RU2468250C2 - Инфраструктура для привода и ускоренного взлета аэродинамических поверхностей для тропосферного эолового генератора - Google Patents

Инфраструктура для привода и ускоренного взлета аэродинамических поверхностей для тропосферного эолового генератора Download PDF

Info

Publication number
RU2468250C2
RU2468250C2 RU2010154077/06A RU2010154077A RU2468250C2 RU 2468250 C2 RU2468250 C2 RU 2468250C2 RU 2010154077/06 A RU2010154077/06 A RU 2010154077/06A RU 2010154077 A RU2010154077 A RU 2010154077A RU 2468250 C2 RU2468250 C2 RU 2468250C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
infrastructure
generator according
wing
aeolian generator
cables
Prior art date
Application number
RU2010154077/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010154077A (ru
Inventor
Массимо ИППОЛИТО
Original Assignee
Массимо ИППОЛИТО
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 Массимо ИППОЛИТО filed Critical Массимо ИППОЛИТО
Publication of RU2010154077A publication Critical patent/RU2010154077A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2468250C2 publication Critical patent/RU2468250C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D5/00—Other wind motors
    • F03D5/06—Other wind motors the wind-engaging parts swinging to-and-fro and not rotating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D5/00—Other wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/91—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure
    • F05B2240/917—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure attached to cables
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/92—Mounting on supporting structures or systems on an airbourne structure
    • F05B2240/921—Mounting on supporting structures or systems on an airbourne structure kept aloft due to aerodynamic effects
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к оптимизированной структуре для привода и ускоренного (принудительного) взлета аэродинамических поверхностей для тропосферного эолового генератора. Описана инфраструктура для тропосферного эолового генератора, содержащая поворотное основание; по меньшей мере один ориентируемый рычаг; по меньшей мере одну систему для поддержания по меньшей мере одного крыла и приводную систему управляющими тросами крыла. Также она дополнительно содержит по меньшей мере одну вентиляционную установку. При этом упомянутая вентиляционная установка приспособлена производить, при отсутствии атмосферного ветра, весь объем искусственного ветра, необходимого для осуществления взлета крыла, или приспособлена производить, при наличии атмосферного ветра, долю искусственного ветра, необходимую для осуществления взлета крыла. Технический результат заключается в обеспечении взлета и достижения рабочих высот устройства независимо от состояния ветра на земле. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к оптимизированной структуре для привода и ускоренного (принудительного) взлета аэродинамических поверхностей для тропосферного эолового генератора.
Возобновляемые источники энергии обычно имеют проблему в том, что они доступны в разбавленной форме во времени и пространстве; от солнца можно непосредственно получать среднюю электрическую мощность около 20 Вт/м2, в то время как ветряные электростанции в виде традиционных эоловых вышек генерируют около 4 Вт/м2, а уровни всех других источников, подобных биомассе, энергии моря, стимулированным геотермальным источникам, составляют меньше 1 Вт/м2. Для выработки значимых количеств энергии, машины и системы для сбора и преобразования энергии от возобновляемых источников должны, таким образом, иметь большие или очень большие размеры. Для фотогальванической или термодинамической солнечной энергии необходимо занять большие по протяженности территории панелями или зеркалами, а для обычной эоловой системы необходимо иметь большие вышки, расположенные как можно ближе друг к другу и объединенные в ветряные электростанции.
Наиболее важным элементом для оценки этих работ, даже до оценки осуществления и возврата финансовых вложений, является необходимая энергия для создания систем. Возврат финансовых вложений может быть позитивным даже в ситуациях при недостаточном возврате энергии, из-за деформаций рынков, связанных с помощью государства. Возможна ситуация, в которой, при намерении выработки энергии из возобновляемого источника, начинают такой обременительный процесс осуществления, с точки зрения энергии, что срок работы системы не будет достаточным для возврата. Для более глубокого рассмотрения вопроса необходимо обратиться к концепциям, обычно описываемым в литературе, касающимся энергетической рентабельности, энергетических затрат на производство и эксплуатацию, эксергии; однако целью данного документа не является дальнейшее разъяснение этих фактов.
