RU2451827C9 - Энергоустановка для преобразования энергии течения воздушных или водных потоков - Google Patents
Энергоустановка для преобразования энергии течения воздушных или водных потоков Download PDFInfo
- Publication number
- RU2451827C9 RU2451827C9 RU2010152301/06A RU2010152301A RU2451827C9 RU 2451827 C9 RU2451827 C9 RU 2451827C9 RU 2010152301/06 A RU2010152301/06 A RU 2010152301/06A RU 2010152301 A RU2010152301 A RU 2010152301A RU 2451827 C9 RU2451827 C9 RU 2451827C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wing
- crankshaft
- axis
- power plant
- air
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области энергетики. Энергоустановка для преобразования энергии течения воздушных или водных потоков содержит вал отбора мощности и кинематически связанное с ним крыло или аэродинамический профиль. Вал отбора мощности выполнен в виде коленвала. Коленвал снабжен шейкой с щечками и двумя Г-образными рычагами. Каждый рычаг одним плечом жестко прикреплен к оси вращения для отбора мощности, а другим плечом к соответствующей щечке шейки. Крыло или аэродинамический профиль связано с этим коленвалом стропами. Задняя кромка крыла через подшипники стропами подсоединена к оси шейки коленвала, а передняя кромка крыла - через подшипники к соосно расположенным плечам Г-образных рычагов. Изобретение позволяет упростить конструкцию и снизить металлоемкость энергоустановки. 8 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.
Из уровня техники известно устройство, преобразующее энергию ветра в электрическую энергию с передачей механической работы на рабочий орган, совершающий колебательное движение (RU 2142572, МПК F03D 5/06, опубл. 10.12.1999). Недостаток известного преобразователя заключается в том, что он имеет сложную конструкцию. Кроме того, для получения полезной работы требуется большой напор текучей среды. Также известен преобразователь энергии ветра, действующий на привязной летательный аппарат, с передачей механической работы на рабочий орган, совершающий колебательное движение (RU 2109981, F03D 5/06, опубл. 27.04.1998 г.). Известный преобразователь содержит летательный аппарат, удерживающий трос, рабочий орган, совершающий возвратно-поступательное движение, и механизм, совершающий полезную работу. Известный преобразователь позволяет использовать потоки воздуха, обычно дующие на высоте. Недостаток этого решения заключается в конструктивной сложности кинематических связей. Механизм передачи движения ветра на рабочий орган имеет сложную конструкцию и может быстро выйти из строя.
Известна энергоустановка для преобразования энергии течения воздушных или водных потоков, содержащая вал отбора мощности, с которым кинематически через тросовую передачу связано крыло или аэродинамический профиль, введенный в поток по направлению его движения (WO 2008034421, опубл. 27.03.2008). Данное решение принято в качестве прототипа.
Недостаток данного решения заключается в сложности выполнения связи крыла с валом отбора мощности, которая обуславливает наличие больших механических потерь из-за сопротивления перемещению трособлочных элементов передачи.
Задачей данного изобретения является создание преобразователя энергии ветра, имеющего относительно простую конструкцию, более надежного, чем прототип, и способного преобразовывать энергию ветра непосредственно во вращательное движение рабочего органа с последующим его использованием для генерации электричества.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции, снижении металлоемкости, повышении технологичности и, как следствие, резком снижении удельной стоимости вырабатываемого кВт*часа электроэнергии.
Указанный технический результат достигается тем, что в энергоустановке для преобразования энергии течения воздушных или водных потоков, содержащей вал отбора мощности, с которым кинематически связано веденное в поток по направлению его движения крыло или аэродинамический профиль, вал отбора мощности выполнен в виде коленвала, имеющего шейку с щечками, и два расположенных Г-образных рычага, жестко прикрепленных каждый одним плечом к оси вращения, предназначенной для отбора мощности, а другим плечом к соответствующей щечке шейки, а крыло или аэродинамический профиль связано с этим коленвалом стропами, причем задняя кромка крыла через подшипники стропами подсоединена к оси шейки коленвала, а передняя кромка крыла - через подшипники к соосно расположенным плечам Г-образных рычагов, которые прикреплены к щечкам.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
На фиг.1 - общий вид энергоустановки;
фиг.2 - план энергоустановки (вид по оси Z);
фиг.3 - план положения крыла находится почти перпендикулярно ветру (большой угол атаки);
фиг.4 - план положения крыла находится почти по ветру (малый угол атаки);
фиг.5 - вид на установку по оси Z кинематической модели с пошаговым смещением крыла и отображением на плане через каждые 30°;
фиг.6 - график энергетических показателей для однокрыльной и двухкрыльной установок;
фиг.7 - вид на энергоустановку по оси Z с направляющими роликами;
фиг.8 - вид на энергоустановку по оси Z в водном потоке.
