RU2693554C1 - Wind-driven power generating unit - Google Patents

Wind-driven power generating unit Download PDF

Info

Publication number
RU2693554C1
RU2693554C1 RU2018131667A RU2018131667A RU2693554C1 RU 2693554 C1 RU2693554 C1 RU 2693554C1 RU 2018131667 A RU2018131667 A RU 2018131667A RU 2018131667 A RU2018131667 A RU 2018131667A RU 2693554 C1 RU2693554 C1 RU 2693554C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concentrator
guides
wind
concave
rotor
Prior art date
Application number
RU2018131667A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Новиков
Валерий Уфимович Нагибин
Original Assignee
Сергей Николаевич Новиков
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 Сергей Николаевич Новиков filed Critical Сергей Николаевич Новиков
Priority to RU2018131667A priority Critical patent/RU2693554C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2693554C1 publication Critical patent/RU2693554C1/en

Links

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
    • 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
    • F03D3/0409—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 surrounding the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
    • H02S10/12—Hybrid wind-PV energy systems
    • 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
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] 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
    • 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

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to wind power engineering. Wind-power generating plant includes a rotor with a vertical axis of rotation and concave blades and a cylindrical concentrator consisting of guides fixed on racks. At that, according to the first embodiment, the concave blades of the rotor and concave guides of the concentrator face each other with concave surfaces, and concave guides of the concentrator with radius of bend R are fixed by one end to the internal support circle of the concentrator, and by other end to concentrator outer support circle, wherein angle
Figure 00000012
between guide chord and concentrator outer diameter is within 25° up to 45°, and guide bend radius is calculated by formula: R = R1-R2, where R is bend radius of guide, R1 is concentrator outer radius, R2 is concentrator inner radius. According to the second embodiment, concentrator guides are photoelectric panels installed on frames fixed by one end to internal support circle of concentrator, and other end to concentrator outer support circle and forming angle α between diameter of concentrator and plane of photoelectric panel in range from 20° up to 45°.
EFFECT: invention is aimed at improvement of operating efficiency wind-power generating installation.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию движения ротора и в электрическую.The invention relates to the field of wind energy and can be used to convert the kinetic energy of the wind flow into mechanical energy of the rotor and into electricity.

Энергия естественного ветрового потока не постоянна. Ослабление ветрового потока является причиной того, что конструкторы ветроэнергетических установок выбирают большие размеры основных деталей. The energy of the natural wind flow is not constant. The weakening of the wind flow is the reason that the designers of wind power plants choose large sizes of the main parts.

Для уменьшения размеров установки необходимо увеличение скорости ветра, например до 10-12 м/сек. Указанная скорость ветра бывает не всегда. Следовательно, требуются новые технические решения в этой области техники. To reduce the size of the installation, it is necessary to increase the wind speed, for example, to 10-12 m / s. The indicated wind speed is not always the case. Consequently, new technical solutions in this field of technology are required.

В настоящее время известен достаточно широкий диапазон ветроэнергетических установок. Ветроэнергетическая установка – это комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенных для преобразования энергии ветра в механическую энергию вращения ротора. Ветроэнергетические установки классифицируют по мощности: малой, средней, большой мощности. Мощность ветроэнергетических установок повышается с использованием концентраторов (усилителей) воздушного потока. Использование концентраторов позволяет сконцентрировать направление ветрового потока в области сопротивления ротора в направлении его вращения.Currently, a fairly wide range of wind power plants is known. The wind power installation is a complex of interconnected equipment and facilities designed to convert wind energy into mechanical energy of rotation of the rotor. Wind power plants are classified by power: small, medium, high power. The power of wind power plants is increased by using air flow concentrators (amplifiers). The use of hubs allows you to concentrate the direction of the wind flow in the area of resistance of the rotor in the direction of its rotation.

