RU2661567C2 - Wind power plant and method of electricity producing - Google Patents
Wind power plant and method of electricity producing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661567C2 RU2661567C2 RU2016114985A RU2016114985A RU2661567C2 RU 2661567 C2 RU2661567 C2 RU 2661567C2 RU 2016114985 A RU2016114985 A RU 2016114985A RU 2016114985 A RU2016114985 A RU 2016114985A RU 2661567 C2 RU2661567 C2 RU 2661567C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbo
- wheel
- blades
- fairing
- installation
- Prior art date
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 64
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 7
- 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 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 239000005442 atmospheric precipitation Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 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
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
-
- 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
- F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
-
- 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
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- 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)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к альтернативной энергетике, а именно к использованию энергии воздушных потоков для получения электроэнергии.The invention relates to alternative energy, namely the use of energy from air flows to generate electricity.
Известна ветроэнергетическая установка (патент №2545173, МПК F03D 1/00, 27.03.2015).Known wind power installation (patent No. 2545173, IPC
Задачей данного технического решения является повышение коэффициента использования энергии ветра в широком диапазоне изменения его скорости и снижение аэродинамического шума при сохранении скорости вращения ветроколеса и электрогенератора.The objective of this technical solution is to increase the utilization of wind energy in a wide range of changes in its speed and reduce aerodynamic noise while maintaining the rotational speed of the wind wheel and electric generator.
Поставленная цель достигается тем, что ветроколесо имеет закрепленные на его ступице полые лопасти, изготовленные в виде тел вращения с выполненными в их стенках продольными пазами, в которых размещаются сужающиеся криволинейные каналы с тангенциальными щелями на выходе, направленными по касательной к внешней поверхности лопастей, а компрессор, обеспечивающий через систему каналов подачу воздуха к тангенциальным щелям, содержит рабочее колесо с приводом от устройства с регулируемой скоростью вращения, которое закреплено на консоли вала, установленного на подшипниковых опорах внутри полого ветроколеса, и закрепленный на ветроколесе лопаточный диффузор.This goal is achieved by the fact that the wind wheel has hollow blades fixed to its hub, made in the form of bodies of revolution with longitudinal grooves made in their walls, in which narrowing curved channels with tangential slots at the outlet, tangential to the outer surface of the blades, are placed, and the compressor providing through the channel system the air supply to the tangential slots, contains an impeller driven by a device with an adjustable speed of rotation, which is mounted on the console in la mounted on bearing supports inside the hollow propeller and propeller mounted on a vane diffuser.
К недостаткам данной установки следует отнести тот факт, что необходимо ориентировать установку по направлению воздушного потока, при этом используя зубчатую передачу, что приводит к потерям на трение.The disadvantages of this installation include the fact that it is necessary to orient the installation in the direction of air flow, while using a gear transmission, which leads to friction losses.
Другим недостатком является то, что количество воспринимаемого потока воздуха ограничено площадью крыльчатого колеса.Another disadvantage is that the amount of perceived air flow is limited by the area of the impeller.
С увеличением габаритов крыльчатого колеса увеличивает вес установки, а также вес фундамента. Кроме того, при вращении крыльчатого колеса создается большой шум.With the increase in the dimensions of the impeller, the weight of the installation increases, as well as the weight of the foundation. In addition, when the impeller rotates, a lot of noise is created.
Известна ветряная система для преобразования энергии и способ получения электроэнергии при помощи такой системы (заявка на изобретение №2009103622, МПК F03D 5/00, Дата публикации заявки: 10.08.2010).Known wind system for converting energy and a method of generating electricity using such a system (application for invention No. 2009103622, IPC F03D 5/00, publication date of the application: 08/10/2010).
