RU2407915C2 - Wind system for conversion of energy by means of power wing sections, method of electric energy generation by means of such system and its use for ship towing - Google Patents
Wind system for conversion of energy by means of power wing sections, method of electric energy generation by means of such system and its use for ship towing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2407915C2 RU2407915C2 RU2008146094/06A RU2008146094A RU2407915C2 RU 2407915 C2 RU2407915 C2 RU 2407915C2 RU 2008146094/06 A RU2008146094/06 A RU 2008146094/06A RU 2008146094 A RU2008146094 A RU 2008146094A RU 2407915 C2 RU2407915 C2 RU 2407915C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind
- wing
- profile
- cables
- energy
- 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
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к ветровой системе, предназначенной для преобразования энергии посредством, по меньшей мере, одного силового профиля крыла. Настоящее изобретение, кроме того, относится к способу вырабатывания энергии посредством такой системы, а также к применению этой системы для буксирования судна.The present invention relates to a wind system designed to convert energy through at least one wing power profile. The present invention also relates to a method for generating energy through such a system, as well as to the use of this system for towing a ship.
Как известно, в прошлом проблему вырабатывания электроэнергии с малыми затратами решали посредством эксплуатации возобновляемых источников энергии; в частности, в некоторых известных патентах, описанных ниже, предложены способы преобразования энергии ветра, а также различные устройства, которые отбирают энергию ветра посредством силовых профилей крыла (обычно именуемых термином «воздушный змей»).As you know, in the past the problem of generating electricity at low cost was solved through the operation of renewable energy sources; in particular, in certain known patents described below, methods are proposed for converting wind energy, as well as various devices that select wind energy through power wing profiles (commonly referred to as the term "kite").
В частности, в патенте США 4124182 раскрыто устройство, оснащенное «воздушным змеем» (или «модифицированным парашютом») для улавливания энергии ветра и ее преобразования во вращательное движение вала, который приводит в действие генератор. Это устройство отличается парой «цепочек воздушного змея», в котором профили крыла расположены последовательно. Каждая цепочка обеспечена силовым тросом. Такие тросы имеют достаточную длину, чтобы обеспечивать возможность достижения цепочками воздушного змея высот, на которых дуют более сильные и более равномерные ветры по отношению к тем ветрам, которые дуют на уровне поверхности земли. Каждая цепочка посредством ее соответствующего силового троса связана с барабаном или лебедкой, направление вращения которой может быть изменено, чтобы выполнить повторную намотку тросов или обеспечить возможность разматывания тросов вследствие тяги, создаваемой ветровыми потоками. Каждая цепочка воздушного змея снабжена вторым тросом, называемым «тросом колпака», соединенным с каждым профилем крыла цепочки, посредством которого можно избирательно складывать воздушный змей для облегчения процесса повторной намотки. Через редуктор вращательное движение каждой лебедки будет передано к генератору, который, когда он приведен в действие, вырабатывает электроэнергию. Имеется одиночная система шкивов, которая через сцепления и колеса обеспечивает возможность того, чтобы, когда цепочка воздушного змея набирает высоту, другая цепочка возвращалась. При этом улавливаемая ветровая энергия будет преобразована в механическую энергию, которая частично сразу же будет израсходована для возврата цепочки воздушного змея, колпак которого будет сомкнут, и частично она будет преобразована в электрическую энергию. Посредством аэростатического шара, связанного с каждой цепочкой, который при каждом рабочем цикле надувают и спускают, воздушные змеи удерживают на желаемой высоте, при этом колпак находится в фиксированной ориентации.In particular, US Pat. No. 4,124,182 discloses a device equipped with a “kite” (or “modified parachute”) for capturing wind energy and converting it into rotational movement of a shaft that drives a generator. This device is distinguished by a pair of "kite chains" in which the wing profiles are arranged in series. Each chain is provided with a power cable. Such cables are long enough to allow the chains of kites to reach heights at which stronger and more even winds blow relative to those winds that blow at ground level. Each chain, through its corresponding power cable, is connected to a drum or winch, the direction of rotation of which can be changed in order to rewind the cables or to allow the cables to be unwound due to the traction created by the wind flows. Each kite chain is equipped with a second cable, called a “hood cable,” connected to each wing profile of the chain, through which the kite can be selectively folded to facilitate the rewinding process. Through the gearbox, the rotational movement of each winch will be transmitted to the generator, which, when powered, generates electricity. There is a single pulley system that, through clutches and wheels, makes it possible for the other chain to return when the kite chain climbs. In this case, the captured wind energy will be converted into mechanical energy, which will be partially used up immediately to return the kite chain, the cap of which will be closed, and partially it will be converted into electrical energy. By means of an aerostatic ball connected to each chain, which is inflated and lowered during each working cycle, the kites are held at the desired height, while the cap is in a fixed orientation.
В китайском патенте CN 1052723 раскрыт ветровой генератор, оснащенный парой воздушных змеев, посредством которых тяга, создаваемая потоками, обусловленными деятельностью ветра, будет преобразована с помощью тросов, обладающих высокой стойкостью, во вращение барабана, расположенного на уровне земли. Лебедка приводит в действие гидравлический двигатель, посредством которого происходит вырабатывание тока.Chinese patent CN 1052723 discloses a wind generator equipped with a pair of kites, by means of which the thrust generated by currents caused by wind activity will be converted by high-resistance cables into rotation of a drum located at ground level. The winch drives a hydraulic motor through which current is generated.
В патенте Великобритании GB 2317422 раскрыто устройство, оснащенное большим количеством профилей крыла, которые благодаря действию ветра вращают вертикальный вал, соединенный с генератором для вырабатывания электрического тока. Профили крыла воспринимают толкающее их ветровое воздействие, совершая при этом круговой путь в горизонтальной плоскости. Каждый профиль оснащен устройством, которое способно изменять угол привязки к ветру, чтобы гарантировать продолжение полета.GB 2317422 discloses a device equipped with a large number of wing profiles that, thanks to the action of the wind, rotate a vertical shaft connected to a generator for generating electric current. The wing profiles perceive the wind force pushing them, making a circular path in the horizontal plane. Each profile is equipped with a device that is able to change the angle of reference to the wind to ensure continued flight.
В патенте Соединенных Штатов US 6072245 раскрыто устройство для использования энергии ветра, составленное из большого количества воздушных змеев, соединенных с тросами, которые образуют кольцо. Воздушные змеи приводят в движение, чтобы чередовать путь восхождения и путь опускания, определяя вращательное кольцевое движение всегда вдоль одного и того же направления. Каждый воздушный змей соединяют с силовым тросом для передачи механической энергии и с системой приводных тросов для регулирования угла привязки к ветру каждого профиля. Силовой трос определяет вращение шкивов, посредством которого происходит вырабатывание электрической энергии. Приводные тросы используют для возможности принятия каждым воздушным змеем положения, которое на пути восхождения позволяет тянуть профиль крыла вверх посредством ветра, и второго положения на пути опускания, так что профиль крыла будет подвергнут пониженному ветровому напору.United States Patent US 6,072,245 discloses a device for utilizing wind energy composed of a large number of kites connected to cables that form a ring. Kites are set in motion to alternate the ascent path and the lowering path, determining the rotational ring movement always along the same direction. Each kite is connected to a power cable to transfer mechanical energy and to a drive cable system to control the angle of attachment to the wind of each profile. The power cable determines the rotation of the pulleys, through which the generation of electrical energy occurs. The drive cables are used to make it possible for each kite to take a position that allows the wing profile to be pulled upward by the wind on the ascent path, and a second position on the lowering path, so that the wing profile will be subjected to reduced wind pressure.
В патенте Соединенных Штатов US 6254034 раскрыто устройство, оснащенное профилем крыла («привязной летательный аппарат»), толкаемым ветровыми потоками с контролируемой скоростью, чтобы использовать ветровую энергию. Профиль крыла соединяют посредством троса с лебедкой, которая приводит в действие генератор для вырабатывания электрической энергии. На панели профиля собрана приводная система, которая обнаруживает и изменяет угол привязки к ветру, а также изменяет переднюю площадь, перекрываемую ветром. Такой системой с земли управляет оператор, который считывает на дисплее данные, передаваемые от соответствующих датчиков, либо это происходит автоматически посредством дистанционной системы управления. Воздушный змей приводят в действие, чтобы обеспечить его восхождение по ветру с высоким углом привязки к ветру. После окончания его восхождения угол привязки уменьшают, и профиль планирует для его прохождения против ветра. Профиль возвращается, вновь планируя по ветру, и цикл повторяется.United States Patent US 6,254,034 discloses a device equipped with a wing profile (“tethered aircraft”) pushed by wind flows at a controlled speed to utilize wind energy. The wing profile is connected via a cable to a winch, which drives a generator to generate electrical energy. A drive system is assembled on the profile panel, which detects and changes the angle of attachment to the wind, and also changes the front area covered by the wind. Such a system from the ground is controlled by an operator who reads on the display the data transmitted from the respective sensors, or this happens automatically through a remote control system. The kite is activated to ensure its ascent in the wind with a high angle of attachment to the wind. After the end of its ascent, the angle of attachment is reduced, and the profile plans for its passage against the wind. The profile returns, again planning downwind, and the cycle repeats.
В голландском патенте NL 1017171 C раскрыто устройство, подобное ранее описанному устройству, но в котором не обеспечен ручной режим приведения в действие, и в котором возврат профиля крыла происходит посредством наклона воздушного змея, как флага, чтобы свести к минимуму напор, вызываемый действием ветра, при обратной намотке тросов.Dutch patent NL 1017171 C discloses a device similar to the previously described device, but in which the manual actuation mode is not provided, and in which the wing profile is returned by tilting the kite as a flag in order to minimize the pressure caused by the wind, when rewinding the cables.