Известен вихревой концентратор воздушного потока (патент №2655422, заявка №2017121658, дата приоритета 28.05.2017, дата публикации 28.05.2018г. бюл.16). В известном техническом решении используются закрученные ветронаправляющие элементы. Концентратор используется для создания вихревого потока для осевого вентилятора, и фактически использование такой конструкции ограничено. При использовании известного концентратора может возникать встречное воздушное сопротивление.Known vortex air flow concentrator (patent No. 2655422, application No. 2017121658, priority date 05/28/2017, publication date 05/28/2018, bul. 16). In the known technical solution uses twisted wind guide elements. A hub is used to create a vortex flow for an axial fan, and in fact the use of such a design is limited. When using a known hub may occur counter air resistance.

Основным недостатком при использовании известных технических решений является образование «мертвых зон воздушного потока внутри концентратора» (т.е. отрицательная работа ветра) при работе использовании известных концентраторов, что является причиной снижения мощности известных установок.The main disadvantage of using known technical solutions is the formation of “dead zones of air flow inside the hub” (ie, negative wind operation) when using known hubs, which causes a decrease in the power of known installations.

Известен ротор ветровой электрогенерирующей установки парусного типа с тремя или более лопастями, установленный внутри концентратора потока, разделяющего поток на активную зону и мертвую зону (патент №2610875, заявка №2015119085, дата публикации 17.02.2017г., бюл.№5, дата приоритета 21.05.2015г.). Известный ротор ветровой электрогенерирующей установки, оснащенный тремя или более лопастями парусного типа, каждая из которых представляет собой часть цилиндра, ограниченную углом менее 180°, с вершиной в центре вертикальной оси цилиндра, размещенными на консолях с общим для всех лопастей постоянным углом атаки, составляющим от 35° до 60° между хордой сегмента цилиндра лопасти и консолью, на которой она установлена, в точке их пересечения, устанавливается внутри концентратора воздушного потока, рабочая область которого разделяется на активную зону и мертвую зону.Known rotor wind power plant sailing type with three or more blades installed inside the flow concentrator dividing the flow into the active zone and the dead zone (patent No. 2610875, application No. 2015119085, publication date 17.02.2017, bul. No. 5, priority date 21.05 .2015.). The known rotor of a wind power generating unit equipped with three or more sailing type blades, each of which is a part of a cylinder limited to an angle of less than 180 °, with a top in the center of the vertical axis of the cylinder placed on consoles with a common angle of attack for all blades 35 ° to 60 ° between the chord of the cylinder segment of the blade and the console on which it is installed, at the point of their intersection, is installed inside the air flow concentrator, the working area of which is divided into ac ivnuyu zone and the dead zone.

Недостатком известного технического решения является то, что не достаточно используется энергия ветра, имеются потери энергии.A disadvantage of the known technical solution is that the wind energy is not sufficiently used, there are energy losses.

Известна ветроэнергетическая установка (патент №2390654, заявка №2009115533, дата приоритета 24.04.2009, дата публикации 27.05.2010). Известная ветроэнергетическая установка содержит по меньшей мере один роторный ветрогенератор с вертикальной осью вращения, выполненный в виде модуля с возможностью вертикальной сборки модулей, включающий прикрепленные к несущему цилиндру лопасти ротора ветротурбины, размещенного внутри выполненной соосно с ротором ветротурбины неподвижной системы ветронаправляющих экранов, выполненной в виде вертикальных отклоняющих пластин. Ветронаправляющие экраны выполнены с возможностью изменения площади каждой из вертикальных отклоняющих пластин за счет телескопического перемещения их подвижного сектора, лопасти ротора ветротурбины, выполненные плоскими, снабжены завихрителями, выполненными в виде цилиндрически изогнутых полосок, а размещение лопастей ротора ветротурбины относительно несущего цилиндра выполнено с образованием вдоль их основания между ними и несущим цилиндром щелевого диффузора.Known wind power installation (patent No. 2390654, application No. 2009115533, priority date 04/24/2009, publication date 27/05/2010). Known wind power installation contains at least one rotary wind generator with a vertical axis of rotation, made in the form of a module with the possibility of vertical assembly of modules, including blades of a wind turbine rotor attached to the supporting cylinder, placed inside vertical turbine rotors made coaxially with the rotor of a wind turbine. deflecting plates. Wind guiding screens are made with the possibility of changing the area of each of the vertical deflecting plates due to the telescopic movement of their moving sector, the wind turbine rotor blades, made flat, equipped with swirlers made in the form of cylindrical curved strips, and the placement of the wind turbine rotor blades relative to the supporting cylinder is formed with their formation the base between them and the supporting cylinder slotted diffuser.

