RU2688060C1 - Устройство для получения энергии из потока воздуха - Google Patents

Устройство для получения энергии из потока воздуха Download PDF

Info

Publication number
RU2688060C1
RU2688060C1 RU2018120762A RU2018120762A RU2688060C1 RU 2688060 C1 RU2688060 C1 RU 2688060C1 RU 2018120762 A RU2018120762 A RU 2018120762A RU 2018120762 A RU2018120762 A RU 2018120762A RU 2688060 C1 RU2688060 C1 RU 2688060C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
support
generator
elements
aerodynamic
fixed
Prior art date
Application number
RU2018120762A
Other languages
English (en)
Inventor
Олег Геннадиевич Каратассо
Марат Сайфетдинович Булатов
Константин Александрович Чернышев
Original Assignee
Олег Геннадиевич Каратассо
Марат Сайфетдинович Булатов
Константин Александрович Чернышев
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 Олег Геннадиевич Каратассо, Марат Сайфетдинович Булатов, Константин Александрович Чернышев filed Critical Олег Геннадиевич Каратассо
Priority to RU2018120762A priority Critical patent/RU2688060C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2688060C1 publication Critical patent/RU2688060C1/ru

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
    • F03D5/00Other wind motors
    • F03D5/02Other wind motors the wind-engaging parts being attached to endless chains 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (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