В патенте Соединенных Штатов US 6523781 раскрыто устройство, состоящее из профиля крыла («аэродинамический воздушный змей»), посредством которого улавливают энергию, создаваемую деятельностью ветра, имеющего входной край, выходной край и два боковых края. Такой профиль приводят в действие посредством механизма, удерживаемого самим воздушным змеем. Это устройство снабжено тросами, соединенными с краями профиля, при этом воздушный змей приводят в действие, изменяя посредством таких тросов угол тангажа. Приводной механизм питают посредством электрических кабелей, расположенных внутри силового троса, который соединяет воздушный змей с лебедкой, которая приводит в действие генератор для вырабатывания электроэнергии. Профиль крыла набирает высоту, толкаемый ветром посредством использования подъемной силы, и описывает путь, почти перпендикулярный направлению скорости ветра. После окончания набора высоты воздушный змей возвращается, после чего его приводят в движение, чтобы вновь улавливать ветер.United States Patent US 6,523,781 discloses a device consisting of a wing profile (“aerodynamic kite”) by which energy generated by the activity of a wind having an input edge, an output edge and two side edges is captured. Such a profile is actuated by a mechanism held by the kite itself. This device is equipped with cables connected to the edges of the profile, while the kite is activated by changing the pitch angle by means of such cables. The drive mechanism is powered by electric cables located inside the power cable, which connects the kite to the winch, which drives a generator to generate electricity. The wing profile gains height pushed by the wind through the use of lift and describes a path that is almost perpendicular to the direction of wind speed. After the climb is complete, the kite returns, after which it is set in motion to catch the wind again.
В заявке на патент Соединенных Штатов US 2005046197 раскрыто устройство, оснащенное профилем крыла («воздушный змей») для использования энергии, создаваемой ветром, которое вырабатывает электроэнергию посредством приведения в действие с помощью тросов лебедки, соединенной с генератором. Воздушный змей приводят в действие посредством дополнительных тросов, с помощью которых изменяют угол привязки к ветру. Профиль набирает высоту при высоком угле привязки к ветру. После завершения набора высоты угол привязки к ветру доводят до минимума и профиль возвращают для того, чтобы вновь начать цикл.United States Patent Application US2005046197 discloses a device equipped with a wing profile (“kite”) for utilizing energy generated by the wind, which generates electricity by driving a winch cable connected to a generator. The kite is activated by means of additional cables, with the help of which the angle of attachment to the wind is changed. The profile gains height with a high angle of attachment to the wind. After completing the climb, the angle of attachment to the wind is minimized and the profile is returned in order to restart the cycle.
Анализируя существующий уровень техники, можно заметить, что в известных системах механические компоненты для приведения в действие воздушного змея отличаются от компонентов для вырабатывания энергии, и профили крыла приводят в действие с помощью механизмов, которые непосредственным образом устанавливают на воздушный змей, либо с помощью, по меньшей мере, четырех вспомогательных тросов, разматывание и повторное наматывание которых осуществляют посредством лебедок, отличающихся от лебедок, используемых для вырабатывания электроэнергии и управляемых посредством систем, расположенных на уровне земли или подвешенных над землей, следовательно, удерживаемых самим воздушным змеем.Analyzing the current level of technology, it can be noted that in known systems the mechanical components for actuating the kite are different from the components for generating energy, and the wing profiles are actuated using mechanisms that directly install on the kite, or using at least four auxiliary cables, the unwinding and rewinding of which is carried out by means of winches, different from the winches used to generate electricity uu and controlled by systems located at ground level, or suspended above the ground, therefore, held by a kite.
Кроме того, во многих существующих системах профиль крыла приводят в действие, чтобы вырабатывать электроэнергию главным образом посредством использования лобового сопротивления (а именно, компонента напора, создаваемого действием ветра, который параллелен скорости ветра). В других системах цикл приведения в действие воздушного змея отличается непрерывным чередованием набора высоты, который происходит посредством использования подъемной силы (а именно, компонента напора, создаваемого ветром, который перпендикулярен скорости ветра), и опускания, которое происходит посредством доведения лобового сопротивления до минимума.In addition, in many existing systems, the wing profile is actuated to generate electricity mainly through the use of drag (namely, the pressure component created by the action of the wind, which is parallel to the wind speed). In other systems, the kite’s driving cycle is characterized by a continuous alternation of climb, which occurs through the use of lift (namely, the pressure component created by the wind, which is perpendicular to wind speed), and lowering, which occurs by minimizing drag.
Кроме того, в существующих системах внимание сфокусировано исключительно на возможности непрерывного вырабатывания электроэнергии посредством циклического процесса, пренебрегая осуществлением возможных систем, обеспечивающих доведение до максимума энергии, которая может быть использована от действия ветра.In addition, in existing systems, attention is focused solely on the possibility of continuous generation of electricity through a cyclic process, neglecting the implementation of possible systems that maximize the energy that can be used from the action of the wind.
Далее осуществляемое в настоящее время вырабатывание электрического тока, исходя из ветровой энергии, происходит внутри установок посредством неподвижных устройств. Что касается использования этой возобновляемой энергии, то отсутствуют устройства, которые могут быть перемещены, и с помощью которых можно вырабатывать электрический ток в любом месте, в котором дует ветер. Подобная потенциальная возможность могла бы обеспечить огромные преимущества в тех случаях, в которых вырабатывание тока в настоящее время происходит исключительно посредством неразрывных групп (работающий на топливе двигатель и генераторы), например, в полевых госпиталях.Further, the current generation of electric current, based on wind energy, occurs inside the installations by means of stationary devices. Regarding the use of this renewable energy, there are no devices that can be moved, and with which you can generate electric current in any place where the wind blows. Such a potential opportunity could provide enormous advantages in those cases in which current generation is currently carried out exclusively by means of inextricable groups (fuel-powered engine and generators), for example, in field hospitals.
Однако в настоящее время проблемы, связанные с системой управления силовым профилем крыла, подробно решены в чрезвычайно ограниченном ряде проектов и исследований, при этом они главным образом сфокусированы на повышении производительности уже существующих систем вместо разработки новых систем для вырабатывания энергии.However, at present, the problems associated with the power profile control system of the wing have been resolved in detail in an extremely limited number of projects and studies, while they mainly focus on increasing the productivity of existing systems instead of developing new systems for generating energy.
В прошлом также были предложены различные устройства, относящиеся к буксированию судов посредством устройств, которые улавливают потоки, создаваемые ветром с помощью силовых профилей крыла.Various devices have also been proposed in the past related to towing ships by means of devices that capture the currents generated by the wind using power wing profiles.
В частности, в патенте Великобритании GB 2098951 раскрыто устройство для буксирования судов посредством цепочки силовых профилей крыла. Запуск профилей происходит, начиная с запуска пилотного профиля, который поднимает пару тросов, действующих в качестве направляющих для запуска других профилей. Направляющие тросы разматывают до тех пор, пока все силовые профили не достигнут требуемой высоты. Чтобы предотвратить колебание профилей при запуске, некоторые из них опускают или вытягивают перед развертыванием для улавливания потоков, создаваемых ветром. После того, как все силовые профили достигают приемлемой высоты, их подъем заканчивается, и пилотный профиль возвращают или тянут в трубку, предназначенную для хранения и расположенную в головной части цепочки силовых профилей крыла.In particular, GB 2098951 discloses a device for towing ships through a chain of wing force profiles. The launch of profiles occurs, starting with the launch of a pilot profile, which raises a pair of cables that act as guides for launching other profiles. Guide cables unwind until all power profiles have reached the required height. To prevent profiles from fluctuating at startup, some of them are lowered or pulled out before deployment to catch the flows created by the wind. After all power profiles reach an acceptable height, their lift ends, and the pilot profile is returned or pulled into a tube designed for storage and located in the head of the chain of wing power profiles.
В патенте Соединенных Штатов US 5056447 раскрыто устройство для преобразования энергии, создаваемой действием ветра, в механическую энергию посредством системы, состоящей из парусов, расположенных на разных высотах, при этом их вогнутость ориентирована в нижнем направлении. Такое устройство ведет себя как силовой профиль крыла, подвергаемый тянущему воздействию посредством восходящих потоков, создаваемых действием ветра. Это устройство может быть применено для земного, водного или воздушного транспорта, на рельсах или для вырабатывания электрической энергии посредством вращательных лопаток, которые приводят в действие генератор.US Pat. No. 5,056,447 discloses a device for converting wind energy into mechanical energy through a system consisting of sails located at different heights, with their concavity oriented in a lower direction. Such a device behaves like a force profile of a wing subjected to a pulling action by means of ascending flows created by the action of the wind. This device can be used for land, water or air transport, on rails or for generating electrical energy through rotary blades that drive the generator.
В патенте Соединенных Штатов US 5435259 раскрыто устройство для использования ветровых потоков на большой высоте, чтобы вырабатывать электроэнергию или буксировать транспортные средства на земле или на воде. Пассажир на борту транспортного средства приводит в действие систему, состоящую из силовых профилей крыла, которая ведет себя как обычный планер. Транспортное средство, действующее как подвижный якорь, оснащено системой управления, предотвращающей опрокидывание, отличающейся управляющим тросом, намотанным вокруг центрального участка транспортного средства, и стержнем, который проходит поверх обеих сторон транспортного средства. Такой стержень выглядит как участок рельса, который толкает нижний конец троса, который крепит силовые профили к транспортному средству, вдаль от сторон, проходящих по ветру, тем самым позволяя избежать их опрокидывания. Система силовых профилей оснащена у ее верхнего конца цилиндрическими аэростатическими шарами для удерживания нагрузки, если дует недостаточный ветер. Такие шары на их концах дополнительно имеют ветряные турбины, посредством которых вырабатывают электроэнергию.United States Patent US 5,435,259 discloses a device for using high-altitude wind flows to generate electricity or tow vehicles on land or on water. The passenger on board the vehicle activates a system consisting of power wing profiles, which behaves like a normal glider. The vehicle, acting as a movable anchor, is equipped with a tipping prevention control system, characterized by a control cable wound around the central portion of the vehicle and a rod that extends over both sides of the vehicle. Such a rod looks like a section of the rail that pushes the lower end of the cable, which secures the power profiles to the vehicle, away from the sides passing in the wind, thereby avoiding tipping over. The system of power profiles is equipped at its upper end with cylindrical aerostatic balls to hold the load if insufficient wind blows. Such balls at their ends additionally have wind turbines, through which they generate electricity.
