RU2453727C1 - Horizontal turbine wind-powered generator - Google Patents

Horizontal turbine wind-powered generator Download PDF

Info

Publication number
RU2453727C1
RU2453727C1 RU2011102717/06A RU2011102717A RU2453727C1 RU 2453727 C1 RU2453727 C1 RU 2453727C1 RU 2011102717/06 A RU2011102717/06 A RU 2011102717/06A RU 2011102717 A RU2011102717 A RU 2011102717A RU 2453727 C1 RU2453727 C1 RU 2453727C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
wind
elements
sail
horizontal
Prior art date
Application number
RU2011102717/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Губанов (RU)
Александр Владимирович Губанов
Original Assignee
Александр Владимирович Губанов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Владимирович Губанов filed Critical Александр Владимирович Губанов
Priority to RU2011102717/06A priority Critical patent/RU2453727C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2453727C1 publication Critical patent/RU2453727C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: horizontal turbine wind-powered generator comprises a support mast, on the top of which there is a fixed stator and a rotor with a vertical axis of rotation, and also a turbine with sail-type elements. The turbine represents a horizontal disc with at least two concentric rows of sail-type elements. Sail-type elements are installed with an equal pitch along one concentric circumference from the top, and along the other one at the bottom along the bearing disc surface in the form of trihedral pyramids. Pyramid bases are cut, and one of faces is open, radially directed or coaxial to the turbine radius, and forms a right or blunt angle with the disc. Pyramid-sail elements of different concentric rows have a relative isogonal displacement.
EFFECT: invention makes it possible to increase stability of wind-powered plant operation under unstable and extreme atmospheric conditions without application of an external force for start-up, and also to increase capacity, structural strength and reliability of a device.
4 dwg

Description

Изобретение используется для выработки малых и средних производственно-бытовых мощностей электроэнергии из возобновляемого природного источника, а именно воздушных потоков, прежде всего в нестабильных и экстремальных аэродинамических условиях континентального и близкого к нему по сложным атмосферным особенностям климата.The invention is used to generate small and medium-sized industrial and household electricity capacities from a renewable natural source, namely air flows, primarily in unstable and extreme aerodynamic conditions of the continental and close to it due to difficult atmospheric climate features.

Сущность технического решения состоит в том, что турбина ветроэнергетического устройства (ГТВ-генератора) представляет из себя горизонтальный диск, сверху и снизу данной несущей поверхности в по меньшей мере двух концентрических рядах с равным шагом установлены трехгранные пирамидно-парусные элементы, в основании которых вырезаны соответствующие сквозные отверстия. Одна из граней указанных парусных элементов является открытой, радиально направленной или коаксиальной радиусу турбины, образует с поверхностью диска прямой или тупой угол. Те же элементы разных рядов имеют относительное равноугловое смещение.The essence of the technical solution consists in the fact that the turbine of a wind energy device (GTV-generator) is a horizontal disk, at the top and bottom of this bearing surface in at least two concentric rows with equal pitch are installed trihedral pyramidal-sailing elements, at the base of which the corresponding through holes. One of the faces of these sailing elements is open, radially directed or coaxial to the radius of the turbine, forms a right or obtuse angle with the surface of the disk. The same elements of different rows have a relative equiangular displacement.

Изобретение относится в ветроэнергетическим генераторам с осью вращения ротора, не совпадающей с направлением ветра.The invention relates to wind energy generators with an axis of rotation of the rotor that does not coincide with the direction of the wind.