В данном изобретении используется концепция тропосферного эолового генератора, уже запатентованного Заявителем и получившего Итальянский патент № 1344401, в котором представлены эти элементы оптимизации, которые позволяют минимизировать затраты энергии, необходимые для создания и управления установкой, делая саму установку новым образцом эффективности и возврата энергии. Важным параметром обеспечения производительности является эквивалентное количество часов работы машины в год. Когда инвестиции уже произведены и машина работает, необходимо повышать до максимума эквивалентное количество часов работы для ускорения возврата экономических и энергетических средств. Тропосферная эоловая система обладает преимуществом, заключающимся в том, что ее можно эксплуатировать более постоянно и при более сильных ветрах, которые могут иметь место на высотах, на которых не могут работать другие типы эоловых машин; однако для полного использования преимущества такой ситуации необходимо, чтобы аэродинамические поверхности достигали рабочей высоты даже в ситуациях с недостаточными или нулевыми ветрами на земле. В экспериментах, выполненных с первыми прототипами генератора, аэродинамические поверхности запускали на высоту, используя натяжение, прикладываемое к тросам лебедками. Кто-то должен переместить аэродинамическую поверхность от генератора параллельно земле и расположить ее на достаточном расстоянии для ее возврата с помощью лебедок, применяя достаточную скорость оттягивания к тросам таким образом, чтобы крыло развивало такую интенсивность подъема, чтобы уравновешивать его собственный вес и создавать вертикальную составляющую ускорения, которая вызывает его взлет и обеспечивает возможность управляемым образом вести его вдоль траектории подъема до рабочей высоты. Этот способ является оптимальным для экспериментальных действий, но он недостаточно практичен для установленной машины, работающей постоянно и с целями производства энергии.
Целью настоящего изобретения является решение указанных выше проблем прототипа: предпочтительным условием является возможность взлета и достижения рабочих высот в любое время, автоматически и независимо от состояния ветра на земле. Техническое решение такой задачи состоит в обеспечении структуры машины для запуска вентиляционной системой струйного типа, действие которой может быть сложено с действием ветра на земле или действием которой можно полностью заменить действие ветра, придавая потоку, направленному против ветра, минимальную скорость, достаточную для взлета аэродинамических поверхностей и достижения ими рабочей высоты.
Тип осуществления, описанный в настоящем документе, заключается в использовании пары осевых вентиляторов, установленных в трубе и приводимых в действие электрическими двигателями. Корпус вентилятора можно ориентировать с помощью сцепленного соединения с двумя степенями свободы. Струю от вентилятора можно ориентировать и соединять, следуя за движением аэродинамических поверхностей в фазе осуществления их взлета. Дебет энергии системы является недостаточным: была возможность подсчитать, что потребление, меньшее 2 кВт·ч, при мощности, приблизительно равной 200 кВт, достаточно для запуска аэродинамической поверхности выше 200 м даже при спокойном состоянии ветра.
Эта установка может использовать преимущества информации, доступной от метеослужб, для выбора направления взлета и модулирования поглощаемой мощности во время взлета. Такую информацию можно автоматически получать и обрабатывать, посредством электронного управления, которое обеспечит маневр взлета. Для завершения оптимизации машины и настройки стартовой ситуации, пригодной для взлета аэродинамических поверхностей, которому способствуют и который поддерживают с помощью вентиляторов, необходима структура для поддержания крыла, с помощью которой, в стартовых условиях, предварительно располагают крыло, ориентируя его в пространстве наиболее пригодным образом для приема потока искусственной вентиляции, который можно векторно складывать в различных соотношениях с естественным потоком.
Структура должна только осуществлять поддерживание аэродинамической поверхности и себя в состояниях покоя. В рабочих условиях, при которых вся сила ветра, воздействующая на крыло, отражается на управляющих канатах, структура должна быть способна к упругой деформации или должна быть способна к удобному ориентированию посредством механических соединений, вместо жесткого противодействия рабочим силам, таким образом уменьшая плечо рычага, к которому прикладывается опрокидывающий момент, и обеспечивая возможность особенно легкого и экономного задания размеров структуры. Поддерживающая структура, осуществленная согласно данной заявке, разработана таким образом, чтобы она оставалась прямолинейной в исходных условиях, и чтобы можно было предварительно располагать аэродинамическую поверхность таким образом, чтобы правильно принимать естественный или искусственный вентиляционный поток. Для использования двухканатных аэродинамических поверхностей требуется, чтобы в исходном положении, ожидая взлет, крыло было полностью развернуто и соответствующим образом ориентировано относительно естественного ветра или суммы этого последнего и искусственного ветра, создаваемого вентиляторами, для максимально облегчения маневрирования. С этой целью дополнительно обеспечено два концевых рычага, в дополнение к вышке, которые можно разводить, как циркуль, и с соответствующими размерами, зависящими от размеров крыла.
