RU2642996C2 - Wind-hydro-electric power plant based on magnus effect application - Google Patents

Wind-hydro-electric power plant based on magnus effect application Download PDF

Info

Publication number
RU2642996C2
RU2642996C2 RU2015127579A RU2015127579A RU2642996C2 RU 2642996 C2 RU2642996 C2 RU 2642996C2 RU 2015127579 A RU2015127579 A RU 2015127579A RU 2015127579 A RU2015127579 A RU 2015127579A RU 2642996 C2 RU2642996 C2 RU 2642996C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylinders
wind
power
windward
wind turbine
Prior art date
Application number
RU2015127579A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015127579A (en
Inventor
Сергей Евгеньевич Щеклеин
Александр Ильич Попов
Игорь Анатольевич Бурдин
Константин Александрович Горелый
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Центр новых энергетических технологий" (ООО "ЦНЭТ")
Общество с ограниченной ответственностью "Гильдия М" (ООО "Гильдия М")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Центр новых энергетических технологий" (ООО "ЦНЭТ"), Общество с ограниченной ответственностью "Гильдия М" (ООО "Гильдия М") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Центр новых энергетических технологий" (ООО "ЦНЭТ")
Priority to RU2015127579A priority Critical patent/RU2642996C2/en
Publication of RU2015127579A publication Critical patent/RU2015127579A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2642996C2 publication Critical patent/RU2642996C2/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 
    • F03D3/005Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F03D3/007Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical using the Magnus effect
    • 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
    • F03D5/00Other wind motors
    • F03D5/04Other wind motors the wind-engaging parts being attached to carriages running on tracks or the like
    • 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
    • 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)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: wind-hydro-electric power plant consists of windwheel containing rotating cylinders, of a cylinder actuator, a power source, a power generator kinematically connected with the wind wheel, wherein the axes of the cylinders, located vertically, are placed in the upper and lower bearing supports connected with flexible links of the cylinders. Other bearing supports moving in the chases of the upper and lower plant plates along a closed ring are connected to these flexible links on the other side. The cylinder actuation of forward and reverse rotation on the windward and leeward side is carried out by flexible links of cylinder actuator contacting with the cylinders from support rollers kinetically connected to the electric motors. A brake device for the cylinders is provided in the power plant, moving from the windward zone to the leeward zone and back, as well as actuation of all the cylinders from one electric motor.
EFFECT: increased output power and increased efficiency.
2 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемая ветрогидроэнергетическая установка относится к устройствам для преобразования ветровой или гидравлической энергии в механическую или электрическую.The proposed wind power installation relates to devices for converting wind or hydraulic energy into mechanical or electrical.

Известна «Ветроустановка и способ ее работы» автора Бычкова Н.М. по патенту РФ №2118699, содержащая ветроколесо с горизонтальной осью вращения и радиально установленными цилиндрами с концевыми шайбами и продольными турболизаторами, а также привод цилиндров, генератор, причем цилиндры выполнены составными из вращающейся и невращающейся частей и снабжены турболизаторами [1].Known "Wind turbine and the way it works" by N. Bychkova according to the patent of the Russian Federation No. 21118699, containing a wind wheel with a horizontal axis of rotation and radially mounted cylinders with end washers and longitudinal turbulators, as well as a cylinder drive, a generator, the cylinders being made up of rotating and non-rotating parts and equipped with turbolizers [1].

У данной конструкции и у других подобных с горизонтальной осью вращения и радиально установленными цилиндрами существуют ограничения на длину цилиндров. Это связано с увеличением веса, с конструктивной сложностью узлов и невысокой надежностью. Для увеличения силы Магнуса необходимо увеличивать длину цилиндров, как доказывается в работе [2], что сложно осуществить в установках с горизонтальной осью, о чем свидетельствует опыт разработки и испытаний ВЭУ «Аэролла» [3]. Это объясняется, в частности, тем, что цилиндры закрепляются только с одного конца, близкого от центра вращения ветроколеса.This design and other similar ones with a horizontal axis of rotation and radially mounted cylinders have restrictions on the length of the cylinders. This is due to the increase in weight, with the structural complexity of the nodes and low reliability. To increase the Magnus force, it is necessary to increase the length of the cylinders, as proved in [2], which is difficult to implement in installations with a horizontal axis, as evidenced by the experience of the development and testing of Aerolla wind turbines [3]. This is due, in particular, to the fact that the cylinders are fixed only from one end close to the center of rotation of the wind wheel.