Из развития техники однако известно, что 91% используемой в практической энергетике ветростанций и энергомодулей относится к иному классу устройств, в которых ось вращения ротора совпадает с направлением ветра (установки HAWT с лопастными, преимущественно пропеллерными, турбинами). Столь односторонне деформированная ориентация на данный класс устройств привела к узко ограниченным областям их применения, а именно использованию в немногочисленных районах с благоприятными погодными условиями, в которых атмосферные ветры имеют достаточную скорость, устойчивую по величине и направлению. К этим территориям относятся прибрежные полосы и шельф на востоке США, Канады и Китая, в северо-западных странах Европы.From the development of technology, however, it is known that 91% of wind power plants and power modules used in practical energy belong to a different class of devices in which the axis of rotation of the rotor coincides with the direction of the wind (HAWT units with vane, mainly propeller, turbines). Such a unilaterally deformed orientation to this class of devices has led to narrowly limited areas of their application, namely, to use in a few areas with favorable weather conditions, in which atmospheric winds have a sufficient speed, stable in magnitude and direction. These territories include coastal strips and shelf in the eastern United States, Canada and China, in the northwestern countries of Europe.

В остальных регионах мира, особенно континентальных, где преобладают среднескоростные ветры, чередующиеся с вихрями и шквальными порывами, часто меняющие свою величину и направление, переходящие в наклонно поднимающиеся или опускающиеся потоки на стыке атмосферных фронтов, установки HAWT применяются исключительно редко и перспектив развития не имеют. Непреодолимым недостатком пропеллерных ветрогенераторов является скачок их лобового сопротивления при переходе к работе в условиях сильных ветров, что снижает их эффективность на 25-30 и более процентов. В таких режимах эксплуатации, а также при наклонно поднимающихся или опускающихся воздушных потоках и вихрях данный класс устройств полностью растрачивает свои преимущества, а его органические недостатки усугубляются.In other regions of the world, especially continental, where medium-speed winds prevail, alternating with vortices and squalling gusts, often changing their size and direction, turning into obliquely rising or falling flows at the junction of atmospheric fronts, HAWT installations are used extremely rarely and have no development prospects. An insurmountable drawback of propeller wind generators is the jump in their drag when switching to work in conditions of strong winds, which reduces their efficiency by 25-30 or more percent. In such operating modes, as well as with obliquely rising or falling air flows and vortices, this class of devices completely squanders its advantages, and its organic disadvantages are exacerbated.

Установлено теоретически и экспериментально, что класс ВЭУ с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра (установки VAWT или виндроторные турбины) более перспективны в смысле работоспособности в сложных атмосферных условиях, характерных для большинства территорий планеты и прежде всего регионов с континентальным климатом, имеют неисчерпанный на сегодня ресурс совершенствования аэродинамических качеств. Первый вывод следует из того, что установки VAWT, имея более низкий порог чувствительности, не требуют ориентации на ветер, что является решающим фактором в условиях нестабильных воздушных потоков, вихрей, пульсаций и флуктуации в атмосфере; второй вывод следует из принципа их действия, основанного на разнице аэродинамических свойств парусных элементов в диаметрально противоположных позициях относительно общей оси вращения. Обладая, кроме вертикального положения роторного вала, второй общей отличительной чертой, состоящей в том, что аэродинамические (парусные) элементы всех известных виндроторных турбин коаксиальны общей оси вращения, установки VAWT могут быть разделены на два типа.It has been established theoretically and experimentally that a wind turbine class with an axis of rotation of the rotor perpendicular to the wind direction (VAWT units or wind rotor turbines) is more promising in terms of operability in difficult atmospheric conditions, typical for most territories of the planet and, above all, regions with a continental climate, have today not been exhausted a resource for improving aerodynamic qualities. The first conclusion follows from the fact that VAWT installations, having a lower sensitivity threshold, do not require orientation to the wind, which is a decisive factor in conditions of unstable air flows, vortices, pulsations, and fluctuations in the atmosphere; the second conclusion follows from the principle of their action, based on the difference in the aerodynamic properties of the sailing elements in diametrically opposite positions relative to the common axis of rotation. Having, in addition to the vertical position of the rotor shaft, the second common distinguishing feature, consisting in the fact that the aerodynamic (sailing) elements of all known wind turbine turbines are coaxial to the common axis of rotation, VAWT units can be divided into two types.