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Устройство для получения энергии из потока воздуха, содержащее опору с возможностью разворота всего устройства по ветру в горизонтальной плоскости, с закреплённой на ней вертикальной поворотной осью, гибкое ветроколесо, выполненное в виде бесконечной ленты с аэродинамическими элементами, опирающейся на два узла вращения, вращающихся каждый на своей оси, при этом оси узлов вращения закреплены на опоре параллельно друг другу, генератор. Бесконечная лента выполнена в виде жестких прямоугольных элементов, представляющих собой металлические пластины прямоугольной формы, соединенных между собой осями и имеющих квадратные зубья с двух противоположных сторон, выполненные с возможностью соединения с последующим и предыдущим жесткими прямоугольными элементами по типу «шип - паз», аэродинамические элементы имеют несимметричный аэродинамический профиль. Каждый аэродинамический элемент жестко крепится к жесткому прямоугольному элементу болтами по центру под углом 0-45°. Узлы вращения представляют собой граненые барабаны, на грани которых опираются жесткие прямоугольные элементы бесконечной ленты. Опора представляет собой профилированную металлическую пластину, на которой сзади, перпендикулярно плоскости опоры, закреплены оси граненых барабанов. Генератор расположен внутри граненого барабана, при этом неподвижная часть генератора закреплена на опоре, а подвижная часть генератора связана с барабаном. Вертикальная поворотная ось установлена нижней стороной на фундаменте. Изобретение направлено на повышение КПД и безопасность для окружающей среды. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к области использования возобновляемых источников энергии, а именно к области ветроэнергетики, и направлено на преобразование кинетической энергии потока воздуха в полезную электрическую или механическую энергию наиболее безопасным способом.
Из уровня техники известно ветроэнергетическое сооружение (RU 2575595, опубл.: 20.02.2016 Бюл. № 5). Ветроэнергетическое сооружение оборудовано ветродвигателем лопастного типа. Лопасти получают давление ветра под углом к рабочим поверхностям. На вертикально расположенной опоре установлена ось в вертикальном положении. На ось смонтирован приводной рабочий орган, состоящий из рамы, с возможностью поворота рамы вокруг оси. На ось установлен передний приводной шкив на два посадочных места приводных ремней. На другом конце рамы установлена ось в вертикальном положении с устройством натяжения ремня, на ось установлен приводной шкив. Приводные шкивы между собой соединены бесконечным приводным ремнем. На бесконечный приводной ремень снаружи в вертикальном положении установлены лопасти на шарнирах с возможностью поворота в горизонтальное положение и установлены с интервалом между собой. Лопасти имеют полки, опирающиеся на пластину П-образной формы, установленную сзади лопастей переднего ряда вдоль рамы в вертикальном положении и горизонтальными стенками наружу. На раме под рабочим углом А к пластине установлена флюгарка. На раме установлен электрогенератор с ведомым шкивом и соединенным приводным бесконечным ремнем с передним приводным шкивом на два посадочных места приводных ремней. Спереди сооружение и лопасти защищены от движения ветра ширмой, смонтированной на раме. Недостатками устройства является следующее. В установке работает только один ряд лопастей на лицевой стороне устройства, лопасти на обратной стороне не участвуют в процессе отбора мощности из потока, при этом сами лопасти никак не используют свойства воздушного потока. Механические повороты лопастей требуют постоянного обслуживания, и склонны к отказам в работе. Само устройство создает значительное бесполезное возмущение потока воздуха, что ухудшает параметры устройства.
В патентах WO2015056107 A2 и WO2013109007 A1 помимо расположения аэродинамических элементов и бесконечной ленты в виде двухрядной цепи, используется поворотный элемент, изменяющий общее положение аэродинамических элементов в зависимости от его расположения на разных сторонах устройства. Недостатком является то, что дополнительные механические элементы (в т.ч. поворотный элемент) усложняют конструкцию и снижают общую надежность устройства.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является ветряная турбина (WO 2014006608 A1 2014-01-09), имеющая две пары верхних и нижних шкивов, два бесконечных опорных элемента (бесконечной ленты), каждый из которых крепится на соответствующем шкиве, оси шкивов параллельны друг другу, также имеется множество профилей (аэродинамических элементов), которые прикреплены к бесконечным опорным элементам. При этом верхние шкивы могут иметь различные от нижних шкивов диаметр. Турбина может быть установлена с возможностью вращения на столбе, так что она может быть направлена к входящему ветру. Недостатком данного технического решения является то, что аэродинамические элементы, расположенные сзади в потоке, затеняются передними аэродинамическими элементами, и также задние элементы работают в турбулентном потоке от передних элементов. Все это приводит к снижению эффективность работы. Также бесконечная лента (цепь) склонна к продольным и поперечным колебаниям, снижающим долговечность и надежность цепи (ленты).
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка устройства для получения энергии из потока воздуха наиболее эффективным и безопасным способом.
Данная задача решается за счет того, что заявленное устройство для получения энергии из потока воздуха, которая содержит бесконечную ленту, две оси, параллельные друг другу, вращающиеся на осях граненые барабаны с движущейся по барабанам лентой, с закрепленными на ленте аэродинамическими элементами, опору с возможностью вращения всего устройства по ветру в горизонтальной плоскости, генератор, при этом бесконечная лента состоит из соединённых между собой осями жестких прямоугольных элементов (траков), представляющих собой металлические пластины прямоугольной формы, имеющие квадратные зубья с двух противоположных сторон, выполненные таким образом, чтобы иметь возможность соединения с последующим и предыдущим траками по типу «шип - паз», бесконечная лента опирается на два граненных барабана, вращающихся каждый на своей оси, закрепленной на общей опоре, аэродинамические элементы имеют несимметричный аэродинамический профиль и все вместе одновременно осуществляют съем энергии из потока не мешая друг другу, при этом каждый аэродинамический элемент жестко крепится к траку болтами по центру трака под углом 0-45 градусов, опора представляет собой профилированную металлическую пластину, на которой сзади перпендикулярно плоскости опоры закреплены две оси для вращения граненых барабанов, на грани которых опираются траки ленты, на передней части опоры закреплена вертикальная поворотная ось так, что обеспечивается разворот опоры и всей конструкции по ветру в горизонтальной плоскости, генератор расположен внутри граненых барабана, неподвижная часть генератора закреплена на опоре, подвижная часть генератора связана с барабаном, вертикальная поворотная ось опоры установлена нижней стороной на прочном фундаменте. На краях барабанов предусмотрен бортик высотой в толщину трака.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является:
- компактные габариты,
- высокий КПД,
- простота конструкции,
- повышенная надежность, за счет простоты конструкции и применения траков с аэродинамическими элементами вместо цепей,
- безопасность для окружающей среды за счет относительно низкой скорости перемещения элементов конструкции по сравнению лопастными устройствами, достигающими на концах лопастей сверхзвуковых скоростей.
Устройство предназначено для преобразования кинетической энергии текущей среды.
Устройство для получения энергии из потока воздуха содержит гибкое ветроколесо, выполненное в виде замкнутой подвижной ленты (гусеницы), состоящей из соединённых между собой осями жестких прямоугольных элементов (траков), с жестко закрепленными под углом 0-45 градусов на траках аэродинамических элементов (АЭ) несимметричного аэродинамического профиля, создающих максимальную подъемную силу при минимальных скоростях потока. В ветровом потоке каждый из АЭ на одной стороне ленты создает силу, направленную вверх и, одновременно каждый из АЭ на другой стороне ленты создает силу, направленную вниз, что приводит к линейному движению ленты, перемещающейся между двух вращаемых лентой граненых барабанов, которые преобразуют энергию движущейся ленты в полезную энергию. Каждый из граненых барабанов вращается на своей оси, закрепленной на общей опоре. Опора представляет собой профилированную для жесткости металлическую пластину необходимой толщины, на которой сзади перпендикулярно плоскости опоры закреплены две оси для вращения граненых барабанов, на грани которых опираются траки ленты. На передней части опоры закреплена вертикальная поворотная ось так, что обеспечивается разворот опоры и всей конструкции по ветру в горизонтальной плоскости. Генератор расположен внутри граненого барабана, неподвижная часть генератора закреплена на опоре, подвижная часть генератора связана с барабаном. Вывод электроэнергии из устройства осуществляется посредством токосъемников и силового провода, находящихся внутри вертикальной поворотной оси (колонны поворотной). Генератор начинает работать при скорости потока воздуха 0,2 м/с и выходит на максимальную мощность уже при скорости потока воздуха 2 м/с. Использование граненой, а именно шестигранной формы барабана позволяет обеспечить простоту изготовления детали, а именно не нужны сложные в изготовлении детали высокой точности и технологичности, и обеспечить надежность эксплуатации за счет жесткости конструкции. Для предотвращения соскальзывания траков с барабанов на вешних краях барабанов предусмотрен бортик высотой в толщину трака. Траки ленты представляют собой металлические пластины прямоугольной формы, имеющие квадратные зубья с двух противоположных сторон, выполненные таким образом, чтобы иметь возможность соединения с последующим и предыдущим траками по типу «шип - паз». Каждый АЭ жестко крепится к траку болтами по центру трака, количество болтов крепления АЭ определяется размером АЭ, но не менее 2 штук. Размер трака ленты подбирается под размер аэродинамического элемента, а размер грани барабана подбирается по размеру трака ленты. Количество траков на ленте определяется исходя из требуемой мощности, но не менее 12 траков на всю ленту. Вертикальная поворотная ось опоры установлена нижней стороной на прочном фундаменте размера, определяемого грунтом в месте монтажа установки и используется для ориентации АЭ вдоль ветрового потока путем поворота в горизонтальной плоскости за счет флюгерного эффекта, который возникает вследствие разнесения оси вращения и центра приложения аэродинамических сил АЭ. Это позволяет всем АЭ постоянно разворачиваться вдоль потока воздуха без дополнительных механических элементов.
В предлагаемом устройстве в отличие от имеющихся аналогов производится преобразование кинетической энергии потока воздуха путем использования подъемной силы крыла всеми аэродинамическими элементами (АЭ) одновременно и независимо друг от друга. Независимая работа всех АЭ позволяет использовать АЭ максимальной площади и в необходимом количестве, что позволяет получать максимальную мощность устройства при минимальных размерах, а также легко увеличивать снимаемую из потока мощность наращиванием количества АЭ без увеличения занимаемой устройством площади.
В ветровом потоке каждый из АЭ на одной стороне ленты создает силу, направленную вверх и, одновременно каждый из АЭ на другой стороне ленты создает силу, направленную вниз, что приводит к линейному движению ленты, перемещающейся между двух граненых барабанов, вращающихся на осях, с которых и производится съем полезной энергии.
Основной особенностью устройство для получения энергии из потока воздуха, отличающего его от большинства существующих конструкций, является использование подъемной силы крыла в потоке воздуха для линейного движения привода отбора энергии вместо вращательного движения лопастей пропеллера поперек потока воздуха.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
- на фиг.1 – общий вид устройства
- на фиг. 2 – вид устройства сзади
- на фиг. 3 – изображен трак с аэродинамическим элементом,
где 1 – профилированная пластина
2 – ось вращения барабана
3 – барабан
4 – вертикальная ось
5 – аэродинамический элемент
6 –трак
7 – ось трака.
Опора представляет собой жесткую профилированную пластину 1, на которой закреплены две оси 2 вращения граненых барабанов 3, на которые опираются траки 6 ленты. В передней части опоры ленты установлена вертикальная ось 4 для ориентации аэродинамических элементов ленты вдоль ветрового потока путем поворота в горизонтальной плоскости за счет флюгерного эффекта. Стрелками на фиг.2 указано направление воздушного потока.
Все вращающиеся и поворотные элементы снабжены соответствующими стандартными подшипниками вращения и не имеют принципиального значения для рассмотрения принципов работы заявляемого устройства.
Генератор электрического тока, а при необходимости и редуктор, могут быть расположены снаружи или внутри граненого барабана или даже внутри обеих барабанов одновременно. При необходимости возможен съем механической энергии через поворотную ось опоры. Однако сам процесс съема энергии не является особенным в заявляемом устройстве и использует стандартные электротехнические и механические элементы.
Устройство работает следующим образом.
Воздушный поток, обтекая устройство, попадает одновременно на все аэродинамические элементы (АЭ) и создает на каждом подъёмную силу, направленную для всех АЭ в одном направлении. Эта сила приводит с движение ленту (гусеницу), на которой закреплены АЭ. Лента опирается на барабаны специальной формы и приводит их во вращение, обеспечивая преобразование кинетической энергии потока во вращательное движение, используемое для получения в конечном итоге полезной механической или электрической энергии.
Таким образом предлагаемое устройство осуществляет отбор мощности из потока воздуха всеми аэродинамическими элементами одновременно и независимо за счет расположения ленты перпендикулярно потоку.
Все аэродинамические элементы расположены параллельно друг другу в одном потоке воздуха, нет эффекта затенения крыльев друг другом и нет работы в турбулентном потоке от предыдущего крыла, идущего впереди. В нашем случае поток воздуха обдувает конструкцию из свободно расположенных в потоке аэродинамических элементов.

