RU2691289C1 - Преобразователь кинетической энергии потока сплошной среды в механическую силу - Google Patents
Преобразователь кинетической энергии потока сплошной среды в механическую силу Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691289C1 RU2691289C1 RU2018124023A RU2018124023A RU2691289C1 RU 2691289 C1 RU2691289 C1 RU 2691289C1 RU 2018124023 A RU2018124023 A RU 2018124023A RU 2018124023 A RU2018124023 A RU 2018124023A RU 2691289 C1 RU2691289 C1 RU 2691289C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- plates
- freedom
- kinetic energy
- mechanical force
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 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
- F03D5/00—Other wind motors
- F03D5/06—Other wind motors the wind-engaging parts swinging to-and-fro and not rotating
-
- 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
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
-
- 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
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам, преобразующим кинетическую энергию потока воды или воздуха в механическую силу. Преобразователь кинетической энергии потока сплошной среды в механическую силу, содержащий опорный каркас, подвешенную в нем со свободой линейного движения в его плоскости раму, пластины, установленные в раме со свободой их вращения вокруг лежащих в плоскости рамы осей, устройство кинематической связи между пластинами и ограничительные упоры на каркасе и на раме. Пластины выполнены упругими и имеют свободу линейного движения вдоль направления их коротких сторон. Изобретение направлено на повышение коэффициента подъемной силы. 4 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам, преобразующим кинетическую энергию потока воды или воздуха в механическое перемещение своего выходного элемента. К ним относятся ветродвигатели, ветряные и водные мельницы, ветровые и водные электростанции, ветровые устройства для подъема воды и т.п.
Известны преобразователи кинетической энергии потока сплошной среды в механическое движение (патенты РФ №№2338923, 2428585), состоящие из опорного каркаса, подвешенной в нем подвижной рамы с установленными в ней пластинами, имеющими симметричный аэродинамический профиль поперечного сечения и кинематически связанными между собой. При обдувании пластин потоком среды под некоторым углом атаки на них возникают силы, которые передаются через подшипники их подвеса раме и вызывают ее линейное движение в сторону конца каркаса. При подходе к нему угол атаки пластин меняется на противоположный, и рама движется к противоположному концу каркаса, около которого угол атаки вновь меняется, и процесс периодически повторяется.
Недостаток таких преобразователей заключается в относительно низкой эффективности, обусловленной малой развивающейся на каждой пластине силой, причиной чего является симметричность профиля сечения пластин, необходимая для обеспечения одинаковой эффективности при их движении в разных направлениях и характерная коэффициентом подъемной силы Cy не более 0,8.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности преобразования кинетической энергии потока в механическую силу. Техническим результатом изобретения будет новая конструкция пластин, обеспечивающая более высокое значение коэффициента Су пластины.
Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что каждая пластина выполнена упругой и имеет свободу движения в направлении своей короткой стороны
На рис. 1 показана схема предлагаемого преобразователя. Преобразователь состоит из опорного каркаса - 1, в котором размещена со свободой линейного движения в его плоскости рама - 2. В раме - 2 установлены со свободой поворотов вокруг своих, лежащих в плоскости рамы осей, пластины - 3, связанные между собой кинематической связью - 4. Связь - 4 обеспечивает повороты пластин на одинаковые углы в ограниченных упорами - 5 (а, б) пределах. На каркасе - 1 размещены упругие упоры - 6 (а, б). На раме - 2 имеется устройство - 7 для связи с нагрузкой, например, кривошипно-шатунный механизм. В исходном положении плоскости пластин-3 перпендикулярны плоскости рамы - 2.
Пластины - 3 подвешены к реям - 8 (рис. 2) со свободой перемещения узлов подвеса между ограничителями - 9 (а, б), 10 (а, б), выполнены из тонких упругих листов, например, из пластмассы, имеют большие отношения длины к толщине и ширины к толщине, например, ширина 400 мм и толщина 1 мм, имеют удлинение, выбранное из аэродинамических соображений и конструкционных ограничений, например, 6-8. Оси вращения пластин расположены ближе к их носкам так, что центры масс пластин располагаются сзади осей вращения.