Недостатком известного технического решения является то, что завихрения, показанные на фиг.4, не улучшают работу установки в целом, а ухудшают. Авторы технически неверно делают вывод о достижении заявленного технического результата. Лопасти ротора и вертикальные отклоняющие пластины находятся на одной прямой линии. При этой конструкции завихрения снижают силу ветра, создавая область разнонаправленного потока, который даже при сильном ветре будет тормозить вращение ротора. И кроме того, с увеличением скорости ветра завихрения будут увеличиваться, что может серьезно тормозить работу всей установки. Не создано эффективное управление воздушным потоком.A disadvantage of the known technical solution is that the turbulence, shown in figure 4, does not improve the operation of the installation as a whole, but worsen. The authors technically incorrectly make a conclusion about the achievement of the stated technical result. The rotor blades and the vertical deflection plates are in a straight line. With this design, the turbulence reduces the force of the wind, creating an area of multidirectional flow, which even with a strong wind will slow down the rotation of the rotor. And besides, with increasing wind speed, turbulence will increase, which can seriously slow down the operation of the entire installation. No effective airflow control has been established.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы ветроэнергогенерирующей установки, улучшение ее технических характеристик за счет:The technical result of the invention is to increase the efficiency of the wind power installation, the improvement of its technical characteristics due to:

- полного использования энергии ветрового потока концентратором;- full use of wind flow energy by the hub;

- снижения потерь ветрового потока в концентраторе и роторе при обтекании им гладких поверхностей направляющих концентратора и лопастей ротора (без выступов и резких изгибов);- reduction of wind flow losses in the concentrator and rotor when it flows around the smooth surfaces of the concentrator guides and rotor blades (without projections and sharp bends);

- максимального использования кинетической энергии ускоренного воздушного потока.- maximum use of the kinetic energy of the accelerated air flow.

Предлагается первый вариант выполнения ветроэнергогенерирующей установки включающей ротор с вертикальной осью вращения и вогнутыми лопастями и концентратор цилиндрической формы, состоящий из вогнутых направляющих, зафиксированные на стойках.A first embodiment of a wind energy generating installation including a rotor with a vertical axis of rotation and concave blades and a cylindrical concentrator, consisting of concave guides fixed on racks, is proposed.

Его отличием от известных технических решений является то, что ротор установлен на нижней опорной площадке через магнитный подшипник, а вогнутые лопасти ротора и вогнутые направляющие концентратора обращены друг к другу вогнутыми поверхностями, и вогнутые направляющие концентратора с радиусом изгиба R, закреплены одним концом к внутреннему опорному кругу концентратора, а другим концом к внешнему опорному кругу концентратора, при этом угол

Figure 00000001
между хордой направляющей и наружным диаметром концентратора находится в пределах от 25° до 45°, а радиус изгиба направляющей вычисляется по формуле:Its difference from the known technical solutions is that the rotor is installed on the lower support platform through a magnetic bearing, and the concave rotor blades and the concave concentrator guides face each other with concave surfaces, and the concave concentrator guides with a bend radius R, are fixed at one end to the inner support circle hub, and the other end to the outer support circle hub, with the angle
Figure 00000001
between the chord of the guide and the outer diameter of the hub is in the range from 25 ° to 45 °, and the bending radius of the guide is calculated by the formula:

Figure 00000002
- R2, где
Figure 00000002
- R 2 where

R- радиус изгиба направляющей,R is the bending radius of the guide,

R1- внешний радиус концентратора, R 1 - the outer radius of the hub,

R2-внутренний радиус концентратора.R 2 is the internal radius of the concentrator.

