RU2638237C1 - Ground-generator wind engine - Google Patents
Ground-generator wind engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2638237C1 RU2638237C1 RU2017101811A RU2017101811A RU2638237C1 RU 2638237 C1 RU2638237 C1 RU 2638237C1 RU 2017101811 A RU2017101811 A RU 2017101811A RU 2017101811 A RU2017101811 A RU 2017101811A RU 2638237 C1 RU2638237 C1 RU 2638237C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind
- rotation
- shaft
- generator
- flexible shaft
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
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
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/002—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor the axis being horizontal
-
- 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
- F03D9/30—Wind motors specially adapted for installation in particular locations
-
- 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
- F03D7/00—Controlling wind motors
-
- 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
-
- 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
- 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)
- Power Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Применяется для высотной генерации энергии атмосферных потоков на уровне скоростных ветров в электрическую энергию.It is used for high-altitude energy generation of atmospheric flows at the level of high-speed winds into electrical energy.
Настоящий ветродвигатель относится к энергетическим установкам, имеющим ортогональные лопасти и горизонтальную ось вращения виндроторов, перпендикулярную направлению ветра.This wind turbine relates to power plants having orthogonal blades and a horizontal axis of rotation of the wind rotors perpendicular to the direction of the wind.
В ветроэнергетике известны устройства, ветросиловые блоки которых входят в состав воздухоплавательных модулей и подняты ими на высоту скоростных ветров. При этом в ряде конструкций ветросиловые блоки разделены так, что их турбины совместно с аэростатной оболочкой остаются на большой высоте, а генераторы опущены в наземное положение и входят в состав наземных причальных узлов. Этим достигается значительное уменьшение веса воздухоплавательного модуля на вес массивного генератора (65-70% от массы всего силового агрегата), снижение объемов газонаполнения аэростатной оболочки. Массогабаритные характеристики высотной части устройства улучшаются еще более, т.к. устранение генератора, как единственно пожароопасного узла, из состава ветросилового блока воздухоплавательного модуля вниз на значительное расстояние создает предпосылки для безопасной замены гелиевого газонаполнения аэростатной оболочки на водород, более дешевый, доступный и создающий большую подъемную силу.In wind energy, devices are known whose wind power units are part of aeronautical modules and raised by them to the height of high-speed winds. Moreover, in a number of designs, the wind-power blocks are divided so that their turbines together with the aerostat shell remain at a high height, and the generators are lowered to the ground position and are part of the ground berth units. This achieves a significant reduction in the weight of the aeronautical module by the weight of the massive generator (65-70% of the mass of the entire power unit), and a decrease in the volume of gas filling of the balloon shell. The overall dimensions of the high-altitude part of the device are improved even more, because the elimination of the generator, as the only fire hazard unit, from the wind-power unit of the aeronautical module down a considerable distance creates the prerequisites for the safe replacement of helium gas filling of the balloon balloon with hydrogen, which is cheaper, more affordable and creates more lift.
Воздухоплавательный модуль при наземной дислокации генератора может быть поднят на высоту скоростных ветров с помощью аэростатных оболочек, после чего полезная работа совершается парусными элементами (патент RU 2467201 С2, 27.11.2012) или парашютными куполами (патент US 20130307274 А1, 21.11.2013), которые под воздействием ветра перемещаются в сторону от причальных узлов и тянут за собой троса, стравливая их с наземных барабанов, что передают вращение на валы тут же расположенных генераторов. Однако при снижении скорости ветра ниже допустимого значения тяга парусов и парашютов падает, паруса могут провиснуть, а купола схлопнуться, полезная работа прекращается. Оба устройства периодически нуждаются в энергии от стороннего источника, что затрачивается на намотку тросов на барабаны после их полного стравливания под напором ветра на паруса или парашюты. Таким образом способ и средства генерации энергии ветра в данных устройствах не являются оптимальными.The aeronautical module during ground-based deployment of the generator can be raised to the height of high-speed winds using aerostat shells, after which useful work is done by sailing elements (patent RU 2467201 C2, 11.27.2012) or parachute canopies (patent US 20130307274 A1, 11/21/2013), which under the influence of the wind, they move away from the mooring units and pull the cables along with them, pitting them off the ground drums, which transmit the rotation to the shafts of the generators located right there. However, when the wind speed drops below the permissible value, the thrust of the sails and parachutes falls, the sails can sag and the domes collapse, useful work stops. Both devices periodically need energy from an external source, which is spent on winding the cables on the drums after they are completely etched under the pressure of the wind on sails or parachutes. Thus, the method and means of generating wind energy in these devices are not optimal.
