RU2644000C1 - Wind power plant - Google Patents

Wind power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2644000C1
RU2644000C1 RU2016141999A RU2016141999A RU2644000C1 RU 2644000 C1 RU2644000 C1 RU 2644000C1 RU 2016141999 A RU2016141999 A RU 2016141999A RU 2016141999 A RU2016141999 A RU 2016141999A RU 2644000 C1 RU2644000 C1 RU 2644000C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
wind power
ribs
power installation
vertical
Prior art date
Application number
RU2016141999A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Валентинович Криулин
Максим Леонидович Коробов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Аэроглоуб" (ООО "Аэроглоуб")
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 "Аэроглоуб" (ООО "Аэроглоуб") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Аэроглоуб" (ООО "Аэроглоуб")
Priority to RU2016141999A priority Critical patent/RU2644000C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2644000C1 publication Critical patent/RU2644000C1/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 
    • F03D3/04Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • 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
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • 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)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention refers to alternative power engineering. Wind power plant consisting of the ball-shaped body fixed to the vertical rack, the lower part of which is the wind receptacle, which contains ribs and guide surfaces, providing the flow of air from the bottom to the upper part of the body, and separated by the annular fairing from the top part, which is made in the form of a smooth streamlined hemisphere, at the same time, the aerodynamic turbine and the electric generator on permanent magnets are also fixed on the rack, which has the electrical connection to the battery. Fins of the wind receiver have the curvilinear profile and are made with the provision, when the airflow moves along the ribs, of the air masses motion direction changes from horizontal to the vertical one, and the angle of orientation of the ribs to the incoming airflow changes from 0 to 90 ° from the bottom up, where the aerodynamic turbine consists of one movable multi-bladed propeller, which is rigidly fixed on the vertical rack.
EFFECT: invention is aimed at reduction of vortex formation and reduction of aerodynamic losses.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, а именно к альтернативной энергетике, использующей воздушную среду для вращения ветроколеса осевого типа, установленного в ветроэнергетической установке с целью производства электроэнергии при различных, даже самых неблагоприятных погодных условиях (дождь со снегом, град, ураган, безветрие).The invention relates to energy, namely, alternative energy using an air environment for rotating an axial-type wind wheel installed in a wind power plant with the aim of generating electricity under various, even the most adverse weather conditions (rain with snow, hail, hurricane, no wind).

Известна ветроэнергетическая установка напорно-вытяжного действия с системой местного форсирования скорости ветра (RU 2101556 С1, подана 25.03.1996, опубликована 10.01.1998), состоящая из ветрового колеса, вала и генератора, причем ветровое колесо расположено в сопле, заключенном в звукопоглощающую камеру корпуса вытяжной трубы, на которую сверху установлена рабочая насадка, находящаяся между формирующими насадками, и имеются регулировочно-предохранительные клапаны, а в нижней части находится напорная камера, за которой расположен ветроприемник с направляющими лопатками, с внутренними и внешними шторками, перед которым имеются направляющие форсирующие плоскости.Known wind power installation of pressure and exhaust action with a system of local acceleration of wind speed (RU 2101556 C1, filed March 25, 1996, published January 10, 1998), consisting of a wind wheel, a shaft and a generator, the wind wheel being located in a nozzle enclosed in a sound-absorbing chamber of the housing exhaust pipe, on top of which a working nozzle is installed, located between the forming nozzles, and there are control and safety valves, and in the lower part there is a pressure chamber, behind which there is a wind receiver with directs blades with internal and external shutters, in front of which there are guides booster plane.

Основной недостаток известной ветроустановки состоит в том, что единственным источником энергии, используемым ею, является непосредственно энергия ветра, вследствие чего при отсутствии ветра производство электроэнергии является невозможным.The main disadvantage of the known wind turbine is that the only source of energy used by it is directly wind energy, as a result of which, in the absence of wind, electricity production is impossible.