К первому ортогональному типу установок VAWT принадлежат турбины, подобные ветроэлектростанции высокой мощности (патент RU №2331793), ветроротору с ковшовыми створчатыми лопастями (патент RU №2276283) и генератору (патент WO №2007/121904). Особенностью всех данных устройств является изменяющаяся парусность (обтекаемость) аэродинамических элементов под воздействием набегающего воздушного потока. Их стабильная работа возможна исключительно в идеальной среде, когда скорость ветра имеет оптимальное значение, постоянна по величине и направлению. Малейшее отклонение скорости ветра в ту или иную сторону вызывает несрабатывание или запаздывание работы механизмов и узлов сматывания парусов на барабаны, смыкание створчатых лопастей, изменение обтекаемости аэродинамических элементов. В реальной атмосфере с ее вихрями и турбулентностями возникают явления нарастающей вибрации и разрушающего резонанса. В указанных виндроторах турбины крепятся к роторным валам посредством рамочных конструкций, радиальных траверс или крестовин. Их недостаточная жесткость и прочность может привести при сильных, штормовых и ураганных ветрах к разрушению турбин, деформации роторов. Стоит только таким агрегатам остановиться на время штиля и слабоветрия, как его новый запуск становится невозможен без приложения сторонней силы. В противном случае турбины будут бесконечно совершать маятниковые колебания относительно вертикальной оси вращения.The first orthogonal type of VAWT plants includes turbines similar to high-power wind farms (patent RU No. 2331793), a wind rotor with ladle wing blades (patent RU No. 2276283) and a generator (patent WO No. 2007/121904). A feature of all these devices is the changing windage (streamlining) of the aerodynamic elements under the influence of the incoming air flow. Their stable operation is possible exclusively in an ideal environment, when the wind speed has an optimal value, is constant in magnitude and direction. The slightest deviation of wind speed in one direction or another causes malfunctioning or delay in the operation of mechanisms and knots for winding sails onto drums, closure of wing blades, and a change in the aerodynamic elements streamlining. In a real atmosphere with its vortices and turbulences, phenomena of increasing vibration and destructive resonance occur. In the indicated wind rotors, the turbines are attached to the rotor shafts by means of frame structures, radial traverses or crosses. Their insufficient rigidity and strength can lead to the destruction of turbines and deformation of rotors during strong, stormy and hurricane winds. It is only necessary for such units to stop for the time of calm and weak winds, as its new launch becomes impossible without the use of external force. Otherwise, the turbines will endlessly oscillate with respect to the vertical axis of rotation.

Ко второму неортогональному типу следует отнести такие конструкции того же класса ВЭУ, как лопасти Савониуса (веб-сайт: www.enersis.ru, раздел «ВРТБ - ветровая роторная турбина Болотова»), роторный ветродвигатель (патент RU №2210000), парусные элементы которых закреплены непосредственно на вертикальном роторном валу. Типичным представителем неортогональных виндроторов или одной из модификаций лопастей Савониуса является турбина с вертикально вытянутыми чашевидными парусными элементами (патент US №20090167028). Крепление ее чаш к роторному валу усилено присутствием горизонтального диска. При работе такой турбины отработанный воздух не имеет выхода из объема чаш и вытесняется оттуда набегающими потоками, вследствие чего энергия ветра затрачивается нерационально, наблюдаются хаотичные вихри и пульсации, флаттерный срыв воздушных струй с кромок парусных элементов. Конструкция подвергается сильным разрушающим колебаниям и знакопеременным нагрузкам. Наличие крепежного не перфорированного диска ухудшает аэродинамику турбины, что наряду с незначительностью ометаемой ею площади не позволяет развить мощность более 1-2 кВт.The second non-orthogonal type should include such constructions of the same class of wind turbines as Savonius blades (website: www.enersis.ru, section “VRTB - Bolotov wind rotor turbine”), rotor wind turbine (patent RU No. 22210000), whose sailing elements fixed directly to the vertical rotor shaft. A typical representative of non-orthogonal windrotors or one of the modifications of the Savonius blades is a turbine with vertically elongated cup-shaped sailing elements (US patent No. 20090167028). The fastening of its bowls to the rotor shaft is enhanced by the presence of a horizontal disk. During the operation of such a turbine, the exhaust air has no way out of the volume of the cups and is forced out by free flows, as a result of which the wind energy is wasted irregularly, there are chaotic eddies and pulsations, flutter disruption of air jets from the edges of sailing elements. The design is subjected to strong damaging vibrations and alternating loads. The presence of a mounting non-perforated disk impairs the aerodynamics of the turbine, which, along with the insignificance of the area swept by it, does not allow to develop a power of more than 1-2 kW.

