RU2618152C1 - Autonomous wind farm - Google Patents

Autonomous wind farm Download PDF

Info

Publication number
RU2618152C1
RU2618152C1 RU2016108185A RU2016108185A RU2618152C1 RU 2618152 C1 RU2618152 C1 RU 2618152C1 RU 2016108185 A RU2016108185 A RU 2016108185A RU 2016108185 A RU2016108185 A RU 2016108185A RU 2618152 C1 RU2618152 C1 RU 2618152C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vertical shaft
blades
shaft
hollow cylinder
hollow
Prior art date
Application number
RU2016108185A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Куканков
Original Assignee
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
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 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ filed Critical ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Priority to RU2016108185A priority Critical patent/RU2618152C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2618152C1 publication Critical patent/RU2618152C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06Rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06Rotors
    • F03D3/061Rotors characterised by their aerodynamic shape, e.g. aerofoil profiles
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: autonomous wind farm contains a vertical rotation shaft (2), which working elements are blades (3), formed as part of a hollow sphere or a part of a hollow cylinder, mounted on a vertical shaft. The vertical shaft (2) has the form of the hollow cylinder, on the body of which there are blades (3), inserted into the blades fastening grooves with retainers. The vertical shaft (2), mounted in the upper part (1) on the electric generator rotor shaft, which is located inside the hollow cylindrical body (4). The cylindrical body (4) has the greater length and smaller diameter, than the vertical shaft (2) hollow cylinder and it is inserted inside it. The body (4) is provided with a removable supporting panels (5) of the lower part, and from the top it is closed by the vertical shaft (2).
EFFECT: increase of the wind power capacity and efficiency.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для использования в ветросиловых установках для преобразования ветряной энергии в электрическую энергию.The invention relates to the field of energy and is intended for use in wind power plants for converting wind energy into electrical energy.

На Земле множество мест, богатых природными ресурсами, освоение которых затруднено как суровым климатом, так и ограниченностью использования привычных источников электроэнергии. Примером может служить Арктика. Для Арктики характерны открытая равнинно-болотистая и горная тундровая местность, вечная мерзлота, бедный растительный покров, суровый климат, резкие перемены погоды, очень редкая сеть дорог и почти полное отсутствие топлива и строительных материалов.On Earth there are many places rich in natural resources, the development of which is hampered by both the harsh climate and the limited use of conventional sources of electricity. An example is the Arctic. The Arctic is characterized by open flat-marshy and mountainous tundra terrain, permafrost, poor vegetation, harsh climate, abrupt weather changes, a very rare road network and an almost complete lack of fuel and building materials.

Во всех районах Арктики преобладает суровый климат с продолжительной снежной зимой и коротким холодным летом. Зима здесь продолжается 9-10 месяцев в году, а летний (безморозный) период всего два-три месяца. При этом в некоторых центральных районах Арктики заморозки возможны в любой летний месяц.In all regions of the Arctic, a harsh climate prevails with long snowy winters and short cold summers. Winter lasts 9-10 months a year, and the summer (frost-free) period is only two to three months. Moreover, in some central regions of the Arctic, frosts are possible in any summer month.

Безветренной погоды в Арктике почти не бывает. Средняя скорость ветра 4-10 м/сек. Зимой наблюдаются ветры, скорость которых достигает 20-30 м/сек. В течение всего года преобладает пасмурная погода, а летом часто наблюдаются плотные сырые туманы и низкая сплошная облачность. Например, на побережье Карского моря и на севере Канады туманы бывают 160-180 дней в году.There is almost no calm weather in the Arctic. The average wind speed is 4-10 m / s. In winter, winds are observed, the speed of which reaches 20-30 m / s. Cloudy weather prevails throughout the year, and in summer dense damp fogs and low overcast are often observed. For example, on the coast of the Kara Sea and in northern Canada, fogs are 160-180 days a year.