Аэродинамической поверхности в начале стадии взлета сохраняют особое полетное положение, в котором результирующая аэродинамических сил в основном состоит из торможения. При движении вдоль траектории подъема, когда высота и, следовательно, скорость атмосферного ветра увеличиваются, векторная сумма скорости полета и скорости ветра создает относительную скорость, известную как «кажущийся (относительный) ветер», которая обеспечивает постепенный переход, осуществляемый электронным управлением, к полетному положению, в котором результирующая аэродинамических сил в основном состоит из подъема. Аэродинамическая поверхность, в начале фазы взлета, находится в положении особого баланса, при котором вращение вокруг оси, представленной биссектрисой канатов, является одной степенью свободы вне непосредственного управления, и может колебаться с циклическими вращениями, поддерживаемыми ветром; по этой причине важно, что аэродинамическая поверхность расположена в направлении, которое инерционно сохраняется в течение достаточного периода времени таким образом, чтобы имел место минимальный аэродинамический подъем; и это позволяет управлению направлять аэродинамическую поверхность в маневрах отодвигания и достижения высоты. Вышка с концевыми рычагами будет ориентирована по ветру, если имеет место поток естественного воздуха, так как этим гарантируется, что на стадии взлета невозможны мешающие физические взаимодействия между структурой и отдаляющейся аэродинамической поверхностью; точное совмещение с потоком дополнительно действует как фактор улучшения времени ожидания момента для управления аэродинамической поверхностью во время фазы подъема.
Процедура возврата аэродинамических поверхностей основана на быстром перематывании канатов с адекватной разницей длин для использования маневра, который можно сравнить со скольжением крыла, при котором аэродинамическая поверхность теряет высоту, когда она развивается подобно флагу. Система ориентирования по ветру приспособлена к непосредственной реализации на поворотном основании, на котором установлены целиком и вентиляторы, и вышка. В этом случае вышка обладает единственным направлением наклона, единственной степенью свободы, которая может быть разложена на одно или большее число последовательных шарнирных соединений. Если ориентирование по направлению ветра происходит на уровне циркуля, вышка должна быть ограничена шаровым или универсальным соединением, чтобы всенаправленно следовать установке циркуля. Эти перемещения и степени свободы необходимо регулировать с помощью взаимозамыкания с редукторами или, проще говоря, с использованием упругих элементов, которые создают предварительно определенное исходное нейтральное положение: обычно вышка в состоянии покоя является прямой, а циркуль раскрыт в горизонтальной плоскости у вершины вышки.
В случае использования упругих элементов может быть необходимым добавление амортизаторов для демпфирования и поглощения возможных колебаний. Альтернативный вариант осуществления сочлененной вышки представляет собой вышку, которая приближается к шесту, изготовленному из достаточно гибкого материала или из материала с запрограммированной гибкостью, которая соответствует по поведению и назначению, описываемым для шарнирного, шарового, или универсального соединений. Версия с использованием гибкого шеста может быть особенно пригодной для эоловых машин ограниченной мощности, для одного, или отдельного, пользователя.
При естественном потоке ветра, имеющем пониженную скорость, аэродинамическая поверхность очень чувствительна к высокой нестабильности аэродинамического поля движения и обладает сильной динамической нестабильностью на начальной стадии запуска, раскачивается в широких пределах до тех пор, пока полетная скорость и подъем не достигнут адекватных величин. Электронное управление будет иметь доступными все динамические данные в реальном времени для возможных колебаний, включая ускорение, скорость и положение по шести степеням свободы системы. Управление будет способно позаботиться об этом посредством воздействия на длину и разницу длин тросов, мощность вентиляции и направление устройств струйного типа. Целью является стабилизация маневра взлета до тех пор, пока не будут достигнуты высота и скорость ветра, которые гарантируют достаточные полетную скорость и подъем.