В наземный генератор ветроэнергетической установки (патент SU 1302011 А1, 07.04.1987) вращение поступает через гибкий вал от вновь парусного элемента, скрученного винтом при помощи поперечных стержней и тросов. Использованные для создания винтовой конфигурация паруса средства не придают ему высотой прочности и жесткости, в скоростных ветрах такой парус будет быстро разрушен. При наступлении затишья или безветрия в атмосфере воздухоплавательная часть ВЭУ упадет на землю. Такой вариант разделенного ветросилового блока следует признать не работоспособным.In the ground-based generator of a wind power installation (patent SU 1302011 A1, 04/07/1987), the rotation enters through a flexible shaft from a newly-sailing element twisted by a screw using transverse rods and cables. The means used to create the helical configuration of the sail do not give it the height of strength and rigidity, in high-speed winds such a sail will be quickly destroyed. When there is a lull or calm in the atmosphere, the aeronautical part of the wind turbine will fall to the ground. This version of the split wind power unit should be recognized as not working.
Известны способ и система с летающим крылом, несущим на высоте радиально-лопастную турбинную часть ветросилового блока, генераторная часть блока входит в состав причального узла (патент KR 20150092332 А, 12.08.2015). Эта, как и любая иная система с ветряным ротором, генерирует промышленные мощности при больших площадях ометания турбины ветром, что влечет за собой утяжеление данного высотного элемента ветросилового блока. Чтобы поднять и удержать в воздухе тяжеловесную турбину, летающее крыло должно иметь большие габариты и соответствующую им собственную массу. Возникает противоречие, которое разрешимо лишь при малых мощностях генерации от ветра. Промышленного значения такая система не имеет. Как и в ранее рассмотренной парусно-винтовой установке, ослабление ветра до определенного значения или до безветрия приведет к падению летающего крыла вместе с турбинной частью ветросилового блока. Неопределенными являются способ и средства подъема летающего крыла на высоту скоростных ветров, при которых создается аэродинамическая подъемная сила, достаточная для устойчивости в воздухе высотной части рассматриваемой системы.A known method and system with a flying wing bearing at the height of the radial-blade turbine part of the wind power unit, the generator part of the unit is part of the mooring unit (patent KR 20150092332 A, 08/12/2015). This, like any other system with a wind rotor, generates industrial capacity with large areas of turbine throwing by the wind, which entails the weighting of this high-altitude element of the wind power unit. In order to lift and hold a heavy turbine in the air, a flying wing must have large dimensions and its own mass corresponding to them. A contradiction arises, which is solvable only at low generation powers from the wind. Such a system does not have industrial significance. As in the previously considered sail-screw installation, attenuation of the wind to a certain value or to calm will lead to the fall of the flying wing along with the turbine part of the wind power unit. Uncertain are the method and means of lifting the flying wing to the height of high-speed winds, at which an aerodynamic lifting force is created, sufficient for stability in the air of the high-altitude part of the system under consideration.