Известна также [3] «Ветроустановка» автора Бычкова Н.М. и др. по патенту РФ №2381380, содержащая ветроколесо с горизонтальной осью вращения и раздельно установленными роторами Магнуса в виде цилиндров, а также привод цилиндров и электрогенератор, причем ротор выполнен с не вращающейся корневой и вращающейся концевой частями и с шайбой на конце, а вращающаяся часть выполнена из цилиндрической части с усеченным конусом на конце, при этом поверхности цилиндра и корпуса выполнены со спиральными ребрами-шнеками [4].Also known [3] "Wind turbine" by N. Bychkov and others according to RF patent No. 2381380, containing a wind wheel with a horizontal axis of rotation and separately mounted Magnus rotors in the form of cylinders, as well as a cylinder drive and an electric generator, the rotor being made with a non-rotating root and rotating end parts and with a washer at the end, and a rotating the part is made of a cylindrical part with a truncated cone at the end, while the surfaces of the cylinder and the housing are made with spiral auger ribs [4].

В данном изобретении снижено индуктивное сопротивление от вращения цилиндров, уменьшены затраты мощности на привод вращения цилиндров, что позволяет получить от установки большую удельную мощность.In this invention, the inductive resistance from rotation of the cylinders is reduced, the cost of power to drive the rotation of the cylinders is reduced, which allows to obtain a large specific power from the installation.

Однако данному изобретению присущи те же недостатки, как и у других вышеперечисленных аналогов с горизонтальной осью вращения.However, the present invention has the same drawbacks as other of the above analogues with a horizontal axis of rotation.

Из литературы [2] известно, что для повышения технических характеристик и других параметров надежности подобных агрегатов необходимо учитывать безотрывное обтекание цилиндров, частоту вращения и соотношение длины к диаметру цилиндров больше 12 раз.From the literature [2] it is known that in order to increase the technical characteristics and other reliability parameters of such units, it is necessary to take into account the continuous flow around the cylinders, the rotational speed and the ratio of length to cylinder diameter more than 12 times.

Однако увеличение геометрических размеров цилиндров в установках с горизонтальной осью вращения и увеличение числа оборотов цилиндров снижает надежность, так как радиально расположенные цилиндры имеют только опору в ступице ветроколеса, что вызывает вибрации, боковые усилия на изгиб и не обеспечивается безотрывное обтекание цилиндров ветровым потоком.However, an increase in the geometric dimensions of the cylinders in installations with a horizontal axis of rotation and an increase in the number of revolutions of the cylinders reduces reliability, since the radially arranged cylinders have only support in the hub of the wind wheel, which causes vibrations, lateral bending forces, and continuous flow of the wind around the cylinders is not ensured.

Известна также ВЭУ, типа Мадараса, с цилиндрами, вертикально установленными на тележке, которые перемещаются по замкнутым рельсовым путям. Подобная ВЭУ небольшой мощности разработана в University of Dayton (США) и испытана в аэродинамической тубе [5].A wind turbine is also known, such as Madaras, with cylinders vertically mounted on a trolley that move along closed rail tracks. A similar wind turbine of low power was developed at the University of Dayton (USA) and tested in an aerodynamic tube [5].

Разработан проект данной ВЭУ мощностью 228 МВт с цилиндрами диаметром 4,9 и высотой 39 м, которые установлены на тележках, движущихся по замкнутой трассе длиной 3…19 км. Цилиндры приводятся во вращение реверсивными электродвигателями с частотой 186 об/мин. Данный проект пока не реализован на большие мощности, по нашему мнению, по той же причине: цилиндры имели только одну опору внизу на тележках в месте крепления привода от электродвигателя.A project of this wind turbine with a capacity of 228 MW with cylinders with a diameter of 4.9 and a height of 39 m, which are mounted on bogies moving along a closed track 3 ... 19 km long, has been developed. The cylinders are driven by reversible electric motors with a frequency of 186 rpm. This project has not yet been implemented at high power, in our opinion, for the same reason: the cylinders had only one support at the bottom of the carts in the place of mounting the drive from the electric motor.

Наиболее близким техническим решением является «Ветродвигатель с эффектом Магнуса. Варианты» авторов Щеклеина С.Е. и Попова А.И. по патенту РФ №2526127, МПК F03D 1/00 [6].The closest technical solution is “Wind turbine with Magnus effect. Variants ”by S. Scheklein authors and Popova A.I. according to the patent of the Russian Federation No. 2526127, IPC F03D 1/00 [6].