Другим приближением к решению проблем является подача значительного потока воздуха, выбор времени при мгновенном положении аэродинамической поверхности для уменьшения до минимума периода времени, в течение которого ею невозможно управлять. Когда аэродинамическая поверхность уже достигла ветра, достаточного для полета, струйные вентиляторы могут быть выключены, а маневр подъема на высоту может продолжаться до тех пор, пока не достигнута рабочая высота за счет естественного источника ветра. При достижении рабочей высоты подпрограмма взлета может выйти из управления в основную процедуру выработки энергии. При выработке (энергии) вышка и рычаги циркуля следуют за канатом, который отражает все тяговое усилие, создаваемое подъемом летающей аэродинамической поверхности, где очевидным преимуществом является то, что структуры не должны сильно противодействовать разложению сил, которые действуют на них. Изменяемая геометрия структуры, приспособленная к траектории каната, реагирует на внешние нагрузки только силами, предварительно установленными с помощью пружин или приводов, обладающих тенденцией к сохранению нормально прямой вышки и нормально раскрытого циркуля. Вышка наклоняется из нормально прямого положения в направлении натяжения канатов, и при этом сильно уменьшается опрокидывающий момент и уменьшается потребность в структуре, пригодной для поддержания интенсивности разложения силы от каната. Фактически плечо, к которому прикладывается сила каната, больше не представляет собой высоту вышки, так как укорачивается почти до сочленения.
Аналогичным образом циркуль сближают и ориентируют таким образом, чтобы он был коллинеарен с канатом; это действие противодействия пружинам или приводам, которые задают исходное положение, представляет собой ограниченную силу, которая может быть предусмотрена в технических требованиях; и это позволяет также задавать размеры шкивов, выход троса и систему скольжения, принимая в расчет только максимальную скорость каната, но не максимальное натяжение, дополнительно снижая структурные потребности машины. Теперь может быть лучше выявлена системная роль описанной выше структуры, которая эффективно вмешивается, придавая предварительно определенную геометрию и положение, когда аэродинамическая поверхность находится в состоянии покоя и когда на канаты не действуют силы, в то время когда она расположена вдоль направления нагрузки, в результате чего уменьшаются до минимума ограничивающие и упругие реакции, когда аэродинамическая поверхность находится в полете, создавая общее осевое тяговое усилие вдоль тросов, которое можно назвать аэродинамическим подъемом аэродинамической поверхности.
Эта эоловая машина укомплектована машинным отделением, содержащим приводные лебедки для возврата мощности скольжения от канатов и катушек для сбора и подачи каната. Следует отметить, что задачи разделены между лебедками для сбора каната и силовыми лебедками, которые позволяют не нагружать чрезмерно накладываемые слои наматываемого каната; остаточное натяжение каната, сходящего с силовой лебедки, должно быть стабилизировано шкивом на дендироле, и упорядоченное распределение каната на моторизованном барабане для сбора получают посредством осевого и синхронного скольжения самого барабана.
Способ управления силами от канатов и к канатам осуществляют с помощью лебедки, состоящей из снабженного канавками цилиндра со спиральным червяком на ободе. Чем больше механическая сила для преобразования во вращательное скольжение, тем более адекватна возможность получения большого количества оборотов намотки. Этим типом лебедки можно управлять крупногабаритными двигателями переменного тока с использованием промежуточных редукторов/множителей вращения. Однако для оценки энергоэффективности требуется оптимизированный подход. Может быть удобным создание множества двигателей переменного тока меньших габаритов, работающих параллельно, для оценки и эффективности, и мощности или стоимости. В этом случае топология генераторов переменного тока может быть собрана в установке типа звезды с осями, параллельными оси барабана, и с передачей мощности ременного типа. Для использования множества генераторов переменного тока/двигателей с механическими редукторами, например, эпициклоидального типа, необходимо создать батареи (группы) генераторов переменного тока, которые связаны с редуктором и шкивом, расположенным на пути каната, который ограничивает до минимума реверсирование изгибов и который осуществляет сегментированную спиральную траекторию для увеличения срока службы каната.
Преимущество батареи генераторов переменного тока состоит в модульности решения и возможности специализации шкивов и обмена мощностью с канатом при повышениях напражения натяжения; фактически на стороне аэродинамической поверхности тяговое усилие каната является максимальным, в то время как на стороне аккумулятора натяжение является минимальным. Таким образом, шкивы могут иметь различный диаметр, чтобы он соответствовал создаваемому трению, а редукторы и генераторы переменного тока могут обладать постепенно изменяющимися передаточными отношениями или мощностями. Конфигурации лебедок этого типа могут представлять собой системы с противоположно расположенными генератором переменного тока, редуктором и шкивом, вида 2+2, или 3+3, или даже 4+4. Системы расположены зеркально в параллельных плоскостях, и система в каждой плоскости теряет радиальную копланарность или осевую нормальность шкива для обеспечения возможности соединения каната с изменением плоскости скольжения.