Работа преобразователя состоит в следующем. В общем случае реи с пластинами развернуты на угол атаки а и обдуваются потоком со скоростью V. При этом на каждой пластине развивается сила
F1=0,5CySρg-1V2,
где: Су - безразмерный коэффициент,
S - площадь пластины,
g - ускорение свободного падения,
ρ - удельный вес обдувающей среды.
Под действием этой силы пластина выгибается в ее направлении (рис. 3а), точки ее подвеса двигаются, сближаясь, по рею в направлении внутренних частей ограничителей - 9б и 10б и упираются в них. При этом пластина оказывается прогнутой в плоскости поперечного сечения на величину f стрелки прогиба. От стрелки f и угла атаки зависит значение коэффициента Су. Из опыта аэродинамики известно, что оно максимально при оптимальном для получившегося дугообразного профиля значении угла около 15°-18° и стрелки прогиба 10% от ширины пластины. Из соображения обеспечения оптимального значения стрелки прогиба выбирается расстояние между внутренними частями ограничителей- 9 и 10. При оптимальном значении этих параметров коэффициент Су может достигать в зависимости от величины удлинения пластины значений 2-2.5 против значения не более 0,8 у симметричного профиля сечения.
Следовательно, при одинаковых скоростях V обдувающего потока и одинаковых площадях S пластин на пластинах рамы-2 развивается сила в 2,5-3 раза большая, чем на пластинах прототипа.
Под действием силы пластин рама-2 движется со скоростью Vp к одному из упоров - 6 (правому для случая ориентации пластин, приведенному на рис. 3а) и через устройство - 7 перемещает нагрузку, если она подсоединена. Подойдя к правому упору - 6а, ближайшая к нему пластина упирается в него, сжимает и останавливается. Вместе с ней останавливаются связанные с ней кинематической связью - 4 остальные пластины. Одновременно находящиеся сзади осей вращения пластин их концевые части продолжают движение по инерции, и т.к. центры масс пластин находятся сзади осей их вращения, вследствие чего относительно осей возникает вращающий момент, все пластины оказываются повернуты в противоположную их предыдущей ориентации сторону на новый угол атаки -α (рис. 3б). Направление действующих на пластины сил меняется на противоположное, пластины под действием набегающего потока выгибаются в противоположную сторону, узлы их подвесов перемещаются к внешним частям ограничителей - 9 и10, пластины выпрямляются и после прохождения их центральной частью нейтрального положения начинают выгибаться в сторону нового направления силы -F1. Узлы их подвеса меняют направление движения и перемещаются к внутренним частям ограничителей - 9б, 10б. Пластины вновь приобретают максимально выгодную форму, но уже выгнутую относительно рей в другую сторону, и рама под действием развившейся на пластинах силы и отданного ей распрямляющимся упором - 6а импульса силы движется к левому упору, где направление сил вновь меняется на противоположное, и процесс вновь повторяется.
Поскольку сила, развивающаяся па пластинах, в несколько раз больше, чем у прототипа, скорость движения рамы, или частота ее колебаний между упорами, как и сила, входящие в понятие «эффективность», стали значительно больше. Таким образом, предложенная конструкция пластин и их подвеса к раме обеспечивают преобразователю возможность работать с большей нагрузкой по сравнению с нагрузкой прототипа. В этом и заключается положительный эффект предлагаемого изобретения.