В международной заявке на патент WO 03097448 раскрыто устройство для буксирования судов посредством силового профиля крыла. Такое устройство оснащено, по меньшей мере, одним «контрольным тросом», посредством которого профиль крыла соединяют с корпусом судна. Место приложения силы, перемещаемое посредством контрольного троса (тросов) к корпусу судна, изменяется в зависимости от ветра вдоль направления продвижения судна. Такое место приложения силы фактически скользит внутри периметрической направляющей, смонтированной на корпусе судна, чтобы уменьшить крен.International patent application WO 03097448 discloses a device for towing ships using a force profile of a wing. Such a device is equipped with at least one “control cable”, through which the wing profile is connected to the hull of the vessel. The place of application of force, moved by means of a control cable (s) to the hull of the vessel, varies depending on the wind along the direction of advancement of the vessel. Such a place of application of force actually slides inside the perimeter guide mounted on the hull of the vessel to reduce roll.
В заявке на патент Соединенных Штатов US 2004035345 раскрыто устройство для приведения в действие силового профиля крыла, прикрепленного к судну посредством, по меньшей мере, пары «подвесных тросов». Инструмент управления профилем крыла содержит рельс, который проходит по горизонтали под поверхностью воды, и на котором смонтировано устройство для отклонения подвесных тросов, которое может скользить вдоль рельса. Такую направляющую связывают с корпусом судна между силовым профилем крыла и системой, посредством которой профиль приводят в действие, так что тяга, обеспечиваемая профилем крыла, создает момент вокруг продольной и/или поперечной оси судна в воде, посредством которого судно, расположенное по ветру, будет подвергнуто толкающему воздействию в верхнем направлении.United States Patent Application US2004035345 discloses a device for actuating a force profile of a wing attached to a vessel by means of at least a pair of “suspension cables”. The wing profile management tool contains a rail that extends horizontally below the surface of the water and on which a device for deflecting suspension cables is mounted that can slide along the rail. Such a guide is connected with the hull of the vessel between the force profile of the wing and the system by which the profile is actuated, so that the thrust provided by the profile of the wing creates a moment around the longitudinal and / or transverse axis of the vessel in the water, through which the vessel located in the wind will subjected to pushing upward.
В заявке на патент Соединенных Штатов US 2004200396 раскрыты три способа, посредством которых можно создать осевое усилие у корпуса судна для гарантии его продвижения на поверхности воды. Первый способ состоит в расположении парусов на кормовой части и в их наклоне к ветру (снаружи судна), чтобы создать осевой напор. Второй способ состоит в использовании силового профиля крыла, прикрепленного на носу и приводимого в действие для его полета вверх и перед судном, создавая при этом тягу, которая продвигает судно. Третий способ состоит в использовании киля, оснащенного широкой плоской плитой, наклоненной вверх, чтобы продвигаться по воде, создавая осевой напор, который стремится приподнять корпус. В этом патенте также раскрыты вращающиеся паруса, изготовленные из полос ткани, которые проходят через раму, имеющую вид решетки. Эти паруса изготовлены для того, чтобы противодействовать потокам, создаваемым ветром, если на них будет оказано толкающее воздействие к решетке, и они обеспечивают прохождение ветра, когда последний дует вдоль противоположного направления, приводя к отходу полос ткани от рамы.United States Patent Application US 2004200396 discloses three methods by which an axial force can be applied to the hull of a ship to guarantee its movement on the surface of the water. The first method consists in placing the sails on the stern and in their inclination to the wind (outside the vessel) to create axial pressure. The second method consists in using the force profile of the wing attached to the bow and activated for its flight up and in front of the vessel, creating traction that propels the vessel. The third way is to use a keel equipped with a wide, flat plate, tilted up to move through the water, creating an axial pressure that tends to lift the body. This patent also discloses rotating sails made of strips of fabric that extend through a lattice-like frame. These sails are made in order to counteract the currents created by the wind if they are pushed to the grating, and they allow the passage of the wind when the latter blows along the opposite direction, leading to the departure of strips of fabric from the frame.
В международной заявке на патент WO 2005100147 раскрыто устройство для буксирования судов посредством силового профиля крыла, прикрепленного к корпусу посредством троса. Такое устройство используют в качестве применяемого в исключительных случаях вспомогательного или аварийного направляющего узла. Система оснащена лебедкой, которая содержит средства, с помощью которых трос повторно наматывают и разматывают. Повторное наматывание выполняют тогда, когда тяга на тросе недостаточна, либо когда скорость ветра резко уменьшается. Разматывание троса выполняют тогда, когда нагрузка на трос и/или скорость ветра чрезмерны.International patent application WO 2005100147 discloses a device for towing ships by means of a force profile of a wing attached to a hull by means of a cable. Such a device is used as an auxiliary or emergency guide unit used in exceptional cases. The system is equipped with a winch, which contains the means by which the cable is rewound and unwound. Re-winding is performed when the traction on the cable is insufficient, or when the wind speed decreases sharply. Cable unwinding is performed when the load on the cable and / or wind speed is excessive.
В международной заявке на патент WO 2005100148 раскрыто устройство для буксирования судов посредством силового профиля крыла, прикрепленного к корпусу посредством троса. Такое устройство используют в качестве применяемого в исключительных случаях вспомогательного или аварийного узла. Профиль крыла приводят в действие посредством управляющего устройства, которое придает профилю направление, позволяя ему совершать движение по спиральным или синусоидальным траекториям, которые проходят вдоль вертикального направления по отношению к потокам, создаваемым ветром, при этом вектор скорости перпендикулярен скорости ветра. Различные траектории или статические условия полета выбирают посредством системы управления, принимая во внимание курс, направление и скорость ветра, и движение моря.International patent application WO 2005100148 discloses a device for towing ships by means of a wing force profile attached to the hull by means of a cable. Such a device is used as an auxiliary or emergency unit used in exceptional cases. The wing profile is driven by a control device that gives the profile direction, allowing it to move along spiral or sinusoidal trajectories that run along the vertical direction with respect to the flows created by the wind, while the velocity vector is perpendicular to the wind speed. Various trajectories or static flight conditions are selected by means of a control system, taking into account the course, direction and speed of the wind, and the movement of the sea.
В международной заявке на патент WO 2005100149 раскрыто устройство для буксирования судов посредством силового профиля крыла. Такое устройство используют в качестве применяемого в исключительных случаях вспомогательного или аварийного узла. Профиль крыла соединяют с судном посредством троса, который выходит в виде разделки концов последовательности тросов вблизи от профиля крыла. Приводная система, удерживаемая посредством профиля крыла и соединяемая с ним, изменяет угол привязки к ветру, чтобы регулировать положение профиля крыла по отношению к судну.International patent application WO 2005100149 discloses a device for towing ships using a force profile of a wing. Such a device is used as an auxiliary or emergency unit used in exceptional cases. The wing profile is connected to the vessel by means of a cable, which comes out in the form of cutting the ends of the cable sequence close to the wing profile. The drive system, held by the wing profile and connected to it, changes the angle of attachment to the wind in order to adjust the position of the wing profile relative to the vessel.
В заявке на патент DE 102004018814 Германии раскрыто устройство для буксирования судов посредством силового профиля крыла, прикрепленного к корпусу посредством троса. Такой профиль может быть приведен в действие посредством аппарата, который может быть установлен по азимуту, и который может быть удержан самим профилем крыла, и посредством которого профилю придают направление с судна. Устройство также оснащено приемной системой, которая удерживает профиль крыла, когда система не приведена в действие, а также автоматически включаемыми устройствами, с помощью которых профиль опускают.German patent application DE 102004018814 discloses a device for towing ships by means of a wing force profile attached to the hull by means of a cable. Such a profile can be powered by an apparatus that can be set in azimuth, and which can be held by the wing profile itself, and through which the profile is given direction from the ship. The device is also equipped with a receiving system that holds the wing profile when the system is not activated, as well as automatically switched on devices with which the profile is lowered.
Поэтому цель настоящего изобретения заключается в решении указанных выше проблем известного уровня техники посредством создания ветровой системы для преобразования энергии посредством, по меньшей мере, одного силового профиля крыла, в которой механические компоненты профиля крыла для приведения его в действие не отличаются от компонентов для вырабатывания энергии.Therefore, the aim of the present invention is to solve the above problems of the prior art by creating a wind system for converting energy by means of at least one force profile of the wing, in which the mechanical components of the wing profile for driving it do not differ from the components for generating energy.
Еще одна цель настоящего изобретения заключается в создании ветровой системы для преобразования энергии посредством, по меньшей мере, одного силового профиля крыла, в которой такой профиль приводят в действие посредством интеллектуальной системы управления, которая при каждом рабочем цикле обеспечивает прохождение профилем крыла оптимального пути, чтобы оптимизировать энергию, которая может быть отобрана у ветра.Another objective of the present invention is to provide a wind system for energy conversion by means of at least one wing power profile, in which such a profile is activated by means of an intelligent control system which ensures that the wing profile passes the optimal path in order to optimize energy that can be taken from the wind.
Еще одна цель настоящего изобретения заключается в создании ветровой системы для преобразования энергии посредством, по меньшей мере, одного силового профиля крыла, в которой затруднения, связанные с ее компонентами, расположенными на земле, настолько ограничены, что их транспортирование возможно также с помощью обычного самоходного транспортного средства.Another objective of the present invention is to provide a wind system for converting energy through at least one wing force profile, in which the difficulties associated with its components located on the ground are so limited that they can also be transported using conventional self-propelled vehicles facilities.
Кроме того, цель настоящего изобретения заключается в создании способа вырабатывания электрической энергии посредством ветровой системы согласно изобретению, которая может быть приведена в действие более эффективно по отношению к тому, что предложено в известном уровне техники.In addition, an object of the present invention is to provide a method for generating electric energy by means of a wind system according to the invention, which can be actuated more efficiently with respect to what is proposed in the prior art.
Указанные выше и другие цели и преимущества изобретения, которые будут более понятны из последующего описания, достигнуты посредством ветровой системы для преобразования энергии посредством силового профиля крыла, которая заявлена в пункте 1 формулы изобретения.The above and other objectives and advantages of the invention, which will be more apparent from the following description, are achieved by means of a wind system for converting energy by means of a power profile of a wing, which is claimed in
Кроме того, приведенные выше и другие цели и преимущества изобретения достигнуты посредством способа вырабатывания электрической энергии посредством ветровой системы согласно настоящему изобретению, который заявлен в пункте 24 формулы изобретения.In addition, the above and other objects and advantages of the invention are achieved by a method of generating electric energy by means of a wind system according to the present invention, which is claimed in paragraph 24 of the claims.