Ветродвигатель состоит из ветроколеса, содержащего вращающиеся цилиндры, из привода цилиндров, источника питания, электрогенератора, кинематически соединенного с ветроколесом и устройства ориентации ветродвигателя на поток ветра, причем ветроколесо, расположенное горизонтально, выполнено в виде барабана, с торцов которого на неподвижной оси в опорах закреплены вращающиеся диски, а в них по окружности на своих осях размещены цилиндры с приводом.The wind turbine consists of a wind wheel containing rotating cylinders, a cylinder drive, a power source, an electric generator kinematically connected to the wind wheel and a device for orienting the wind engine to the wind flow, and the wind wheel located horizontally is made in the form of a drum, from the ends of which are fixed on the fixed axis in the supports rotating disks, and in them around the circumference on their axes are cylinders with a drive.

В данном изобретении снижено индуктивное сопротивление от вращения цилиндров, повышена надежность устройства и уменьшены вибрации за счет крепления цилиндров с обоих торцов в дисках и, как следствие, обеспечено безотрывное обтекание цилиндров ветровым потоком. Кроме того, снят ряд ограничений на увеличение длины цилиндров и соблюдения условия

Figure 00000001
.In this invention, the inductive resistance from rotation of the cylinders is reduced, the reliability of the device is increased, and the vibrations are reduced due to the fastening of the cylinders from both ends in the disks and, as a result, continuous flow of the cylinders by the wind flow is ensured. In addition, a number of restrictions on the increase in cylinder length and compliance with the conditions have been removed.
Figure 00000001
.

Однако данное устройство имеет ограничение по максимальной мощности из-за возрастающей конструктивной сложности и сосредоточения значительных вращающихся масс в габаритах, ограниченных дисками агрегатов. Для увеличения выходной мощности необходимо увеличивать площадь поверхности, ометаемой потоком, и, соответственно, габаритные размеры и массу установки.However, this device has a limit on maximum power due to increasing structural complexity and the concentration of significant rotating masses in dimensions limited by unit disks. To increase the output power, it is necessary to increase the surface area swept by the flow, and, accordingly, the overall dimensions and weight of the installation.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков прототипа, повышение эффективности и вырабатываемой мощности устройства.The task of the invention is to remedy these disadvantages of the prototype, increasing the efficiency and power generated by the device.

Технические преимущества заявленного технического решения следующие:Technical advantages of the claimed technical solution are as follows:

- цилиндры ветродвигателя размещены вертикально и через подшипниковые опоры имеют возможность перемещаться в желобах верхней и нижней плит, причем верхние и нижние опоры всех цилиндров соединены между собой гибкими связями, что позволяет для увеличения ометаемой поверхности не ограничивать габариты, длину и количество работающих цилиндров, создающих суммарную силу тяги для выработки больших мощностей;- wind turbine cylinders are placed vertically and can be moved through the bearing supports in the grooves of the upper and lower plates, and the upper and lower supports of all cylinders are interconnected by flexible connections, which allows not to limit the dimensions, length and number of working cylinders, creating a total traction force to generate large capacities;

- размещение и движение цилиндров по замкнутому кольцу (эллипсу) с одновременным приводом вращение цилиндров на наветренной стороне в одну сторону, а цилиндров на подветренной стороне - в противоположную, создают за счет одновременного перемещения всех цилиндров увеличенную силу тяги, передающуюся через гибкую связь (цепь) на приводное колесо электрогенератора, что позволяет наращивать выходную мощность устройства до больших значений;- placement and movement of cylinders in a closed ring (ellipse) with simultaneous drive, rotation of the cylinders on the windward side in one direction, and of the cylinders on the leeward side in the opposite direction, due to the simultaneous movement of all cylinders, increased thrust force transmitted through a flexible connection (chain) on the drive wheel of the generator, which allows to increase the output power of the device to large values;

- увеличение КПД устройства за счет создания безотрывного обтекания потоком цилиндров, так как они имеют крепление по обоим своим концам в подшипниковых опорах;- increase the efficiency of the device due to the creation of a continuous flow around the flow of cylinders, as they are fastened at both ends in bearing bearings;

- увеличение КПД устройства за счет применения концевых шайб на цилиндрах, ограничивающих нежелательное перетекание потоков.- increase the efficiency of the device due to the use of end washers on the cylinders, limiting the unwanted flow of flows.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации совокупность признаков, характеризующая описываемую «Ветрогидроэнергетическую установку на основе использования эффекта Магнуса», не обнаружена. Таким образом, по нашему мнению, данное решение соответствует критерию «новизна».As a result of a search by sources of patent and scientific and technical information, the totality of features characterizing the described “Wind and Hydroelectric Power Plant Based on the Use of the Magnus Effect” was not found. Thus, in our opinion, this decision meets the criterion of "novelty."