Известна ветроэнергетическая установка для производства электроэнергии (евразийский патент №023719, заявка опубликована 30.08.2013, патент опубликован 29.07.2016), включающая симметричный корпус, выполненный с переменным сечением, внутри которого установлен вертикальный вал, на котором горизонтально установлено многолопастное ветроколесо осевого типа и закреплен ротор генератора, ветроприемник с направляющими лопатками, выполненный в нижней части корпуса, устройства для изменения характеристик воздушного потока, установленные выше и ниже многолопастного ветроколеса, рабочую насадку, установленную на выходе ветроэнергетической установки, причем ветроприемник выполнен в нижней части корпуса в виде каналов, образованных наружной поверхностью сужающегося кверху корпуса ветроэнергетической установки и вертикальными ребрами, выполненными на наружной поверхности корпуса, и в виде кольцевого обтекателя, выполненного с аэродинамическим профилем входной и проточной частей, внутри которого установлено ветроколесо, устройства для изменения характеристик воздушного потока выполнены в виде закрепленного направляющего аппарата, снабженного лопатками, установленного во входной проточной части перед ветроколесом, в виде сферического обтекателя, которым снабжено ветроколесо, и в виде дискообразного обтекателя, установленного над ветроколесом на выходе ветроэнергетической установки с зазором и с возможностью вертикального перемещения, при этом дискообразный обтекатель выполнен диаметром, превышающим диаметр ветроколеса. При этом ветроэнергетическая установка может быть снабжена элементами для преобразования солнечного излучения в электроэнергию и аккумулирования ее в электрической батарее ветроэнергетической установки, закрепленными на наружной поверхности ветроэнергетической установки.Known wind power plant for the production of electricity (Eurasian patent No. 023719, application published August 30, 2013, patent published July 29, 2016), including a symmetrical housing made with a variable cross-section, inside of which a vertical shaft is mounted, on which a multi-blade axial-type wind wheel is mounted and fixed generator rotor, wind receiver with guide vanes, made in the lower part of the body, devices for changing the air flow characteristics, installed above and below of an impeller wind wheel, a working nozzle mounted at the outlet of the wind power installation, the wind receiver being made in the lower part of the body in the form of channels formed by the outer surface of the wind power installation narrowing upwards and by vertical ribs made on the outer surface of the body, and in the form of an annular fairing made with aerodynamic profile of the inlet and flow parts, inside of which the wind wheel is installed, devices for changing the characteristics of the air flow They are in the form of a fixed guide apparatus equipped with blades, mounted in the inlet part in front of the wind wheel, in the form of a spherical fairing, which is equipped with a wind wheel, and in the form of a disk-shaped fairing installed above the wind wheel at the exit of the wind power installation with a gap and with the possibility of vertical movement the disk-shaped fairing is made with a diameter exceeding the diameter of the wind wheel. In this case, the wind power installation can be equipped with elements for converting solar radiation into electricity and storing it in the electric battery of the wind power installation, mounted on the outer surface of the wind power installation.

Недостатком известного технического решения является существенное вихреобразование, происходящее при столкновении воздушных потоков за корпусом ветроустановки (на стороне корпуса, противоположной фронтальной поверхности, встречающей поток воздуха), имеющим в своей нижней части широкое основание. Турбулентный поток, возникающий с обратной стороны известной установки, отрицательно влияет на производительность ветроколеса, расположенного внутри ветроустановки.A disadvantage of the known technical solution is the significant vortex formation that occurs when air flows collide behind the wind turbine housing (on the housing side opposite the frontal surface meeting the air flow), which has a wide base in its lower part. The turbulent flow arising from the back of a known installation adversely affects the performance of the wind wheel located inside the wind turbine.