Предпочтительные варианты осуществления и не очевидные изменения настоящего изобретения составляют существо зависимых пунктов формулы изобретения.Preferred embodiments and non-obvious changes of the present invention constitute the essence of the dependent claims.
Настоящее изобретение будет лучше описано посредством некоторых предпочтительных вариантов его осуществления, представленных в качестве примера, не налагающего ограничений, со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:The present invention will be better described by means of some preferred variants of its implementation, presented as an example of non-limiting, with reference to the accompanying figures, in which:
на фиг.1 представлен вид в перспективе предпочтительного варианта осуществления компонента системы согласно настоящему изобретению;1 is a perspective view of a preferred embodiment of a component of a system according to the present invention;
на фиг.2 представлен еще один вид в перспективе компонентаfigure 2 presents another perspective view of the component
согласно фиг.1;according to figure 1;
на фиг.3а представлен вид в перспективе предпочтительного варианта осуществления еще одного компонента системы согласно настоящему изобретению в одном из его рабочих положений;on figa presents a perspective view of a preferred embodiment of another component of the system according to the present invention in one of its operating positions;
на фиг.3b представлен вид в перспективе компонента согласно фиг.3а в другом из его рабочих положений;on fig.3b presents a perspective view of the component according to figa in another of its operating positions;
на фиг.4 представлен схематический вид системы согласно настоящему изобретению на некоторых из ее рабочих стадий;figure 4 presents a schematic view of a system according to the present invention at some of its working stages;
на фиг.5 представлен схематический вид стационарной аэродинамической поверхности, погруженной в поток, обеспечиваемый ветром, и связанных с ней сил, которые будут созданы;figure 5 presents a schematic view of a stationary aerodynamic surface immersed in a stream provided by the wind, and the associated forces that will be created;
На фиг.6 представлен схематический вид аэродинамической поверхности, которая может свободно перемещаться вдоль перпендикулярного направления к скорости ветра, и связанных с ней сил, которые будут созданы;Figure 6 presents a schematic view of an aerodynamic surface that can freely move along the perpendicular direction to the wind speed, and related forces that will be created;
На фиг.7 представлен схематический вид в перспективе возможного применения системы согласно настоящему изобретению.7 is a schematic perspective view of a possible application of the system according to the present invention.
Если обратиться к фигурам, то можно заметить, что ветровая система согласно настоящему изобретению содержит:Turning to the figures, it can be noted that the wind system according to the present invention contains:
по меньшей мере, один силовой профиль 30 крыла, который может быть приведен в действие с земли (далее для простоты он также будет называться термином «воздушный змей»), погруженный в ветровые потоки. Такой профиль крыла изготавливают посредством тканых волокон, обычно используемых для изготовления специальных парусов для определенных видов спортивной деятельности, например для занятий серфингом и картингом. Основной характеристикой, которая отличает воздушный змей, является площадь поверхности. Благодаря недавно проведенным исследованиям в области аэродинамики на рынке могут быть приобретены профили крыла, которые могут удовлетворять определенным требованиям в отношении управления ими и возможности приведения их в действие. Посредством соответствующего приведения профиля крыла в действие можно модулировать передачу энергии от ветра. В частности, можно направлять воздушный змей 30 по траектории полета, переводя его из положения, в котором тяга, оказываемая потоками, вызываемыми деятельностью ветра, в которые погружен профиль 30 крыла, максимальная, в положение, близкое к сваливанию (которое может находиться по азимуту или сбоку), в котором такая тяга минимальна. Посредством циклического чередования стадии максимальной тяги и стадии, близкой к сваливанию, и последующего возврата, будет происходить вырабатывание электрической энергии, что ниже будет описано более подробно;at least one
базовую платформу 1, предназначенную для приведения в действие профиля 30 крыла и для преобразования энергии потока, вызываемого деятельностью ветра, в электрическую или механическую энергию, которая расположена на уровне земли и соединена посредством двух тросов 2 с силовым профилем 30 крыла, при этом два троса 2 предназначены для передачи сил от профиля 30 крыла и к нему, и оба из них используют для управления траекторией полета профиля 30 крыла и для передачи энергии способами, которые указаны далее. Это можно обеспечить для многих силовых профилей 30 крыла, последовательно соединенных друг с другом, чтобы суммировать силу тяги, прилагаемую к тросам 2. Профили 30 крыла фактически соединены с базовой платформой 1 посредством единой системы тросов 2. Для простоты далее будет сделана ссылка на тот случай, при котором ветровая система согласно настоящему изобретению снабжена одним профилем 30 крыла. Принцип работы ветровой системы согласно настоящему изобретению фактически не зависит от количества используемых профилей 30 крыла. Преимущество, получаемое от использования большого количества силовых профилей 30 крыла, заключается в увеличении поверхности ветрового фронта, пересекаемой такими профилями и, следовательно, в увеличении тяги на лебедках 3 и увеличении электрической энергии, которую можно вырабатывать при каждом рабочем цикле, что ниже будет описано более подробно.the
Кроме того, система согласно настоящему изобретению содержит интеллектуальную систему управления, действующую на базовой платформе 1, посредством которой полет профиля 30 крыла происходит с автоматическим управлением, и систему 12 электроснабжения, взаимодействующую с интеллектуальной системой управления для контроля накапливания и подачи электрической энергии.In addition, the system according to the present invention includes an intelligent control system operating on the
Интеллектуальная система управления взаимодействует с группой датчиков с автономным средством подачи, расположенной на профиле 30 крыла, которая направляет информацию предпочтительно беспроводным способом к находящимся на земле компонентам интеллектуальной системы управления. Интеллектуальная система управления объединяет эти части информации с другой информацией, поступающей от набора наземных датчиков (например, с величиной нагрузки на тросы, определяемой считыванием крутящего момента двигателя), и осуществляет обработку для автоматического приведения в действие профиля 30 крыла в течение всего рабочего цикла.The intelligent control system interacts with a group of sensors with an autonomous supply means located on the
Если, в частности, обратиться к фиг.1 и 2, то можно заметить, что базовая платформа 1 содержит, по меньшей мере, две лебедки 3, на каждую из которых намотан или с каждой из которых размотан соответствующий трос 2, при этом каждую из таких лебедок 3 соединяют, возможно, посредством введения, по меньшей мере, одного редуктора 4, с электрическим генератором/двигателем 5. Вблизи от каждой лебедки 3 находится направляющий модуль 6, который принудительно обеспечивает упорядоченную намотку каждого троса 2 на соответствующую лебедку 3, и передаточная система, которая направляет каждый трос 2 к профилю 30 крыла. При этом профиль 30 крыла приводят в действие посредством разматывания и повторного наматывания тросов 2 на соответствующие лебедки 3. В этом случае тросы 2 представляют собой соединительный элемент между воздушным змеем 30 и базовой платформой 1, и обеспечивают передачу силы между воздушным змеем 30 и лебедками 3. Когда воздушный змей 30 поднимают посредством ветра, тросы 2 определяют вращение лебедок 3 и, следовательно, преобразование энергии посредством генераторов 5. Вместо этого в течение возврата воздушного змея 30 тросы 2 передают к профилю 30 крыла натяжение, создаваемое при вращении лебедок 3 посредством двигателей. Очевидно, что длина и диаметр каждого троса 2 зависят от ветра и условий безопасности, при которых собираются работать.If, in particular, refer to figures 1 and 2, it can be noted that the
Передаточная система содержит блоки, которые сопровождают тросы 2 через шкивы. В предпочтительном варианте, показанном на фигурах, передаточная система, в частности, состоит из следующего:The transmission system contains blocks that accompany the
первой пары блоков 7а, собранных на блоках скольжения 6а направляющих модулей 6 тросов 2;a first pair of
второй пары блоков 7b, расположенных далее по ходу от направляющих модулей 6 тросов 2 и предназначенных для удерживания по горизонтали участков троса 2, заключенных между этими блоками 7b и теми, которые установлены на блоках скольжения 6а направляющих модулей 6;the second pair of
третьей пары блоков 7d, предназначенных для направления тросов 2 к профилю 30 крыла;a third pair of
по меньшей мере, одной пары механизмов ослабления резких изменений нагрузки, вводимой между второй 7b и третьей 7d парой блоков; каждый из таких механизмов состоит, по меньшей мере, из одного упругого элемента 17, например такого, как упругий трос или пружина, который вблизи от одного из его концов 17а прикреплен к базовой платформе 1, а у другого конца он взаимодействует с участком троса 2 далее по ходу от направляющего модуля 6, причем такой упругий элемент 17, возможно, направляют между этими двумя концами к пятому блоку 7е. Взаимодействие между упругими элементами 17 и тросами 2 и происходит посредством введения между ними четвертого блока 7с. Когда дует ветер, упругие элементы 17 будут растянуты, смягчая резкое изменение нагрузки. Напротив, если нагрузка резко уменьшается, то упругие элементы 17 сжимаются, частично компенсируя задержку, с которой интеллектуальная система управления, описанная ниже, вступает в действие, чтобы приспособиться к уменьшению натяжения. Передаточная система, показанная на фигурах, предпочтительно снабжена двумя механизмами для ослабления резких изменений нагрузки, по одному вблизи от каждой лебедки 3.at least one pair of mechanisms to mitigate sudden changes in the load introduced between the second 7b and third 7d pair of blocks; each of these mechanisms consists of at least one
Передаточная система дополнительно содержит пару натяжных устройств 18, по одному для каждого троса 2, расположенных между механизмами ослабления резких изменений нагрузки и третьей парой блоков 7d, которые сопровождают трос 2 к профилю 30 крыла.The transmission system further comprises a pair of
Если обратиться к фиг.3а и 3b, то можно заметить, что такое устройство 18 состоит из первого 19а и второго 19b шкивов, которые обращены друг к другу, имея копланарные оси вращения. Шкивы 19а, 19b вращаются вокруг соответствующего первого 20а и второго 20b поворотных пальцев, и вставлены между двумя захватами 21. В частности, первый поворотный палец 20а скользит внутри пары прорезей 22, выполненных в захватах 21, при этом его расстояние от второго поворотного пальца 20b не постоянное и может изменяться. Первый 20а и второй 20b пальцы могут быть дополнительно взаимосвязаны посредством упругих элементов, например таких, как пара пружин 23, каждая из которых находится вблизи от каждого захвата 21. Натяжное устройство 18 крепят к базовой платформе 1, например, посредством стержня (не показан), проходящего внутри отверстия 26 захвата 21. Размеры шкивов 19а, 19b и коэффициент жесткости пружин 23 таковы, что когда нагрузка на тросе 2 отсутствует, два шкива 19а, 19b находятся в первом положении, подобном положению, показанному, в частности, на фиг.3, в котором они входят в контакт с тросом 2, замедляя и застопоривая его. При этом, если ветер прекращается, когда профиль 30 крыла находится в полете, то натяжные устройства 18 предотвратят проскальзывание тросов 2, сохраняя их под натяжением благодаря действию шкива упругих тросов 17 механизма ослабления резкого изменения нагрузки. Вместо этого, когда происходит разматывание и повторная намотка тросов 2, нагрузка будет такой, что пружины 23 обеспечат относительное перемещение шкивов 19а, 19b в сторону, гарантируя обычное качение троса 2 на первом шкиве 19а. Передаточная система, показанная на фигурах, предпочтительно снабжена двумя натяжными устройствами 18, по одному вблизи от каждой лебедки 3.Referring to FIGS. 3a and 3b, it can be seen that such a
Блоки 7а, смонтированные на блоках скольжения 6а направляющих модулей 6 тросов 2, блоки 7b, расположенные далее по ходу от таких модулей 6, и пара блоков 7с механизма ослабления резких изменений нагрузки имеют фиксированные головки, в то время как в других блоках головки могут свободно поворачиваться. В частности, в блоках 7d, которые сопровождают тросы к профилю 30 крыла, можно выполнить поворотное соединение с базовой платформой 1, создаваемое посредством, по меньшей мере, одной пружины 25. Это обеспечивает значительную свободу вращения, и такое требование является основополагающим для возможности сопровождения тросов 2 к профилю 30 крыла, когда действует система согласно настоящему изобретению.