На основании сравнительного анализа предложенного решения с известным уровнем техники можно утверждать, что между совокупностью отличительных признаков, выполняемых ими функций и достигаемой задачи, предложенное техническое решение не следует явным образом из уровня техники и соответствует критерию охраноспособности «изобретательский уровень».Based on a comparative analysis of the proposed solution with the prior art, it can be argued that between the set of distinctive features, their functions and the task achieved, the proposed technical solution does not follow explicitly from the prior art and meets the eligibility criterion of "inventive step".

Предложенное техническое решение может найти применение в качестве ветроагрегата большой мощности, а также в качестве гидроэнергетической установки, устанавливаемой на морских и океанических течениях (например, по аналогии с пропеллерными морскими ГЭС, установленными на Гольфстриме у побережья США).The proposed technical solution can be used as a large-capacity wind turbine, as well as as a hydroelectric power plant installed on sea and ocean currents (for example, by analogy with propeller offshore hydroelectric power plants installed on the Gulf Stream off the US coast).

Схема «Ветрогидроэнергетической установки на основе использования эффекта Магнуса» приведена на чертежах, где на фиг. 1 показан общий вид сверху установки при условно снятой верней плиты, на фиг. 2 изображен « вид А» - вырез на фиг. 1 для двух рядом расположенных цилиндров по направлению движения потока «V».The scheme of the “Wind-hydro installation based on the use of the Magnus effect” is shown in the drawings, where in FIG. 1 shows a general top view of the installation with conditionally removed top plate, in FIG. 2 shows “view A” - a cutout in FIG. 1 for two adjacent cylinders in the direction of flow "V".

Между опорными колоннами 1 размещены верхняя плита 2, см. фиг. 2 (на фиг. 1 она снята для наглядности) и нижняя плита 3, внутри которых перемещается по кольцу ветроколесо в составе вращающихся цилиндров 4…15, оси 16 которых имеют верхнюю и нижнюю подшипниковые опоры 17 и 18, подсоединенные к верхней и нижней гибкой связи 19 и 20 (использованы, например, многорядные цепи), причем последние опираются на свои дополнительные подшипниковые опоры 21 (фиг. 2), расположенные в желобах (пазах) 22, 23 верхней плиты 2 и нижней плиты 3. Приводные электродвигатели 24 и 25, размещенные на осях роликоопор 26, 27, вращают посредством их гибкие связи 28, контактирующие с цилиндрами и заставляющие цилиндры вращаться, причем гибкие связи, размещенные на наветренной стороне, вращают цилиндры в одну сторону, а на подветренной стороне - в противоположную, а частота вращения может задаваться источником 29 питания электродвигателей. Электрогенератор 30 выходной мощности приводится во вращение посредством приводного колеса 31, соединенного с гибкими связями 19 и/или 20, а для останова цилиндров перед изменением направления их вращения на границах между наветренной и подветренной стороны применяются тормозные устройства 32.Between the support columns 1, an upper plate 2 is placed, see FIG. 2 (in Fig. 1 it is removed for clarity) and the lower plate 3, inside of which the wind wheel moves along the ring of the rotating cylinders 4 ... 15, whose axes 16 have upper and lower bearing bearings 17 and 18 connected to the upper and lower flexible coupling 19 and 20 (used, for example, multi-row chains), the latter being supported by their additional bearing bearings 21 (Fig. 2) located in the grooves (grooves) 22, 23 of the upper plate 2 and the lower plate 3. Drive motors 24 and 25, the roller bearings 26, 27 placed on the axes are rotated by means of their flexible e connection 28 in contact with the cylinder and causing the cylinder to rotate, wherein the flexible connection arranged on the windward side of the rotating cylinder on one side and on the leeward side - in the opposite, and the rotational frequency may be set to the source 29 of electric power. An output power generator 30 is driven by a drive wheel 31 connected to flexible links 19 and / or 20, and braking devices 32 are used to stop the cylinders before changing their direction of rotation at the boundaries between the windward and leeward sides.