Упомянутые выше и другие цели и преимущества изобретения, которые станут понятными после ознакомления с последующим описанием, достигнуты благодаря использованию инфраструктуры для тропосферного эолового генератора, описанного в п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления и нетривиальные варианты осуществления настоящего изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Эти и другие признаки настоящего изобретения четко представлены в последующем описании предпочтительного варианта осуществления, приведенного в качестве примера, не ограничивающего объем изобретения, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - вид в перспективе эолового генератора согласно настоящему изобретению на этапе его рабочего цикла;
фиг.2 - вид в перспективе эолового генератора согласно настоящему изобретению на этапе его рабочего цикла;
фиг.3 - вид в перспективе части эолового генератора согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.4 - вид в перспективе части на фиг.1;
фиг.5 - вид в перспективе части эолового генератора согласно настоящему изобретению;
фиг.6 - вид в перспективе части эолового генератора согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Инфраструктура эолового генератора по фиг.1 согласно настоящему изобретению содержит пять основных компонентов, соответственно: поворотное основание 1; ориентируемый рычаг 2; вентиляционную установку 3 струйного типа; систему 4 с варьируемой геометрией для поддержания крыла 7 и приводную систему 5 управления тросами 6.
В этом случае приводная система 5 тросов, состоящая из набора шкивов, роликов и направляющих устройств, размещена снаружи рычага 2. Шкивы могут быть удобно закреплены вслед за соединениями сочлененного рычага 2 или на обращенных друг к другу торцах отдельных секций. Генератор также состоит из других подсистем и установок, не показанных на фигуре, для электронного управления полетом, для преобразования механической энергии в электрическую энергию, для распределения вырабатываемой энергии по сетям электроснабжения, которые (подсистемы и установки) могут быть размещены внутри или снаружи поворотного основания.
Вентиляционная система 3, состоящая из пары вентиляторов струйного типа, прикреплена к ориентируемому рычагу 2 посредством соединения с двумя вращательными степенями свободы.
Рычаг 2 в его исходном положении, а именно в подготовительных фазах, предшествующих взлету крыла 7, нормально прямой.
В этом случае на фиг.2, относящейся к фазе полета крыла, ориентируемый рычаг 2, состоящий из гибкого и стойкого материала и спроектированный согласно критериям, при которых обеспечивается возможность получения запрограммированной деформации, принимает согнутое положение, определяемое натяжением, действующим на управляющие тросы 6 в зависимости от аэродинамического поведения крыла 7, для уменьшения интенсивности опрокидывающего момента.
Согласно варианту осуществления, показанному на фиг.3, ориентируемый рычаг 2 состоит из множества секций 8, взаимно соединенных посредством универсальных соединений 9.
В частности, универсальные соединения 9 содержат крестовину снаружи от вилок, для обеспечения возможности вставки приводной системы 5 тросов внутрь полой секции секций 8 рычага 2 и в основание рычага 2.
Взаимное расположение основания 1 и отдельных секций 8 регулируют посредством сложной упругой системы, которая показана на чертежах для облегчения понимания в виде пружин 10, которые обеспечивают запрограммированную деформацию структуры вследствие тяговых усилий, действующих на управляющие тросы 6.
Согласно варианту осуществления, не показанному в настоящем документе, деформацией рычага 2 управляют с помощью сервомеханизмов.
Согласно варианту осуществления, не показанному в настоящем документе, вентиляторы прикреплены к основанию.
На фиг.4 показана система 4 с варьируемой геометрией для поддержания крыла 7 с раскрытием типа циркуля, где ее малые рычаги 15 находятся в сведенном положении, соответствующем фазе полета крыла 7, в которой тяговое усилие, действующее на управляющие тросы 6, достаточно для противодействия торсионной пружине 11, которая наоборот удерживает малые рычаги 15 в раскрытом положении, когда тяговое усилие, действующее на тросы, ограничено только весом крыла 7.
Согласно варианту осуществления, не показанному в настоящем документе, положением малых рычагов управляют с помощью сервомеханизмов.
На фиг.5 показана часть системы для привода и сбора управляющих тросов 6, состоящая из последовательности шкивов 12, приводимых в действие двигателями 13, упорядоченными для устранения усталостных эффектов обратного изгиба на управляющие тросы 6.