В целях достижения имеющей практический интерес мощности неортогональные VAWT исполняются в виде башен, что позволяет получить развитую поверхность парусных элементов и большую площадь ометаемой турбиной поверхности. Однако в результате этого роторный вал получается длинномерным и работающим на скручивание, которое усугубляется разницей аэродинамических режимов по высоте: ламинарных у основания вала и возрастающе турбулентных ближе к его вершине. По причине высокого суммарного лобового сопротивления парусных элементов башенные ВЭУ склонны к опрокидыванию под напором ветра. Кроме того, ввиду большого числа ярусных или высоты монолитных парусных элементов, навешенных на вал, его вес становится столь значительным, что возникает потребность в приложении сторонней силы для преодоления инерции массивной турбинно-роторной конструкции и начала его заданного вращательного движения.In order to achieve power of practical interest, non-orthogonal VAWTs are made in the form of towers, which makes it possible to obtain a developed surface of sailing elements and a large area of a swept surface of a turbine. However, as a result of this, the rotor shaft turns out to be long and torsional, which is aggravated by the difference in aerodynamic modes in height: laminar at the base of the shaft and increasing turbulent closer to its top. Due to the high total frontal drag of the sailing elements, tower wind turbines are prone to tipping over under the pressure of the wind. In addition, due to the large number of longlines or the height of monolithic sailing elements hung on the shaft, its weight becomes so significant that there is a need for the use of external force to overcome the inertia of the massive turbine-rotor structure and begin its predetermined rotational movement.

Во избежание биения генераторного вала обязательным технологическим требованием для всех ВЭУ является тонкая статическая и динамическая балансировка турбинно-роторного узла. Однако из-за конструктивных особенностей виндроторов (консольность парусных элементов на концах рам, траверс и крестовин ортогональных турбин, эффект колебаний натянутой струны, наблюдаемый при работе длинномерных валов башенных установок) условие это не возможно выполнить идеально. Биения механизмов VAWT не удается избежать. Амплитуда колебаний подвижных узлов ветроэнергостанций столь значительна, что их тряска легко наблюдается визуально.In order to avoid the beating of the generator shaft, an obligatory technological requirement for all wind turbines is the thin static and dynamic balancing of the turbine-rotor assembly. However, due to the design features of the windrotors (the cantileverness of the sailing elements at the ends of the frames, traverses and crosses of orthogonal turbines, the effect of vibrations of a stretched string observed during the operation of long shafts of tower installations), this condition cannot be fulfilled ideally. The beating of VAWT mechanisms cannot be avoided. The amplitude of vibrations of the mobile nodes of wind power stations is so significant that their shaking is easily observed visually.

Значения коэффициента использования энергии ветра для ортогональных и не ортогональных виндроторов колеблется в узких пределах 25-35%, что говорит о незначительной разнице в аэродинамических свойствах парусных элементов в их диаметрально противоположных позициях и низкой эффективности преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию вращающегося роторного вала. Признано, что до настоящего времени для конструкций системы VAWT не найдено достаточно простого и рационального решения.The values of the coefficient of utilization of wind energy for orthogonal and non-orthogonal windrotors fluctuates within a narrow range of 25-35%, which indicates a slight difference in the aerodynamic properties of the sailing elements in their diametrically opposite positions and low efficiency of the conversion of kinetic energy of the wind into the mechanical energy of a rotating rotor shaft. It is recognized that, until now, a fairly simple and rational solution has not been found for VAWT system designs.

