RU2555090C2 - Энергетическая установка - Google Patents
Энергетическая установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2555090C2 RU2555090C2 RU2013140827/06A RU2013140827A RU2555090C2 RU 2555090 C2 RU2555090 C2 RU 2555090C2 RU 2013140827/06 A RU2013140827/06 A RU 2013140827/06A RU 2013140827 A RU2013140827 A RU 2013140827A RU 2555090 C2 RU2555090 C2 RU 2555090C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power plant
- channel
- wind
- generator
- aerodynamic element
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано как ветро(гидро)генератор, не имеющий лопастей. Изобретение основано на новом принципе построения энергетической установки на базе аэродинамического элемента (1) в виде крыла. Аэродинамический элемент (1) имеет симметричный профиль с эжекционными щелями (2) на его выпуклых поверхностях. Внутри аэродинамического элемента (1) сформирован канал с входом (3) на его торцевой поверхности, соединенный с эжекционными щелями (2). Канал выполнен с возможностью подачи проходящего по нему потока воздуха на турбину, соединенную с одним или несколькими электрогенераторами. Техническим результатом изобретения является уменьшение отрицательного влияния на окружающую среду со стороны энергетической установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к возобновляемым источникам энергии, а именно к использованию перемещения воздушных масс (ветра) для выработки энергии, в частности электрической, а также к малым гидроэлектростанциям.
Из истории ветроэнергетики известно, что первый в мире ветрогенератор был построен изобретателем из США Чарльзом Френсисом Бушем в 1888 году. Это было сооружение высотой 18 метров, генератор мог обеспечить 12 кВт электрической мощности.
В условиях отсутствия или недостаточности электрических сетей ветроэнергетика развивалась высокими темпами, к 30-м годам 20-го века ветроэнергетические установки приобрели современные очертания: расположение на высокой башне, компоновка турбины и генератора в едином корпусе с тормозами и трансмиссией, а также системой слежения за направлением ветра. Также непременным атрибутом стало использование аккумуляторов, расположенных внизу. Обычно лопасти ветрогенератора имеют размах от 20 до 40 метров и вращаются со скоростью 10-20 оборотов в минуту.
Основной проблемой является обширная зона турбулентных завихрений, распространяющаяся за генератором. Это не позволяет располагать их близко друг к другу.
Другой проблемой является то, что такие сооружения являются источником радиопомех, а также причиной гибели птиц и насекомых.
В связи с этим последнее время одним из направлений поиска новых решений в ветроэнергетике, которая имеет уже ощутимую долю в общем количестве вырабатываемой электроэнергии, стало создание так называемых безлопастных ветрогенераторов.
Одним из примеров таких решений является система Power Windows, разработанная в университете Уоллонгонга, хотя к безлопастным ветрогенераторам ее можно отнести с определенной оговоркой, поскольку речь в ней идет не о полном отказе от лопастей, а о замене большой лопасти на множество небольших, что позволяет резко сократить нагрузки на несущие конструкции и устанавливать их непосредственно на крышах и стенах зданий.
Еще одним преимуществом является модульное исполнение и возможность добавления и подключения необходимого числа модулей в случае увеличения потребности в электроэнергии.
Примером безлопастных ветрогенераторов является разработка компании SheerWind, которая практически не имеет ничего общего с традиционными. Эта установка представляет собой изогнутую трубу сужающегося сечения, которая захватывает воздушный поток и направляет его на лопасть электрогенератора. Конструкция является достаточно громоздкой и трудно ориентируемой "по ветру".
Еще одним примером безлопастного ветрогенератора является разработка американской компании Solar Aero Research (называемая "Fuller Wind Turbine" по имени президента компании Фуллера).
В основе этого устройства лежит несколько дополненная турбина Теслы, изобретенная в 1913 году, которая была создана для выработки энергии из пара или сжатого воздуха, а Фуллер приспособил давнюю идею к "укрощению" энергии ветра.
Турбина Теслы - это набор из множества тонких металлических дисков, разделенных небольшими зазорами, поток рабочей жидкости или газа поступает с внешнего края дисков и проходит по зазорам к центру, закручиваясь и увлекая за счет эффекта пограничного слоя сами диски. В центре же поток выходит через осевое отверстие.
В турбине Фуллера диски разделены прокладками в форме крыла, что улучшает прохождение воздушного потока, а кроме того, создает дополнительный крутящий момент на валу. Сама же турбина установлена в коробе, захватывающем воздух.
Малые и микрогидроэлектростанции мощностью от нескольких киловатт и выше также находят все более широкое применение в локальном энергоснабжении отдельных потребителей и небольших населенных пунктов.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в создании универсальной энергетической установки, работающей в воздушной и водной среде, которая имеет следующие преимущества перед известными.