Направляющие модули 6 представляют собой компоненты базовой платформы 1, которые принудительно обеспечивают упорядоченную намотку тросов на лебедки 3 и препятствуют скольжению между тросами 2 и захватами лебедок 3, и между самими тросами 2. Каждый направляющий модуль 6 оснащают блоком скольжения 6а, который скользит по рельсу 6b, расположенному параллельно оси вращения соответствующей лебедки 3. Блок скольжения 6а может совершать поступательное движение по двум направлениям вдоль такого рельса 6b, и на нем смонтирован первый блок 7а. В частности, скольжением такого блока 6а управляют посредством механизма скольжения (не показан), который обеспечивает это скольжение совместно с вращением лебедки 3. Предпочтительно, чтобы механизм скольжения мог быть приведен в движение с помощью винта или ремня. В случае механизма скольжения, приводимого в действие винтом, поступательным движением блока скольжения 6а по рельсу 6b управляют посредством вращения шарикового рециркуляционного, прецизионного винта. В случае механизма скольжения, приводимого в действие ремнем, блок скольжения 6а монтируют на зубчатом ремне привода.The
В направляющих модулях 6 тросов 2 поступательным движением блока скольжения управляют посредством, по меньшей мере, одного электродвигателя (не показан), который действует на механизме скольжения, работу которого контролирует интеллектуальная система управления, которая управляет профилем 30 крыла.In the
Система согласно настоящему изобретению предпочтительно оснащена двумя направляющими модулями 6 тросов 2, по одному для каждой лебедки 3.The system according to the present invention is preferably equipped with two
Лебедки 3 являются компонентами, снабженными воротом, вокруг которого наматывают тросы 2. Лебедки 3 соединены с помощью промежуточных редукторов 4, причем предпочтительно эпициклического типа, с генераторами/электродвигателями 5. При этом вращение каждой лебедки 3 связано с вращением соответствующего приводного вала. В течение стадии вырабатывания электроэнергии происходит разматывание тросов 2 с лебедок для вращения лебедок 3. Вместо этого в течение возврата профиля 30 крыла двигатели приводят лебедки 3 в действие. Устройство содержит две лебедки 3, по одной для каждого троса 2.
Генераторы 5 представляют собой компоненты, посредством которых происходит вырабатывание электроэнергии. Их приведение в действие осуществляют посредством лебедок 3 при разматывании тросов 2. В системе согласно настоящему изобретению генераторы 5 также действуют как двигатели, выполняя повторное наматывание тросов 2 на лебедку 3, когда это необходимо для возврата профиля 30 крыла. Управление генераторами/электродвигателями 5 осуществляют посредством интеллектуальной системы управления в режимах, которые будут описаны ниже, при этом систему согласно настоящему изобретению предпочтительно оснащают двумя генераторами/электродвигателями 5.
Интеллектуальная система управления представляет собой систему, посредством которой автоматически приводят в действие профили 30 крыла. Основная задача такой системы состоит в управлении работой генераторов/двигателей 5 и, следовательно, во вращении лебедок 3. Приведение в действие профиля 30 крыла фактически происходит посредством регулирования разматывания и повторного наматывания тросов 2 на те же самые лебедки 3, с помощью которых вырабатывают энергию. При этом тросы 2, которые соединяют профиль 30 крыла с базовой платформой 1, представляют собой силовые тросы и приводные тросы. Вырабатывание энергии всецело зависит от направления вращения лебедок 3: вырабатывание электроэнергии происходит тогда, когда вращение лебедок будет определено тягой тросов 2 и обеспечивает приведение генераторов 5 в действие. Вместо этого происходит расходование энергии, когда вращение лебедок 3 определено двигателями и обеспечивает повторное наматывание тросов 2. Приведение в действие профиля крыла зависит как от направления вращения, так и от скорости вращения лебедок 3. Профиль 30 крыла фактически приводится в действие посредством соответствующего изменения угла привязки к ветру. Такой угол зависит от положения профиля 30 крыла по отношению к скорости ветра и, следовательно, от длины каждого из двух участков размотанного троса 2. Если, например, для принятия профилем 30 крыла некоторого наклона необходимо укоротить длину троса 2, размотанную по отношению к другому тросу, чтобы получить такой результат, необходимо будет ускорить или замедлить вращение лебедки 3 по отношению к другой лебедке. Поэтому без снижения вырабатываемой энергии или возврата профиля 30 крыла приведение в действие профиля 30 крыла происходит посредством дифференцирования скорости вращения двух лебедок 3. Автоматический контроль полета профиля 30 крыла выполняют посредством задаваемых алгоритмов управления, с помощью которых профиль 30 крыла приводят в действие, чтобы избежать колебаний, неустойчивости при приведении в действие и локального максимума тяги. Траекторию пути или полета, выполняемого профилем 30 крыла, предвидят для оптимизации энергии, создаваемой в течение цикла работы, при максимальной безопасности, с максимальным соответствием требованиям в отношении динамики и с доведением до минимума времени, необходимого для прохождения из текущего положения в предсказанное положение. Автоматическое приведение профиля 30 крыла в действие происходит посредством процесса, выполняемого в реальном масштабе времени, при котором происходит прием и обработка информации, поступающей от набора наземных датчиков и на профиле 30 крыла, на котором может оказаться необходимым проведение предварительной обработки данных, чтобы не перегрузить связь с находящимися на земле компонентами интеллектуальной системы управления прежде всего в том случае, если такую связь осуществляют беспроводным способом. Поступающая информация относится к положению профиля 30 крыла, к ускорениям, к силам (например, к нагрузке на трос, определяемой считыванием крутящего момента двигателя 5) и к геометрически определяемым величинам. Интеллектуальная система управления осуществляет обработку входных сигналов посредством заданных алгоритмов и создает выходной сигнал, который приводит в действие генераторы/двигатели 5, подсоединенные к лебедкам 3.The intelligent control system is a system by which wing profiles 30 are automatically actuated. The main objective of such a system is to control the operation of generators /
Обработка поступающей информации требует интервала времени, который пропорционален длительности анализа данных. Посредством доведения до минимума продолжительности такого интервала задержка, с которой приводят в действие профиль 30 крыла, будет уменьшена. По этой причине имеет преимущество кратковременный анализ. Однако кратковременный анализ может не позволить предвидеть путь с оптимальной длительностью по времени. Поэтому важно отдать приоритет оптимальному компромиссному решению, так чтобы обработка данных происходила за короткое время, но достаточное для возможности получения оптимальной длины пути. Однако резонно предположить, что создание пути, который длиннее пути, описанного в течение рабочего цикла, бесполезно.Processing incoming information requires a time interval that is proportional to the duration of the data analysis. By minimizing the duration of such an interval, the delay with which the
Прогнозирующий алгоритм, осуществляемый интеллектуальной системой управления, в каждом случае определяет оптимальное положение, которое профиль 30 крыла должен занять в последующие моменты посредством соответствующего полета, и параметры управления (высоту полета, динамику противовеса, данные тяги, расчет безопасности в запрещенных зонах, местоположения конструктивных напряжений, неустойчивость или чрезмерные силы, моменты, в которые должно быть выполнено приведение в действие, …). Каждый параметр для любого момента времени соответствует координатам оптимального положения (с указанием параметра), которое профиль крыла должен занять в определенный момент. Определяют относительную весомость каждого параметра, задание которого происходит в каждый момент посредством ретроактивной системы, которая корректирует весомость большинства критичных параметров, чтобы принять решение о том, какие параметры более важны. Как только собраны наилучшие координаты для каждого параметра, определяют векторную сумму для каждого момента времени с обоснованием предвидения. Наконец, после введения значимости времени, когда преобладает краткосрочная стратегия, для каждого момента времени вычисляют оптимальные координаты. После того как обеспечены координаты идеальных положений, которые профиль 30 крыла должен занять в последующие моменты времени, выполняемый в реальном времени процесс определяет наилучший путь, по которому должен следовать профиль 30 крыла для достижения этих положений. В алгоритме, применяемом для этой цели, используют уравнения полета, инерцию профиля 30 крыла и долю реакции, которую она может составлять в зависимости от разности тяги на тросах 2, для определения закона приведения профиля 30 крыла в действие. Посредством подходящих способов управления приведение в действие тщательно выверяют для устранения опасности колебания и чрезмерного коэффициента усиления вследствие инерционности, упругости кинематической цепи и необходимой задержки.The predictive algorithm implemented by the intelligent control system in each case determines the optimal position that the
Контроль за вращением лебедок 3 не является единственной функцией, выполняемой интеллектуальной системой управления. Как было указано ранее, система также отвечает за приведение в действие направляющих модулей 6 тросов 2. Двигателями, которые приводят в действие такие модули посредством работы на их механизмах скольжения, управляют для того, чтобы соответствующим образом связать вращение лебедок 3 с поступательным движением блоков 6а скольжения направляющих модулей 6. Поэтому посредством интеллектуальной системы управления скорость и направление поступательного движения блоков скольжения 6а регулируют для принудительной, упорядоченной намотки тросов 2 на лебедки 3, а также для предотвращения проскальзывания между тросами 2 и захватами лебедок 3, и между самими тросами.The control of the rotation of the
Наконец, интеллектуальная система управления должна распознавать такие события, как порывы ветра и сброс нагрузки, и своевременно приспосабливаться к ним. В случае порывов ветра интеллектуальная система управления вступает в действие путем уменьшения натяжения тросов 2, чтобы избежать повреждения системы от чрезмерной нагрузки. Это осуществляют посредством приведения в действие лебедок 3, чтобы обеспечить быстрое разматывание тросов 2.Finally, an intelligent control system must recognize events such as gusts of wind and load shedding and adapt to them in a timely manner. In case of gusts of wind, the intelligent control system comes into effect by reducing the tension of the
Резкого падения нагрузки приходится избегать потому, что недостаточное натяжение тросов 2 приводит к броскам профиля 30 крыла без какой-либо возможности управления им. Если происходит падение нагрузки, то интеллектуальная система управления осуществляет вмешательство путем ускорения вращения лебедок 3 (в том случае, когда это происходит при повторном наматывании) или путем изменения их вращения на обратное (если падение нагрузки происходит при разматывании). Таким образом, происходит управление возвратом профиля 30 крыла.A sharp drop in load must be avoided because the insufficient tension of the
Система электроснабжения содержит все необходимые компоненты для накапливания и подачи электрической энергии. В частности, система электроснабжения снабжена средствами подачи энергии, трансформаторами и аккумуляторами, посредством которых происходит накапливание вырабатываемой электроэнергии при разматывании тросов 2, подача тока к двигателю 5 при возврате профиля 30 крыла, питание электронных компонентов согласно настоящему изобретению и подача электрической энергии к возможным внешним потребителям.The power supply system contains all the necessary components for the accumulation and supply of electrical energy. In particular, the power supply system is equipped with power supply means, transformers and batteries, by means of which the generated electricity is accumulated when unwinding the
Работой всех электронных компонентов системы согласно настоящему изобретению управляют посредством интеллектуальной системы управления во взаимодействии с системой электроснабжения.The operation of all electronic components of the system according to the present invention is controlled by an intelligent control system in conjunction with a power supply system.
