторами, вращающимися вокруг собственных осей в одном направлении, каждый из которых содержит вертикальный вал 3 и рабочие элементы 4, жестко закрепленные поярусно вдоль вала с промежутком между ярусами рабочих элементов, обеспечивающим свободное движение в нем рабочих элементов смежных роторов.Figure 2. Installation with two or more parallel rotors, rotating around their own axes in one direction, each of which contains a
Рабочие элементы соседних роторов в общей смежной области движутся в противоположных направлениях и набегающий поток между осями смежных роторов практически перекрыт чередующимися по высоте активными и контрактивными зонами рабочих элементов этих роторов. При этом на рабочие элементы каждого ротора в активной зоне воздействует уже не только набегающий поток, но и смещенные сверху и снизу потоки из соседних контрактивных зон рабочих элементов соседнего ротора, что увеличивает удельную мощность воспринимаемого потока и частично инвертирует затраченную в контрактивных зонах энергию в полезную нагрузку, т.е. повышает эффективность использования энергии потока в целом. Полная независимость от направления набегающего потока позволяет выстраивать мультироторные комплексы любой конфигурации, например, с размещением роторов по окружности.The working elements of adjacent rotors in the common adjacent region move in opposite directions and the incoming flow between the axes of the adjacent rotors is practically blocked by alternating active and contractive zones of the working elements of these rotors in height. At the same time, the working elements of each rotor in the active zone are affected not only by the incoming flow, but also by the flows displaced from above and below from the adjacent contractive zones of the working elements of the neighboring rotor, which increases the specific power of the perceived stream and partially inverts the energy spent in the contractive zones into the payload , i.e. improves the energy efficiency of the flow as a whole. Full independence from the direction of the incoming flow allows you to build multi-rotor complexes of any configuration, for example, with the placement of rotors around the circumference.
Фиг.3. Установка с роторами, вращающимися вокруг одной общей оси в противоположных направлениях типа мультиротор, выполнена в виде многороторной конструкции ярусного типа и содержит вращающийся в основании/основаниях вал 3 с поярусно размещенными на нем воспринимающими и формирующими поток элементами (ВФЭ) 4; причем ВФЭ одних ярусов, через один, соединены с валом жестко, образуя с ним единый многоярусный ротор, а ВФЭ смежных с ними ярусов соединены с валом через подшипниковые опоры и представляют собой вместе с подшипниковыми узлами и другими связующими элементами отдельные, свободно вращающиеся вокруг вала роторы.Figure 3. The installation with rotors rotating around one common axis in opposite directions of the multi-rotor type is made in the form of a multi-rotor design of a longline type and comprises a
Воспринимающие и формирующие поток элементы смежных ярусов расположены встречным порядком, т.е. обратно направлены относительно друг друга и вращаются под воздействием набегающего потока в противоположных направлениях вокруг общей оси.The elements that perceive and form the flow of adjacent tiers are arranged in opposite order, i.e. are inversely directed relative to each other and rotate under the influence of the incoming flow in opposite directions around a common axis.
Фронтальные передние поверхности ВФЭ 2 при движении навстречу потоку в своих контрактивных зонах разделяют, отклоняют и формируют дополнительные потоки на активные зоны ВФЭ смежных (нижнего и верхнего) ярусов, позволяя тем самым использовать энергию, затраченную на преодоление встречного потока в контрактивных зонах одних ВФЭ, как энергию, полезную для увеличения нагрузки в активных зонах других ВФЭ.The front front surfaces of the
Организация взаимовстречного движения рабочих элементов с помощью мультироторного построения устройства и присущего этому порядку перемежающимися в проекции набегающего потока активных (по потоку) и контрактивных (против потока) зон движения рабочих элементов, а также использование способа в части разделения, формирования и использования локальных внутрироторных потоков самими рабочими элементами реализованы также в одноосном варианте мультироторе с продольным расположением рабочих элементов. Коаксиальное расположение роторов, вращающихся с разными угловыми скоростями, в данном варианте позволяет более полно использовать энергию набегающего потока.Organization of reciprocal movement of working elements with the help of multi-rotor construction of the device and inherent in this order alternating in the projection of the incoming flow of active (upstream) and contractive (against the flow) zones of movement of working elements, as well as the use of the method in terms of separation, formation and use of local intra-rotor flows themselves work elements are also implemented in a uniaxial version of a multirotor with a longitudinal arrangement of work elements. The coaxial arrangement of rotors rotating at different angular speeds, in this embodiment, allows more fully use the energy of the incoming flow.