Для таких специфичных условий необходимы и особые устройства генерирования электроэнергии, без которой невозможно освоение и развитие этих территорий, эффективная защита от внешних посягательств. Предлагаемая авторами «Автономная ветряная электростанция» позволит решать эти задачи.For such specific conditions, special devices for generating electricity are also necessary, without which the development and development of these territories and effective protection against external attacks are impossible. The Autonomous Wind Power Station proposed by the authors will make it possible to solve these problems.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является «Роторный ветродвигатель с вертикальным валом вращения» (RU 2263815), который содержит ротор, у которого рабочими органами являются лопасти, выполненные в виде части полой сферы или части полого цилиндра, закрепленные на вертикальном валу, на концах которого установлены верхний и нижний подшипники, находящиеся соответственно в верхнем и нижнем подшипниковых корпусах, он снабжен опорной фермой, состоящей как минимум из трех опор, соединенных между собой в один жесткий конструктивный узел верхними и нижними перекладинами, к которым прикреплены соответственно верхняя и нижняя опорные площадки с отверстиями в центре, а к опорным площадкам соосно с отверстиями прикреплены подшипниковые корпуса верхнего и нижнего подшипников таким образом, что ротор верхним и нижним концами вала с размещенными на них верхним и нижним подшипниками устанавливают в подшипниковых корпусах и размещают внутри опорной фермы между опорными площадками с возможностью его вращения.Closest to the technical nature of the claimed invention is a "Rotary wind turbine with a vertical shaft of rotation" (RU 2263815), which contains a rotor, whose working bodies are blades made in the form of a part of a hollow sphere or part of a hollow cylinder mounted on a vertical shaft, the ends of which are equipped with upper and lower bearings located in the upper and lower bearing housings, respectively, it is equipped with a support truss consisting of at least three bearings connected to each other in one rigid the first structural unit with the upper and lower rungs, to which the upper and lower bearing pads with holes in the center are attached respectively, and the bearing housings of the upper and lower bearings are attached coaxially with the holes so that the rotor has the upper and lower ends of the shaft with them the upper and lower bearings are installed in bearing housings and placed inside the support truss between the support pads with the possibility of rotation.

Недостатком этого устройства является ее сложность, особенно в части технологии изготовления, последующей сборки и обслуживания. В конструкции не предусматривается подстройка или регулирование каких-либо параметров.The disadvantage of this device is its complexity, especially in terms of manufacturing technology, subsequent assembly and maintenance. The design does not provide for adjustment or regulation of any parameters.

Задачей изобретения является создание автономной ветряной электростанции такой конструкции, которая позволит рациональным образом преобразовывать ветряную энергию в электрическую, имеющей разборную конструкцию и небольшие массогабаритные характеристики.The objective of the invention is the creation of an autonomous wind power plant of such a design, which will rationally convert wind energy into electrical energy, having a collapsible design and small overall dimensions.

Техническим результатом данного изобретения является повышение работоспособности за счет применения закрытой конструкции, повышения мощности роторного ветродвигателя с вертикальным валом вращения за счет увеличения размеров ротора по диаметру.The technical result of this invention is to increase efficiency through the use of a closed structure, increase the power of a rotor wind turbine with a vertical shaft of rotation by increasing the size of the rotor in diameter.

Требуемый технический результат достигается тем, что применяется устройство, содержащее вертикальный вал вращения (2), вертикальный вал имеет вид полого цилиндра с закрытым верхом, на теле цилиндра расположены лопасти (3), являющиеся рабочими органами, лопасти имеют возможность замены, так как вставлены в пазы крепления лопастей с фиксаторами, что позволяет осуществлять подстройку и регулирование в зависимости от силы воздушного потока, стопора удерживают лопасти в пазах крепления при работе, лопасти выполнены в виде части полой сферы или части полого цилиндра.The required technical result is achieved by the fact that a device containing a vertical rotation shaft (2) is used, the vertical shaft has the form of a hollow cylinder with a closed top, blades (3) are located on the cylinder body, which are working bodies, the blades have the ability to be replaced, as they are inserted into the mounting grooves of the blades with clamps, which allows adjustment and regulation depending on the strength of the air flow, the stoppers hold the blades in the mounting grooves during operation, the blades are made as part of a hollow sphere of the hollow cylinder.