Из того, что сказано выше, очевидно, что по отношению к тому, что предложено в существующем уровне техники, система согласно настоящему изобретению обеспечивает новый способ управления профилем 30 крыла, поскольку нет отличия между приводными тросами и силовыми тросами, и обе этих функциональных возможности обеспечивают только посредством двух тросов 2. Поэтому имеется одна пара лебедок 3, приводящая в действие генераторы 5, которые также действуют как двигатели. В то время как в существующих проектах возврат воздушного змея осуществляют посредством тех же самых лебедок, с помощью которых обеспечивают вырабатывание электроэнергии, в системе согласно настоящему изобретению это происходит посредством тех же лебедок 3, которые также приводят в действие профиль 30 крыла, а не только осуществляют возврат. Углом установки по ветру и площадью ветрового фронта, пересекаемую воздушным змеем 30, управляют посредством регулирования длины участка размотанных тросов 2, чтобы обеспечить максимальную подачу энергии при наборе высоты профилем 30 крыла, и минимальное потребление энергии в течение фазы возврата.From what has been said above, it is obvious that in relation to what is proposed in the prior art, the system according to the present invention provides a new way to control the
Настоящее изобретение, кроме того, относится к способу вырабатывания электрической энергии посредством ветровой системы, подобной ранее описанной системе. Фактически способ согласно настоящему изобретению, который в целом представляет собой способ преобразования энергии ветра в электрическую энергию, осуществляемого посредством ветровой системы согласно настоящему изобретению, является способом прерывистого типа. Если, в частности, обратиться к фиг.4, то можно заметить, что способ согласно настоящему изобретению содержит следующие этапы:The present invention also relates to a method for generating electrical energy through a wind system similar to the previously described system. In fact, the method according to the present invention, which is generally a method of converting wind energy into electrical energy, carried out by the wind system according to the present invention, is a discontinuous type method. If, in particular, refer to figure 4, it can be noted that the method according to the present invention contains the following steps:
a) управление F1 траекторией полета профиля 30 крыла предпочтительно автоматически посредством интеллектуальной системы управления таким образом, что энергия, которая, возможно, будет отобрана у ветра или у потока W, обеспечиваемого ветром, будет максимальной. В частности, интеллектуальная система управления приводит в действие профиль 30 крыла, чтобы использовать «подъемную силу», а именно, компонент силы, перпендикулярный скорости W ветра. При этом профиль 30 крыла набирает высоту, продолжая сканировать поверхность ветрового фронта. Следовательно, ветер обеспечивает набор высоты профилем 30 крыла, натягивая тросы 2, соединенные с базовой платформой 1: эта тяга будет преобразована во вращение на уровне лебедки 3, которое посредством редуктора 4 будет передано генератору 5, где посредством выигрыша, обусловленного парой сил, которые противоположны, происходит вырабатывание электроэнергии;a) controlling the flight path F1 of the
b) приведение в действие F2 профиля 30 крыла, причем предпочтительно автоматически, посредством интеллектуальной системы управления, чтобы достичь положения, близкого к сваливанию, вблизи от которого напор, вызываемый действием ветра, недостаточен;b) actuating F2 of the
c) повторное наматывание F3 тросов 2 на лебедки 3 посредством двигателей 5, которые также действуют как генераторы. Тросы 2 наматывают при минимальном потреблении энергии, и после окончания возврата тросов 2 профиль 30 крыла будет расположен так, чтобы обеспечить его возврат в состояние максимальной тяги;c) rewinding F3 of the
d) последующее повторение процесса.d) subsequent repetition of the process.
Энергия, вырабатываемая при разматывании тросов 1, больше, чем энергия, затрачиваемая на их повторное наматывание. Следовательно, баланс энергии будет положительным.The energy generated by unwinding the
Посредством использования способа согласно настоящему изобретению и благодаря интеллектуальной системе управления, которая в режиме реального времени обрабатывает информацию, поступающую от группы датчиков, установленных на профиле 30 крыла, и набором наземных датчиков можно приводить в действие профиль 30 крыла, чтобы обеспечить набор им высоты главным образом посредством использования подъемной силы. При этом путь, по которому следует профиль 30 крыла в течение каждого цикла выполнения процесса, будет оптимальным в отношении энергии, которая может быть отобрана у ветра при следовании по таким путям (например, при последовательности из восьми), чтобы пересечь максимальный воздушный объем. Поэтому способ согласно настоящему изобретению гарантирует не только постоянство в отношении вырабатывания электроэнергии, но и оптимизацию энергии, которая может быть получена в течение каждого цикла при таком же размере профиля крыла по отношению к известным системам.By using the method according to the present invention and thanks to an intelligent control system that real-time processes information from a group of sensors mounted on a
Для доказательства высокой эффективности, демонстрируемой ветровой системой и способом согласно настоящему изобретению, и лишь в качестве примера, предположим, что скорость ветра Vw, которую профиль 30 крыла должен выдерживать (то есть без повреждения его компонентов), составляет 6 м/сек. Дополнительно предположим, что максимальная скорость Vs, при которой происходит разматывание тросов, составляет 4 м/сек. Профиль 30 крыла свободно колеблется посредством «сканирования» поверхности ветрового фронта, и при приведении профиля 30 крыла в действие подобным образом получают скорость, значительно бо'льшую, чем скорость ветра. В частности, предположим, что величина отношения скорости Vk профиля 30 крыла к скорости ветра Vw составляет более 10. Если максимальная скорость ветра Vw составляет 6 м/сек, то максимальная скорость Vk профиля 30 крыла составит 60 м/сек. Не должно вызывать удивления то, что максимальная скорость Vs разматывания тросов 2 принята равной 4 м/сек, в то время как максимальная скорость профиля 30 крыла составляет 60 м/сек. Фактически профиль 30 крыла, подобный обычному воздушному змею, может непрерывно изменять направление своего движения без соответствия такого изменения быстрому разматыванию тросов 2.To prove the high efficiency demonstrated by the wind system and method according to the present invention, and only as an example, suppose that the wind speed V w that the
Далее предположим, что длина каждого троса 2 в тот момент, в который после завершения его разматывания профиль будет захвачен ветром, составляет 80 метров, и что тяга, создаваемая потоками, обусловленными действием ветра, приводит к разматыванию тросов приблизительно на 200 метров.Further, we assume that the length of each
Предположим, что скорость разматывания составляет 4 м/сек, а вырабатывание энергии происходит за 50 секунд на цикл [200/4 м(м/сек)]. Допустим, что другие 4 секунды необходимы для того, чтобы профиль 30 крыла занял положение, близкое к сваливанию (по азимуту или боковое). В частности, в течение первой секунды все еще будет происходить разматывание тросов 2 со средней скоростью, составляющей 2 м/сек. В течение остальных трех секунд разматывание будет происходить при средней скорости 4 м/сек. В общем, в течение стадии прохождения к состоянию, близкому к сваливанию, должно произойти разматывание тросов примерно на 2 метра [2·1 (м/сек)сек] и повторное наматывание на 12 метров [4·3 (м/сек)·сек]. В конце этой стадии длина тросов 2 должна составлять 270 метров (280+2-12). Теперь начинается повторное наматывание, при котором длина тросов будет забрана назад до первоначально допущенной длины порядка 80 метров. Если повторное наматывание происходит со скоростью 8 м/сек, то потребуется время, составляющее 23,75 секунды [190/8 м/(м/сек)].Assume that the unwinding speed is 4 m / s, and energy is generated in 50 seconds per cycle [200/4 m (m / s)]. Assume that another 4 seconds are necessary for the
Теперь описанный рабочий цикл соответствует гипотетическому стандартному циклу способа согласно настоящему изобретению, в течение которого длина тросов не может быть короче 80 метров. Очевидно, что также имеется начальный пусковой цикл, в течение которого необходимо вручную размотать предполагаемые 80 метров троса (проходящие в сторону от базовой платформы 1) и обеспечить захват воздушного змея ветровыми потоками. Этот первый цикл используют не для вырабатывания электрической энергии, а для того, чтобы привести ветровую систему в ее рабочее состояние.Now the described duty cycle corresponds to the hypothetical standard cycle of the method according to the present invention, during which the length of the cables cannot be shorter than 80 meters. Obviously, there is also an initial start-up cycle, during which it is necessary to manually unwind the estimated 80 meters of the cable (going away from the base platform 1) and ensure that the kite is captured by wind flows. This first cycle is not used to generate electrical energy, but in order to bring the wind system into its working state.