«Ветрогидроэнергетическая установка на основе использования эффекта Магнуса» работает следующим образом."Wind turbine based on the use of the Magnus effect" works as follows.

Приводные ветроэлектродвигатели 24 и 25, кинематически связанные с любой из роликоопор 26 и 27, с помощью последних перемещают гибкие связи 28, имеющие контакт с цилиндрами 4…15, и вращают их. При этом в данный момент времени цилиндры 4…7, находящиеся на наветренной стороне, вращаются в подшипниковых опорах 17 и 18 в одну сторону, а цилиндры 10…13 - в противоположную. Цилиндры 9 и 15 вращаются при переходе с одной стороны на другую по инерции на замедление и не создают подъемной силы, а цилиндры 8 и 14 полностью затормаживаются устройством 32 перед изменением направления вращения на противоположное на границах между наветренной и подветренной сторонах установки.Drive wind motors 24 and 25, kinematically connected with any of the roller bearings 26 and 27, with the help of the latter move the flexible connections 28, which are in contact with the cylinders 4 ... 15, and rotate them. At the same time, cylinders 4 ... 7 located on the windward side rotate in the bearing bearings 17 and 18 in one direction, and cylinders 10 ... 13 in the opposite direction. Cylinders 9 and 15 rotate when moving from one side to the other by inertia to slow down and do not generate lift, and cylinders 8 and 14 are completely braked by device 32 before changing the direction of rotation to the opposite at the boundaries between the windward and leeward sides of the installation.

При наличии ветрового потока «V» и вращении цилиндров от их привода на наветренной стороне на них будет действовать подъемная сила, вызванная эффектом Магнуса (на фиг. 1 показано стрелкой направление силы FM), перемещающая цилиндры 4…7, которые опираются на свои подшипниковые опоры 21 в желобах 22 и 23 верхней и нижней плит, при этом усилие равномерно передается на верхнюю и нижнюю гибкие связи 19 и 20, заставляя перемещаться все связанные воедино гибкими связями цилиндры, образуя ветроколесо с вертикальными цилиндрами, перемещающиеся параллельно вертикальной оси по замкнутому кругу.In the presence of a wind flow "V" and the rotation of the cylinders from their drive on the windward side, they will be affected by the lifting force caused by the Magnus effect (Fig. 1 shows the direction of the force F M in the arrow), moving the cylinders 4 ... 7, which are supported by their bearings supports 21 in the grooves 22 and 23 of the upper and lower plates, while the force is uniformly transmitted to the upper and lower flexible connections 19 and 20, forcing all cylinders connected together by flexible connections to move, forming a wind wheel with vertical cylinders, moving parallel about a vertical axis in a vicious circle.

После прохождения части ветрового потока V1 вовнутрь конструкции ВЭУ он воздействует в данный момент времени на цилиндры 10…13, вращающиеся в противоположную сторону, поэтому возникающая подъемная сила, вызванная эффектом Магнуса (на фиг. 1 показано стрелкой направление силой FM1), будет направлена согласно с силой FM по круговому вращению, суммируя общее усилие на движение цилиндров 4…15, связанных гибкими связями 19, 20 воедино.After passing part of the wind flow V 1 into the wind turbine structure, it acts at a given moment on the cylinders 10 ... 13, rotating in the opposite direction, therefore, the resulting lifting force caused by the Magnus effect (in Fig. 1 the arrow shows the direction of force F M1 ) will be directed according to the force F M in a circular rotation, summing the total force on the movement of the cylinders 4 ... 15, connected by flexible connections 19, 20 together.

Приводное колесо 31, присоединенное к гибкой связи 19 (20), передает суммарное усилие (FM+FM1) на вал электрогенератора 30, электроэнергия с которого передается потребителю.The drive wheel 31 connected to the flexible coupling 19 (20) transmits the total force (F M + F M1 ) to the shaft of the electric generator 30, from which electric power is transmitted to the consumer.

При конструировании подобной ВЭУ большой мощности верхняя плита 2 может быть заменена четырьмя балками по периметру установки, к которым прикреплены швеллера (рельсы) с направляющими желобами.When designing such a wind turbine of high power, the upper plate 2 can be replaced by four beams around the perimeter of the installation, to which are attached the channel (rails) with guide channels.