Claims (1)
- Преобразователь кинетической энергии потока сплошной среды в механическую силу, содержащий опорный каркас, подвешенную в нем со свободой линейного движения в его плоскости раму, пластины, установленные в раме со свободой их вращения вокруг лежащих в плоскости рамы осей, устройство кинематической связи между пластинами и ограничительные упоры на каркасе и на раме, отличающийся тем, что пластины выполнены упругими и имеют свободу линейного движения вдоль направления их коротких сторон.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018124023A RU2691289C1 (ru) | 2018-07-03 | 2018-07-03 | Преобразователь кинетической энергии потока сплошной среды в механическую силу |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018124023A RU2691289C1 (ru) | 2018-07-03 | 2018-07-03 | Преобразователь кинетической энергии потока сплошной среды в механическую силу |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2691289C1 true RU2691289C1 (ru) | 2019-06-11 |
Family
ID=66947737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018124023A RU2691289C1 (ru) | 2018-07-03 | 2018-07-03 | Преобразователь кинетической энергии потока сплошной среды в механическую силу |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2691289C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2530296A1 (fr) * | 1982-07-16 | 1984-01-20 | Avez Jacques | Appareil recepteur pour la transformation de l'energie d'un fluide anime d'un mouvement de translation en un mouvement de rotation d'un arbre |
RU82787U1 (ru) * | 2008-12-30 | 2009-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Ветроколесо |
RU2362046C2 (ru) * | 2006-05-02 | 2009-07-20 | Алексей Петрович Голуб | Водо-ветряной двигатель |
RU2391556C1 (ru) * | 2008-10-27 | 2010-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Электродинамический ветроэлектрогенератор |
RU2428585C1 (ru) * | 2010-04-21 | 2011-09-10 | Валерий Павлович Савостьянов | Преобразователь кинетической энергии потока сплошной среды |
US20160268932A1 (en) * | 2013-11-08 | 2016-09-15 | Toyoda Iron Works Co., Ltd. | Power generation device for mobile body |
-
2018
- 2018-07-03 RU RU2018124023A patent/RU2691289C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2530296A1 (fr) * | 1982-07-16 | 1984-01-20 | Avez Jacques | Appareil recepteur pour la transformation de l'energie d'un fluide anime d'un mouvement de translation en un mouvement de rotation d'un arbre |
RU2362046C2 (ru) * | 2006-05-02 | 2009-07-20 | Алексей Петрович Голуб | Водо-ветряной двигатель |
RU2391556C1 (ru) * | 2008-10-27 | 2010-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Электродинамический ветроэлектрогенератор |
RU82787U1 (ru) * | 2008-12-30 | 2009-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Ветроколесо |
RU2428585C1 (ru) * | 2010-04-21 | 2011-09-10 | Валерий Павлович Савостьянов | Преобразователь кинетической энергии потока сплошной среды |
US20160268932A1 (en) * | 2013-11-08 | 2016-09-15 | Toyoda Iron Works Co., Ltd. | Power generation device for mobile body |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101646800B1 (ko) | 유체 터빈 시스템 | |
CN103562543B (zh) | 流体能量发生器 | |
US20120201676A1 (en) | Wind energy systems and methods of use | |
US9528900B2 (en) | Balanced and eccentric mass compact pendulum with dynamic tuning | |
CN109889094B (zh) | 一种可调谐的翼型颤振激励式双振子压电俘能器 | |
US20150091305A1 (en) | Multiple oscillation-type generator | |
RU2691289C1 (ru) | Преобразователь кинетической энергии потока сплошной среды в механическую силу | |
US8282339B2 (en) | Vertical axis turbine | |
CN114362590B (zh) | 一种风机叶片的压电振动控制结构及其被动控制方法 | |
RU143620U1 (ru) | Устройство для преобразования энергии ветра | |
CN111194382A (zh) | 风力涡轮机 | |
WO1984005010A1 (en) | Piezoelectric fluid-electric generator | |
JP2012154412A (ja) | アクチュエータおよびリンク機構 | |
CA2706783A1 (en) | An apparatus for generating power from a fluid stream | |
CN108258935B (zh) | 一种波浪能发电装置 | |
CN110880885A (zh) | 一种涡激振动俘能器 | |
CN113026533B (zh) | 一种桥梁吊杆用抗风减震装置 | |
AU2021102244A4 (en) | Shore-based oscillating water column wave energy power generation device integrated with permeable wave elimination structure | |
US20150292474A1 (en) | Device for utilisation of kinetic energy of a flowing medium | |
CN110912451B (zh) | 一种涡轮式压电发电机 | |
CN113285556A (zh) | 一种将振动转换为单向转动的运动转换机构 | |
CN110752781A (zh) | 一种两用压电发电机 | |
TWI557314B (zh) | 能量擷取設備 | |
RU2428585C1 (ru) | Преобразователь кинетической энергии потока сплошной среды | |
EP2284387A2 (en) | Oscillating energy capture mechanism |