Целью изобретения является обеспечение устойчивой работы ВЭУ в нестабильных и экстремальных атмосферных режимах без применения для запуска установки сторонней силы, повышение прочности и надежности ветрогенератора.The aim of the invention is to ensure the stable operation of wind turbines in unstable and extreme atmospheric conditions without using external forces to start the installation, increasing the strength and reliability of the wind generator.

Поставленная задача для малых и средних бытовых или производственных потребителей (до 20 кВт) реализуется тем, что парусные элементы ГТВ-генератора радиально и концентрически выстроены в общей для них всех горизонтальной плоскости. Опорной конструкцией для них является не периферийные стороны турбинной рамки, траверсы или непосредственно длинномерный роторный вал, а горизонтальный диск, который является более жесткой и прочной конструкцией. При этом в диске имеются треугольные отверстия, выполненные с равномерным шагом по меньшей мере в два концентрических ряда. Одна из сторон упомянутых отверстий в обязательном порядке совпадает или параллельна радиусу жесткого диска, они же в разных концентрических рядах смещены на определенный равный угол относительно друг друга и оснащены парусными элементами. Последние из указанных компонентов конструкции горизонтальной турбины выполнены в виде трехгранных пирамид с открытым основанием, которое совпадает по форме и размерам с отверстиями в жестком диске и совмещены с ними. Также открытой является одна из сторон пирамидно-парусных элементов, которая под прямым или тупым углом расположена к поверхности опорного диска и совпадает с радиально направленной или коаксиальной радиусу диска кромкой сквозных отверстий в нем. В одном из концентрических рядов пирамидно-парусные элементы установлены сверху, а в другом ряду - снизу жесткого диска.The task for small and medium-sized household or industrial consumers (up to 20 kW) is realized by the fact that the sailing elements of the GTV generator are radially and concentrically aligned in the horizontal plane common to them all. The supporting structure for them is not the peripheral sides of the turbine frame, crosshead or directly long rotor shaft, but a horizontal disk, which is a more rigid and durable structure. Moreover, the disk has triangular holes made with a uniform pitch in at least two concentric rows. One of the sides of the mentioned openings necessarily coincides or is parallel to the radius of the hard disk, they are also displaced in different concentric rows by a certain equal angle relative to each other and are equipped with sailing elements. The last of these components of the horizontal turbine design are made in the form of trihedral pyramids with an open base, which coincides in shape and size with the holes in the hard disk and combined with them. Also open is one of the sides of the pyramidal-sailing elements, which is located at a right or obtuse angle to the surface of the supporting disk and coincides with the radially directed or coaxial radius of the disk with the edge of the through holes in it. In one of the concentric rows, pyramidal-sailing elements are installed on top, and in the other row - below the hard drive.

На фиг.1 показан общий вид дискового ГТВ-генератора, где поперечное сечение пирамидно-парусных элементов конструкции для наглядности показано в фронтальной плоскости; на фиг.2 и 3 - продольный разрез пирамидно-парусных элементов верхнего и нижнего концентрического ряда соответственно; на фиг.4 - вид сверху на горизонтально-дисковую турбину с действительной схемой размещения пирамидно-парусных элементов в концентрических рядах под оптимальным угловым смещением.Figure 1 shows a General view of the disc GTV generator, where the cross section of the pyramid-sailing structural elements for clarity is shown in the frontal plane; figure 2 and 3 is a longitudinal section of the pyramidal-sailing elements of the upper and lower concentric row, respectively; figure 4 is a top view of a horizontal disk turbine with a valid layout of the pyramid-sailing elements in concentric rows under the optimal angular displacement.