Устройство для преобразования энергии при помощи ветряной системы, приводимой в действие змейковыми аэростатами, содержит для каждого из змейковых аэростатов следующие этапы:A device for converting energy using a wind system driven by a kite, contains for each of the kite balloons the following steps:
а) управление траекторией полета змейкового аэростата таким образом, что змейковый аэростат проходит поперек относительно направления ветрового течения W, натягивая тросы, соединенные со стрелой ветряной турбины, вращая стрелу благодаря эффекту тяги отходит от стрелы, поднимая противовес системы накопления энергии;a) controlling the flight path of the kite so that the kite extends across the direction of the wind current W, pulling the cables connected to the boom of the wind turbine, rotating the boom moves away from the boom, raising the counterweight to the energy storage system;
б) управление траекторией полета змейкового аэростата таким образом, что змейковый аэростат проходит в том же направлении, что и ветровое течение W, натягивая тросы, соединенные со стрелой, вращая стрелу благодаря эффекту тяги, и приближается к стреле змейкового аэростата благодаря наматыванию тросов на первые лебедки при помощи первых электродвигателей без снижения противовеса системы накопления энергии;b) controlling the flight path of the kite in such a way that the kite passes in the same direction as the wind flow W, pulling the cables connected to the boom, rotating the boom due to the traction effect, and approaches the boom of the kite by winding the ropes onto the first winches using the first electric motors without reducing the counterbalance of the energy storage system;
в) управление траекторией полета змейкового аэростата таким образом, что змейковый аэростат проходит поперечно относительно указанного направления ветрового течения W, натягивая тросы, соединенные со стрелой, вращая стрелу благодаря к эффекту тяги, и отходит от стрелы посредством разматывания тросов через первые лебедки при помощи первых электродвигателей без снижения противовеса системы накопления энергии;c) controlling the flight path of the kite so that the kite passes laterally relative to the indicated direction of the wind current W, pulling the cables connected to the boom, rotating the boom due to the traction effect, and moves away from the boom by unwinding the cables through the first winches using the first electric motors without reducing the counterbalance of the energy storage system;
г) управление траекторией полета змейкового аэростата таким образом, что змейковый аэростат проходит в противоположном направлении относительно указанного ветрового течения W, не создавая какого-либо тормозящего эффекта для вращения стрелы ветряной турбины, и приближается к стреле посредством снижения противовеса системы накопления энергии для приема змейкового аэростата в положении, начиная с которого он продолжает движение поперек относительно направления ветрового течения;d) controlling the flight path of the serpentine balloon so that the serpentine balloon travels in the opposite direction relative to the specified wind current W, without creating any inhibitory effect for the rotation of the boom of the wind turbine, and approaches the boom by reducing the counterweight of the energy storage system for receiving the serpentine balloon in the position starting from which he continues to move across relative to the direction of the wind current;
д) повторение указанных этапов.e) repetition of the indicated steps.
Данные система и способ безусловно позволяют увеличить съем энергии воздушных течений, вместе с тем данная система дорогостоящая, требует дополнительных затрат на обслуживание.These system and method certainly allow to increase the energy consumption of air currents, however, this system is expensive, requires additional maintenance costs.
Необходимо также постоянно следить за изменением течений воздушных потоков. При скорости ветра в пределах от 12 м/с до 17 м/с линейная скорость концов лопастей близится к половине скорости звука. Причем, как показали опыты, выработка количества электроэнергии не увеличивается. Сложен способ управления траекторией полета аэростата.It is also necessary to constantly monitor changes in the flow of air currents. With wind speeds ranging from 12 m / s to 17 m / s, the linear speed of the ends of the blades approaches half the speed of sound. Moreover, as experiments have shown, the generation of electricity does not increase. A method for controlling the trajectory of the aerostat flight is complicated.
Известны ветроэнергетическая установка и способ преобразования энергии ветра (заявка на изобретение №2014102878, МПК F03D 3/00, Дата публикации заявки: 20.05.2014 г.).Known wind power installation and method of converting wind energy (application for invention No. 2014102878, IPC F03D 3/00, publication date of application: 05/20/2014).
Сущность в том, что установка содержит принимающие энергию ветра элементы, закрепленные на вершинах мачт, каждое основание которых одновременно присоединено к движущимся внутреннему и внешнему бесконечно-замкнутым гибким элементам, расположенным относительно друг друга в горизонтальной плоскости, и электрогенератор, снимающий энергию с них, при этом принимающие энергию ветра элементы занимают вертикальное положение относительно движущихся внутреннего и внешнего бесконечно-замкнутых гибких элементов в режиме рабочего хода с последующим их поворотом в горизонтальное положение в режиме холостого хода, а также имеют возможность фиксации между вертикальным и горизонтальным положениями.The essence is that the installation contains elements receiving wind energy, mounted on the tops of the masts, each base of which is simultaneously connected to the moving internal and external infinitely closed flexible elements located relative to each other in the horizontal plane, and an electric generator that removes energy from them, at In this case, the elements receiving wind energy occupy a vertical position relative to the moving internal and external infinitely closed flexible elements in the working mode with the last yuschim their turn in a horizontal position when idling and also have the possibility of fixing between vertical and horizontal positions.
В каждом из принимающих энергию ветра элементов выполнен вырез под мачту.In each of the elements receiving wind energy, a cut is made under the mast.
На каждой вершине мачт установлено поворотное устройство, связанное с валом, прикрепленным к принимающему энергию ветра элементу, а каждый из гибких бесконечно-замкнутых элементов выполнен в виде цепи, или каната, или ремня, или троса.A rotary device connected to a shaft attached to the element receiving wind energy is installed at each vertex of the masts, and each of the flexible endlessly closed elements is made in the form of a chain, or a rope, or a belt, or a cable.