Согласно варианту осуществления, показанному в фиг.6, моторизованные шкивы 12 собраны в сходные модули 14, расположенные последовательно, для облегчения их сборки и уменьшения их габаритов.
Предложенная в изобретении инфраструктура также снабжена разделительными средствами (не показаны) для тросов 6, приспособленными предотвращать взаимное перепутывание тросов 6.
Кроме того, тросы 6, в их предпочтительном виде использования согласно изобретению, могут быть изготовлены с варьируемым сечением и варьируемым составом.

Claims (12)

1. Инфраструктура для тропосферного эолового генератора, содержащая поворотное основание (1); по меньшей мере один ориентируемый рычаг (2); по меньшей мере одну систему (4) для поддержания по меньшей мере одного крыла (7); и приводную систему (5) управляющими тросами (6) крыла (7), отличающаяся тем, что она дополнительно содержит по меньшей мере одну вентиляционную установку (3), причем упомянутая вентиляционная установка (3) приспособлена производить, при отсутствии атмосферного ветра, весь объем искусственного ветра, необходимого для осуществления взлета крыла (7), или приспособлена производить, при наличии атмосферного ветра, долю искусственного ветра, необходимую для осуществления взлета крыла (7).
2. Инфраструктура для тропосферного эолового генератора по п.1, отличающаяся тем, что крыло (7) подвешено в положении, пригодном для маневра взлета с помощью тросов (6) посредством ориентируемого рычага (2) в соответствии с по меньшей мере одной степенью свободы.
3. Инфраструктура для тропосферного эолового генератора по п.1, отличающаяся тем, что система (4) для поддержания крыла (7) в его положении взлета состоит из по меньшей мере двух малых рычагов (10) с раскрытием типа циркуля.
4. Инфраструктура для тропосферного эолового генератора по п.1, отличающаяся тем, что вентиляционная установка (3) состоит из по меньшей мере одного осевого вентилятора или центробежного вентилятора или крыльчатки.
5. Инфраструктура для тропосферного эолового генератора по п.1, отличающаяся тем, что вентиляционная установка (3) покоится или закреплена на земле или на основании.
6. Инфраструктура для тропосферного эолового генератора по п.1, отличающаяся тем, что вентиляционная установка (3) оборудована по меньшей мере одной степенью свободы вращения или поступательного перемещения.
7. Инфраструктура для тропосферного эолового генератора по п.1, отличающаяся тем, что вентиляционная установка (3) закреплена на ориентируемом рычаге (2).
8. Инфраструктура для тропосферного эолового генератора по п.1, отличающаяся тем, что ориентируемый рычаг (2) изготовлен из гибкого материала.
9. Инфраструктура для тропосферного эолового генератора по п.1, отличающаяся тем, что ориентируемый рычаг (2) состоит из структуры решетчатого типа или из трубчатой структуры.
10. Инфраструктура для тропосферного эолового генератора по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена разделительными средствами для тросов (6), приспособленными предотвращать взаимное запутывание тросов (6).
11. Инфраструктура для тропосферного эолового генератора по п.1, отличающаяся тем, что система (5) для привода тросов (6) приспособлена использовать моторизованные шкивы (12) для уменьшения трения на тросах (6) и циклических усталостных явлений.
12. Инфраструктура для тропосферного эолового генератора по п.11, отличающаяся тем, что в системе (5) для привода тросов (6) крутящий момент, прикладываемый к отдельным двигателям (1), приспособлен быть независимо регулируемым электронной системой.
RU2010154077/06A 2008-06-04 2009-05-29 Инфраструктура для привода и ускоренного взлета аэродинамических поверхностей для тропосферного эолового генератора RU2468250C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000423A ITTO20080423A1 (it) 2008-06-04 2008-06-04 Infrastruttura ottimizzata di manovra e di decollo assistito di profili alari per generatore eolico troposferico.