Известна ветроэнергетическая установка «AEROGREEN» (www.aerogreen.info), состоящая из закрепленного на вертикальной стойке корпуса в форме шара, нижняя часть которого представляет собой ветроприемник с направляющими поверхностями, обеспечивающими подачу воздушного потока из нижней в верхнюю часть корпуса, и вертикальными ребрами, установленными под прямым углом к набегающему воздушному потоку, и отделена кольцевым обтекателем от верхней части, выполненной в виде гладкой обтекаемой полусферы, при этом на стойке также закреплены электрогенератор на постоянных магнитах и аэродинамическая турбина, состоящая из двух многолопастных ветроколес, одно из которых закреплено неподвижно и предназначено для направления воздушного потока на подвижное ветроколесо, закрепленное выше неподвижного ветроколеса.AEROGREEN wind power installation (www.aerogreen.info) is known, consisting of a ball-shaped body mounted on a vertical rack, the lower part of which is a wind receiver with guide surfaces that supply air flow from the lower to the upper part of the body, and vertical ribs, installed at right angles to the incoming air flow, and is separated by an annular cowl from the upper part, made in the form of a smooth streamlined hemisphere, while the generator also has and with permanent magnets, an aerodynamic turbine consisting of two multi-blade wind wheels, one of which is fixed motionless and is designed to direct air flow to a moving wind wheel fixed above a fixed wind wheel.

Данная установка наиболее близка к заявляемому техническому решению и выбрана в качестве прототипа. Недостатком известного технического решения является сравнительно низкая производительность, обусловленная торможением воздушных масс и вихреобразованием, возникающими вследствие вертикального исполнения ребер ветроприемника, вдоль которых воздушные массы перемещаются вверх к направляющим лопаткам нижнего неподвижного ветроколеса, обеспечивающего подачу набегающего воздушного потока на лопатки подвижного ветроколеса. Наличие нижнего неподвижного ветроколеса частично выравнивает направление воздушного потока, но создает дополнительные аэродинамические потери, что также снижает производительность ветроколеса, а также повышает материалоемкость и стоимость конструкции в целом.This installation is closest to the claimed technical solution and is selected as a prototype. A disadvantage of the known technical solution is the relatively low productivity due to the braking of the air masses and vortex formation resulting from the vertical design of the ribs of the wind receiver, along which the air masses move upward to the guide vanes of the lower stationary wind turbine, which supplies the incoming air flow to the blades of the moving wind turbine. The presence of a lower stationary wind wheel partially aligns the direction of the air flow, but creates additional aerodynamic losses, which also reduces the performance of the wind wheel, and also increases the material consumption and cost of the structure as a whole.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение сложности и материалоемкости конструкции ветроэнергетической установки, а также повышение производительности.The technical problem to which the invention is directed is to reduce the complexity and material consumption of the design of a wind power installation, as well as to increase productivity.

Технический результат изобретения заключается в повышении производительности ветроэнергетической установки, достигаемом за счет уменьшения вихреобразования, происходящего при столкновении воздушных потоков внутри шарообразного корпуса ветроэнергетической установки, снижения аэродинамических потерь, возникающих при прохождении воздушного потока через различные конструктивные элементы ветроэнергетической установки, а также обеспечения возможности использования дополнительного источника энергии (энергии солнечного излучения), предназначенного для сохранения стабильного уровня производительности установки в отсутствие ветра.The technical result of the invention is to increase the productivity of the wind power plant, achieved by reducing the vortex formation that occurs when air flows collide inside the spherical housing of the wind power plant, reduce the aerodynamic losses that occur when the air stream passes through the various structural elements of the wind power plant, and also make it possible to use an additional source energy (solar radiation energy), designed to maintain a stable level of plant performance in the absence of wind.

Технический результат достигается тем, что ветроэнергетическая установка состоит из закрепленного на вертикальной стойке корпуса в форме шара, нижняя часть которого представляет собой ветроприемник, который содержит ребра и направляющие поверхности, обеспечивающие подачу воздушного потока из нижней в верхнюю часть корпуса, и отделена кольцевым обтекателем от верхней части, выполненной в виде гладкой обтекаемой полусферы, при этом на стойке также закреплены аэродинамическая турбина и электрогенератор на постоянных магнитах, имеющий электрическую связь с аккумуляторной батареей, при этом ребра ветроприемника имеют криволинейный профиль и выполнены таким образом, что угол ориентации ребер к набегающему воздушному потоку изменяется снизу вверх от 0 до 90°, при этом аэродинамическая турбина состоит из одного подвижного многолопастного ветроколеса, жестко закрепленного на вертикальной стойке.The technical result is achieved by the fact that the wind power installation consists of a ball-shaped body mounted on a vertical strut, the lower part of which is a wind receiver, which contains ribs and guide surfaces that supply air from the lower to the upper part of the body, and is separated by an annular fairing from the upper parts made in the form of a smooth streamlined hemisphere, while an aerodynamic turbine and a permanent magnet electric generator, having electrical connection with the battery, while the ribs of the wind receiver have a curved profile and are designed in such a way that the angle of orientation of the ribs to the incoming air flow changes from bottom to top from 0 to 90 °, while the aerodynamic turbine consists of one movable multi-blade wind wheel rigidly mounted on a vertical front desk.