Способ производства электрической энергии по данной установке производится посредством ветроэнергетической установки, включающий перемещение с помощью мачт элементов, принимающих энергию ветра, на внутреннем и внешнем бесконечно-замкнутых гибких элементах, расположенных относительно друг друга в горизонтальной плоскости, съем энергии потока ветра и преобразование ее в электрическую энергию и неоднократный поворот элементов, принимающих энергию ветра, из вертикального положения относительно движущихся внутреннего и внешнего бесконечно-замкнутых гибких элементов в рабочем режиме для максимального съема энергии ветра в горизонтальное положение в режиме холостого хода для минимального сопротивления потоку ветра и, наоборот, с возможностью их фиксации между вертикальным и горизонтальным положениями.The method of producing electric energy by this installation is carried out by means of a wind power installation, including moving with the help of masts of elements receiving wind energy on the internal and external infinitely closed flexible elements located relative to each other in a horizontal plane, removing the energy of the wind flow and converting it into electrical energy and repeated rotation of elements receiving wind energy from a vertical position relative to the moving internal and external finitely closed flexible elements in the operating mode for maximal removal of wind energy into a horizontal position in the idle mode for the minimum flow resistance of the wind, and conversely, with the possibility of fixing between vertical and horizontal positions.
Данная ветроэнергетическая установка и способ более эффективны по сравнению с предыдущими установками.This wind power installation and method are more efficient than previous installations.
Вместе с тем, и это предлагаемое изобретение имеет свои недостатки.However, this invention also has its drawbacks.
Прежде всего, элементы, принимающие электроэнергию, должны быть ориентированы навстречу движения воздушных потоков, они должны иметь поворотное устройство. Другим недостатком является наличие бесконечно замкнутых гибких элементов в виде цепи, или каната, или ремня, или троса, что приводит к потере энергии на трение.First of all, the elements receiving electricity should be oriented towards the movement of air flows, they should have a rotary device. Another disadvantage is the presence of infinitely closed flexible elements in the form of a chain, or a rope, or a belt, or a cable, which leads to a loss of energy by friction.
Способ производства электроэнергии также усложняется из-за неоднократного поворота элементов, принимающих энергию ветра.The method of generating electricity is also complicated due to the repeated rotation of the elements receiving wind energy.
За прототип взята ветроэнергетическая установка (патент RU 2251022, МПК F03D 3/00, F03D 3/04, Опубликовано: 27.04.2005).A wind power installation was taken as a prototype (patent RU 2251022, IPC F03D 3/00, F03D 3/04, Published: 04/27/2005).
Сущность этой установки в том, что в ветроэнергетической установке, содержащей ветряное колесо с лопастной ветровой турбиной с вертикальной осью вращения, расположенной внутри лопастного воздухонаправляющего аппарата с нижней и верхней крышками, электрогенератор на оси ветровой турбины, накопитель энергии и блок управления, новым является то, что установка дополнительно содержит фотоэлектрический преобразователь световой энергии, фотоэлектрические элементы которого установлены на верхней крышке воздухонаправляющего аппарата и связаны с накопителем энергии.The essence of this installation is that in a wind power installation containing a wind wheel with a bladed wind turbine with a vertical axis of rotation located inside a bladed air guide with lower and upper covers, an electric generator on the axis of the wind turbine, an energy storage device and a control unit, is new that the installation additionally contains a photoelectric light energy converter, the photoelectric elements of which are mounted on the top cover of the air guide and are associated with energy storage.
Благодаря такому решению увеличивается объем электроэнергии, вырабатываемой установкой, и ее работа становится более стабильной при постоянно меняющейся силе ветра. При этом габариты установки и занимаемая ею площадь сохраняются прежними, а электрическая часть установки практически не усложняется, т.к. электрическая энергия от фотоэлектрического преобразователя световой энергии подается на штатный накопитель энергии установки. Все это и обеспечивает решение поставленной задачи.Thanks to this solution, the volume of electricity generated by the installation increases, and its operation becomes more stable with a constantly changing wind force. At the same time, the dimensions of the installation and the area occupied by it remain the same, and the electrical part of the installation is practically not complicated, because electrical energy from the photoelectric light energy converter is supplied to the unit's standard energy storage device. All this provides a solution to the problem.
Данная разработка ветроэнергетической установки безусловно позволит увеличить мощность, но она имеет свои недостатки.This development of a wind power installation will certainly allow increasing capacity, but it has its drawbacks.