Отличием является и то, что направляющие выполнены из листовой стали.The difference is that the guides are made of sheet steel.

По второму варианту предлагается ветроэнергогенерирующая установка включающая ротор с вертикальной осью вращения и концентратор цилиндрической формы, состоящий из направляющих, зафиксированные на стойках.According to the second variant , a wind power generation unit is proposed that includes a rotor with a vertical axis of rotation and a cylindrical concentrator, consisting of guides, fixed on racks.

Отличием второго варианта от известных технических решений и от первого варианта является то, что концентратор состоит из фотоэлектрических панелей, установленных на рамки и закрепленных одним концом к внутреннему опорному кругу концентратора, а другим концом к внешнему опорному кругу концентратора и образующих при этом угол

Figure 00000003
между диаметром концентратора и плоскостью фотоэлектрической панели в диапазоне от 20
Figure 00000004
до 45
Figure 00000004
.The difference between the second option from the known technical solutions and the first option is that the concentrator consists of photovoltaic panels mounted on the frame and fixed at one end to the internal support circle of the concentrator, and at the other end to the external support circle of the concentrator and forming the angle
Figure 00000003
between the diameter of the hub and the plane of the photovoltaic panel in the range of 20
Figure 00000004
up to 45
Figure 00000004
.

При использовании предлагаемого технического решения по первому и второму вариантам создается плоскостной поток воздуха.When using the proposed technical solution for the first and second variants creates a planar air flow.

Сущность предлагаемого изобретения показана на фиг.1, фиг.2, фиг.3, где на фиг.1 показан первый вариант исполнения предлагаемого технического решения, на фиг.2 его вид сбоку, на фиг.3 второй вариант исполнения предлагаемого технического решения.The essence of the invention is shown in figure 1, figure 2, figure 3, where figure 1 shows the first embodiment of the proposed technical solution, figure 2 is a side view, figure 3 is the second variant of the proposed technical solution.

На фигурах наружный опорный круг концентратора обозначен 1, направляющая обозначена 2, внутренний опорный круг концентратора обозначен 3, лопасти ротора обозначены 4, консоль ротора 5, ось ротора 6, стойка опоры установки 7, магнитный подшипник 8, электрогенератор 9. Наружный диаметр концентратора обозначен D, внутренний диаметр концентратора обозначен d, высота направляющей обозначена Н, R1-внешний радиус концентратора, R2 - внутренний радиус концентратора.In the figures, the outer support circle of the concentrator is designated 1, the guide is designated 2, the inner support circle of the concentrator is designated 3, the rotor blades are designated 4, the rotor arm 5, the axis of the rotor 6, the mounting stand 7, the magnetic bearing 8, the electric generator 9. The outer diameter of the concentrator is D , the inner diameter of the concentrator is indicated by d, the height of the guide is indicated by H, R 1 is the outer radius of the concentrator, R 2 is the inner radius of the concentrator.

По первому и второму вариантам предлагается техническое решение ветроэнергогенерирующей установки конфузорного типа.According to the first and second variants, a technical solution is proposed for a wind energy generating installation of confuser type.

Изобретение по первому варианту (показаны на фиг.1 и фиг.2) осуществляется следующим образом. Направляющие 2 выполнены вогнутыми с радиусам изгиба. Радиус изгиба направляющих отличается в зависимости от мощности установки и ее габаритов. При этом радиус изгиба направляющей вычисляется по формуле:The invention in the first embodiment (shown in figure 1 and figure 2) is as follows. Guides 2 are concave with bend radii. The bend radius of the guides differs depending on the power of the installation and its dimensions. In this case, the bending radius of the guide is calculated by the formula:

R=R1-R2 гдеR = R 1 -R 2 where

R- радиус изгиба направляющей (не обозначен),R is the bending radius of the guide (not indicated),

R1- внешний радиус концентратора,R 1 - the outer radius of the hub,

R2-внутренний радиус концентратора.R 2 is the internal radius of the concentrator.

Формула расчета радиуса изгиба направляющей подтверждена на практике.The formula for calculating the bending radius of the guide is confirmed in practice.