Среди воздухоплавательных аппаратов ветроэнергетического назначения с разделенными силовыми блоками имеются устройства, где передача вращения высотной турбины передается через гибкий вал в наземный генератор не на прямую, а через зубчатые передачи. Так может работать привязная высотная ветроэлектрическая станция (патент SU 69787, 01.01.1947), где от одной турбины вращение поступает через гибкий вал и двухступенчатую зубчатую передачу в один генератор, а от другой турбины - через полый вал и другую двухступенчатую зубчатую передачу в другой генератор. Использованные в данной установке технические решения не являются рациональными: змейковое подъемное устройство ненадежно и небезопасно, не в состоянии поднять в воздух тяжелые ветросиловые блоки промышленной мощности; генераторы подвешены на трос, а не располагаются в наземном положении, чем утрачивается смысл разделения ветросилового блока в целях облегчения воздухоплавательной части станции; турбины ориентируются хвостовым оперением на ветер не на уровне самих турбин, а на более низкой высоте, их оси вращений не могут, как это безусловно требуется, строго совпадать с направлением ветра.Among wind-driven aeronautical devices with separated power units, there are devices where the rotation transmission of a high-altitude turbine is transmitted through a flexible shaft to a ground generator not directly, but through gear drives. This is how a tethered high-altitude wind power station can work (patent SU 69787, 01/01/1947), where rotation from one turbine enters through a flexible shaft and a two-stage gear transmission to one generator, and from another turbine through a hollow shaft and another two-stage gear transmission to another generator . The technical solutions used in this installation are not rational: the serpentine lifting device is unreliable and unsafe, it is not able to lift heavy industrial wind power blocks into the air; the generators are suspended on a cable, but are not located in a ground position, thereby losing the meaning of separating the wind power unit in order to facilitate the aeronautical part of the station; the turbines are guided by the tail of the wind not at the level of the turbines themselves, but at a lower height, their axis of rotation cannot, as is certainly required, strictly coincide with the direction of the wind.
Важным признаком ветродвигателя (патент SU 1509560 А1, 02.09.1987) является наличие ортогонально-лопастных виндроторов с горизонтальной осью вращения, перпендикулярной направлению ветра. Виндроторы могут ометать большие площади, в результате чего ветродвигатель способен вырабатывать электроэнергию промышленной мощности. Воздухоплавательный модуль включает в себя аэростатные оболочки положительной плавучести, которые надежно поднимают и удерживает виндроторы на высоте скоростных ветров. Вместе с тем устройство не обладает средствами поддержания стабильной пространственной устойчивости, не оснащен системой регулирования ориентации на ветер через привязные троса. Вращение высотных виндроторов поступает в генератор, установленный на наземном причальном узле, посредством гибкого вала и через четыре конических зубчатых передачи, где генерируемая от ветра мощность частично теряется. При больших габаритах виндроторов, необходимых для генерации мощностей в промышленных целях, и соответствующих объемах аэростатных оболочек общая ось вращения виндроторов достигнет не приемлемой длины и массивности. Передающий механизм имеет длинномерные валы, что работают на скручивание, должны обладать при этом в прочностных целях надлежащими по площади сечениями, что утяжеляет воздухоплавательный модуль.An important feature of a wind turbine (patent SU 1509560 A1, 09/02/1987) is the presence of orthogonal-vane windrotors with a horizontal axis of rotation perpendicular to the direction of the wind. Wind rotors can sweep large areas, as a result of which the wind turbine is capable of generating electricity of industrial power. The aeronautical module includes positive buoyancy balloons, which reliably raise and hold the wind rotors at the height of high-speed winds. However, the device does not have the means to maintain stable spatial stability, is not equipped with a system for controlling orientation to the wind through tethered cables. The rotation of the high-altitude windrotors enters the generator mounted on the land mooring unit through a flexible shaft and through four bevel gears, where the power generated from the wind is partially lost. With the large dimensions of the windrotors necessary for generating capacities for industrial purposes, and the corresponding volumes of balloon shells, the general axis of rotation of the windrotors will reach an unacceptable length and massiveness. The transmitting mechanism has long shafts that work on twisting, and must have, for strength purposes, cross-sections that are appropriate in area, which makes the aeronautical module heavier.