Технический результат также достигается тем, что в нижней части ветроэнергетической установки, в непосредственной близости к вертикальной стойке расположен технический отсек для источников потребления вырабатываемой электроэнергии.The technical result is also achieved by the fact that in the lower part of the wind power installation, in close proximity to the vertical rack, there is a technical compartment for the sources of consumption of generated electricity.

Технический результат также достигается тем, что вертикальная стойка ветроэнергетической установки выполнена полой, и во внутреннем пространстве вертикальной стойки ветроэнергетической установки расположены дополнительные блоки, предназначенные для накопления электрической энергии.The technical result is also achieved by the fact that the vertical rack of the wind power installation is hollow, and in the inner space of the vertical rack of the wind power installation there are additional units designed for the accumulation of electrical energy.

Технический результат также достигается тем, что на внешней поверхности верхней части корпуса ветроэнергетической установки, выполненной в виде гладкой обтекаемой полусферы, закреплены гибкие солнечные панели.The technical result is also achieved by the fact that on the outer surface of the upper part of the housing of the wind power installation, made in the form of a smooth streamlined hemisphere, flexible solar panels are fixed.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан общий вид ветроэнергетической установки сбоку в разрезе,In FIG. 1 shows a General view of the wind power installation from the side in section,

на фиг. 2 показан общий вид ветроэнергетической установки сбоку без стойки,in FIG. 2 shows a General view of the wind power installation from the side without a rack,

на фиг. 3 показана принципиальная схема движения воздушных масс при работающем ветроколесе, вид сбоку,in FIG. 3 shows a schematic diagram of the movement of air masses with a working wind wheel, side view,

на фиг. 4 показана визуализация результатов математического моделирования течения воздушных потоков в предлагаемой ветроэнергетической установке.in FIG. 4 shows the visualization of the results of mathematical modeling of the flow of air flows in the proposed wind power installation.

Устройство, показанное на фиг. 1 и 2, представляет собой ветроэнергетическую установку шарообразной формы, в нижней части которой расположен ветроприемник, состоящий из боковых ребер 1, имеющих криволинейный профиль, направляющих поверхностей 2. Ветроприемник кольцевым обтекателем 3 отделен от верхней части корпуса ветроэнергетической установки, выполненной в виде гладкой обтекаемой полусферы 4 (далее именуемой верхний обтекатель 4). На внешней поверхности верхнего обтекателя 4 могут быть закреплены гибкие солнечные панели 5. Во внутренней части ветроэнергетической установки, по вертикальной оси - на одном уровне с кольцевым обтекателем 3 - установлено подвижное многолопастное ветроколесо осевого типа с горизонтальной осью вращения 6.The device shown in FIG. 1 and 2, is a spherical wind power installation, in the lower part of which there is a wind receiver, consisting of side ribs 1 having a curved profile, guide surfaces 2. The wind receiver is annular cowl 3 is separated from the upper part of the wind power installation housing, made in the form of a smooth streamlined hemisphere 4 (hereinafter referred to as upper cowl 4). Flexible solar panels 5 can be fixed on the outer surface of the upper fairing 4. In the inner part of the wind power installation, along the vertical axis - at the same level as the annular fairing 3 - an axial-type movable multi-blade wind wheel with a horizontal axis of rotation 6 is installed.

Верхний обтекатель 4 имеет диаметр, больший, чем диаметр многолопастного ветроколеса 6, и закреплен над кольцевым обтекателем 3 при помощи регулируемых по высоте стоек 7 таким образом, что между кольцевым обтекателем 3 и верхним обтекателем 4 всегда имеется зазор.The upper cowl 4 has a diameter larger than the diameter of the multi-blade wind wheel 6, and is mounted above the annular cowl 3 by means of height-adjustable struts 7 so that there is always a gap between the annular cowl 3 and the upper cowl 4.