А именно, установка имеет открытые элементы, такие как направляющие лопасти и ветровая турбина, фотоэлектрические элементы и генератор подвержены воздействию атмосферных осадков, которые будут препятствовать нормальной работе установки. Так, при выпадении осадков снега может произойти заклинивание движущихся частей установки, так как они не защищены. Более того, снег попавший в воздуховыводящую трубу в безветренную погоду, забьет выход воздуха, а при использовании генератора высокой мощности, греющегося в процессе работы, снег будет таять, превращаясь в воду или лед, что непременно скажется на работе установки.Namely, the installation has open elements, such as guide vanes and a wind turbine, photovoltaic elements and a generator are exposed to atmospheric precipitation, which will interfere with the normal operation of the installation. So, when snow falls, jamming of the moving parts of the installation may occur, as they are not protected. Moreover, the snow that got into the air outlet pipe in calm weather will block the air outlet, and when using a high-power generator warming up during operation, the snow will melt, turning into water or ice, which will certainly affect the operation of the installation.
Достаточно большая ветронагрузка, направленная на вертикальную проекцию установки, приведет к усложнению и удорожанию работ, связанных с монтажом установки на опорах, крышах домов или фундаментах.A sufficiently large wind load directed to the vertical projection of the installation will complicate and increase the cost of work associated with the installation of the installation on poles, roofs of houses or foundations.
Размещение необходимого электрооборудования, такого как аккумуляторная батарея, инвертор, блок управления, вне корпуса установки усложняет конструкцию.Placing the necessary electrical equipment, such as a rechargeable battery, an inverter, a control unit, outside the installation case complicates the design.
Задачей предлагаемого изобретения является создание ветроэнергетической установки, не требующей ориентации на ветер, обеспечивающей устойчивую работоспособность при ураганных ветрах и других неблагоприятных погодных условиях, с низким уровнем шума и минимальными потерями на трение в движущихся частях.The objective of the invention is the creation of a wind power installation that does not require orientation to the wind, providing stable performance in hurricane winds and other adverse weather conditions, with low noise and minimal friction losses in moving parts.
Задача решается тем, ветроэнергетическая установка содержит элементы, которые направляют воздушные потоки на лопатки турбоколеса установки, генератор с прямым одновальным приводом на турбину. Установка имеет корпус, в верхней части которого расположено турбоколесо, состоящее из неподвижной части и подвижной части со сферическим обтекателем, причем подвижная часть установлена на одном валу с генератором, а неподвижная часть жестко закреплена на корпусе установки. На наружной поверхности корпуса по кругу установлены направляющие кольца, размещенные по высоте друг от друга на определенном расстоянии и в целом образующие шаровидную форму рабочей части установки, на корпусе также расположены вертикальные ребра, образующие совместно с направляющими кольцами, воздушные каналы, плавно сужающиеся к выходу на лопатки неподвижной части турбоколеса, также ребра служат для крепления направляющих колец, лопатки неподвижной части турбоколеса расположены под углом к лопаткам подвижной части турбоколеса, обеспечивающим наибольшее снятие энергии воздушных потоков в соответствии с ОСТ 102571-86. Лопатки компрессоров и турбин. Предельные отклонения размеров, формы и расположение. Подвижная часть турбоколеса изготовлена из легкого и прочного материала (например, легкие металлические сплавы, пластмассы, композиты, пластики), что значительно снижает усилие страгивания и центробежную силу.The problem is solved by the fact that the wind power installation contains elements that direct air flows to the blades of the turbo wheel of the installation, a generator with a direct single-shaft drive to the turbine. The installation has a housing, in the upper part of which there is a turbo-wheel, consisting of a fixed part and a moving part with a spherical radome, and the moving part is mounted on the same shaft as the generator, and the fixed part is rigidly fixed to the installation casing. On the outer surface of the casing, guide rings are installed in a circle, arranged in height from each other at a certain distance and generally forming a spherical shape of the working part of the installation; vertical fins are also located on the casing, which together with the guide rings form air channels that gradually taper towards the exit to the blades of the fixed part of the turbo-wheel, also the ribs are used for fastening the guide rings, the blades of the fixed part of the turbo-wheel are located at an angle to the blades of the moving part of the turbo-wheel, providing the greatest removal of energy of air flows in accordance with OST 102571-86. Blades of compressors and turbines. Extreme deviations in size, shape and location. The moving part of the turbo-wheel is made of light and durable material (for example, light metal alloys, plastics, composites, plastics), which significantly reduces the pulling force and centrifugal force.
Способ получения электроэнергии с помощью ветроэнергетической установки, включающий съем энергии воздушных потоков и преобразование ее в электроэнергию, отличается тем, что улавливают воздушные потоки разных направлений без вращения установки и направляют в воздушные каналы, где, плавно сужая каналы, увеличивают скорость воздушного потока при выходе его на лопатки неподвижной части турбоколеса, отраженный от поверхности лопаток неподвижной части турбоколеса поток направляют на лопатки подвижной части турбоколеса с обтекателем, создают вращение подвижной части колеса с валом, соединенного с генератором и контроллером с образованием электрической энергии, при вращении подвижной части турбоколеса над обтекателем подвижной части турбоколеса образуют снижение давления, тем самым ускоряют выход отработанного воздуха и приток новых воздушных потоков.The method of generating electricity using a wind power installation, including the removal of air flow energy and converting it into electricity, is characterized in that air flows of different directions are caught without rotation of the installation and sent to the air channels, where, by narrowing the channels, the air speed increases when it is released on the blades of the fixed part of the turbowheel, reflected from the surface of the blades of the fixed part of the turbowheel, the flow is directed to the blades of the moving part of the turbowheel with a cowl, cos ayut rotation of the movable portion of the wheel shaft connected to a generator and controller to produce electrical energy by rotation of the movable part turbokolesa movable fairing portion form turbokolesa pressure reduction, thereby accelerating the exhaust air outlet and the flow of new air streams.