Фиг.4. Мультиротор с коаксиально расположенными роторами, вращающимися вокруг одной общей оси, содержит верхнее и нижнее основания (не показаны) с концентрическими траверсами 5, выполненными с возможностью вращения в основаниях, а также жестко соединенные с траверсами и расположенные вдоль оси воспринимающие и формирующие поток рабочие элементы (ВФЭ) 4; причем ВФЭ на смежных траверсах расположены встречным порядком и представляют собой отдельные, оппозитно вращающиеся под воздействием набегающего потока роторы.Figure 4. A multirotor with coaxially located rotors rotating around one common axis contains an upper and lower base (not shown) with
В простых конструкциях установок малой мощности (Фиг.3) воспринимающие и формирующие поток элементы свободно вращающихся на валу роторов выполняют только функцию подвижной системы, формирующей и усиливающей поток на активные зоны ВФЭ единого многоярусного ротора, при этом отбор полезной мощности осуществляется с вала.In simple designs of low power plants (Figure 3), the flow sensing and forming elements of rotors freely rotating on the shaft perform only the function of a mobile system that generates and amplifies the flow to the active zones of the VFE of a single multi-tier rotor, while the useful power is taken from the shaft.
В крупногабаритных вертикальных конструкциях одноосных турбин промышленного назначения для обеспечения необходимой жесткости и возможности полного отбора мощности внешние концы ВФЭ каждого яруса установки соединены между собой кольцевыми траверсами (на Фиг.3 не показаны), причем наружный диаметр траверс, несущих жестко связанные с валом ВФЭ единого многоярусного ротора, меньше наружного диаметра траверс несущих ВФЭ свободно вращающихся роторов, соединенных с валом через подшипник. Кольцевые траверсы отдельных свободно вращающихся роторов жестко соединены между собой параллельными оси стойками, размещенными по окружности, диаметр которой больше наружного диаметра окружности размещения траверс, несущих ВФЭ единого многоярусного ротора (с возможностью устройства на них направляющих для смежных колец-траверс), и образуют объединенный ротор, свободно вращающийся на валу. Между смежными кольцевыми траверсами при необходимости установлены промежуточные подшипниковые опоры вращения, жестко закрепленные на предпочтительно нижележащей траверсе и движущиеся по кольцевым направляющим на верхней траверсе. Крайняя нижняя траверса, имеющая на своей нижней поверхности направляющие, вращается на подшипниках, установленных на стационарных основаниях.In large-sized vertical constructions of uniaxial turbines for industrial purposes, to ensure the necessary rigidity and the possibility of full power take-off, the outer ends of the VFE of each tier of the installation are interconnected by circular traverses (not shown in Fig. 3), the outer diameter of the traverses bearing rigidly connected to the shaft of the VFE of a single multi-level rotor smaller than the outer diameter of the traverse bearing VFE freely rotating rotors connected to the shaft through a bearing. The annular traverses of individual freely rotating rotors are rigidly interconnected by racks arranged in a circle, the diameter of which is larger than the outer diameter of the circumference of the placement of traverses carrying VFE of a single multi-tier rotor (with the possibility of guiding them for adjacent traverse rings), and form a combined rotor rotating freely on the shaft. Between adjacent annular traverses, if necessary, intermediate bearing bearings of rotation are mounted rigidly mounted on a preferably lower traverse and moving along the annular guides on the upper traverse. The extreme lower traverse, which has guides on its lower surface, rotates on bearings mounted on stationary bases.