По ряду конструктивных признаков близким прототипом является высотная ветряная турбина (патент SU 1546, 31.05.1930). К эти признакам относятся газонаполненная аэростатная оболочка, гибкий вал, коническая зубчатая передача. Вместе с тем устройство имеет особенности отрицательного свойства, в их числе исполнение за одно целое оболочки и радиально-направленных лопастей, создающих в местах их соединений напряжения, разрушающие оболочковый материал. В передаче вращения к генератору участвуют два гибких вала разновеликой длины, носовой более короткий гибкий вал в результате напора ветра на оболочку с лопастями будет всегда натянут, а кормовой гибкий вал - провисать, чем создает помехи для вращения воздухоплавательной части устройства, может полностью остановить турбину намотавшись на ее лопасти. Гибкие валы, и ведущие конические шестерни вращаются в одинаковую сторону, а передают свои вращения на сдвоенное в одно целое ведомые конические колеса, располагаясь от них сверху и снизу. Такое зубчатое зацепление неработоспособно, поскольку верхняя ведущая коническая шестерня придает сдвоенному ведомому коническому колесу вращение в одном направлении, а нижняя ведущая коническая шестерня пытается провернуть то же колесо в противоположном направлении. В таком передаточном механизме вращение блокируется и не поступает в генератор. Столь грубая ошибка в кинематической схеме ветряной турбины делает ее практическое применение не возможным.For a number of design features, a close prototype is a high-rise wind turbine (patent SU 1546, 05/31/1930). These signs include a gas-filled balloon, a flexible shaft, and a bevel gear. At the same time, the device has features of a negative property, including the performance of a shell and radially directed blades in one piece, creating stresses at the junctions of these joints that destroy the shell material. Two flexible shafts of different lengths participate in the rotation transmission to the generator, the bow shorter flexible shaft will always be pulled by the pressure of the wind on the shell with the blades, and the stern flexible shaft will sag, which interferes with the rotation of the aeronautical part of the device, can completely stop the turbine on her blades. Flexible shafts, and driving bevel gears rotate in the same direction, and transmit their rotations to the driven bevel wheels twin into one, located above and below them. Such gearing is inoperative since the upper drive bevel gear gives the dual driven bevel wheel rotation in one direction, and the lower drive bevel gear tries to rotate the same wheel in the opposite direction. In such a transmission mechanism, rotation is blocked and does not enter the generator. Such a gross error in the kinematic scheme of a wind turbine makes its practical application impossible.
Сущность изобретения состоит в том, что центр тяжести воздухоплавательного модуля смещен под аэростатную оболочку соответствующим перемещением вниз ортогонально-лопастных виндроторов, что наряду с их идентичностью по габаритам и встречным вращением, гасящим реактивные моменты, улучшает пространственную устойчивость модуля в целом, стабильность оптимальной ориентации осей вращения ветряных роторов на ветер и постоянство генерации энергии от атмосферных потоков. Механизм конической зубчатой передачи от высотных виндроторов через гибкий вал к наземному генератору помещен на поперечную опору подвесной фермы, является одноступенчатым, его кинематическая схема работоспособна благодаря соосности ведущих шестерен, их диаметрального расположения относительно ведомого колеса и противоположной направленности вращения. Габариты и массивность всех элементов механизма зубчато-конической передачи, зависимый от них объем газонаполнения аэростатной оболочки находятся в практически реализуемых пределах и не являются препятствием для преобразования энергии скоростных ветров на больших высотах в электроэнергию промышленных мощностей.The essence of the invention lies in the fact that the center of gravity of the aeronautical module is displaced under the balloon by a corresponding downward movement of the orthogonal-vane windrotors, which, along with their identical dimensions and counter-rotation damping the reactive moments, improves the spatial stability of the module as a whole, the stability of the optimal orientation of the rotation axes wind rotors to the wind and the constancy of the generation of energy from atmospheric flows. The mechanism of a bevel gear from high-altitude windrotors through a flexible shaft to a ground generator is placed on the transverse support of the suspension truss, is one-stage, its kinematic scheme is operable due to the alignment of the drive gears, their diametrical arrangement relative to the driven wheel and the opposite direction of rotation. The dimensions and massiveness of all elements of the gear-bevel gear mechanism, the volume of gas filling of the balloon envelope dependent on them are within practically feasible limits and are not an obstacle to converting the energy of high-speed winds at high altitudes into electricity of industrial capacities.