Вращающиеся цилиндры могут иметь расчетную конусность [9] для уменьшения индуктивного сопротивления и оснащаться концевыми дисками, исключающими перетекание потока вдоль цилиндров и его срыв (не показано на чертежах).Rotating cylinders can have a design taper [9] to reduce inductive resistance and be equipped with end disks that exclude flow over the cylinders and its stall (not shown in the drawings).

Предложенная установка может использоваться также и на речных или морских течениях, при этом для упрощения задачи герметизации электродвигатели 24, 25 следует размещать на удлиненных осях роликоопор 26, 27, а генератора 30 - на удлиненной оси привода 31 выше поверхности воды на площадке в составе установки.The proposed installation can also be used on river or sea currents, while to simplify the sealing task, the electric motors 24, 25 should be placed on the elongated axes of the roller bearings 26, 27, and the generator 30 on the elongated axis of the actuator 31 above the surface of the water on the site as part of the installation.

Исследования, проведенные Институтом теоретической и прикладной механики СО РАН [13] доказывают перспективу использования эффекта Магнуса, в частности, для ВЭУ с горизонтальной осью вращения определен рабочий диапазон скоростей ветра от 2 до 40 м/с, максимальная мощность до 2-х МВт для диаметра ветроколеса около 50 м.Studies conducted by the Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RAS [13] prove the prospect of using the Magnus effect, in particular, for wind turbines with a horizontal axis of rotation, the operating range of wind speeds from 2 to 40 m / s, maximum power up to 2 MW for diameter wind wheels about 50 m.

Очевидно, что предложенное техническое решение с ветроколесом из вертикально установленных цилиндров, перемещающихся по кругу, снимает ограничение по дальнейшему увеличению мощности агрегата.It is obvious that the proposed technical solution with a wind wheel made of vertically mounted cylinders moving in a circle removes the limitation on further increasing the power of the unit.

При инженерных расчетах конструкций предлагаемых ветрогидроэнергетических установок на средние (более 100 кВт) и на агрегаты мегаваттной мощности целесообразно использовать цилиндры - лопасти из углестеклопластика, производства ООО «Авангард» [14] (дилер ООО «Гидьдия М)». В частности, на данном предприятии изготавливаются емкости и трубы диаметром более 4-х метров и по требованию Заказчика любой длины, Такие цилиндры - лопасти имели бы минимальный вес по сравнению с аналогичными изделиями из металлов.For engineering calculations of the structures of the proposed wind hydroelectric power plants for medium (over 100 kW) and megawatt power units, it is advisable to use cylinders - carbon fiber blades, manufactured by Avangard LLC [14] (dealer of Giddiya M LLC). In particular, tanks and pipes with a diameter of more than 4 meters and at the request of the customer of any length are manufactured at this enterprise. Such cylinders - blades would have a minimum weight compared to similar metal products.

По мнению авторов, заявленное техническое решение позволяет создать принципиально новую и эффективную конструкцию, поскольку эффект силы Магнуса превышает подъемную силу крыла в других конструкциях существующих ветрогидроустановок.According to the authors, the claimed technical solution allows you to create a fundamentally new and effective design, since the effect of Magnus force exceeds the wing lift in other designs of existing wind turbines.

Источники информацииInformation sources

1. Бычков Н.М. Ветроустановка и способы ее работы. Патент РФ №2118699, МПК F03D 1/00 (аналог).1. Bychkov N.M. Wind turbine and how it works. RF patent №2118699, IPC F03D 1/00 (analogue).

2. Бычков Н.М. Ветродвигатель с эффектом Магнуса. Характеристики вращающегося цилиндра. «Теплофизика и аэромеханика», 2005, т. 12, №1, с. 159-175.2. Bychkov N.M. Magnus effect wind turbine. Characteristics of a rotating cylinder. “Thermophysics and Aeromechanics”, 2005, v. 12, No. 1, p. 159-175.

3. Роторная ВЭУ «Аэролла». Разработчик ООО «Аэролла», Минск.3. Rotary wind turbine "Aerolla". Developer LLC Aerolla, Minsk.

4. Бычков Н.М., Сорокин A.M., Нобухиро Муроками. «Ветроустановка». Патент РФ №2381380, МПК F03D 1/06 (аналог).4. Bychkov N.M., Sorokin A.M., Nobuhiro Murokami. "Wind turbine." RF patent No. 2381380, IPC F03D 1/06 (analogue).