Предложенное изобретение поясняется следующими чертежами:The proposed invention is illustrated by the following drawings:
На фиг. 1 дан общий вид ветроэнергетической установки.In FIG. 1 shows a general view of a wind power installation.
На фиг. 2 дан разрез ветроэнергетической установки.In FIG. 2 shows a section of a wind power installation.
На фиг. 3 показан канал, образованный кольцевым обтекателем и вертикальным ребром.In FIG. 3 shows a channel formed by an annular cowl and a vertical rib.
На фиг. 4 показан вход в канал, прохождение воздушных потоков.In FIG. 4 shows the entrance to the channel, the passage of air currents.
На фиг. 5 показана общая схема прохождения воздушных потоков.In FIG. 5 shows a general air flow pattern.
На фиг. 1 показана ветроэнергетическая установка, состоящая из трех основных частей: рабочая часть установки - (1), стойка - (2), основание - (3).In FIG. Figure 1 shows a wind power installation consisting of three main parts: the working part of the installation - (1), the stand - (2), the base - (3).
Рабочая часть установки (1) содержит верхний обтекатель (4) с дном и расположенные под ним на заданном расстоянии турбоколесо (5) и кольцевой обтекатель (6), корпус установки (7) и направляющие кольца (15).The working part of the installation (1) contains an upper fairing (4) with a bottom and a turbo wheel (5) and an annular fairing (6) located below it at a predetermined distance, the installation case (7) and guide rings (15).
Турбоколесо (5) содержит подвижную часть (8) с лопатками, жестко закрепленную со сферическим обтекателем (11), и неподвижную часть (10) с лопатками. Причем подвижная часть (8) турбоколеса (5) изготовлена из легкого и прочного материала.Turbo-wheel (5) contains a movable part (8) with blades, rigidly fixed with a spherical fairing (11), and a fixed part (10) with blades. Moreover, the movable part (8) of the turbowheel (5) is made of light and durable material.
Причем турбоколесо (5) находится на одном валу (12) с генератором (13).Moreover, the turbo wheel (5) is located on the same shaft (12) with the generator (13).
Обе части турбоколеса (5) охвачены кольцевым обтекателем (6).Both parts of the turbo wheel (5) are covered by an annular cowl (6).
В корпусе установки (7) находятся генератор (13) и аккумулятор с контроллером (14).In the housing of the installation (7) are a generator (13) and a battery with a controller (14).
На наружной поверхности корпуса установки (7) находятся равномерно расположенные по вертикали направляющие кольца (15) разного размера, в целом, вместе с верхним обтекателем (4) образующие шарообразную форму рабочей части установки (1).On the outer surface of the installation casing (7) there are guide rings (15) evenly spaced vertically of different sizes, in general, together with the upper fairing (4) forming a spherical shape of the working part of the installation (1).
Вертикально вдоль корпуса установки (7) имеются ребра (16), предназначенные для удержания на определенном расстоянии друг от друга направляющих колец (15). Вместе направляющие кольца (15) и расположенные вдоль осевой линии корпуса ребра (16) образуют каналы, которые плавно сужаются к выходу на лопатки неподвижной части (10) турбоколеса (5).Vertically along the installation casing (7) there are ribs (16) designed to hold the guide rings (15) at a certain distance from each other. Together, the guide rings (15) and the ribs (16) located along the axial line of the body of the housing form channels that smoothly taper towards the exit to the blades of the stationary part (10) of the turbo wheel (5).
На фиг. 2 дан разрез рабочей части ветроэнергетической установки. Наглядно представлены и указаны: верхний обтекатель (4) с дном, турбоколесо (5), неподвижная часть (10) турбоколеса (5) с лопатками (18), подвижная часть (8) турбоколеса (5) со сферическим обтекателем (11) и лопатками (19), кольцевой обтекатель (б), направляющие кольца (15), ребра (16), корпус установки (7).In FIG. 2 shows a section of the working part of a wind power installation. The following fairing (4) with a bottom, a turbo-wheel (5), a fixed part (10) of a turbo-wheel (5) with blades (18), a moving part (8) of a turbo-wheel (5) with a spherical fairing (11) and blades are clearly presented and indicated. (19), annular cowl (b), guide rings (15), ribs (16), unit casing (7).