Корпус автономной ветряной электростанции (4) представляет собой цилиндр, внутри которого расположен электрогенератор, ротор которого выступает через отверстие в верхней части корпуса. Цилиндрический корпус имеет большую длину и меньший диаметр, чем полый цилиндр вертикального вала вращения (2) и вставлен внутрь его. В верхней части цилиндр вертикального вала вращения жестко закреплен (1) на валу ротора электрогенератора.The case of an autonomous wind power station (4) is a cylinder, inside of which there is an electric generator, the rotor of which protrudes through an opening in the upper part of the case. The cylindrical body has a greater length and smaller diameter than the hollow cylinder of the vertical rotation shaft (2) and is inserted inside it. In the upper part, the cylinder of the vertical shaft of rotation is rigidly fixed (1) to the rotor shaft of the generator.

Корпус автономной ветряной электростанции (4) снабжен съемными опорными панелями (5) для удержания его в вертикальном положении.The body of an autonomous wind farm (4) is equipped with removable support panels (5) to hold it in a vertical position.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен вариант реализации автономной ветряной электростанции, где:The invention is illustrated in the drawing, which shows an embodiment of an autonomous wind power station, where:

1 - крепление вертикального вала вращения к валу электрогенератора;1 - fastening of the vertical shaft of rotation to the shaft of the generator;

2 - вертикальный вал вращения;2 - vertical shaft of rotation;

3 - лопасти;3 - blades;

4 - корпус автономной ветряной электростанции;4 - case of an autonomous wind power station;

5 - опорные панели.5 - supporting panels.

Изобретение работает следующим образом: первоначально с прибытием какой-либо группы потребителей на место развертывания для выполнения задач необходимо выполнить сборку и установку устройства. Для этого на местности определяется открытая площадка по площади, соответствующей установке автономной ветряной электростанции с учетом размеров опорных панелей (5). Устанавливается в вертикальное положение цилиндрический корпус автономной ветряной электростанции (4) в нижней части, к нему жестко крепятся опорные панели (5), которые по краям дополнительно раскрепляются штыревыми опорами к грунту или снегу. Сверху надевается цилиндр вертикального вала вращения (2) и сверху жестко крепится к валу электрогенератора. В зависимости от метеоусловий из имеющегося комплекта лопастей (3) (имеются разные по площади и форме лопасти) подбираются наиболее эффективные, подбирается и их количество, вставляются в пазы крепления лопастей и фиксируются, подключается нагрузка и автономная ветряная электростанция готова к работе. При воздействии воздушного потока на лопасти (3) возникают мощные поперечные силы (эффект Магнуса), значительно превышающие силу прямого давления ветра. Под воздействием силы прямого давления ветра и этих поперечных сил вертикальный вал вращения (2) вращается, приводя в движение ротор электрогенератора. Полученная электрическая энергия от электрогенератора через преобразователь по электрокабелю направляется в распределительное и защитное устройства преобразователя, накапливается в аккумуляторах электроэнергии или направляется непосредственно потребителю через линию электропередачи.The invention works as follows: initially, with the arrival of a group of consumers at the deployment site, to complete the tasks, it is necessary to assemble and install the device. To do this, an open area is determined on the ground by the area corresponding to the installation of an autonomous wind power station, taking into account the dimensions of the support panels (5). The cylindrical body of an autonomous wind farm (4) is installed in a vertical position in the lower part, supporting panels (5) are rigidly attached to it, which are additionally fastened at the edges with pin supports to the ground or snow. The cylinder of the vertical rotation shaft (2) is put on top and rigidly attached to the shaft of the generator from above. Depending on weather conditions, from the available set of blades (3) (there are blades of different sizes and shapes) the most efficient ones are selected, their number is selected, inserted into the blade fixing slots and fixed, the load is connected and the autonomous wind farm is ready to work. Under the influence of air flow on the blades (3), powerful transverse forces arise (Magnus effect), significantly exceeding the force of direct wind pressure. Under the influence of direct wind pressure and these transverse forces, the vertical rotation shaft (2) rotates, driving the rotor of the generator. Received electric energy from the generator through the converter via an electric cable is sent to the distribution and protective devices of the converter, is accumulated in the electric power accumulators or sent directly to the consumer through the power line.