Устойчивость установки (при необходимости) обеспечивается стационарным каркасом, который содержит нижнее и верхнее основания для вращающегося вала, несущие вертикальные стойки, жестко соединяющие основания и имеющие консольные опоры-подшипники для кольцевых траверс большего диаметра, т.е. для траверс, несущих ВФЭ отдельных свободно вращающихся роторов. Указанные кольцевые траверсы с установленными на них подшипниковыми опорами качения, в свою очередь, служат несущими для траверс меньших диаметров с ВФЭ жестко соединенными с валом. Таким образом, вес всей установки распределяется на консольные опоры качения несущих стоек и вал.The stability of the installation (if necessary) is provided by a stationary frame, which contains the lower and upper bases for the rotating shaft, bearing vertical racks, rigidly connecting the bases and having cantilever bearing bearings for ring traverses of larger diameter, i.e. for traverses carrying VFE of separate freely rotating rotors. These annular traverses with rolling bearings mounted on them, in turn, serve as carriers for traverses of smaller diameters with VFE rigidly connected to the shaft. Thus, the weight of the entire installation is distributed on the cantilever bearings of the bearing racks and the shaft.
Кинематическая связь между вращающимися в противоположных направлениях роторами (единым и объединенным) и отбор мощности осуществляется с помощью промежуточных валов, установленных на стационарном каркасе и находящихся в зацеплении с крайними (снизу и/или сверху) траверсами единого и объединенного ротора (т.е. совокупности соединенных стойками отдельных вращающихся на валу роторов).The kinematic connection between the rotors rotating in opposite directions (single and combined) and power take-off are carried out using intermediate shafts mounted on a stationary frame and engaged with the extreme (bottom and / or top) traverses of a single and combined rotor (i.e., a combination of connected by racks of individual rotors rotating on the shaft).
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009123914/06A RU2395002C1 (en) | 2009-06-24 | 2009-06-24 | Method, working member and multi-rotor for conversion of wind-hydropower (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009123914/06A RU2395002C1 (en) | 2009-06-24 | 2009-06-24 | Method, working member and multi-rotor for conversion of wind-hydropower (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2395002C1 true RU2395002C1 (en) | 2010-07-20 |
Family
ID=42686031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009123914/06A RU2395002C1 (en) | 2009-06-24 | 2009-06-24 | Method, working member and multi-rotor for conversion of wind-hydropower (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2395002C1 (en) |
-
2009
- 2009-06-24 RU RU2009123914/06A patent/RU2395002C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2546750C (en) | Vertical axis wind turbine | |
| US8192140B2 (en) | Apparatus for use of flow energy | |
| US20110158817A1 (en) | Vertical axis wind turbine airfoil | |
| WO2011106256A2 (en) | Vertical-axis wind turbine having logarithmic curved airfoils | |
| EP2663768B1 (en) | Dynamic turbine system | |
| US20200158074A1 (en) | Vertical-shaft turbine | |
| WO2012008862A2 (en) | Vertical axis wind turbine | |
| KR20140097330A (en) | Device for recovering energy from a moving fluid | |
| JP4625259B2 (en) | Vertical axis windmill | |
| AU5349496A (en) | Vertical axis wind turbine | |
| RU2395002C1 (en) | Method, working member and multi-rotor for conversion of wind-hydropower (versions) | |
| US20090257874A1 (en) | Vertical axis windmill with weather vane positioning | |
| RU2511780C1 (en) | Wind power module with vertical centripetal turbine, and high-efficiency power plant for alternate current generation | |
| RU2294452C1 (en) | Windmill rotating around vertical axle | |
| JP2005188468A (en) | Multi-stage blade type vertical shaft wind mill | |
| JP2017109719A (en) | Floating body for wind power generation | |
| KR20100075792A (en) | High performance vertical/horizontal axis wind power generator using 3-dimensional active intelligent turbine blades | |
| WO2012144879A1 (en) | Wind-operated power plant | |
| RU2289722C2 (en) | Wind motor | |
| RU2283968C1 (en) | Windmill | |
| RU2349793C2 (en) | Method for formation of wind-powered engine | |
| RU123468U1 (en) | VERTICAL AXIAL WIND GENERATOR | |
| RU161432U1 (en) | FOLDING WIND MOTOR | |
| AU2015399450B2 (en) | A guide vane assembly | |
| CN107429659B (en) | Wind power generation system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170625 |