Во-первых, исключала бы такие их недостатки, как громоздкость конструкции и отрицательное влияние на окружающую вреду, включая не только отмеченную выше опасность для птиц и насекомых, но и сильный шум при работе.
Во-вторых, имела бы возможность выполнения ее мобильной, при этом не только с целю перемещения на другое место работы, но и с целью создания или усиления ветровой нагрузки за счет встречного или углового по отношению к направлению ветра движения установки.
Другие преимущества изобретения будут понятны специалистам из последующего раскрытия изобретения.
Указанный технический результат достигается тем, что энергетическая установка, содержит, по меньшей мере, один аэродинамический элемент в виде крыла с симметричным или несимметричным профилем, имеющий, по крайней мере, один сквозной канал с выходом в зону или зоны пониженного давления для создания потока рабочей среды, воздействующего на размещенную в элементе, по крайней мере, одну турбину, соединенную с, по меньшей мере, одним генератором.
Вход канала может быть расположен на торце элемента, а его выход может быть выполнен в виде, по крайней мере, одной эжекционной щели на выпуклой поверхности элемента или на выпуклых поверхностях элемента.
Торцы элемента могут быть выполнены в виде плоскостей с отогнутыми наружу задними частями.
При использовании нескольких элементов их хорды располагаются параллельно, а их торцы объединяются плоскостями с отогнутыми наружу задними частями.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Изобретение основано на новом принципе построения энергетической установки на базе аэродинамического элемента 1 в виде крыла. В конкретном примере элемент 1 имеет симметричный профиль с эжекционными щелями 2 на его выпуклых поверхностях. Внутри элемента 1 сформирован канал с входом 3 на его торцевой поверхности, соединенный с с эжекционными щелями 2. Канал выполнен с возможностью подачи проходящего по нему потока воздуха на турбину (на чертеже условно совмещена с входом 3), соединенную с одним или несколькими электрогенераторами.
Элементы 1 могут быть объединены в единую конструкцию плоскостями 4 с отогнутыми наружу задними частями. Плоскости 4 обеспечивают крепление каждого элемента 1 на определенном расстоянии друг от друга.
При обтекании профиля симметричного крыла 1 потоком воздуха (воды) на выпуклых поверхностях происходит снижение давления за счет увеличения скорости. При этом воздух (вода), обходящий профиль с меньшей скоростью, создает большее давление, которое заставляет поток проходить через канал, вращая турбину, расположенную в любом месте канала, например, на его входе. Максимальный эффект достигается при параллельном расположении от 3 и более элементов 1 (крыльев) на расстоянии не более 50% толщины профиля.
Достоинством является возможность изготовления из недорогих материалов, к примеру бетон. А при использовании в условиях двустороннего потока, например, отливы - приливы - возможность использования без поворотных устройств.
Возможно использование профиля как с одной щелью на одной из сторон, так и нескольких на каждой стороне.
Энергетическая установка имеет достаточно низкую цену производства. Для ее изготовления может быть использован как бетон, так и ткань с фанерой. Установка имеет высокую эффективность, т.к. возможно ее использование при двустороннем направлении потока, отсутствие обязательного использования поворотного устройства при использовании симметричного профиля, отсутствие винтов и больших движущихся тел, безопасность для окружающей фауны.
Claims (3)
1. Энергетическая установка, содержащая, по меньшей мере, один аэродинамический элемент в виде крыла с симметричным или несимметричным профилем, имеющий, по крайней мере, один сквозной канал с выходом, выполненным в виде, по крайней мере, одной эжекционной щели на выпуклой поверхности элемента или на выпуклых поверхностях элемента, в зону или зоны пониженного давления для создания потока рабочей среды, воздействующего на размещенную в элементе, по крайней мере, одну турбину, соединенную с, по меньшей мере, одним генератором, а вход канала расположен на торце элемента.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что торцы элемента выполнены в виде плоскостей с отогнутыми наружу задними частями.