Возможны различные размеры представленного изобретения в зависимости от вариантов транспортирования и использования. Материалом для изготовления деталей устройства должны послужить легкие и прочные пластики. Автономная ветряная электростанция может применяться для автономного снабжения электроэнергией бытовых приборов и зарядки аккумуляторов метеостанций, радиоузлов жилищ скотоводов, для нужд военнослужащих, выполняющих специальные задачи и т.д., т.е. там, где подключение к существующим линиям электропередач либо экономически нецелесообразно, либо технически невозможно. Может быть установлено несколько ветровых энергетических установок, согласно изобретению электрогенераторы этих установок могут быть соединены последовательно между собой, что позволяет наращивать производимую мощность.Various sizes of the present invention are possible depending on the transportation and use options. The material for the manufacture of the parts of the device should be light and durable plastics. An autonomous wind power station can be used to autonomously supply household appliances with electric power and charge batteries of weather stations, cattle breeders dwellings, for the needs of military personnel performing special tasks, etc., i.e. where connection to existing power lines is either not economically feasible or technically impossible. Several wind power plants can be installed, according to the invention, the power generators of these plants can be connected in series with each other, which allows to increase the power produced.

Claims (1)

Автономная ветряная электростанция, содержащая вертикальный вал вращения, у которого рабочими органами являются лопасти, выполненные в виде части полой сферы или части полого цилиндра, закрепленные на вертикальном валу, отличающаяся тем, что вертикальный вал имеет вид полого цилиндра, на теле которого расположены лопасти, вставленные в пазы крепления лопастей с фиксаторами, кроме того, вертикальный вал в верхней части закреплен на валу ротора электрогенератора, который находится внутри полого цилиндрического корпуса, цилиндрический корпус имеет большую длину и меньший диаметр, чем полый цилиндр вертикального вала вращения, и вставлен внутрь его, корпус в нижней части снабжен съемными опорными панелями, а сверху закрыт вертикальным валом.An autonomous wind farm containing a vertical shaft of rotation, in which the working bodies are blades made in the form of a part of a hollow sphere or part of a hollow cylinder, mounted on a vertical shaft, characterized in that the vertical shaft has the form of a hollow cylinder, on the body of which there are blades inserted in the mounting slots of the blades with clamps, in addition, the vertical shaft in the upper part is mounted on the rotor shaft of the electric generator, which is located inside the hollow cylindrical body, cylindrical to rpus has a greater length and smaller diameter than the hollow cylinder vertical shaft, and is inserted inside it, in the housing bottom part is provided with a removable support panels, and the top is closed vertical shaft.
RU2016108185A 2016-03-10 2016-03-10 Autonomous wind farm RU2618152C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016108185A RU2618152C1 (en) 2016-03-10 2016-03-10 Autonomous wind farm

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016108185A RU2618152C1 (en) 2016-03-10 2016-03-10 Autonomous wind farm

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2618152C1 true RU2618152C1 (en) 2017-05-02

Family

ID=58697871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016108185A RU2618152C1 (en) 2016-03-10 2016-03-10 Autonomous wind farm

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2618152C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769560C1 (en) * 2021-06-29 2022-04-04 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Московский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Mobile arctic wind farm