ITTO2008A000423 2008-06-04
PCT/IT2009/000236 WO2009147692A2 (en) 2008-06-04 2009-05-29 Infrastructure for driving and assisted take-off of airfoils for tropospheric aeolian generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010154077A RU2010154077A (ru) 2012-07-20
RU2468250C2 true RU2468250C2 (ru) 2012-11-27

Family

ID=40302119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010154077/06A RU2468250C2 (ru) 2008-06-04 2009-05-29 Инфраструктура для привода и ускоренного взлета аэродинамических поверхностей для тропосферного эолового генератора

Country Status (13)

Country Link
US (1) US8624421B2 (ru)
EP (1) EP2281117B1 (ru)
JP (1) JP5542128B2 (ru)
CN (1) CN102057158B (ru)
AT (1) ATE535712T1 (ru)
BR (1) BRPI0914879B1 (ru)
CA (1) CA2725732C (ru)
IL (1) IL209442A (ru)
IT (1) ITTO20080423A1 (ru)
MA (1) MA32371B1 (ru)
RU (1) RU2468250C2 (ru)
UA (1) UA102850C2 (ru)
WO (1) WO2009147692A2 (ru)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20090008U1 (it) 2009-01-23 2010-07-24 Massimo Ippolito Fune per generatore eolico troposferico.
WO2010143214A1 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Sequoia Automation S.R.L. Floating offshore kite powered generator
ITTO20090706A1 (it) * 2009-09-16 2009-12-16 Ce S I Ct Studi Ind Di Taddei Simona Sistema di rinvio e guida antiattorcigliamento per cavi correnti.
WO2013005182A2 (en) 2011-07-07 2013-01-10 Hystad Jan Wind power plant
US9187165B2 (en) * 2011-09-21 2015-11-17 Altaeros Energies, Inc. Systems and methods for attitude control of tethered aerostats
WO2013109689A1 (en) 2012-01-17 2013-07-25 Altaeros Energies, Inc. Improved aerostat system
BR112015022100A2 (pt) * 2013-03-11 2017-07-18 Saudi Basic Ind Corp sistema de energia renovável para gerar hidrogênio e produtos de hidrogênio
US20150180186A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Google Inc. Systems and Apparatus for Cable Management
WO2015140824A1 (en) * 2014-03-18 2015-09-24 Kite Gen Research S.R.L System and process for managing and controlling the flight of wing profiles, in particular for wind generator
UA117704C2 (uk) * 2014-03-26 2018-09-10 Секуоя Аутоматьон С.Р.Л. Система зарядки енергією, пов'язана із зупинкою електромобіля
WO2015181841A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-03 Kite Gen Research S.R.L. Apparatus for converting mechanical energy into electric energy
EP3245399B1 (en) 2015-01-12 2020-05-06 Kite Gen Research S.R.L. Ground station of a tropospheric wind generator
ES2731927T3 (es) 2015-02-10 2019-11-19 Kite Gen Res Srl Infraestructura mejorada para conducir cometas de una turbina eólica troposférica
US11230391B2 (en) 2015-11-16 2022-01-25 Altaeros Energies, Inc. Systems and methods for attitude control of tethered aerostats
BR112019006976A2 (pt) 2016-10-18 2019-06-25 Altaeros Energies Inc sistemas e métodos para plataforma aerotransportada mais leve que o ar, automatizada
EP3592973B1 (en) * 2017-04-18 2023-07-26 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method for installing components of a wind turbine and lifting arrangement
EP3489140B1 (en) * 2017-11-27 2022-02-23 Airbus Operations, S.L. Aircraft system with asisted taxi, take off, and climbing
FR3127469A1 (fr) * 2021-09-28 2023-03-31 Ocea Dispositif de retenue d’un cerf-volant.

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1625A1 (ru) * 1923-09-22 1924-09-15 Н.Г. Галахов Цепной ветр ный двигатель
GB2439215A (en) * 2006-06-15 2007-12-19 Kitetech Energy Systems Ltd Power generator using oscillations of a kite
WO2008004261A1 (en) * 2006-07-04 2008-01-10 Massimo Ippolito Wind system for converting energy thboqgi a vertical-axis turbine actuated by means of kites and process for producing electric energy through soch system
WO2008034421A2 (de) * 2006-09-19 2008-03-27 Manfred Franetzki Drachen-kraftwerk

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8101231A (nl) * 1981-03-13 1982-10-01 Ir Gijsbert Johannes Engelsman Ballon-windmolen.