3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что хорды элементов расположены параллельно, а их торцы объединены плоскостями с отогнутыми наружу задними частями.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013140827/06A RU2555090C2 (ru) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | Энергетическая установка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013140827/06A RU2555090C2 (ru) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | Энергетическая установка |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013140827A RU2013140827A (ru) | 2015-03-10 |
RU2555090C2 true RU2555090C2 (ru) | 2015-07-10 |
Family
ID=53279712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013140827/06A RU2555090C2 (ru) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | Энергетическая установка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2555090C2 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4279569A (en) * | 1979-10-16 | 1981-07-21 | Harloff Gary J | Cross-flow turbine machine |
SU1121482A1 (ru) * | 1982-08-06 | 1984-10-30 | Gokhman Roman A | Ветроэнергетическа установка |
US5709419A (en) * | 1994-02-03 | 1998-01-20 | Roskey; John E. | Wind energy collection |
DE10029011A1 (de) * | 2000-06-13 | 2002-01-03 | Assen Stoyanoff | Winddruck-Turborotor |
DE102006058767A1 (de) * | 2006-12-12 | 2008-06-19 | Rainer Freytag | Windleitflächengenerator |
DE102007060721A1 (de) * | 2007-12-07 | 2009-06-10 | Grimm, Friedrich, Dipl.-Ing. | Strömungskonverter als Wind- und Wasserturbine und als Fahrtwindturbine |
RU2445508C2 (ru) * | 2009-11-10 | 2012-03-20 | Олег Федорович Фефелов | Турбина двухкрыльевая |
-
2013
- 2013-09-05 RU RU2013140827/06A patent/RU2555090C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4279569A (en) * | 1979-10-16 | 1981-07-21 | Harloff Gary J | Cross-flow turbine machine |
SU1121482A1 (ru) * | 1982-08-06 | 1984-10-30 | Gokhman Roman A | Ветроэнергетическа установка |
US5709419A (en) * | 1994-02-03 | 1998-01-20 | Roskey; John E. | Wind energy collection |
DE10029011A1 (de) * | 2000-06-13 | 2002-01-03 | Assen Stoyanoff | Winddruck-Turborotor |
DE102006058767A1 (de) * | 2006-12-12 | 2008-06-19 | Rainer Freytag | Windleitflächengenerator |
DE102007060721A1 (de) * | 2007-12-07 | 2009-06-10 | Grimm, Friedrich, Dipl.-Ing. | Strömungskonverter als Wind- und Wasserturbine und als Fahrtwindturbine |
RU2445508C2 (ru) * | 2009-11-10 | 2012-03-20 | Олег Федорович Фефелов | Турбина двухкрыльевая |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013140827A (ru) | 2015-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Roy et al. | Aerodynamic performance evaluation of a novel Savonius-style wind turbine under an oriented jet | |
CN108468619B (zh) | 一种离心式风力机叶片射流增功装置 | |
EP3096002B1 (en) | Shutter door-type load regulating apparatus and marine power electric generator apparatus applying same | |
Parakkal et al. | Numerical analysis of VAWT wind turbines: Joukowski vs classical NACA rotor’s blades | |
Ji et al. | The aerodynamic performance study on small wind turbine with 500W class through wind tunnel experiments | |
Zamani et al. | Numerical study of porous media effect on the blade surface of vertical axis wind turbine for enhancement of aerodynamic performance | |
Zhu et al. | Investigation on aerodynamic characteristics of building augmented vertical axis wind turbine | |
WO2013106075A3 (en) | Novel systems for increasing efficiency and power output of in-conduit hydroelectric power system and turbine | |
CN103573531A (zh) | 一种海流能发电具有导流罩的水轮机双向叶轮 | |
RU2555090C2 (ru) | Энергетическая установка | |
Ali et al. | Numerical Study of Airfoil Shape and Blade Pitching on Vertical Axis Wind Turbine Through CFD Simulations | |
RU101739U1 (ru) | Преобразователь энергии потока | |
Wibowo et al. | Study of turbine and guide vanes integration to enhance the performance of cross flow vertical axis wind turbine | |
Labib et al. | Effect of blade angle on aerodynamic performance of Archimedes spiral wind turbine | |
RU2016103275A (ru) | Ветрогенераторная башня | |
Shukla et al. | Design of Propeller Turbine for Micro Hydro Power Station Using CFD | |
Jafari et al. | Integration of wind turbines in tall buildings for wind power generation | |
KORUKCU | Numerical Investigation of Vertical Axis Wind Turbine for Different Parameters | |
RU2463473C1 (ru) | Крыльчато-парусная ветроэнергетическая установка | |
RU2546897C2 (ru) | Ветроэнергетическая установка и способ производства электроэнергии | |
Anjum et al. | Common vertical axis Savonius-Darrieus wind turbines for low wind speed highway applications | |
Rat et al. | The Modeling and Simulation of an Archimedes Spiral Turbine for use in a Hydrokinetic Energy Conversion System | |
RU2546368C2 (ru) | Ветроэнергетическая и гидроэнергетическая установки и способы производства электроэнергии | |
CN102691624A (zh) | 多级垂直叶片风力发电机 | |
TWI836722B (zh) | 一種風力發電系統 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180906 |