Направляющие 2 установлены строго вертикально, создается поток строго направленного действия в направлении вращения лопастей ротора 4, исключается встречное воздушное сопротивление ветра на движущиеся лопасти ротора 4. Исключается турбулизация воздушного потока, т.е. хаотическое возмущение его скорости по величине и направлению. Улучшаются энергетические характеристики установки за счет снижения потерь энергии ветрового потока в концентраторе.  The guides 2 are installed strictly vertically, a stream of strictly directional action is created in the direction of rotation of the rotor blades 4, the counter air resistance of the wind onto the moving rotor blades 4 is eliminated. chaotic perturbation of its speed in magnitude and direction. The power characteristics of the installation are improved by reducing the energy loss of the wind flow in the hub.

Ротор установлен на нижней опорной площадке через магнитный подшипник (на фиг. не показано). Это техническое решение существенно снижает силу трения при вращении ротора. Следовательно, повышается эффективность работы всей установки, снижаются потери энергии.The rotor is mounted on the lower support platform through a magnetic bearing (not shown in the figure). This technical solution significantly reduces the friction force during the rotation of the rotor. Consequently, the efficiency of the entire installation increases, energy losses are reduced.

При этом материал, из которого изготовлены направляющие (по первому варианту) может быть: сталь, текстолит, поликарбонат, любые новые полимерные и синтетические материалы, допустимые в использовании предлагаемого технического решения. Крепление деталей концентратора осуществляется при помощи разъемных болтовых соединений, расчетно допустимых при создаваемых внутренних напряжениях. In this case, the material from which the guides are made (in the first embodiment) may be: steel, textolite, polycarbonate, any new polymeric and synthetic materials that are permissible in the use of the proposed technical solution. Fastening parts of the hub is carried out using detachable bolted joints, calculated allowable for the generated internal stresses.

Ветер характеризуется скоростью, направлением и силой. Для того, чтобы эффективно использовать большую часть ветрового потока предлагаемое техническое решение содержит конструкцию направляющих в виде вогнутых гладких, полированных поверхностей. Гладкая поверхность (без изгибов и встроенных элементов) снижает силу трения воздушного потока (воздушный поток содержит пылевые частицы разной дисперсности) и усиливается концентрация силы ветра в области максимального прогиба направляющей 2, в области максимального прогиба струя воздуха, скользя изменяет свое направление, ускоряясь при этом. Т.е. снижается торможение воздушного потока. Повышается эффективность работы ветроэнергогенерирующей установки.Wind is characterized by speed, direction and power. In order to effectively use most of the wind flow, the proposed technical solution contains the design of guides in the form of concave smooth, polished surfaces. Smooth surface (without bends and built-in elements) reduces the friction force of the air flow (air flow contains dust particles of different dispersity) and increases the concentration of wind force in the area of maximum deflection of the guide 2, in the area of maximum deflection, the air stream slides and accelerates . Those. deceleration of the air flow is reduced. Increases the efficiency of the wind power installation.

Кроме того, направляющие по первому варианту закреплены одним концом к внутреннему опорному кругу концентратора, а другим концом к внешнему опорному кругу концентратора, при этом угол

Figure 00000005
между хордой направляющей и наружным диаметром концентратора в пределах от 25
Figure 00000004
до 45
Figure 00000004
. Расположение направляющих под углом в диапазоне от 25
Figure 00000004
до 45
Figure 00000004
позволяет принимать и направлять воздушный поток таким образом, что исключается образование мертвых зон, возникновение струй воздуха с отрицательной работой торможения лопастей ротора. Указанный диапазон расположения направляющих подобран экспериментальным путем.In addition, the guides in the first embodiment are fixed at one end to the inner support circle of the hub, and the other end to the outer support circle of the hub, while the angle
Figure 00000005
between the chord of the guide and the outer diameter of the hub ranging from 25
Figure 00000004
up to 45
Figure 00000004
. The location of the guides at an angle in the range of 25
Figure 00000004
up to 45
Figure 00000004
allows you to take and direct the air flow in such a way that prevents the formation of dead zones, the emergence of air jets with a negative work of braking the rotor blades. The specified range of the guide is selected experimentally.