Claims (2)

1. Устройство для получения энергии из потока воздуха, содержащее опору с возможностью разворота всего устройства по ветру в горизонтальной плоскости, с закреплённой на ней вертикальной поворотной осью, гибкое ветроколесо, выполненное в виде бесконечной ленты с аэродинамическими элементами, опирающейся на два узла вращения, вращающихся каждый на своей оси, при этом оси узлов вращения закреплены на опоре параллельно друг другу, генератор, отличающееся тем, что бесконечная лента выполнена в виде жестких прямоугольных элементов, представляющих собой металлические пластины прямоугольной формы, соединенных между собой осями и имеющих квадратные зубья с двух противоположных сторон, выполненные с возможностью соединения с последующим и предыдущим жесткими прямоугольными элементами по типу «шип - паз», аэродинамические элементы имеют несимметричный аэродинамический профиль и все вместе одновременно осуществляют съем энергии из потока, не мешая друг другу, при этом каждый аэродинамический элемент жестко крепится к жесткому прямоугольному элементу болтами по центру под углом 0-45°, узлы вращения представляют собой граненые барабаны, на грани которых опираются жесткие прямоугольные элементы бесконечной ленты, а опора представляет собой профилированную металлическую пластину, на которой сзади, перпендикулярно плоскости опоры, закреплены оси граненых барабанов, генератор расположен внутри граненого барабана, при этом неподвижная часть генератора закреплена на опоре, а подвижная часть генератора связана с барабаном, вертикальная поворотная ось установлена нижней стороной на фундаменте.
2. Устройство для получения энергии из потока воздуха по п.1, отличающееся тем, что на краях барабанов предусмотрен бортик высотой в толщину жесткого прямоугольного элемента.
RU2018120762A 2018-06-05 2018-06-05 Устройство для получения энергии из потока воздуха RU2688060C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120762A RU2688060C1 (ru) 2018-06-05 2018-06-05 Устройство для получения энергии из потока воздуха