Во всех случаях ссылки на предыдущий пример в целях безопасности максимальная длина каждого троса 2 не должна быть короче 318 метров. Фактически можно предположить, что могут возникать порывы ветра, равные 12 м/сек продолжительностью 4 секунды; для предотвращения повреждения ветровой системы можно допустить, что в таком случае скорость разматывания тросов 2 составит 8 м/сек. Порыв ветра должен обеспечить разматывание тросов 2, равное 36 метрам [8·4 (м/сек)·сек].In all cases, references to the previous example, for safety reasons, the maximum length of each
Принимая во внимание повторное наматывание тросов 2, когда происходит возврат в положении сваливания, и безопасное разматывание, которое происходит при порывах ветра, в случае описанного примера максимальная скорость вращения, которую должны выдерживать лебедки 3, должна быть равной (применительно к тросам 2) 8 м/сек.Taking into account the repeated winding of the
Теперь также можно провести некоторый анализ, касающийся энергии, которую профиль 30 крыла способен забрать у ветра. Для этой цели и со ссылкой на фиг.5 вначале соответствующим образом рассмотрим аэродинамику системы. Известно, что когда ветровой поток встречается со стационарной аэродинамической поверхностью («аэродинамическим профилем») AS, такой поток создает две силы: лобовое сопротивление D, параллельное направлению W, вдоль которого дует ветер, и подъемную силу L, перпендикулярную направлению W. В случае ламинарного ветрового течения ветровые потоки AF1, проходящие поверх аэродинамической поверхности AS, будут быстрее, чем потоки AF2, которые проходят ниже нее, поскольку они должны проходить большее расстояние. Это определяет снижение давления в верхней части профиля и, следовательно, градиент давления, который создает подъемную силу L.Now it is also possible to conduct some analysis regarding the energy that the
При рассмотрении фиг.6 вместо этого допустим, что профиль AM может быть перемещен вдоль направления DT подъемной силы. Вследствие такого движения нижняя поверхность аэродинамического профиля AM будет наклонной по отношению к скорости ветра. В таком случае подъемная сила и лобовое сопротивление будут соответственно действовать перпендикулярно и параллельно соответствующей скорости ветра по отношению к профилю.Referring to FIG. 6, instead, assume that the AM profile can be moved along the lift direction DT. Due to this movement, the lower surface of the aerodynamic profile AM will be inclined with respect to wind speed. In this case, the lifting force and drag will act respectively perpendicularly and parallel to the corresponding wind speed with respect to the profile.
При обозначении S1 силы, параллельной направлению движения, и S2 силы, перпендикулярной этому направлению, компонент подъемной силы L, параллельный направлению движения, имеет тот же самый смысл, что и поступательное перемещение аэродинамического профиля AM, в то время как параллельный компонент лобового сопротивления D имеет противоположный смысл.With the designation S 1 of the force parallel to the direction of movement and S 2 of the force perpendicular to this direction, the lift component L, parallel to the direction of movement, has the same meaning as the translational movement of the aerodynamic profile AM, while the parallel drag component D has the opposite meaning.
По этой причине для сохранения движения вдоль перпендикулярного направления к ветровым потокам, приемлем наклон профиля AM, чтобы получить высокое отношение компонента подъемной силы L вдоль направления движения DT профиля AM к компоненту лобового сопротивления D.For this reason, to maintain movement along the perpendicular direction to the wind flows, the slope of the profile AM is acceptable in order to obtain a high ratio of the lift component L along the direction of movement DT of the profile AM to the drag component D.
Эти соображения также справедливы для профиля 30 крыла ветровой системы согласно настоящему изобретению. Интеллектуальная система управления фактически приводит в действие профиль 30 крыла, чтобы сохранить высокое отношение подъемной силы и лобового сопротивления в течение стадии набора высоты профилем 30 крыла. При этом профиль 30 крыла колеблется при сканировании ветрового фронта и вырабатывает энергию благодаря тяге тросов 2. Энергию, вырабатываемую при наборе высоты профилем 30 крыла, вычисляют посредством умножения удельной мощности ветра на площадь ветрового фронта, пересекаемую профилем крыла (а именно площадью воздушного змея) А, и на коэффициент мощности воздушного змея KPF, а коэффициент полезного действия зависит от отношения скорости профиля крыла и ветра Vk/VW, и от двух коэффициентов Кd и K1 (Кd относится к лобовому сопротивлению, а именно, когда воздушный змей тянет сдерживающую его связь с землей с силами и скоростями вдоль направления ветра, a K1 относится к подъему, а именно, когда воздушный змей тянет сдерживающую его связь с землей посредством колебаний для сканирования поверхности ветрового фронта). Как указано ранее, вследствие подъема скорость воздушного змея значительно больше скорости ветра. Чем больше мощность воздушного змея, тем выше подъем по отношению к лобовому сопротивлению.These considerations also apply to the
Для примера всегда можно предположить, что Vk/Vw=10; K1=1, 2, a Kd=0,1.For example, one can always assume that V k / V w = 10; K 1 = 1, 2, a K d = 0.1.
В этом случае должен быть получен KPF=20.In this case, KPF = 20 should be obtained.
Если предположить, что плотность ρ воздуха постоянна и равна 1,225 кг/м3, то удельная мощность ветра должна быть такой:If we assume that the density ρ of air is constant and equal to 1.225 kg / m 3 , then the specific wind power should be as follows:
Удельная мощность ветра = Specific Wind Power =
«Мощность воздушного змея» - это мощность, которая может быть выработана посредством воздушного змея, и которая может быть выражена следующей формулой:“Power of a kite” is the power that can be generated through a kite, and which can be expressed by the following formula:
мощность воздушного змея = KPF·удельная мощность ветра·А, где А площадь воздушного змея, которая пересекает ветровой фронт. Если, например, используют профиль крыла, имеющий площадь А=18 м2, толкаемый со скоростью порядка 60 м/сек посредством ветра, который дует со скоростью 6 м/сек, то мощность, которая может быть получена на уровне тросов, составит 47628 ватт. Следовательно, такая мощность соответствовала бы максимальной мощности, которую может вырабатывать воздушный змей.kite power = KPF · specific wind power · A, where A is the area of the kite that crosses the wind front. If, for example, a wing profile is used that has an area of A = 18 m 2 , pushed at a speed of about 60 m / s by means of a wind that blows at a speed of 6 m / s, then the power that can be obtained at the level of the cables will be 47,628 watts . Therefore, such power would correspond to the maximum power that a kite can produce.
Значение, принимаемое KPF, так или иначе, зависит от коэффициента полезного действия профиля крыла. Можно сделать так, чтобы KPF принимал значения, большие 20. Если, например KPF принимает значение, равное 40, то максимальная мощность, которая может быть получена от воздушного змея при площади, равной 18 м2, составит 95256 ватт.The value taken by KPF, one way or another, depends on the efficiency of the wing profile. You can make KPF take values greater than 20. If, for example, KPF takes a value of 40, then the maximum power that can be obtained from a kite with an area of 18 m 2 will be 95,256 watts.
Если обратиться к фиг.7, то можно заметить, что ветровая система согласно настоящему изобретению находит эффективное применение также и в области мореплавания для буксирования судов посредством использования энергии, получаемой от ветра.Referring to Fig. 7, it can be noted that the wind system according to the present invention finds effective application also in the field of navigation for towing ships by using the energy received from the wind.