По второму варианту изобретения концентратор цилиндрической формы состоит из направляющих 2 выполненных из фотоэлектрических панелей и закрепленных одним концом к внутреннему опорному кругу концентратора, а другим концом к внешнему опорному кругу концентратора и образующих при этом угол

Figure 00000003
между диаметром концентратора и плоскостью фотоэлектрической панели в диапазоне от 20
Figure 00000004
до 45
Figure 00000004
.According to the second variant of the invention, the cylindrical concentrator consists of guides 2 made of photovoltaic panels and fixed by one end to the inner support circle of the concentrator, and the other end to the outer support circle of the concentrator and forming the angle
Figure 00000003
between the diameter of the hub and the plane of the photovoltaic panel in the range of 20
Figure 00000004
up to 45
Figure 00000004
.

Использование фотоэлектрических панелей, предпочтительно из кремния, т.к. на сегодня это наиболее освоенный в промышленном производстве вид фотоэлектрических панелей. Но в предлагаемом техническом решении возможны и другие варианты исполнения фотоэлектрических панелей, из других химических элементов. В данном варианте за счет использования не только ветровой, но и солнечной энергии увеличивается выработка энергии, достаточной на подзарядку аккумуляторов, что позволяет повысить эффективность установки, обеспечить ее бесперебойную работу. Восполняется недостаток электрической энергии в период слабого ветра или в период штиля. Направление и сила ветра величины не постоянные.The use of photovoltaic panels, preferably silicon, because Today it is the most developed type of photovoltaic panels in industrial production. But in the proposed technical solution, other variants of photovoltaic panels made of other chemical elements are possible. In this embodiment, due to the use of not only wind, but also solar energy, the production of energy sufficient to recharge the batteries is increased, which makes it possible to increase the efficiency of the installation and ensure its uninterrupted operation. The lack of electrical energy in the period of weak wind or in the period of calm is replenished. Wind direction and strength are not constant.

Расположение фотоэлектрических панелей (направляющих) под углом α в диапазоне от 20

Figure 00000004
до 45
Figure 00000004
позволяет наиболее эффективно улавливать ветровой поток в большем объеме и корректировать и концентрировать направление ветра на лопасти ротора.The location of the photovoltaic panels (guides) at an angle α in the range of 20
Figure 00000004
up to 45
Figure 00000004
allows you to most effectively catch the wind flow in a larger volume and correct and concentrate the wind direction on the rotor blades.

Фотоэлектрические панели 2 устанавливаются на рамки панелей, например, навешиванием, либо другим допустимым способом. При этом рамки панелей могут быть выполнены в виде каркасной рамки. Рамки панелей для навешивания фотоэлектрические панели могут быть изготовлены из стали, стеклотекстолита и другого прочного материала, допустимого к использованию в данной конструкции. Угол падения солнечных лучей на плоскости панели может варьироваться от 0

Figure 00000004
до 90
Figure 00000004
, от чего и зависит выработка дополнительной энергии.Photovoltaic panels 2 are mounted on the framework of the panels, for example, by hanging or in another acceptable way. At the same time frame panels can be made in the form of a frame frame. Frames of panels for hanging photovoltaic panels can be made of steel, fiberglass and other durable material that can be used in this design. The angle of incidence of sunlight on the plane of the panel can vary from 0
Figure 00000004
up to 90
Figure 00000004
on what the production of additional energy depends.

Предлагаемое техническое решение исключает возникновение зоны противодействия вращению ротора за счет исключения завихрений воздуха. Не возникают встречные противопотоки.The proposed solution eliminates the emergence of a zone of opposition to the rotation of the rotor due to the exclusion of air turbulence. There are no counter-flows.

Ротор установлен на нижней опорной площадке через магнитный подшипник, существенно снижающий силы трения при вращении ротора, что повышает КПД и срок службы всей установки.The rotor is installed on the lower support platform through a magnetic bearing, which significantly reduces the friction force during the rotation of the rotor, which increases the efficiency and service life of the entire installation.