На фиг. 3 показаны каналы (17) образованные направляющими кольцами (15) и ребрами (16), расположенные на корпусе установки (7).In FIG. 3 shows the channels (17) formed by the guide rings (15) and ribs (16) located on the installation body (7).
На фиг. 4 показан вход в канал, похождение воздушных потоков.In FIG. 4 shows the entrance to the canal, the flow of air flow.
На фиг. 5 показана схема прохождения воздушных потоков, начиная от вхождения воздушных потоков в каналы (17), их прохождение по сужающимся каналам и выходом на лопатки (18) неподвижной части (10) турбоколеса (5), отражение от них и направление на лопатки (19) подвижной части (8) турбоколеса (5) со сферическим обтекателем.In FIG. 5 shows a diagram of the passage of air flows, starting from the entry of air flows into the channels (17), their passage through the tapering channels and exit to the blades (18) of the fixed part (10) of the turbo wheel (5), reflection from them and direction to the blades (19) the movable part (8) of the turbowheel (5) with a spherical fairing.
Показан выходящий поток отработанного воздуха из зоны (9) между дном верхнего обтекателя (4) и сферическим обтекателем (11) подвижной части (8) турбоколеса (5).The exhaust air flow from zone (9) is shown between the bottom of the upper cowl (4) and the spherical cowl (11) of the moving part (8) of the turbo wheel (5).
Установка состоит из рабочей части (1), стойки (2), основания (3).The installation consists of a working part (1), stand (2), base (3).
Рабочая часть (1) выполнена шаровидной, что позволяет принимать воздушные потоки со всех сторон. Рабочая часть (1) имеет сверху верхний обтекатель (4), который защищает установку от осадков, ударов. На ней возможно также устанавливать солнечные батареи, что позволит увеличить мощность установки. Ниже расположен корпус (7) установки с ребрами (16) и направляющими кольцами (15). В верхней части корпуса (7) установлено турбоколесо (5), которое состоит из неподвижной части (10) с лопатками и подвижной части (8) с обтекателем. Подвижная часть насажена на один вал (12) генератора (13). Неподвижная часть жестко закреплена на верхней часть корпуса. Вокруг турбоколеса установлен кольцевой обтекатель (6), он направляет воздушные потоки снизу на турбоколесо, сверху направляет отработанный воздух по сторонам. Вал (12) связан также с генератором (13), который соединен с аккумулятором и контроллером.The working part (1) is made spherical, which allows you to receive air flows from all sides. The working part (1) has a top fairing (4) on top, which protects the installation from precipitation and impacts. It is also possible to install solar panels on it, which will increase the capacity of the installation. Below is the case (7) of the installation with ribs (16) and guide rings (15). A turbo wheel (5) is installed in the upper part of the casing (7), which consists of a fixed part (10) with blades and a moving part (8) with a fairing. The movable part is mounted on one shaft (12) of the generator (13). The fixed part is rigidly fixed to the upper part of the housing. An annular fairing (6) is installed around the turbo-wheel; it directs air flows from below to the turbo-wheel, and from above directs exhaust air to the sides. The shaft (12) is also connected to a generator (13), which is connected to the battery and the controller.
Направляющие кольца (15) закрепляются на корпусе при помощи вертикальных ребер (16) по высоте и имеют форму, которая способствует свободному прохождению воздушных потоков в каналы (17). Количество направляющих каналов (17) рассчитывается в зависимости от мощности установки. Для увеличения скорости воздушного потока каналы (17) плавно сужаются к выходу на лопатки неподвижной части (10) турбоколеса. Очень важно подобрать угол между лопатками неподвижной части (10) и лопатками подвижной части (8) турбоколеса. Необходимо, чтобы этот угол обеспечивал наибольшую эффективность взятия энергии воздушных потоков. Важно также рассчитать количество каналов (17).The guide rings (15) are fixed on the housing using vertical ribs (16) in height and have a shape that facilitates the free passage of air flows into the channels (17). The number of guide channels (17) is calculated depending on the power of the installation. To increase the air flow rate, the channels (17) smoothly taper towards the exit to the blades of the stationary part (10) of the turbo wheel. It is very important to choose the angle between the blades of the fixed part (10) and the blades of the moving part (8) of the turbo-wheel. It is necessary that this angle provides the greatest efficiency in capturing the energy of air flows. It is also important to calculate the number of channels (17).
Как показали расчеты для установок с небольшой мощностью, достаточно иметь 4 или 6 каналов (17). При чем ребра (16), которые образуют каналы (17), имеют форму и располагаются так, чтобы способствовать небольшому закручиванию воздушных потоков, что позволяет несколько увеличить их скорость.As calculations for installations with low power have shown, it is enough to have 4 or 6 channels (17). Moreover, the ribs (16), which form the channels (17), have a shape and are positioned so as to facilitate a slight twisting of the air flow, which allows them to slightly increase their speed.