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120762A RU2688060C1 (ru) 2018-06-05 2018-06-05 Устройство для получения энергии из потока воздуха

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2688060C1 true RU2688060C1 (ru) 2019-05-17

Family

ID=66579011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018120762A RU2688060C1 (ru) 2018-06-05 2018-06-05 Устройство для получения энергии из потока воздуха

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2688060C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1224438A1 (ru) * 1983-10-17 1986-04-15 Gendel Evgenij G Ветродвигатель
RU2008518C1 (ru) * 1991-03-29 1994-02-28 Станислав Семенович Баталов Ветродвигатель
RU2164623C1 (ru) * 1999-10-12 2001-03-27 Кузьмин Александр Сергеевич Ветроколесо
RU87683U1 (ru) * 2009-06-01 2009-10-20 Открытое акционерное общество Конструкторское бюро транспортного машиностроения Трак гусеницы с последовательным резинометаллическим шарниром
WO2011085432A1 (en) * 2010-01-14 2011-07-21 Lowrey Development Pty Ltd Endless loop generator
WO2011112318A2 (en) * 2010-03-11 2011-09-15 The Boeing Company Wind power system
RU2575595C2 (ru) * 2012-10-04 2016-02-20 Александр Геннадьевич Арзамасцев Ветроэнергетическое сооружение

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1224438A1 (ru) * 1983-10-17 1986-04-15 Gendel Evgenij G Ветродвигатель
RU2008518C1 (ru) * 1991-03-29 1994-02-28 Станислав Семенович Баталов Ветродвигатель
RU2164623C1 (ru) * 1999-10-12 2001-03-27 Кузьмин Александр Сергеевич Ветроколесо
RU87683U1 (ru) * 2009-06-01 2009-10-20 Открытое акционерное общество Конструкторское бюро транспортного машиностроения Трак гусеницы с последовательным резинометаллическим шарниром
WO2011085432A1 (en) * 2010-01-14 2011-07-21 Lowrey Development Pty Ltd Endless loop generator
WO2011112318A2 (en) * 2010-03-11 2011-09-15 The Boeing Company Wind power system
RU2575595C2 (ru) * 2012-10-04 2016-02-20 Александр Геннадьевич Арзамасцев Ветроэнергетическое сооружение

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8192140B2 (en) Apparatus for use of flow energy
US7315093B2 (en) Wind turbine system for buildings
AU2010359619B2 (en) Vertical axis turbine
US10683841B2 (en) Closed loop multiple airfoil wind turbine
US20160377053A1 (en) Vertical axis wind turbine
US20090167025A1 (en) Wind Turbine System for Buildings
US11236724B2 (en) Vertical axis wind turbine
KR101236347B1 (ko) 집풍 구조물의 수직 상승기류를 이용한 풍력발전 터빈
US20130093191A1 (en) Vertical axis wind turbine
US20100215488A1 (en) Fluid flow energy concentrator
US9394883B2 (en) Circuit wind power system and method for generating electricity using the same
RU2688060C1 (ru) Устройство для получения энергии из потока воздуха
KR101049452B1 (ko) 풍력발전시스템
RU2673021C2 (ru) Ветродвигатель
KR20110094833A (ko) 집수기를 갖는 파 력 발전기와 집 풍기를 갖는 풍력 발전기와 태양 광 발전기의 하이브리드 방식
KR102028668B1 (ko) 무저항 풍력 또는 수력 발전장치
RU2693554C1 (ru) Ветроэнергогенерирующая установка
US11898537B2 (en) Wind generator
RU179621U1 (ru) Установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию
KR102066031B1 (ko) 2축 수직형 풍력발전장치
RU2461733C1 (ru) Ветроагрегат
US20230243331A1 (en) Turbine with dynamic blades
RU2562130C1 (ru) Ветросиловая установка
RU151246U1 (ru) Ветроэнергетическая установка
WO2020204868A1 (ru) Ветроэнергетическая установка

Legal Events

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

Effective date: 20210606

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20220302