Устройство состоит из опорной мачты 1, на вершине которой имеется генератор 2. На вертикальном роторном валу 3 генератора закреплен в горизонтальной плоскости жесткий диск 4 с треугольными сквозными отверстиями 5, исполненными по меньшей мере в двух концентрических рядах с равномерным шагом. Над и под упомянутыми отверстиями в разных концентрических рядах установлены идентичные пирамидно-парусные элементы 6.The device consists of a support mast 1, on top of which there is a generator 2. On the vertical rotor shaft 3 of the generator, a hard disk 4 with triangular through holes 5, made in at least two concentric rows with a uniform pitch, is mounted in a horizontal plane. Identical pyramidal-sailing elements 6 are installed above and below the holes in different concentric rows.

Под напором ветра и в результате разницы в аэродинамических показателях диаметрально расположенных парусных элементов 6 по фронту воздушного потока возникает результирующая движущая сила, создающая крутящий момент на вертикальном роторном валу 3 генератора 2. Ротор 3 приводится во вращение, генератор 2 начинает вырабатывать электрическую энергию.Under the pressure of the wind and as a result of the difference in aerodynamic performance of the diametrically located sailing elements 6, a resulting driving force arises on the front of the air flow, which generates torque on the vertical rotor shaft 3 of the generator 2. The rotor 3 is rotated, the generator 2 starts to generate electrical energy.

Благодаря большему, чем у прототипов аэродинамическому отличию парусных элементов при их выбранной пирамидальной форме в положениях навстречу ветру открытой гранью и острым отклоненным от ветра ребром, действует большая результирующая сила, создающая больший крутящий момент на валу ротора и мощность генератора при той же энергетике воздушной среды. Этот же фактор наряду с меньшей массой и инерцией турбины, оптимальным порогом ее чувствительности позволяют запустить ВЭУ в работу без приложения сторонней силы.Due to the greater aerodynamic difference between the prototypes of the sailing elements than the prototypes when their pyramidal shape is selected in the positions facing the wind with an open face and a sharp edge deflected from the wind, a large resulting force acts, creating more torque on the rotor shaft and generator power at the same energy of the air. The same factor, along with the smaller mass and inertia of the turbine, the optimal threshold of its sensitivity, allow the wind turbine to start working without the use of an external force.

Размещение пирамидно-парусных элементов на жестком диске обеспечивает большую прочность и надежность турбины ветрогенератора. Становится технически более реальным отбалансировать и тем самым резко уменьшить биение турбины. Горизонтальная, как в пропеллерных ветряках, консольность вращающегося вала и вертикальная консольность турбин, как в ортогональных виндроторах, устранены. Отсутствует значительный разнос подшипниковых опор ротора, свойственная башенному типу установок VAWT.Placing the pyramid-sailing elements on the hard drive provides greater strength and reliability of the turbine of the wind generator. It becomes technically more realistic to balance and thereby drastically reduce the runout of the turbine. Horizontal, as in propeller windmills, cantileverness of a rotating shaft and vertical cantileverness of turbines, as in orthogonal wind rotors, have been eliminated. There is no significant spacing of the rotor bearing bearings characteristic of the tower type of VAWT installations.

Горизонтальное положение дисковой турбины создает условие для работы пирамидно-парусных элементов в однородном по аэродинамическому режиму узком слое воздушного потока. Этому же, т.е. устойчивому характеру работы ГТВ-генератора, служит средний в ряду известных из развития технических средств ветроэнергетики порог чувствительности турбинно-роторного узла. Турбина предлагаемого устройства не реагирует на незначительные флуктуации и пульсации атмосферы, работает ровно и стабильно. В свою очередь положительно влияет на данный параметр турбины равномерный шаг размещения парусных элементов в концентрических рядах и их относительное равноугловое смещение, как показано на фиг.4.The horizontal position of the disk turbine creates a condition for the operation of the pyramid-sailing elements in a narrow aerodynamic mode homogeneous narrow layer of air flow. The same, i.e. the stable nature of the operation of the GTV generator is served by the sensitivity threshold of the turbine-rotor unit, which is average in a number of known from the development of technical means of wind energy. The turbine of the proposed device does not respond to minor fluctuations and pulsations of the atmosphere, it works smoothly and stably. In turn, this parameter of the turbine positively affects the uniform pitch of the placement of sailing elements in concentric rows and their relative equal-angle displacement, as shown in figure 4.