Целью изобретение является практическая реализуемость более устойчивой генерации промышленных мощностей от ветра и уменьшение энергетических потерь в ветряных системах с механизмом зубчато-конической передачи вращения от высотных ортогонально-лопастных виндроторов через гибкий вала к наземному генератору.The aim of the invention is the practical feasibility of a more stable generation of industrial power from the wind and the reduction of energy losses in wind systems with a gear-conical transmission of rotation from high-altitude orthogonal-vane windrotors through a flexible shaft to a ground generator.
Поставленная цель достигается тем, что под днищем аэростатной оболочки жестко подвешена ферма, по обе стороны которой на одном уровне симметрично размещены равновеликие ортогонально-лопастные виндроторы с горизонтальными осями противоположного вращения, одновременно перпендикулярными направлению ветра. На концах осей вращения виндроторов, что обращены внутрь фермы, насажены ведущие шестерни одноступенчатого механизма зубчато-конической передачи. Относительно ведомого колеса той же передачи шестерни расположены диаметрально. Ведомое колесо, подшипники его вала, сам вал находятся по центру поперечной опоры, относящейся к ферме. При этом данный вал вращается под прямым углом к опоре, его концы выступают из подшипников и задействованы сверху под размещение ведомого колеса, а нижний конец сращен с гибким валом, переносящим вращение далее к генератору на поворотной платформе наземного причального узла.This goal is achieved by the fact that a truss is rigidly suspended under the bottom of the balloon, on both sides of which equal orthogonal-vane wind rotors with horizontal axes of opposite rotation, simultaneously perpendicular to the wind direction, are symmetrically placed. At the ends of the rotor axes of the windrotors that face the inside of the truss, the drive gears of the single-stage gear-bevel gear are mounted. Regarding the driven wheel of the same gear, the gears are diametrically positioned. The driven wheel, the bearings of its shaft, the shaft itself are located in the center of the transverse support related to the truss. At the same time, this shaft rotates at right angles to the support, its ends protrude from the bearings and are used from above for placement of the driven wheel, and the lower end is spliced with a flexible shaft that transfers rotation further to the generator on the rotary platform of the land mooring unit.
На фиг. 1 показан общий вид наземно-генераторного ветродвигателя; на фиг. 2 - вид со стороны ветра на воздухоплавательный модуль того же устройства.In FIG. 1 shows a general view of a ground-generating wind turbine; in FIG. 2 is a view from the wind side of the aeronautical module of the same device.
Ветродвигатель состоит из воздухоплавательного модуля и наземного причального узла, соединенных провисающими тросами 1 и натянутым гибким валом 2. В состав модуля входят аэростатная оболочка 3, жестко подвешенная к ней ферма 4 с поперечной опорой 5. По обе стороны фермы симметрично размещены соосные ортогонально-лопастные виндроторы с идентичными габаритами 6, что крутятся от ветра в подшипниках 7 разно направленно, их горизонтальные оси вращения перпендикулярны ветряному потоку. Вращения от виндроторов поступает на гибкий вал через одноступенчатый механизм зубчато-конической передачи, содержащий ведущие виндроторные шестерни 8, расположенные диаметрально относительно ведомого колеса 9, установленного на валу 10 в подшипниках 11 под прямым углом к их опоре, относящейся к ферме. Нижний конец вала ведомого колеса сращен с гибким валом, натянутым от генератора 12, свободно раскачивающимся на поворотной платформе 13 причального узла, в который еще входят соосные лебедки 14 на наветренной стороне платформы и бетонная тумба 15. Позицией 16 обозначено направление ветра, позициями 17 и 18 - направления встречных вращений ортогонально-лопастных виндроторов.The wind turbine consists of an aeronautical module and a ground mooring unit connected by