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2074376U (en) * 1990-08-22 1991-04-03 程建国 High efficient portable vertical-shaft wind motor
RU2263815C1 (en) * 2004-04-05 2005-11-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный аграрный университет Vertical rotation shaft rotary windmill
US20080007067A1 (en) * 2005-01-19 2008-01-10 Byung-Sue Ryu Wind Turbine
RU2329399C1 (en) * 2006-11-01 2008-07-20 Евгений Александрович Бурмистров Air turbine to exploit air flow energy
UA55739U (en) * 2010-05-31 2010-12-27 Владимир Иванович Сопильняк Device for conversion of wind energy to useful mechanical energy
RU135008U1 (en) * 2013-02-25 2013-11-27 Олег Харитонович Шеметов DISK WIND GENERATOR
CN204827802U (en) * 2015-08-15 2015-12-02 丁可 Small wind turbine device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2074376U (en) * 1990-08-22 1991-04-03 程建国 High efficient portable vertical-shaft wind motor
RU2263815C1 (en) * 2004-04-05 2005-11-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ставропольский государственный аграрный университет Vertical rotation shaft rotary windmill
US20080007067A1 (en) * 2005-01-19 2008-01-10 Byung-Sue Ryu Wind Turbine
RU2329399C1 (en) * 2006-11-01 2008-07-20 Евгений Александрович Бурмистров Air turbine to exploit air flow energy
UA55739U (en) * 2010-05-31 2010-12-27 Владимир Иванович Сопильняк Device for conversion of wind energy to useful mechanical energy
RU135008U1 (en) * 2013-02-25 2013-11-27 Олег Харитонович Шеметов DISK WIND GENERATOR
CN204827802U (en) * 2015-08-15 2015-12-02 丁可 Small wind turbine device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2769560C1 (en) * 2021-06-29 2022-04-04 Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Московский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" Mobile arctic wind farm

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8464990B2 (en) Pole mounted rotation platform and wind power generator
US6097104A (en) Hybrid energy recovery system
US20100135768A1 (en) Column structure with protected turbine
KR100950533B1 (en) Composition development device that use waterpower and wind force
RU2618152C1 (en) Autonomous wind farm
GB2460389A (en) Drum shaped wind turbine with solar panels
Badawi An analytical study for establishment of wind farms in palestine to reach the optimum electrical energy
KR20100015047A (en) Rainwater power generator
WO2006131935A1 (en) An improved windmill
Aziz Feasibility Study on Development of a Wind Turbine Energy Generation System for Community Requirements of Pulau Banggi Sabah
Azad Statistical Weibull’s Distribution Analysis for Wind Power of The Two Dimensional Ridge Areas
CN104389740A (en) Horizontal intelligent multi-blade wind motor
Bantikatla et al. Design and fabrication of hybrid solar silicon PV system
Rathod et al. Design and Fabrication of PVC bladed inexpensive wind turbine
DE3300049A1 (en) Wind gyro, a wind energy converter with a vertical axis for all magnitudes up to and including the 100 MW range
CN101205872A (en) Safe high-low wind-speed omnipotent wind-driven generator
KR100763752B1 (en) Big system for wind power generator plant
Mahmud et al. Wind power technology schemes as renewable energy in Bangladesh
KR101387351B1 (en) Vertical-axis wind turbine
Chappell et al. Design, construction, and testing of a small scale solar chimney for nomadic herdsmen
Rathod et al. Design of PVC Bladed Horizontal Axis Wind Turbine for Low Wind Speed Region
US20140183871A1 (en) Wind Turbine Apparatus Powered by Wind Generated from Building Cooling and Chiller Unit
RU2455523C2 (en) Stepanchuk wind-driven motor
Kirsch Design of a small wind turbine for electric power generation (1-5kW)
RU210422U1 (en) Power plant for the use of wind energy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180311