При сверхнормативных по скорости ветра режимах работы ГТВ-генератора не происходит резкого скачка лобового сопротивления турбины, поскольку с трех своих сторон пирамидно-парусные элементы имеют обтекаемые формы, а с четвертой - предусмотрен плавный выход воздушного потока через сквозные отверстия в горизонтальном диске турбинного узла.When the operating conditions of the GTV generator are excessive for wind speed, there is no sharp jump in the frontal resistance of the turbine, since the pyramid-sailing elements have streamlined shapes on its three sides, and a smooth exit of the air flow through the through holes in the horizontal disk of the turbine assembly is provided on the fourth.

Возможности работы установки в наклонно восходящих и поднимающихся потоках воздуха способствует наклон ребра пирамидно-парусных элементов навстречу ветру. При этом если теплый атмосферный фронт поднимается, будут в основном задействованы элементы, размещенные на жестком диске турбины, а при холодном опускающимся фронте - снизу того же диска. Этим обстоятельством обусловлена необходимость по меньшей мере двух концентрических рядов упомянутых здесь элементов.The slope of the edge of the pyramidal-sailing elements towards the wind contributes to the installation’s operation in oblique ascending and rising air flows. Moreover, if a warm atmospheric front rises, the elements located on the turbine hard disk will be mainly involved, and with a cold falling front - from the bottom of the same disk. This circumstance necessitates at least two concentric rows of the elements mentioned here.

Кроме базового исполнения, которое подробно изложено выше, турбина ГТВ-генератора в зонах легких ветров (4-6 м/с) может быть исполнена в виде каркаса, обтянутого прочной тканью или пластиком. На территориях со шквалами и штормами опорная поверхность пирамидно-парусных элементов усиливается и, например, образуется из двух горизонтальных дисков, скрепленных между собой ребрами жесткости.In addition to the basic design, which is described in detail above, the turbine of the GTV generator in the areas of light winds (4-6 m / s) can be made in the form of a frame covered with durable fabric or plastic. In territories with squalls and storms, the supporting surface of the pyramid-sailing elements is strengthened and, for example, is formed of two horizontal disks fastened together by stiffeners.

Claims (1)

Горизонтально-турбинный ветрогенератор, содержащий опорную мачту, на вершине которой размещены неподвижный статор и ротор с вертикальной осью вращения, турбина с парусными элементами, отличающийся тем, что турбина представляет из себя горизонтальный диск с по меньшей мере двумя концентрическим рядами парусных элементов, установленных с равным шагом по одной концентрической окружности сверху, а по другой снизу несущей дисковой поверхности в виде трехгранных пирамид, основания которых вырезаны, а одна из граней является открытой, радиально направленной или коаксиальной радиусу турбины и образует с диском прямой или тупой угол, пирамидно-парусные элементы разных концентрических рядов имеют относительное равноугловое смещение. A horizontal-turbine wind generator containing a support mast, on top of which a fixed stator and a rotor with a vertical axis of rotation are placed, a turbine with sailing elements, characterized in that the turbine is a horizontal disk with at least two concentric rows of sailing elements installed with equal in steps of one concentric circle above and below the other on the supporting disk surface in the form of trihedral pyramids, the bases of which are cut out, and one of the faces is open, no directional or coaxial turbine radius and forms with the disc straight or obtuse angle, sailing-pyramidal elements of different concentric rows are offset relative ravnouglovoe.
RU2011102717/06A 2011-01-26 2011-01-26 Horizontal turbine wind-powered generator RU2453727C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011102717/06A RU2453727C1 (en) 2011-01-26 2011-01-26 Horizontal turbine wind-powered generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011102717/06A RU2453727C1 (en) 2011-01-26 2011-01-26 Horizontal turbine wind-powered generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2453727C1 true RU2453727C1 (en) 2012-06-20