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Троса стравливаются с барабанов лебедок и воздухоплавательный модуль с аэростатной оболочкой положительной плавучести, фермой и виндроторами поднимается на высоту, ограниченную длинной гибкого вала. Благодаря известной конструкции наземного причального узла и схемы его связей с модулем, высотная часть ветродвигателя ориентируется на ветер так, что гибкий вал натянут, а троса приспущены, все наклонно в подветренную сторону от наземной базы, горизонтальные оси вращения виндроторов становятся перпендикулярными направлению ветра. Под скоростным напором ветра соосные виндроторы начинают вращаться в противоположные стороны, чем гасятся их реактивные моменты. Через ведущие шестерни и ведомое колеса одноступенчатого зубчато-конического механизма вращение поступает на гибкий вал, от него в генератор. Получаемая электроэнергия после контроллера, аккумуляторной батареи и инвертора подается потребителям.The proposed device operates as follows. The cables are pushed off the winch drums and the aeronautical module with a positive buoyancy balloon, the truss and wind rotors rises to a height limited by the length of the flexible shaft. Thanks to the well-known design of the land mooring unit and the scheme of its connections with the module, the high-altitude part of the wind turbine is oriented towards the wind so that the flexible shaft is pulled and the cables are lowered, everything is inclined toward the leeward side of the ground base, the horizontal axis of rotation of the wind rotors becomes perpendicular to the direction of the wind. Under the high-speed pressure of the wind, coaxial wind rotors begin to rotate in opposite directions, thereby extinguishing their reactive moments. Through the driving gears and driven wheels of a single-stage gear-conical mechanism, the rotation enters the flexible shaft, from it to the generator. The resulting electricity after the controller, battery and inverter is supplied to consumers.
При изменении направленности воздушного потока его напор воздействует на наветренную боковую поверхность аэростатной оболочки. Под этим давлением воздухоплавательный модуль описывает дугу вокруг наземного причального узла, увлекая в такое же смещение через натянутый гибкий вал его поворотную платформу вместе с генератором и лебедками. Переориентация модуля завершается, когда все гибкие связи между высотной и наземной частями ветродвигателя перемещаются в предельно подветренное положение, направленности связей и ветра полностью совпадают.When the direction of the air flow changes, its pressure acts on the windward side surface of the balloon. Under this pressure, the aeronautical module describes the arc around the land mooring unit, dragging its rotary platform along with the generator and winches into the same offset through a stretched flexible shaft. The reorientation of the module is completed when all flexible connections between the high-altitude and ground-based parts of the wind turbine move to the extremely leeward position, the directions of the connections and the wind completely coincide.
Генерация энергии атмосферных потоков в данном ветродвигателе практически возможна благодаря работоспособности примененной кинематической схемы механизма зубчато-конического передачи вращения от виндроторов к гибкому валу, одноступенчатая передаточная схема позволяет снизить потери мощности от трения в данном механизме. Ветродвигатель создает предпосылки для безопасного применения водорода при газонаполнении аэростатной оболочки, что доступнее, дешевле и эффективнее использования гелия; обладает лучшей пространственной устойчивостью воздухоплавательного модуля, стабильностью оптимальной ориентации осей вращения ветряных роторов относительно направления ветра.The energy generation of atmospheric flows in this wind turbine is practically possible due to the operability of the applied kinematic scheme of the gear-cone mechanism of rotation transmission from windrotors to a flexible shaft, a single-stage transmission scheme allows to reduce power losses from friction in this mechanism. The wind turbine creates the prerequisites for the safe use of hydrogen during gas filling of the balloon shell, which is more affordable, cheaper and more efficient than using helium; has the best spatial stability of the aeronautical module, stability of the optimal orientation of the axis of rotation of the wind rotors relative to the direction of the wind.