Изобретение обеспечивает прямое преобразование колебательных движений крыла во вращательное движение коленвала при минимальной материалоемкости и при максимальной простоте и надежности конструкции энергоустановки.
Энергоустановка для преобразования энергии течения воздушных или водных потоков (фиг.1, 2) содержит вал отбора мощности 1, с которым кинематически связано веденное в поток по направлению его движения крыло 2 или аэродинамический профиль. Возможно использование надувного крыла легче воздуха.
Вал отбора мощности выполнен в виде коленвала специальной формы, вращающегося вокруг оси О-О. Коленвал имеет шейку 3 с щечками 4, расположенными в общей плоскости, и два расположенных в общей плоскости Г-образных рычага 5, жестко прикрепленных каждый одним плечом к оси 6 вращения (вращение вокруг оси O-O), предназначенной для отбора мощности. Другим плечом Г-образные рычаги прикреплены к соответствующей щечке шейки. Крыло или аэродинамический профиль связано с этим коленвалом стропами 7, причем задняя кромка крыла через подшипники 8 стропами подсоединена к оси шейки 3 (ось А1-А1) коленвала, а передняя кромка крыла - через подшипники к соосно расположенным плечам Г-образных рычагов (ось А2-А2), которые прикреплены к этим щечкам.
От выбора координат точек А2 и А1 коленвала в плоскости чертежа XOY зависят координаты точек С1 и С2 крыла и, следовательно, угла атаки (фиг.2). И этот угол атаки будет меняться в зависимости от угла поворота α коленвала вокруг своей оси О.
Положение осей А1-А1 и А2-А2, то есть угол ∠ А1-O-А2=β и плечи ОА1 и ОА2 коленвала выбраны таким образом, чтобы угол атаки крыла менялся в зависимости от угла поворота α, а именно в первом полупериоде оборота коленвала был максимальным, а во втором полупериоде - минимальным, что достигается выбором геометрических параметров коленвала, длин строп, размеров крыла.
В качестве примера приведем ниже два пограничных состояния установки (с максимальным (фиг.3) и минимальным (фиг.4) крутящим моментом на валу). На фиг.3 видно, что в этом положении крыло находится почти перпендикулярно ветру (большой угол атаки). Сила сопротивления максимальна, и умноженная на максимальное плечо в этом положении она дает максимальный вращающий момент. На фиг.4 видно, что в этом положении крыло находится почти по ветру (малый угол атаки). Сила сопротивления минимальна и дает минимальный вращающий момент.
Таким образом, за один полупериод ветер выполняет большую работу (назовем ее положительной), а за второй полупериод - маленькую, но в противоположном направлении (назовем ее отрицательной). Суммарная работа и будет полезной работой, выполненной ветровым потоком за период.
На фиг.5 показан пример кинематической модели с пошаговым смещением и отображением на рисунке через каждые 30°, на которой хорошо видно, что один полупериод угол атаки крыла приближается к 90°, а во второй полупериод он минимален.
Разность работ за первый и второй полупериоды дают суммарную работу за период (за один оборот) коленвала. Вся энергоустановка может быть размещена на платформе, поворачивающейся относительно вертикальной оси по направлению ветра флюгером. Для улучшения равномерности вращения и сглаживания толчков на оси O-O можно расположить маховик. Также на оси O-O можно разместить любое количество элементарных (работающих на одно крыло) энергоустановок с целью повышения суммарной мощности, улучшения равномерности вращения и сглаживания толчков (как цилиндров в двигателе внутреннего сгорания).
Компьютерная программа расчета кинематических, аэродинамических и энергетических параметров установки выдает результаты в относительных единицах, которые показаны на графиках (фиг.6).
Для повышения надежности работы (в частности, исключения возможности задевания стропами вращающихся деталей коленвала, например, при резких изменениях направления ветра) сами стропы можно пропустить через направляющие ролики, как показано на фиг.7 (для ветра) и на фиг.8 (для водного потока, например для морских течений).
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает возможность получения отбора мощности от энергии водного или воздушного потока среды при использовании простой кинематической конструкции коленвала. Настоящее изобретение промышленно применимо, так как может быть изготовлено по известным технологиям.