В этом случае все ранее описанные компоненты системы согласно настоящему изобретению располагают на парусном или моторном судне 100. Передаточная система, которая содержит тросы 2, проходящие к профилю 30 крыла, расположена на носу 101, при этом профиль 30 крыла приводят в действие так, чтобы он всегда находился перед судном 100.In this case, all of the previously described components of the system according to the present invention are placed on a sailing or
В отличие от ранее описанного применения основное требование, предъявляемое к ветровой системе, состоит не в том, чтобы она содержала что-либо еще для преобразования энергии ветра в электрическую энергию, а в использовании силы ветра для буксирования судна 100 и, следовательно, в преобразовании энергии ветра в механическую энергию.In contrast to the previously described application, the main requirement for a wind system is not that it contains anything else for converting wind energy into electrical energy, but in using wind power to tow the
Подобно предыдущему применению, интеллектуальную систему управления программируют для доведения до максимума энергии, которую мощный силовой профиль 30 крыла способен отобрать у ветра, в любом случае избегая того, чтобы нагрузка на трос становилась чрезмерной и происходило повреждение компонентов ветровой системы. Основное отличие от предыдущего случая применения состоит в том, что использование энергии ветра теперь не происходит прерывистым образом. Фактически, воздушный змей приводят в действие не для чередования стадии набора высоты и стадии возврата с обеспечением положительного баланса энергии, а для оптимизации непрерывного использования потоков, обусловленных деятельностью ветра. В течение работы в установившемся состоянии возврат воздушного змея 30 происходит исключительно для того, чтобы приспособиться к возможным падениям ветра или для корректировки положения профиля 30 крыла. Разматывание и повторное наматывание тросов 2 теперь происходит не с целью циклического вырабатывания энергии, а только для приведения в действие. Тросы 2, посредством которых профиль 30 крыла соединяют с судном, можно считать как силовыми, так и приводными тросами 2. Приведение в действие происходит согласно тому же самому принципу, который описан для предыдущего случая применения. Передача мощности более не происходит посредством приведения в действие генератора при вращении лебедки, а по возможности ограничена разматыванием тросов 2, так что судно 100, к которому профиль 30 крыла подсоединен посредством тросов 2, перемещается по отношению к фиксированной системе координат.Like the previous application, an intelligent control system is programmed to maximize the energy that the powerful
Можно заметить как в обоих случаях использование энергии ветра связано с продвижением профиля 30 крыла в пространстве. Различие состоит в том, что если в ранее описанном устройстве наблюдатель составлял единое целое с фиксированной системой координат (а именно, с землей), то в случае применения к судну базовая платформа 1 и наблюдатель следуют за воздушным змеем 30 в течение его продвижения.You can see how in both cases the use of wind energy is associated with the advancement of the
В любом случае, можно обеспечить вырабатывание электроэнергии посредством ветровой системы согласно изобретению, которая применена к судну 100. Фактически, при необходимости подвижных концов, подобно тому, что описано в предыдущем случае, можно использовать профиль 30 крыла для вырабатывания электричества. Интеллектуальная система управления в этом случае будет вводить соответствующие ограничения на полет профиля 30 крыла для предотвращения вхождения тросов 2 в контакт с другими компонентами судна 100.In any case, it is possible to ensure the generation of electricity through the wind system according to the invention, which is applied to the
Наряду с ранее упомянутыми преимуществами ветровая система и способ согласно настоящему изобретению обеспечивают получение других значительных результатов по отношению к тому, что уже предложено в известных технических решениях, в частности:Along with the previously mentioned advantages, the wind system and method according to the present invention provide other significant results in relation to what is already proposed in the known technical solutions, in particular:
с ветровой системой легко обращаться и, следовательно, она эффективна для подачи электрической энергии при аварийных ситуациях, например, в случае затруднения электроснабжения или когда место для монтажа оборудования недоступно;the wind system is easy to handle and, therefore, it is effective for supplying electrical energy in emergency situations, for example, in case of difficulty in supplying electricity or when the place for installation of equipment is not available;
ее чрезвычайно низкая стоимость и рабочие характеристики обеспечивают возможность использования устройства в традиционных случаях (при происшествиях, на верфях…);its extremely low cost and performance characteristics make it possible to use the device in traditional cases (during incidents, at shipyards ...);
ветровая система позволяет использовать технологию, предназначенную для большеразмерных стационарных генераторов вследствие ее характеристик, касающихся возможности изменения масштаба;the wind system allows the use of technology designed for large-sized stationary generators due to its characteristics regarding the possibility of zooming;
ветровая система также может использовать течения на большой высоте, где возможность использования более сильного ветра и скорости гарантирует бо'льшую плотность энергии по отношению к ветровым потокам на уровне земли;the wind system can also use currents at high altitudes, where the possibility of using a stronger wind and speed guarantees a higher energy density in relation to wind flows at ground level;
рабочий цикл при выполнении процесса согласно изобретению происходит быстро, обеспечивая использование энергии ветра от значительного объема воздуха при относительно небольшом профиле крыла;the work cycle when performing the process according to the invention is fast, ensuring the use of wind energy from a significant amount of air with a relatively small wing profile;
наиболее дорогостоящие компоненты ветровой системы расположены на уровне земли и защищены;the most expensive components of the wind system are located at ground level and protected;
мощность вырабатывают вследствие использования осевого компонента подъемной силы, что гарантирует бо'льшую подачу энергии по отношению к использованию лобового сопротивления.power is generated due to the use of the axial component of the lifting force, which guarantees a greater supply of energy in relation to the use of drag.
Claims (18)
по меньшей мере, один силовой профиль (30) крыла, выполненный с возможностью приведения его в действие с земли и погруженный, по меньшей мере, в один ветровой поток (W);
базовую платформу (1), расположенную на уровне земли и подсоединенную посредством двух тросов (2) к силовому профилю (30) крыла, при этом базовая платформа (1) выполнена с возможностью приведения профиля (30) крыла в действие и преобразования энергии ветрового потока в электрическую или механическую энергию, а два торса (2) выполнены с возможностью передачи сил от профиля крыла (30) и к нему, причем оба они предназначены для использования при контроле траектории полета профиля крыла (30) и передаче энергии;
передаточную систему, выполненную с возможностью придания направления каждому из тросов (2) к профилю (30) крыла, причем передаточная система содержит:
первую пару блоков (7а), смонтированную на блоках (6а) скольжения направляющих модулей (6) тросов (2);
вторую пару блоков (7b) далее по ходу от направляющих модулей (6) тросов (2), выполненную с возможностью удерживания по горизонтали участков тросов (2), заключенных между вторыми блоками (7b) и первыми блоками (7а);
третью пару блоков (7d), выполненную с возможностью передачи тросов (2) к профилю крыла (30),
передаточная система содержит, по меньшей мере, одну пару натяжных устройств (18), расположенных между механизмами ослабления и третьей парой блоков (7d), а третьи блоки (7d) оснащены поворотным соединением с базовой платформой (1), реализуемым посредством, по меньшей мере, одной пружины (25).1. The wind system for energy conversion, characterized in that it contains:
at least one power profile (30) of the wing, configured to bring it into action from the ground and immersed in at least one wind stream (W);
a base platform (1) located at ground level and connected via two cables (2) to the wing power profile (30), while the base platform (1) is configured to bring the wing profile (30) into action and convert the energy of the wind flow into electrical or mechanical energy, and two torsos (2) are configured to transfer forces from and to the wing profile (30), both of which are intended for use in controlling the flight path of the wing profile (30) and energy transfer;
a transmission system configured to direct each of the cables (2) to the wing profile (30), the transmission system comprising:
the first pair of blocks (7a) mounted on the blocks (6a) of sliding guide modules (6) of the cables (2);
a second pair of blocks (7b) downstream of the guide modules (6) of the cables (2), configured to hold horizontally sections of the cables (2) enclosed between the second blocks (7b) and the first blocks (7a);
a third pair of blocks (7d), configured to transmit cables (2) to the wing profile (30),
the transmission system contains at least one pair of tensioning devices (18) located between the weakening mechanisms and the third pair of blocks (7d), and the third blocks (7d) are equipped with a rotary connection with the base platform (1), implemented by at least , one spring (25).
a) управляют (F1) траекторией полета профиля (30) крыла для доведения до максимума энергии, отбираемой у ветрового потока (W), при этом профиль (30) крыла при наборе высоты натягивает тросы (2), соединенные с базовой платформой (1), которые приводят лебедки (3) во вращение;
b) приводят в действие (F2) профиль (30) крыла для достижения им положения, близкого к сваливанию;
c) повторно наматывают (F3) тросы (2) лебедками (3) посредством двигателей (5) и располагают профиль (30) крыла для возврата к состоянию максимальной тяги;
d) повторяют предыдущие стадии.16. A method of generating electrical energy by means of a wind system according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that it comprises the steps of:
a) control (F1) the flight path of the wing profile (30) to maximize the energy taken from the wind flow (W), while the wing profile (30) pulls the cables (2) connected to the base platform (1) when climbing that drive the winches (3) into rotation;
b) actuate (F2) the profile (30) of the wing to achieve a position close to stall;
c) rewind (F3) the cables (2) with winches (3) by means of engines (5) and arrange the wing profile (30) to return to the state of maximum thrust;
d) repeat the previous steps.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008146094/06A RU2407915C2 (en) | 2006-04-24 | 2006-04-24 | Wind system for conversion of energy by means of power wing sections, method of electric energy generation by means of such system and its use for ship towing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008146094/06A RU2407915C2 (en) | 2006-04-24 | 2006-04-24 | Wind system for conversion of energy by means of power wing sections, method of electric energy generation by means of such system and its use for ship towing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008146094A RU2008146094A (en) | 2010-05-27 |
RU2407915C2 true RU2407915C2 (en) | 2010-12-27 |
Family
ID=42680033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008146094/06A RU2407915C2 (en) | 2006-04-24 | 2006-04-24 | Wind system for conversion of energy by means of power wing sections, method of electric energy generation by means of such system and its use for ship towing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2407915C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2593318C2 (en) * | 2011-03-23 | 2016-08-10 | Китэнерджи С.Р.Л. | System for converting wind energy into electric energy due to flight profiles of power wing attached to ground by means of cables of fixed length, without passive phases and with automatic adaptation to wind mode |
-
2006
- 2006-04-24 RU RU2008146094/06A patent/RU2407915C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2593318C2 (en) * | 2011-03-23 | 2016-08-10 | Китэнерджи С.Р.Л. | System for converting wind energy into electric energy due to flight profiles of power wing attached to ground by means of cables of fixed length, without passive phases and with automatic adaptation to wind mode |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008146094A (en) | 2010-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5054761B2 (en) | Wind system with drive wing-like member and method for generating electrical energy | |
RU2451826C2 (en) | Wind-driven system to convert energy by reciprocal displacement of modules towed by kites along guide and method of power generation | |
RU2436992C2 (en) | Generation method of electric power by means of wind system | |
CN107592848B (en) | Traction air device, air device for a wind power plant, wind power plant for power production and vessel provided with a traction air device | |
US20150008678A1 (en) | Airborne wind energy conversion system with endless belt and related systems and methods | |
EP4038275B1 (en) | Kite driven watercraft power generating system | |
US20130134261A1 (en) | Airborne wind energy conversion system with fast motion transfer | |
JP2009542955A5 (en) | ||
RU2615549C2 (en) | Wind energy conversion system by moving on rail modules towed by kites and electrical energy generation process by means of such system | |
WO2010122292A2 (en) | Improvements in or relating to the extraction of energy from the wind | |
WO2014018424A1 (en) | Airborne wind energy conversion system with ground generator | |
RU2407915C2 (en) | Wind system for conversion of energy by means of power wing sections, method of electric energy generation by means of such system and its use for ship towing | |
WO1980001705A1 (en) | Energy system | |
CN218293750U (en) | High-altitude wind power generation system | |
NZ571984A (en) | Aeolian system using transmission system including three sets of blocks | |
CN115711202A (en) | High-altitude wind power generation system and power generation method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170425 |