5. Whitford D.H., Minardi J.E. Utility-sized Madaras wind plants. "Jnt. J. Ambient Energy". 1981, 2, №1, 3, 21 (РЖЭ, 1981, 11Д207) (аналог).5. Whitford D.H., Minardi J.E. Utility-sized Madaras wind plants. "Jnt. J. Ambient Energy." 1981, 2, No. 1, 3, 21 (RZhE, 1981, 11D207) (analogue).

6. Щеклеин C.E., Попов А.И. Ветродвигатель с эффектом Магнуса. Варианты. Патент РФ №2526127, МПК F03D 1/00, F03D 9/00 (прототип).6. Scheklein C.E., Popov A.I. Magnus effect wind turbine. Options. RF patent No. 2526127, IPC F03D 1/00, F03D 9/00 (prototype).

7. Соловьев А.П. и др. Ротор ветродвигателя с горизонтальной осью вращения. Авторское свидетельство СССР №1663225, МПК F03D 1/00 (аналог).7. Soloviev A.P. and others. The rotor of a wind turbine with a horizontal axis of rotation. USSR author's certificate No. 1663225, IPC F03D 1/00 (analogue).

8. Соловьев А.П. Составной ротор типа Магнуса. Патент РФ №2213883, МПК F03D 3/00 (аналог).8. Soloviev A.P. Composite rotor of Magnus type. RF patent No. 2213883, IPC F03D 3/00 (analogue).

9. Тарадонов B.C. и др. Судовой ветродвижитель. Авторское свидетельство СССР №1507646, МПК В63Н 9/02 (аналог).9. Taradonov B.C. and other ship wind turbine. USSR copyright certificate No. 1507646, IPC V63H 9/02 (analogue).

10. Патент US 4366386 A, 28.12.1982 (аналог).10. Patent US 4366386 A, 12/28/1982 (analogue).

11. Патент Великобритании GB 245134 F, 10.02.1927.11. British patent GB 245134 F, 02/10/1927.

12. Патент Японии JP 5504257 A, 21.03.1980.12. Japan Patent JP 5504257 A, 03/21/1980.

13. Ветроустановка с эффектом Магнуса [электронный ресурс]. www.itam.nsc.ru/applications/windtorbine.html.13. Wind turbine with Magnus effect [electronic resource]. www.itam.nsc.ru/applications/windtorbine.html.

14. Крупногабаритные изделия из стеклопластика. Продукция из пластмассы и резины ОАО «Авангард». [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.avangard-plastik.14. Oversized fiberglass products. Plastic and rubber products of Avangard OJSC. [Electronic resource]. Access Mode: http: //www.avangard-plastik.

Claims (2)

1. Ветрогидроэнергетическая установка на основе использования эффекта Магнуса, состоящая из ветроколеса, содержащего вращающиеся цилиндры, из привода цилиндров от электродвигателей, источника питания, электрогенератора, кинематически связанного с ветроколесом, отличающаяся тем, что оси цилиндров расположены вертикально и размещены в верхних и нижних подшипниковых опорах, соединенных соответственно с верхней и нижней гибкими связями цилиндров, причем к гибким связям цилиндров с другой стороны подключены свои подшипниковые опоры, перемещающиеся в желобах верхней и нижней плит установки по замкнутому кольцу, а привод цилиндров прямого и обратного направления вращения на наветренной и подветренной стороне производится контактирующими с цилиндрами гибкими связями привода цилиндров от роликоопор, кинематически связанными с электродвигателями.1. Wind turbine based on the use of the Magnus effect, consisting of a wind wheel containing rotating cylinders, a cylinder drive from electric motors, a power source, an electric generator kinematically connected with the wind wheel, characterized in that the axis of the cylinders are arranged vertically and placed in the upper and lower bearing bearings connected respectively to the upper and lower flexible connections of the cylinders, and on the other hand, flexible bearings are connected to the flexible connections of the cylinders, per was placed in a gutter upper and lower plates in a closed installation ring and the drive cylinder forward and reverse rotational directions on the windward and leeward side is made in contact with the cylinders flexible connections of drive cylinders rolikoopor kinematically connected with electric motors. 2. Ветрогидроэнергетическая установка на основе использования эффекта Магнуса по п. 1, отличающаяся тем, что на границах между наветренной и подветренной сторонами установки размещены тормозные устройства, контактирующие с цилиндрами, которые изменяют направление своего вращения.2. Wind turbine based on the use of the Magnus effect according to claim 1, characterized in that at the boundaries between the windward and leeward sides of the installation there are brake devices in contact with cylinders that change their direction of rotation.
RU2015127579A 2015-07-08 2015-07-08 Wind-hydro-electric power plant based on magnus effect application RU2642996C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015127579A RU2642996C2 (en) 2015-07-08 2015-07-08 Wind-hydro-electric power plant based on magnus effect application