Claims (1)
- Энергоустановка для преобразования энергии течения воздушных или водных потоков, содержащая вал отбора мощности, с которым кинематически связано введенное в поток по направлению его движения крыло или аэродинамический профиль, отличающаяся тем, что вал отбора мощности выполнен в виде коленвала, имеющего шейку с щечками, и два Г-образных рычага, жестко прикрепленных каждый одним плечом к оси вращения, предназначенной для отбора мощности, а другим плечом к соответствующей щечке шейки, причем крыло или аэродинамический профиль связано с этим коленвалом стропами, причем задняя кромка крыла через подшипники стропами подсоединена к оси шейки коленвала, а передняя кромка крыла - через подшипники к соосно расположенным плечам Г-образных рычагов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010152301/06A RU2451827C9 (ru) | 2010-12-21 | 2010-12-21 | Энергоустановка для преобразования энергии течения воздушных или водных потоков |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010152301/06A RU2451827C9 (ru) | 2010-12-21 | 2010-12-21 | Энергоустановка для преобразования энергии течения воздушных или водных потоков |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2451827C1 RU2451827C1 (ru) | 2012-05-27 |
RU2451827C9 true RU2451827C9 (ru) | 2012-09-10 |
Family
ID=46231704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010152301/06A RU2451827C9 (ru) | 2010-12-21 | 2010-12-21 | Энергоустановка для преобразования энергии течения воздушных или водных потоков |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2451827C9 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2658764B1 (es) * | 2016-09-12 | 2018-12-19 | Fº JAVIER PORRAS VILA | Tren de balanza de empuje para barco, avión y otras máquinas |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2109981C1 (ru) * | 1992-03-16 | 1998-04-27 | Юрий Иванович Черкасов | Способ преобразования кинетической энергии скоростного напора ветра и ветроустановка |
WO2008034421A2 (de) * | 2006-09-19 | 2008-03-27 | Manfred Franetzki | Drachen-kraftwerk |
WO2008123154A1 (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-16 | Nihon University | 流体式動力装置及び流体式発電装置 |
-
2010
- 2010-12-21 RU RU2010152301/06A patent/RU2451827C9/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2109981C1 (ru) * | 1992-03-16 | 1998-04-27 | Юрий Иванович Черкасов | Способ преобразования кинетической энергии скоростного напора ветра и ветроустановка |
WO2008034421A2 (de) * | 2006-09-19 | 2008-03-27 | Manfred Franetzki | Drachen-kraftwerk |
WO2008123154A1 (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-16 | Nihon University | 流体式動力装置及び流体式発電装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2451827C1 (ru) | 2012-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pawsey | Development and evaluation of passive variable-pitch vertical axis wind turbines | |
Hwang et al. | Optimization of cycloidal water turbine and the performance improvement by individual blade control | |
Wilson | Wind-turbine aerodynamics | |
WO2012129007A2 (en) | Reciprocating wind-powered transducer employing interleaved airfoil arrays | |
JP2007246082A (ja) | 渦流発生型のサイクリックなプロペラ | |
CN102734083B (zh) | 一种可抗强风的风力发电机桨叶 | |
Zouzou et al. | Experimental and numerical analysis of a novel Darrieus rotor with variable pitch mechanism at low TSR | |
Xu et al. | Energy extraction of two flapping foils with tandem configurations and vortex interactions | |
Kumar et al. | Hybrid kinetic turbine rotors: A review | |
RU2451827C9 (ru) | Энергоустановка для преобразования энергии течения воздушных или водных потоков | |
Ma et al. | Performance study for a novel vertical axis wind turbine based on simulation analysis | |
Zhu et al. | Energy extraction properties of a flapping wing with a deformable airfoil | |
WO2013044421A1 (zh) | 一种风力发电系统 | |
GB2454024A (en) | Wind powered reciprocating device with passive blade angle control | |
Karakas et al. | Effect of phase angle on tandem flapping-wing power generation | |
Malael et al. | Theoretical performances of double Gurney Flap equipped the VAWTs | |
CN103696912B (zh) | 一种基于地面效应的拍动翼风力机及工作方法 | |
RU2491445C1 (ru) | Способ преобразования энергии течения воздушных или водных потоков | |
Jakubowski et al. | Kinematics of a vertical axis wind turbine with a variable pitch angle | |
AU2008101143A4 (en) | Spinfoil aerodynamic device | |
CN204572322U (zh) | 一种万向水流发电机 | |
Platzer et al. | Flapping-wing technology: the potential for air vehicle propulsion and airborne power generation | |
Zwierzchowski et al. | Model tests of wind turbine with a vertical axis of rotation type Lenz 2 | |
CN103991546B (zh) | 一种旋转扑翼推力生成装置 | |
CN204386809U (zh) | 风电叶片 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH4A | Reissue of patent specification | ||
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 15-2012 FOR TAG: (54) |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131222 |