Преимущества предлагаемого технического решения дают возможность более эффективно перенаправить воздушный поток ветра на лопасти ротора.The advantages of the proposed technical solution make it possible to more effectively redirect the wind flow to the rotor blades.

Экспериментально доказано, что использование предлагаемых конструктивных решений ветроэнергогенерирующей установки позволяет повысить скорость работы ротора на 50-80%, следовательно, и повысить эффективность работы всей установки.It has been experimentally proven that the use of the proposed design solutions for a wind energy generating installation allows increasing the rotor speed by 50-80%, therefore, increasing the efficiency of the entire installation.

Опытный образец предлагаемого технического решения успешно прошел испытания. A prototype of the proposed technical solution was successfully tested.

Claims (7)

1. Ветроэнергогенерирующая установка, включающая ротор с вертикальной осью вращения и вогнутыми лопастями и концентратор цилиндрической формы, состоящий из вогнутых направляющих, зафиксированные на стойках, отличающаяся тем, что ротор установлен на нижней опорной площадке через магнитный подшипник, вогнутые лопасти ротора и вогнутые направляющие концентратора обращены друг к другу вогнутыми поверхностями, и вогнутые направляющие концентратора с радиусом изгиба R закреплены одним концом к внутреннему опорному кругу концентратора, а другим концом к внешнему опорному кругу концентратора, при этом угол
Figure 00000006
между хордой направляющей и наружным диаметром концентратора находится в пределах от 25° до 45°, а радиус изгиба направляющей вычисляется по формуле:1. Wind power installation, including a rotor with a vertical axis of rotation and concave blades and a cylindrical concentrator, consisting of concave guides, fixed on racks, characterized in that the rotor is installed on the lower bearing platform through a magnetic bearing, the concave rotor blades and the concave concentrator guides face concave surfaces to each other, and concave concentrator guides with a bend radius R are fixed at one end to the inner support circle of the concentrator, and with an end to the outer support circle of the hub, while the angle
Figure 00000006
between the chord of the guide and the outer diameter of the hub is in the range from 25 ° to 45 °, and the bending radius of the guide is calculated by the formula: R=R1-R2, гдеR = R 1 -R 2 , where R - радиус изгиба направляющей,R is the bending radius of the guide, R1 - внешний радиус концентратора,R 1 - the outer radius of the hub, R2 - внутренний радиус концентратора.R 2 - the inner radius of the hub. 2. Ветрогенерирующая установка по п.1, отличающаяся тем, что направляющие выполнены из листовой стали.2. Wind-generating installation according to claim 1, characterized in that the guides are made of sheet steel. 3. Ветроэнергогенерирующая установка, включающая ротор с вертикальной осью вращения и вогнутыми лопастями и концентратор цилиндрической формы, состоящий из направляющих, зафиксированные на стойках, отличающаяся тем, что направляющие концентратора представляют собой фотоэлектрические панели, установленные на рамки, закрепленные одним концом к внутреннему опорному кругу концентратора, а другим концом к внешнему опорному кругу концентратора и образующие при этом угол α между диаметром концентратора и плоскостью фотоэлектрической панели в диапазоне от 20° до 45°.3. Wind power installation, including a rotor with a vertical axis of rotation and concave blades and a cylindrical concentrator, consisting of guides fixed on racks, characterized in that the concentrator guides are photoelectric panels mounted on frames fixed at one end to the inner support circle of the concentrator and with the other end to the outer support circle of the concentrator and forming the angle α between the diameter of the concentrator and the plane fotoel ktricheskoy panel in the range from 20 ° to 45 °.
RU2018131667A 2018-09-04 2018-09-04 Wind-driven power generating unit RU2693554C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018131667A RU2693554C1 (en) 2018-09-04 2018-09-04 Wind-driven power generating unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018131667A RU2693554C1 (en) 2018-09-04 2018-09-04 Wind-driven power generating unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2693554C1 true RU2693554C1 (en) 2019-07-03