Многолопастное ветроколесо 6, сопряженное с электрогенератором 8, имеющим электрическую связь с аккумуляторной батареей 9, закреплено на вертикальной стойке 10 ветроэнергетической установки. Вертикальная стойка 10 ветроэнергетической установки может быть выполнена полой, а во внутреннем пространстве вертикальной стойки 10 ветроэнергетической установки могут быть расположены дополнительные блоки 11, предназначенные для накопления электрической энергии. В нижней части ветроэнергетической установки, в непосредственной близости к вертикальной стойке 10 также может быть расположен технический отсек 12 для источников потребления вырабатываемой электроэнергии.A multi-blade wind wheel 6, coupled with an electric generator 8, which is in electrical communication with the battery 9, is mounted on a vertical rack 10 of a wind power installation. The vertical strut 10 of the wind power installation can be hollow, and in the inner space of the vertical strut 10 of the wind energy installation, additional units 11 can be arranged for storing electrical energy. In the lower part of the wind power installation, in close proximity to the vertical rack 10, a technical compartment 12 for sources of consumption of generated electricity can also be located.

Ветроэнергетическая установка, показанная на фиг. 1 и 2, работает следующим образом. При наличии движения воздуха (ветра) воздушный поток, поступающий с любой из сторон ветроэнергетической установки (всенаправленной в силу своей шарообразной формы), попадает в ветроприемник и перемещается по направляющим поверхностям 2 из нижней части корпуса установки в его верхнюю часть. Движение воздушного потока осуществляется вдоль боковых ребер 1, имеющих криволинейный профиль, при этом направление движения воздушных масс изменяется от горизонтального до вертикального. После этого воздушный поток достигает многолопастного ветроколеса 6 и под оптимальным углом проходит через его лопатки, создавая аэродинамические силы, приводящие ветроколесо 6 в движение. Как показано на фиг. 3, пройдя плоскость многолопастного ветроколеса 6, воздушные массы устремляются в область пониженного давления, которая образуется на верхнем обтекателе 4 при воздействии на него ветра.The wind power installation shown in FIG. 1 and 2, works as follows. In the presence of air (wind) movement, the air flow coming from either side of the wind power installation (omnidirectional due to its spherical shape) enters the wind receiver and moves along the guide surfaces 2 from the lower part of the installation casing to its upper part. The movement of the air flow is carried out along the side ribs 1 having a curved profile, while the direction of movement of the air masses varies from horizontal to vertical. After that, the air flow reaches the multi-blade wind wheel 6 and passes through its blades at the optimum angle, creating aerodynamic forces that drive the wind wheel 6. As shown in FIG. 3, having passed the plane of the multi-blade wind wheel 6, the air masses rush to the area of low pressure, which is formed on the upper fairing 4 when exposed to wind.

Многолопастное ветроколесо 6 закреплено на оси электрогенератора 8, который при своем вращении вырабатывает электроэнергию, которая может накапливаться в аккумуляторной батарее 9 и (или) в дополнительных блоках 11, предназначенных для накопления электрической энергии и дальнейшей передачи ее потребителям. Источники потребления энергии могут быть как внешними по отношению к ветроэнергетической установке, так и внутренними, например, расположенными в техническом отсеке 12 светодиодными лампами.A multi-blade wind wheel 6 is mounted on the axis of an electric generator 8, which, when rotated, generates electricity that can accumulate in the battery 9 and (or) in additional blocks 11 designed to store electrical energy and then transfer it to consumers. Sources of energy consumption can be either external to the wind power installation, or internal, for example, LED lamps located in the technical compartment 12.