US4491739A (en) * 1982-09-27 1985-01-01 Watson William K Airship-floated wind turbine
US4708592A (en) * 1985-04-15 1987-11-24 Wind Production Company Helicoidal structures, useful as wind turbines
US4832571A (en) * 1987-12-23 1989-05-23 Carrol Frank L Flexible tethered wind turbine
JP4204661B2 (ja) * 1998-03-23 2009-01-07 ニューパワー有限会社 軽量風力発電装置
US6523781B2 (en) * 2000-08-30 2003-02-25 Gary Dean Ragner Axial-mode linear wind-turbine
US6616402B2 (en) * 2001-06-14 2003-09-09 Douglas Spriggs Selsam Serpentine wind turbine
JP2004232461A (ja) * 2003-01-28 2004-08-19 正人 ▲たか▼岡 発電装置
GB0519354D0 (en) * 2005-09-22 2005-11-02 Pattinson 5 Ltd Kitepower generator
CN101131149A (zh) * 2006-08-25 2008-02-27 葛志仁 圆环形内滑轨滑块风动机
JP4208153B2 (ja) * 2006-10-06 2009-01-14 保信 刀祢明 発電装置
US7847426B1 (en) * 2007-09-20 2010-12-07 Makani Power, Inc. Wind power generation
US20100221112A1 (en) * 2008-10-01 2010-09-02 Bevirt Joeben System and method for airborne cyclically controlled power generation using autorotation
US20100295320A1 (en) * 2009-05-20 2010-11-25 Bevirt Joeben Airborne Power Generation System With Modular Electrical Elements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1625A1 (ru) * 1923-09-22 1924-09-15 Н.Г. Галахов Цепной ветр ный двигатель
GB2439215A (en) * 2006-06-15 2007-12-19 Kitetech Energy Systems Ltd Power generator using oscillations of a kite
WO2008004261A1 (en) * 2006-07-04 2008-01-10 Massimo Ippolito Wind system for converting energy thboqgi a vertical-axis turbine actuated by means of kites and process for producing electric energy through soch system
WO2008034421A2 (de) * 2006-09-19 2008-03-27 Manfred Franetzki Drachen-kraftwerk

Also Published As

Publication number Publication date
CN102057158B (zh) 2013-06-26
IL209442A0 (en) 2011-01-31
UA102850C2 (ru) 2013-08-27
US8624421B2 (en) 2014-01-07
JP2011522167A (ja) 2011-07-28
RU2010154077A (ru) 2012-07-20
MA32371B1 (fr) 2011-06-01
JP5542128B2 (ja) 2014-07-09
US20110074161A1 (en) 2011-03-31
WO2009147692A2 (en) 2009-12-10
CN102057158A (zh) 2011-05-11
WO2009147692A3 (en) 2010-12-02
EP2281117A2 (en) 2011-02-09
ATE535712T1 (de) 2011-12-15
CA2725732C (en) 2015-10-13
ITTO20080423A1 (it) 2008-09-03
IL209442A (en) 2014-11-30
BRPI0914879A2 (pt) 2018-04-17
EP2281117B1 (en) 2011-11-30
CA2725732A1 (en) 2009-12-10
BRPI0914879B1 (pt) 2021-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2468250C2 (ru) Инфраструктура для привода и ускоренного взлета аэродинамических поверхностей для тропосферного эолового генератора
JP2011522167A5 (ru)
US11053913B2 (en) Vertical axis wind turbine with configurable airfoils
US7922452B2 (en) Eolic converter
US8197179B2 (en) Stationary co-axial multi-rotor wind turbine supported by continuous central driveshaft
EP2550450B1 (en) Vertical wind turbine with articulated blades
US9188103B2 (en) Wind energy systems and methods of use
US7582981B1 (en) Airborne wind turbine electricity generating system
WO2013081938A1 (en) Airborne wind energy conversion system with fast motion transfer
CN104345741A (zh) 新型太阳能倾角单轴跟踪系统
CN106194574A (zh) 电前蓄能滤波的水平轴式风力机、风力机组及曳引系统
KR101348610B1 (ko) 풍력발전장치
EP0024071A1 (en) Energy system
CN102979670B (zh) 一种风能转换机构及高空风力发电装置
US20100219644A1 (en) Power Generation using High Altitude Traction Rotors
RU2686538C1 (ru) Высотная ветроэнергетическая установка (варианты)
WO2015101073A1 (zh) 以受风板片推动长臂的风力机
RU2501973C1 (ru) Ветроэнергетическая установка (варианты)
TWI554680B (zh) 以受風板片推動長臂的風力機
SK1382011A3 (sk) Lanový vetemo-energetický systém
Bratbak et al. Offshore Wind Power Technology Development and Testing of a Downscaled Pitch Controlled Wind Turbine

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20130905