Family

ID=46681111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011102717/06A RU2453727C1 (en) 2011-01-26 2011-01-26 Horizontal turbine wind-powered generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2453727C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679072C1 (en) * 2017-11-27 2019-02-05 Василий Силантьевич Петров Wind turbine
RU216010U1 (en) * 2022-10-31 2023-01-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ ) wind turbine
WO2023000043A1 (en) * 2021-07-19 2023-01-26 Драгомир КОНСТАНТИНОВ Fluid turbine with parachute-like catchers

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040018087A1 (en) * 2002-07-29 2004-01-29 Dow Edmund Scott Texas turnstile WindCatcher
RU2276283C2 (en) * 2001-12-05 2006-05-10 Владимир Александрович Морозов Wind rotor with bucket folding blades
WO2007121904A1 (en) * 2006-04-20 2007-11-01 Gianfranco Oradini Sail for the rotor of a wind generation facility
RU2331793C1 (en) * 2007-01-09 2008-08-20 Владимир Алексеевич Винокуров High output wind farm
US20090167028A1 (en) * 2006-04-25 2009-07-02 Tatumi Akamine Wind Turbine generator rotor, wind turbine generator and wind turbine generator system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2276283C2 (en) * 2001-12-05 2006-05-10 Владимир Александрович Морозов Wind rotor with bucket folding blades
US20040018087A1 (en) * 2002-07-29 2004-01-29 Dow Edmund Scott Texas turnstile WindCatcher
WO2007121904A1 (en) * 2006-04-20 2007-11-01 Gianfranco Oradini Sail for the rotor of a wind generation facility
US20090167028A1 (en) * 2006-04-25 2009-07-02 Tatumi Akamine Wind Turbine generator rotor, wind turbine generator and wind turbine generator system
RU2331793C1 (en) * 2007-01-09 2008-08-20 Владимир Алексеевич Винокуров High output wind farm

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679072C1 (en) * 2017-11-27 2019-02-05 Василий Силантьевич Петров Wind turbine
WO2023000043A1 (en) * 2021-07-19 2023-01-26 Драгомир КОНСТАНТИНОВ Fluid turbine with parachute-like catchers
RU216010U1 (en) * 2022-10-31 2023-01-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ ) wind turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhao et al. A review: Approaches for aerodynamic performance improvement of lift-type vertical axis wind turbine
US8157501B2 (en) Vertical axis sail-type windmill power transfer device
Battisti et al. Analysis of different blade architectures on small VAWT performance
US8167533B2 (en) Wind energy system
US7303369B2 (en) Magnetic vertical axis wind turbine
Ragheb Vertical axis wind turbines
US7802967B2 (en) Vertical axis self-breaking wind turbine
US7976267B2 (en) Helix turbine system and energy production means
US9041239B2 (en) Vertical axis wind turbine with cambered airfoil blades
US20080159873A1 (en) Cross fluid-flow axis turbine
US11236724B2 (en) Vertical axis wind turbine
US20120070293A1 (en) Wind turbine apparatus, wind turbine system and methods of making and using the same
WO2010071850A2 (en) Multi-rotor vertical axis wind turbine
US20120020788A1 (en) Wind energy system
US9890768B2 (en) Hybrid vertical axis wind turbine
RU2453727C1 (en) Horizontal turbine wind-powered generator
US20070160477A1 (en) Vertical axis fluid actuated turbine
US11629691B2 (en) Vertical axis turbine
CN204003265U (en) A kind of vertical axis aerogenerator
CN204627851U (en) Vertical axis aerogenerator
KR20090051669A (en) Wind-collecting type windmill for wind power generation
CN201963471U (en) Blade of magnetic levitation savonius rotor wind driven generator
RU217788U1 (en) WIND SOLAR POWER PLANT
RU217787U1 (en) WIND SOLAR POWER PLANT
RU217734U1 (en) WIND SOLAR POWER PLANT