Family

ID=67252227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018131667A RU2693554C1 (en) 2018-09-04 2018-09-04 Wind-driven power generating unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2693554C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193683U1 (en) * 2019-07-25 2019-11-11 Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР "СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА" Photovoltaic Power Station

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1595578A (en) * 1925-05-07 1926-08-10 Lemore G Sovereign Wind concentrator
US4551631A (en) * 1984-07-06 1985-11-05 Trigilio Gaetano T Wind and solar electric generating plant
US5391926A (en) * 1992-08-18 1995-02-21 Staley; Frederick J. Wind turbine particularly suited for high-wind conditions
RU59161U1 (en) * 2006-07-26 2006-12-10 Алексей Николаевич Серьезнов WIND POWER INSTALLATION
RU148242U1 (en) * 2014-07-09 2014-11-27 Валерий Викторович Перевалов WIND-HELIO POWER INSTALLATION
EA021717B1 (en) * 2009-08-10 2015-08-31 Кросс-Флоу Энерджи Компани Лимитед Turbine
RU2572356C1 (en) * 2014-11-18 2016-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Rotor-type windmill with circular airflow concentrator

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1595578A (en) * 1925-05-07 1926-08-10 Lemore G Sovereign Wind concentrator
US4551631A (en) * 1984-07-06 1985-11-05 Trigilio Gaetano T Wind and solar electric generating plant
US5391926A (en) * 1992-08-18 1995-02-21 Staley; Frederick J. Wind turbine particularly suited for high-wind conditions
RU59161U1 (en) * 2006-07-26 2006-12-10 Алексей Николаевич Серьезнов WIND POWER INSTALLATION
EA021717B1 (en) * 2009-08-10 2015-08-31 Кросс-Флоу Энерджи Компани Лимитед Turbine
RU148242U1 (en) * 2014-07-09 2014-11-27 Валерий Викторович Перевалов WIND-HELIO POWER INSTALLATION
RU2572356C1 (en) * 2014-11-18 2016-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Rotor-type windmill with circular airflow concentrator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU193683U1 (en) * 2019-07-25 2019-11-11 Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР "СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА" Photovoltaic Power Station

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8192140B2 (en) Apparatus for use of flow energy
US7802967B2 (en) Vertical axis self-breaking wind turbine
US9188103B2 (en) Wind energy systems and methods of use
US7315093B2 (en) Wind turbine system for buildings
KR101179277B1 (en) Wind Turbine which have Nacelle Fence
US20090191057A1 (en) Multi-Axis Wind Turbine With Power Concentrator Sail
KR101987839B1 (en) High efficiency wind power generator using Magnus effect
JP2007528467A (en) Wind turbine in wind tunnel
KR20030090730A (en) The method of wind-collecting power generation and its equipment
US20100213716A1 (en) Fluid flow energy concentrator
US10012210B2 (en) Horizontal-axis wind turbine using airfoil blades with uniform width and thickness
WO2009068950A2 (en) Cross fluid-flow axis turbine
US8754541B2 (en) Linear wind powered electrical generator
KR101817229B1 (en) Apparatus for generating by wind power
WO2017110298A1 (en) Windmill system and wind farm
RU2693554C1 (en) Wind-driven power generating unit
US20240068369A1 (en) Fluid turbine
CN108150356A (en) A kind of wind power plant
CN106368897A (en) Wind power generation device and wind wheel thereof
WO2018235220A1 (en) Sail device
KR101697228B1 (en) A Blade Variable Turbine
KR102066031B1 (en) Two axis vertical type wind power generator
CN214577515U (en) Lift force wind collecting cover for wind driven generator and horizontal shaft wind driven generator
CN103061970A (en) Shutter type vertical-shaft offset distance wind turbine with trapezoidal flexible vanes
KR101881920B1 (en) Lifting direction switching mechanism using variable disk structure and wind power generating system thereof

Legal Events

Date Code Title Description
TC4A Change in inventorship

Effective date: 20210707