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017101811A RU2638237C1 (en) | 2017-01-20 | 2017-01-20 | Ground-generator wind engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017101811A RU2638237C1 (en) | 2017-01-20 | 2017-01-20 | Ground-generator wind engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2638237C1 true RU2638237C1 (en) | 2017-12-12 |
Family
ID=60718555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017101811A RU2638237C1 (en) | 2017-01-20 | 2017-01-20 | Ground-generator wind engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2638237C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671667C1 (en) * | 2018-01-16 | 2018-11-06 | Александр Владимирович Губанов | Aeroenergostat ground-generator |
| CN109667719A (en) * | 2019-02-13 | 2019-04-23 | 王明意 | A kind of efficient electricity generation system using wind-force |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4470563A (en) * | 1981-03-13 | 1984-09-11 | Engelsman Gijsbert J | Airship-windmill |
| SU1173059A1 (en) * | 1983-07-29 | 1985-08-15 | Kuzin Anatolij A | Windmill |
| SU1302011A1 (en) * | 1985-11-21 | 1987-04-07 | Г.Г.Арутюн н | Wind power plant |
| SU1509560A1 (en) * | 1987-09-02 | 1989-09-23 | Ч.-К.А. Будрёвич | Wind mill |
| RU98490U1 (en) * | 2010-03-04 | 2010-10-20 | Евгений Владимирович Основин | PORTABLE WIND POWER PLANT |
-
2017
- 2017-01-20 RU RU2017101811A patent/RU2638237C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4470563A (en) * | 1981-03-13 | 1984-09-11 | Engelsman Gijsbert J | Airship-windmill |
| SU1173059A1 (en) * | 1983-07-29 | 1985-08-15 | Kuzin Anatolij A | Windmill |
| SU1302011A1 (en) * | 1985-11-21 | 1987-04-07 | Г.Г.Арутюн н | Wind power plant |
| SU1509560A1 (en) * | 1987-09-02 | 1989-09-23 | Ч.-К.А. Будрёвич | Wind mill |
| RU98490U1 (en) * | 2010-03-04 | 2010-10-20 | Евгений Владимирович Основин | PORTABLE WIND POWER PLANT |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671667C1 (en) * | 2018-01-16 | 2018-11-06 | Александр Владимирович Губанов | Aeroenergostat ground-generator |
| CN109667719A (en) * | 2019-02-13 | 2019-04-23 | 王明意 | A kind of efficient electricity generation system using wind-force |
| CN109667719B (en) * | 2019-02-13 | 2024-05-24 | 王明意 | Power generation system capable of efficiently utilizing wind power |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10871149B2 (en) | Floating marine wind turbine | |
| US7582981B1 (en) | Airborne wind turbine electricity generating system | |
| US7830033B2 (en) | Wind turbine electricity generating system | |
| US7129596B2 (en) | Hovering wind turbine | |
| US6616402B2 (en) | Serpentine wind turbine | |
| CA2486691C (en) | Coaxial multi-rotor wind turbine | |
| US4166596A (en) | Airship power turbine | |
| US9321518B1 (en) | Vertically stable aerial platform | |
| US20140246862A1 (en) | Airborne wind energy system | |
| US9732731B2 (en) | Pivoting perch for flying wind turbine parking | |
| RU2662101C1 (en) | Wind powered balloon | |
| AU2002322125A1 (en) | Coaxial multi-rotor wind turbine | |
| GB2469740A (en) | Extraction of energy from the wind using kites | |
| WO2014036810A1 (en) | A tethered airborne wind power generator system | |
| RU2703863C1 (en) | Aero-energystat | |
| JP2004232461A (en) | Power generation apparatus | |
| US20160002013A1 (en) | Tether Winding | |
| RU2638237C1 (en) | Ground-generator wind engine | |
| US20170121036A1 (en) | Ground station for airborne wind turbine | |
| RU2535427C1 (en) | Aero-high-altitude wind power generator | |
| JP2018204480A (en) | Wind power generator | |
| GB2588178A (en) | Wind energy capture apparatus, system and method | |
| RU2602650C1 (en) | Aerostatic balloon natatorial wind turbine | |
| RU2671667C1 (en) | Aeroenergostat ground-generator | |
| RU2572469C1 (en) | Aerofloating windrotor |