Размеры верхнего обтекателя 4, превышающие диаметр многолопастного ветроколеса 6, наличие кольцевого обтекателя 3, внутри которого вращается ветроколесо 6, организация движения воздушных масс в ветроэнергетической установке в направлении «снизу вверх», от нижней части корпуса установки к его верхней части в совокупности обеспечивают защиту ветроэнергетической установки от неблагоприятных погодных условий и возможность ее беспрепятственной эксплуатации, например, при наличии осадков в виде дождя, града и мокрого снега.The dimensions of the upper fairing 4, exceeding the diameter of the multi-blade wind wheel 6, the presence of an annular fairing 3, inside which the wind wheel 6 rotates, the organization of the movement of air masses in the wind power installation in the direction from the bottom up, from the lower part of the installation casing to its upper part, together provide protection for the wind energy installation from adverse weather conditions and the possibility of its unhindered operation, for example, in the presence of precipitation in the form of rain, hail and wet snow.

Внешняя поверхность верхнего обтекателя 4 может быть дополнительно снабжена гибкими солнечными панелями, которые позволяют обеспечить выработку электроэнергии от солнечного излучения вне зависимости от фактической скорости ветра и даже при полном его отсутствии.The outer surface of the upper fairing 4 can be additionally equipped with flexible solar panels, which allow for the generation of electricity from solar radiation, regardless of the actual wind speed and even in its complete absence.

В целях проверки технических характеристик и визуализации течения воздушных потоков в предлагаемой ветроэнергетической установке перед проведением опытно-экспериментальных работ было произведено математическое моделирование работы ветроэнергетической установки, результаты которого показаны на фиг. 4. Результаты выполненного математического моделирования предложенной конструкции ветроэнергетической установки подтвердили целесообразность использования криволинейного профиля ребер ветроприемника. При этом установка ребер предпочтительно осуществляется не под прямым углом к воздушному потоку, а под наклоном таким образом, что угол ориентации ребер к набегающему воздушному потоку изменяется снизу вверх от 0 до 90°. Предложенный вариант конструктивного исполнения позволяет снизить аэродинамические потери и исключить потребность в установке неподвижного ветроколеса с направляющими лопатками, необходимого для использования в ветроэнергетической установке, принятой в качестве прототипа.In order to verify the technical characteristics and visualize the flow of air in the proposed wind power installation, before conducting experimental work, mathematical modeling of the operation of the wind power installation was carried out, the results of which are shown in FIG. 4. The results of mathematical modeling of the proposed design of the wind power installation confirmed the feasibility of using a curved profile of the ribs of the wind receiver. In this case, the installation of the ribs is preferably carried out not at a right angle to the air flow, but at an angle so that the angle of orientation of the ribs to the incoming air flow varies from bottom to top from 0 to 90 °. The proposed design option allows to reduce aerodynamic losses and eliminate the need to install a stationary wind wheel with guide vanes, which is necessary for use in a wind power installation, adopted as a prototype.

Проведенные опытно-экспериментальные испытания предлагаемой ветроэнергетической установки также подтвердили ее высокую эффективность и производительность, подтвердив следующее:The pilot tests of the proposed wind power installation also confirmed its high efficiency and productivity, confirming the following:

1. Использование криволинейного профиля ребер ветроприемника, выполненных таким образом, что угол ориентации ребер к набегающему воздушному потоку изменяется снизу вверх от 0 до 90°, позволяет значительно снизить вихреобразование при работе ветроэнергетической установки. Сказанное объясняется тем, что воздух не ударяется в лобовом столкновении с перпендикулярно установленным по отношению к набегающему потоку вертикальным ребром, но плавно входит в ветроэнергетическую установку под меньшим углом, за счет чего обеспечивается плавное скольжение воздушных масс вдоль ребра в верхнюю часть установки.1. The use of a curved profile of the ribs of the wind receiver, made in such a way that the angle of orientation of the ribs to the incoming air flow varies from bottom to top from 0 to 90 °, can significantly reduce the vortex during the operation of the wind power installation. The aforementioned is explained by the fact that air does not collide in a head-on collision with a vertical rib perpendicular to the incoming flow, but smoothly enters the wind power plant at a smaller angle, which ensures smooth sliding of air masses along the rib to the upper part of the plant.