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015127579A RU2642996C2 (en) 2015-07-08 2015-07-08 Wind-hydro-electric power plant based on magnus effect application

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015127579A RU2015127579A (en) 2017-01-13
RU2642996C2 true RU2642996C2 (en) 2018-01-29

Family

ID=58449691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015127579A RU2642996C2 (en) 2015-07-08 2015-07-08 Wind-hydro-electric power plant based on magnus effect application

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2642996C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU7108A1 (en) * 1926-12-10 1928-11-30 ков Н.К. Пол Vetrosilov installation
US20110198857A1 (en) * 2010-02-16 2011-08-18 Erwin Martin Becker Orbiting drum wind turbine and method for the generation of electrical power from wind energy
RO128937A2 (en) * 2012-03-28 2013-10-30 Gheorghe Popescu Rotary motor driven by a fluid through the magnus effect
FR2991007A1 (en) * 2012-05-25 2013-11-29 Neodea Method for converting wind energy into mechanical energy by wind mill, involves rotating cylinder opposite to rotation direction when wind flows under cylinder, so that Magnus effect produced under effect of wind results in torque
RU2526127C2 (en) * 2012-10-26 2014-08-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Windmill with magnus effect (versions)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU7108A1 (en) * 1926-12-10 1928-11-30 ков Н.К. Пол Vetrosilov installation
US20110198857A1 (en) * 2010-02-16 2011-08-18 Erwin Martin Becker Orbiting drum wind turbine and method for the generation of electrical power from wind energy
RO128937A2 (en) * 2012-03-28 2013-10-30 Gheorghe Popescu Rotary motor driven by a fluid through the magnus effect
FR2991007A1 (en) * 2012-05-25 2013-11-29 Neodea Method for converting wind energy into mechanical energy by wind mill, involves rotating cylinder opposite to rotation direction when wind flows under cylinder, so that Magnus effect produced under effect of wind results in torque
RU2526127C2 (en) * 2012-10-26 2014-08-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Windmill with magnus effect (versions)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015127579A (en) 2017-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10683841B2 (en) Closed loop multiple airfoil wind turbine
KR20140014092A (en) Wind-powered rotor and energy generation method using said rotor
JP6954739B2 (en) Rotor for generator
WO2003046376A1 (en) Multivane windwheel with concentric wheels
CN105257457A (en) Generating device for collecting fluid kinetic energy through oscillating airfoil swing-torsion coupled motion
RU2642996C2 (en) Wind-hydro-electric power plant based on magnus effect application
Sharma Assesment of wind energy potential from highways
EP3619422B1 (en) Flow turbine for hydro power plants
Douak et al. Starting Torque Study of Darrieus Wind Turbine
KR102028668B1 (en) Non-resistance wind or hydraulic power unit
RU48370U1 (en) WIND INSTALLATION
CN100400857C (en) Horizontal axis rotary drum baffle plate type water flow generating device
RU71707U1 (en) ROTARY WIND ENGINE
RU160517U1 (en) HYDRAULIC WHEEL
RU2526127C2 (en) Windmill with magnus effect (versions)
RU2461733C1 (en) Wind-driven unit
KR100812136B1 (en) Turbine for generator
CN203532155U (en) Fluid energy collection and conversion device and energy transfer and output device and generating equipment
RU2543370C2 (en) Wind-power complex
RU93470U1 (en) WIND ENGINE
KR101183172B1 (en) Horizontal Type Windmill And Marine Based Horizontal Type Power Generator
CN204357627U (en) Rotating guide-bar formula blade extending means and apply the tidal generating set of this rotating guide-bar formula blade extending means
RU95038U1 (en) FLAWING PORCH
CN213511030U (en) Vertical axis wind power generation device
RU2743564C1 (en) Vane engine

Legal Events

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

Effective date: 20180117