Очень важно создать в установке интенсивный выход отработанного воздуха из установки. С этой целью жестко установлен сферический обтекатель на подвижную часть (8) турбоколеса.It is very important to create an intensive exhaust air outlet from the installation in the installation. For this purpose, a spherical fairing is rigidly mounted on the movable part (8) of the turbowheel.
Стойка (2) выполнена полой и внутри ее проходят провода.The stand (2) is made hollow and wires pass inside it.
Основание (3) и стойка (2) рассчитаны на работу при больших порывах ветра.The base (3) and the stand (2) are designed to work with large gusts of wind.
Способ получения электроэнергии работает следующим образом.The method of generating electricity works as follows.
Воздушные потоки поступают в каналы (17), образованные направляющими кольцами (15) и ребрами (16), увеличивают скорость на выходе благодаря сужению сечения канала (17).Air flows into the channels (17), formed by guide rings (15) and ribs (16), increase the output speed due to the narrowing of the channel section (17).
Ускоренный поток воздуха ударяет в лопатки (18) неподвижной части (10) турбоколеса (5), отраженный поток воздуха направляется на лопатки (19) подвижной части (8) турбоколеса (5) и приводит в движение подвижную часть (8). Учитывая, что подвижная часть (8) турбоколеса (5) соединена с валом (12), вал вращается и передает вращение генератору (13). Генератор преобразует механическую энергию в электроэнергию, которая в свою очередь передается в аккумулятор или в сеть через контроллер (14).The accelerated air flow hits the blades (18) of the stationary part (10) of the turbo wheel (5), the reflected air flow is directed to the blades (19) of the movable part (8) of the turbo wheel (5) and drives the movable part (8). Given that the movable part (8) of the turbowheel (5) is connected to the shaft (12), the shaft rotates and transmits rotation to the generator (13). The generator converts mechanical energy into electricity, which in turn is transmitted to the battery or to the network through the controller (14).
Далее при вращении подвижной части (8) турбоколеса (5) со сферическим обтекателем (11) в зоне (9) между сферическим обтекателем (11) турбоколеса (5) и дном верхнего обтекателя (4) создается разрежение давления воздуха и отработанный воздух быстрее уходит из турбины, а следовательно, создает условия для притока новых воздушных потоков.Further, during the rotation of the movable part (8) of the turbowheel (5) with a spherical cowl (11) in the zone (9) between the spherical cowl (11) of the turbowheel (5) and the bottom of the upper cowl (4), a vacuum of air pressure is created and the exhaust air leaves faster turbines, and therefore creates the conditions for the influx of new air flows.
Для проверки работы установки было изготовлено несколько ветроэнергетических установок и проведены испытания. Результаты показали эффективность и надежность работы конструкции. Для определения производительности установки, независимому немецкому институту (AeroDesignWorksGmbH, г. Кельн, Германия) было поручено повести сравнительный анализ эффективности с турбинными, горизонтально-осевыми и вертикально-осевыми лопастными ветроустановками.To verify the operation of the installation, several wind power plants were manufactured and tests were carried out. The results showed the efficiency and reliability of the design. To determine the performance of the installation, an independent German institute (AeroDesignWorks GmbH, Cologne, Germany) was commissioned to conduct a comparative analysis of efficiency with turbine, horizontal-axial and vertical-axial blade wind turbines.
Результаты показали:The results showed:
- установка работают эффективно, как и предполагалось;- the installation works efficiently, as expected;
- неподвижная часть и подвижная части турбоколеса работают хорошо;- the fixed part and the moving parts of the turbo-wheel work well;
- выход воздушного потока из турбины свободный;- the airflow exit from the turbine is free;
- давление между дном верхнего обтекателя и сферическим обтекателем турбоколеса низкое, что обеспечивает улучшение выхода отработанного воздуха, а следовательно, обеспечивает приток новых воздушных потоков.- the pressure between the bottom of the upper fairing and the spherical fairing of the turbowheel is low, which ensures an improvement in the exhaust air output and, therefore, provides an influx of new air flows.