2. В связи с тем, что воздушные массы плавно обтекают наклонные ребра криволинейного профиля и меняют свое направление непосредственно при движении вдоль поверхности ребра, обеспечивается возможность для формирования необходимого угла входа потока на лопатки подвижного многолопастного ветроколеса без использования дополнительного неподвижного ветроколеса с направляющими лопатками. За счет этого воздушный поток с минимальными аэродинамическими потерями и без существенного снижения скорости движения поступает сразу на лопатки рабочего многолопастного ветроколеса, что увеличивает производительность ветроэнергетической установки.2. Due to the fact that the air masses smoothly flow around the inclined ribs of a curvilinear profile and change their direction directly when moving along the surface of the ribs, it is possible to form the required angle of flow inlet to the blades of a moving multi-blade wind wheel without using an additional fixed wind wheel with guide vanes. Due to this, the air flow with minimal aerodynamic losses and without a significant decrease in the speed of movement goes directly to the blades of a working multi-blade wind wheel, which increases the productivity of the wind power installation.

3. Исключение из конструкции ветроэнергетической установки неподвижного направляющего многолопастного ветроколеса уменьшает материалоемкость производства установки и соответственно снижает общую себестоимость производства данного вида изделий.3. The exclusion from the design of the wind power installation of a fixed guide multi-blade wind wheel reduces the material consumption of the installation and, accordingly, reduces the total cost of production of this type of product.

Применение предлагаемой ветроэнергетической установки позволяет эффективно вырабатывать электроэнергию даже при самых неблагоприятных погодных условиях, используя возобновляемые источники энергии. Ветроэнергетическая установка может быть использована для решения широкого круга задач как в промышленности, так и в энергетике.The application of the proposed wind power installation allows you to efficiently generate electricity even in the most adverse weather conditions using renewable energy sources. A wind power installation can be used to solve a wide range of problems both in industry and in energy.

Claims (4)

1. Ветроэнергетическая установка, состоящая из закрепленного на вертикальной стойке корпуса в форме шара, нижняя часть которого представляет собой ветроприемник, который содержит ребра и направляющие поверхности, обеспечивающие подачу воздушного потока из нижней в верхнюю часть корпуса, и отделена кольцевым обтекателем от верхней части, выполненной в виде гладкой обтекаемой полусферы, при этом на стойке также закреплены аэродинамическая турбина и электрогенератор на постоянных магнитах, имеющий электрическую связь с аккумуляторной батареей, отличающаяся тем, что ребра ветроприемника имеют криволинейный профиль и выполнены с обеспечением при движении воздушного потока вдоль ребер изменения направления движения воздушных масс от горизонтального до вертикального, а угол ориентации ребер к набегающему воздушному потоку изменяется снизу вверх от 0 до 90°, при этом аэродинамическая турбина состоит из одного подвижного многолопастного ветроколеса, жестко закрепленного на вертикальной стойке.1. A wind power installation, consisting of a ball-shaped housing mounted on a vertical strut, the lower part of which is a wind receiver, which contains ribs and guide surfaces that supply air from the lower to the upper part of the housing, and is separated by an annular fairing from the upper part made in the form of a smooth streamlined hemisphere, while an aerodynamic turbine and a permanent magnet electric generator, which is in electrical communication with the battery battery, characterized in that the ribs of the wind receiver have a curved profile and are designed to ensure that when the air stream moves along the ribs, the direction of movement of the air masses changes from horizontal to vertical, and the angle of orientation of the ribs to the incoming air flow changes from the bottom up from 0 to 90 °, while an aerodynamic turbine consists of one movable multi-blade wind wheel rigidly mounted on a vertical strut. 2. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что в нижней части ветроэнергетической установки, в непосредственной близости к вертикальной стойке расположен технический отсек для источников потребления вырабатываемой электроэнергии.2. Wind power installation according to claim 1, characterized in that in the lower part of the wind power installation, in close proximity to the vertical rack, there is a technical compartment for the sources of consumption of generated electricity. 3. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что вертикальная стойка ветроэнергетической установки выполнена полой, и во внутреннем пространстве вертикальной стойки ветроэнергетической установки расположены дополнительные блоки, предназначенные для накопления электрической энергии.3. The wind energy installation according to claim 1, characterized in that the vertical rack of the wind energy installation is hollow, and additional blocks are provided in the interior of the vertical rack of the wind energy installation for storing electric energy. 4. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что на внешней поверхности верхней части корпуса ветроэнергетической установки, выполненной в виде гладкой обтекаемой полусферы, закреплены гибкие солнечные панели.4. Wind power installation according to claim 1, characterized in that flexible solar panels are fixed on the outer surface of the upper part of the housing of the wind power installation, made in the form of a smooth streamlined hemisphere.
RU2016141999A 2016-10-26 2016-10-26 Wind power plant RU2644000C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141999A RU2644000C1 (en) 2016-10-26 2016-10-26 Wind power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141999A RU2644000C1 (en) 2016-10-26 2016-10-26 Wind power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2644000C1 true RU2644000C1 (en) 2018-02-06

Family

ID=61173487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016141999A RU2644000C1 (en) 2016-10-26 2016-10-26 Wind power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2644000C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020204757A2 (en) 2019-04-05 2020-10-08 Юрий Валентинович КРИУЛИН Wind turbine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2131995C1 (en) * 1994-12-06 1999-06-20 Увакин Валентин Федорович Windmill electric generating plant
WO2010054844A2 (en) * 2008-11-17 2010-05-20 Tim Brocks Method for operating a wind turbine and wind turbine
US20150021913A1 (en) * 2013-07-21 2015-01-22 William Edward Lee Solar Powered Wind Turbine Apparatus For Reducing Or Eliminating Wind Cut-in Speed
RU2584057C1 (en) * 2015-04-30 2016-05-20 Заур Исмаилович Ашурлы System for autonomous power supply to electrical power consumers of tower mesh structure

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2131995C1 (en) * 1994-12-06 1999-06-20 Увакин Валентин Федорович Windmill electric generating plant
WO2010054844A2 (en) * 2008-11-17 2010-05-20 Tim Brocks Method for operating a wind turbine and wind turbine
US20150021913A1 (en) * 2013-07-21 2015-01-22 William Edward Lee Solar Powered Wind Turbine Apparatus For Reducing Or Eliminating Wind Cut-in Speed
RU2584057C1 (en) * 2015-04-30 2016-05-20 Заур Исмаилович Ашурлы System for autonomous power supply to electrical power consumers of tower mesh structure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Фотообзор Проекта "AeroGlobe", опубл. 05.04.2015, Интернет-ресурс: http://www.aerogreen.info;. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020204757A2 (en) 2019-04-05 2020-10-08 Юрий Валентинович КРИУЛИН Wind turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wong et al. Performance enhancements on vertical axis wind turbines using flow augmentation systems: A review
US20120119504A1 (en) Wind energy installation
US10458394B2 (en) Turbine with flow diverter and flow diverter for turbines
KR101073897B1 (en) Multistage aerogenerator
EA023719B1 (en) Wind-driven plant for power generation and method for power generation using wind-driven plant
IN2014CN02905A (en)
WO2008043367A1 (en) Aerodynamic wind-driven powerplant
RU2644000C1 (en) Wind power plant
RU2594839C1 (en) Wind-driven power plant
CN107725285B (en) Wind turbine tail flow dissipation device
RU2425249C1 (en) Rotary wind-driven electric power station
EP3635243B1 (en) Wind-power station for power generation
EP3957849A2 (en) Wind turbine
RU2390654C1 (en) Wind-driven power plant
RU191593U1 (en) WIND POWER PLANT
RU2016114985A (en) WIND POWER INSTALLATION AND METHOD FOR PRODUCING ELECTRIC POWER
US11060501B1 (en) Turbovane wind turbine
RU2270359C1 (en) Rotary windmill-electric generating plant
CA2808605C (en) Fluid driven generator
EP2626548A1 (en) Wind turbine
KR20150082804A (en) Vertical wind turbines
CN111194381B (en) Combined omni-directional flow turbine system
WO2012113412A1 (en) Method for producing electric power and aerodynamic power station for carrying out said method
RU2384732C1 (en) Windmill
US9874201B2 (en) Pressure generating device for generating energy from solar and/or wind energy

Legal Events

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

Effective date: 20181027

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210817