Эффективность предлагаемой установки и способа получения энергии выше на 10% в сравнении с другими ветроустановками.The effectiveness of the proposed installation and method of generating energy is 10% higher compared to other wind turbines.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016114985A RU2661567C2 (en) | 2016-04-18 | 2016-04-18 | Wind power plant and method of electricity producing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016114985A RU2661567C2 (en) | 2016-04-18 | 2016-04-18 | Wind power plant and method of electricity producing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016114985A RU2016114985A (en) | 2017-10-23 |
| RU2661567C2 true RU2661567C2 (en) | 2018-07-17 |
Family
ID=60153708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016114985A RU2661567C2 (en) | 2016-04-18 | 2016-04-18 | Wind power plant and method of electricity producing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2661567C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU191593U1 (en) * | 2019-04-05 | 2019-08-13 | Юрий Валентинович Криулин | WIND POWER PLANT |
| WO2020204757A3 (en) * | 2019-04-05 | 2020-11-19 | Юрий Валентинович КРИУЛИН | Wind turbine |
| RU2775100C1 (en) * | 2021-10-04 | 2022-06-28 | Дмитрий Владимирович Кунгуров | Wind generator |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7400057B2 (en) * | 2004-12-23 | 2008-07-15 | Katru Eco-Energy Group Pte. Ltd | Omni-directional wind turbine |
| EA201200165A1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-08-30 | Юрий Валентинович КРИУЛИН | METHOD OF MANUFACTURE OF ELECTRIC ENERGY WITH THE USE OF WIND POWER INSTALLATION, WIND POWER INSTALLATION "AEROGREEN" FOR THE PRODUCTION OF ELECTRIC |
| CN103711641A (en) * | 2013-12-30 | 2014-04-09 | 邬海燕 | Novel perpendicular shaft distributed wind power unit |
| CN104047810A (en) * | 2014-06-30 | 2014-09-17 | 威海中创国际贸易有限公司 | Wind power generation device |
-
2016
- 2016-04-18 RU RU2016114985A patent/RU2661567C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7400057B2 (en) * | 2004-12-23 | 2008-07-15 | Katru Eco-Energy Group Pte. Ltd | Omni-directional wind turbine |
| EA201200165A1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-08-30 | Юрий Валентинович КРИУЛИН | METHOD OF MANUFACTURE OF ELECTRIC ENERGY WITH THE USE OF WIND POWER INSTALLATION, WIND POWER INSTALLATION "AEROGREEN" FOR THE PRODUCTION OF ELECTRIC |
| CN103711641A (en) * | 2013-12-30 | 2014-04-09 | 邬海燕 | Novel perpendicular shaft distributed wind power unit |
| CN104047810A (en) * | 2014-06-30 | 2014-09-17 | 威海中创国际贸易有限公司 | Wind power generation device |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Фотообзор Проекта "AeroGlobe", 05.04.2015, http://www.aerogreen.info. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU191593U1 (en) * | 2019-04-05 | 2019-08-13 | Юрий Валентинович Криулин | WIND POWER PLANT |
| WO2020204757A3 (en) * | 2019-04-05 | 2020-11-19 | Юрий Валентинович КРИУЛИН | Wind turbine |
| EP3957849A4 (en) * | 2019-04-05 | 2023-01-04 | Kriulin, Yurii Valentinovitch | Wind turbine |
| RU215359U1 (en) * | 2021-03-29 | 2022-12-09 | Валентин Васильевич Бойко | wind power plant |
| RU2775100C1 (en) * | 2021-10-04 | 2022-06-28 | Дмитрий Владимирович Кунгуров | Wind generator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016114985A (en) | 2017-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2739500C (en) | Ring generator | |
| US8545187B2 (en) | Systems and methods for protecting a wind turbine in high wind conditions | |
| CA2557242A1 (en) | Wind powered turbine in a tunnel | |
| JP6910968B2 (en) | Wind Turbine Improved wind turbine suitable for installation without tower | |
| WO2006123951A1 (en) | A wind turbine | |
| US11156204B2 (en) | Wind turbine | |
| RU2358148C2 (en) | Wind turbine engine with horizontal rotor | |
| JP2012107612A (en) | Wind tunnel body, vertical axis wind turbine, structure, wind power generator, hydraulic device, and building | |
| RU2661567C2 (en) | Wind power plant and method of electricity producing | |
| RU2638120C1 (en) | Wind turbine plant | |
| US9581135B2 (en) | Cable-suspended wind energy generator | |
| US20120082562A1 (en) | Wind turbine | |
| RU132141U1 (en) | WIND POWER PLANT | |
| RU2425249C1 (en) | Rotary wind-driven electric power station | |
| EP2986844B1 (en) | An energy conversion device driven by wind power | |
| AU2014301698B2 (en) | Wind turbine for electric vehicle | |
| RU184213U1 (en) | Wind power plant | |
| CA2808605C (en) | Fluid driven generator | |
| EP2626548A1 (en) | Wind turbine | |
| KR20090040190A (en) | Buildng type wind power generato system | |
| US11168661B2 (en) | Wind turbine suitable for mounting without a wind turbine tower | |
| RU21425U1 (en) | WIND INSTALLATION | |
| RU2204051C2 (en) | Wind-power plant | |
| RU159490U1 (en) | WIND UNIT | |
| RU2231681C1 (en) | Windmill |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180612 |