RU2698941C1 - Wind-driven power plant - Google Patents

Wind-driven power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2698941C1
RU2698941C1 RU2018118311A RU2018118311A RU2698941C1 RU 2698941 C1 RU2698941 C1 RU 2698941C1 RU 2018118311 A RU2018118311 A RU 2018118311A RU 2018118311 A RU2018118311 A RU 2018118311A RU 2698941 C1 RU2698941 C1 RU 2698941C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
screws
rotation
supports
power plant
Prior art date
Application number
RU2018118311A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Викторович Михайлов
Original Assignee
Владимир Викторович Михайлов
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 Владимир Викторович Михайлов filed Critical Владимир Викторович Михайлов
Priority to RU2018118311A priority Critical patent/RU2698941C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2698941C1 publication Critical patent/RU2698941C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/02Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in 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: present invention relates to wind power plants. Wind-driven power plant comprises a wind motor with a horizontal axis of rotation, having a helicoidal shape with variable pitch, windmill supports, an electric motor and a reduction gear. Wind propeller consists of two screws on two shafts located one after another on one axis of rotation and rotating in different directions. Supports are located on external ends of screws, each of propellers supports is installed on movable support of circular frame with possibility of rotation of supports with screws along circular frame in any direction for 360°, has central frame part with generator shaft running vertically oriented shaft, top connected via conical gear with shafts of screws, at bottom connected with generator, wind power plant is equipped with weather vane.
EFFECT: invention is aimed at reduction of wind flow energy losses.
1 cl, 5 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Заявленное изобретение относится к области энергетики, в частности, к ветровым электростанциям, преобразовывающим энергию ветра в электрическую энергию.The claimed invention relates to the field of energy, in particular, to wind power plants that convert wind energy into electrical energy.

Заявленное решение может использоваться в местностях с благоприятным ветровым режимом, а именно местностях с высокой и средней скоростью ветра на вершинах холмов, возвышенностей, принимая во внимание предметы, способные оказать влияние на скорость и силу ветра (например, такие как деревья, здания, холмы и др).The claimed solution can be used in areas with favorable wind conditions, namely, areas with high and medium wind speeds on hilltops, hills, taking into account objects that can affect the speed and strength of the wind (for example, such as trees, buildings, hills and other).

Уровень техники:The prior art:

Из уровня техники известны различные решения, позволяющие преобразовывать ветровой поток в электрическую энергию. К ним относятся ветровые электростанции, которые состоят из отдельно стоящих ветроэнеретических установок, блочные ярусные, многоярусные электростанции, волно-ветровые электростанции.Various solutions are known in the art for converting a wind stream into electrical energy. These include wind farms, which consist of stand-alone wind power plants, block longline, multi-tier power plants, and wave-wind power stations.

При этом отдельно стоящие ветроэнергетические установки располагаются на небольшой высоте от поверхности земли и используют не в полной мере энергетический ветровой поток.At the same time, stand-alone wind power plants are located at a small height from the earth’s surface and do not use the full energy wind flow.

Недостатком нескольких установленных на незначительном расстоянии друг от друга ветроэнергетических установок является то, что они занимают значительную площадь и, находясь на небольшом расстоянии от поверхности земли, не могут полностью использовать энергию ветровых потоков.The disadvantage of several wind turbines installed at a small distance from each other is that they occupy a significant area and, being at a small distance from the earth's surface, cannot fully use the energy of wind flows.

Известны различные виды ветродвигателей, в отдельных источниках называемые ветроколесами, для получения энергии с помощью силы ветра. К ним относятся крыльчатые, карусельные, конвейерные, роторные и иные ветродвигатели с горизонтальными или вертикальными осями вращения.Various types of wind motors are known, in separate sources called wind wheels, for generating energy using wind power. These include vane, rotary, conveyor, rotor and other wind turbines with horizontal or vertical axes of rotation.

Наиболее часто встречается крыльчатый тип ветродвигателей с горизонтальной осью вращенияThe most common wing type wind turbines with a horizontal axis of rotation

В качестве основного недостатка крыльчатых ветродвигателей с горизонтальной осью вращения можно считать необходимость постройки дорогостоящих высоких башен, обусловленную большим диаметром ветроколеса, необходимого для получения высокой мощности. Высокие башни, дорогостоящие и сложные в строительстве и эксплуатации, не обеспечивают надлежащий уровень надежности ветроэлектростанции при штормовом ветре, так как вся конструкция становится неустойчивой.The main disadvantage of winged wind turbines with a horizontal axis of rotation can be considered the need to build expensive high towers, due to the large diameter of the wind wheel needed to obtain high power. Tall towers, expensive and complex to build and operate, do not provide the proper level of reliability of a wind farm in a gale, as the entire structure becomes unstable.

В качестве основных недостатков существующих роторных двигателей с вертикальной осью вращения можно выделить наличие высокого лобового сопротивления, возникающего при вращении лопастей, которое обуславливает обледенение ветродвигателей при низких температурах, а так же низкий коэффициент использования энергии ветра. Ветродвигатели данного типа, как и крыльчатые ветродвигатели, отличаются высоким уровнем аварийности. Кроме того, рекомендуется разбирать такие ветродвигатели при угрозе штормового ветра, что обуславливает высокие затраты, связанные с демонтажем конструкций и временем вынужденного простоя.As the main disadvantages of existing rotary engines with a vertical axis of rotation, one can distinguish the presence of high drag, which occurs when the blades rotate, which causes icing of wind turbines at low temperatures, as well as a low coefficient of use of wind energy. Wind turbines of this type, like vane wind motors, are characterized by a high level of accident rate. In addition, it is recommended to disassemble such wind turbines when there is a threat of a gale, which leads to high costs associated with the dismantling of structures and the time of downtime.

1. Известна «блочная ярусная ветровая электростанция» RU 2487264(С2) класс МПК F03D 1/04 (2006.01), F03D 7/02 (2006.01), которая включает в себя блочную ярусную эстакаду, установленную на фундаменте.1. The well-known "block longline wind power plant" RU 2487264 (C2) class IPC F03D 1/04 (2006.01), F03D 7/02 (2006.01), which includes a block longline overpass installed on the foundation.

Блоки ярусов электростанции крепятся между собой к основанию. Ярусы ветровой электростанции имеют на своей поверхности звукоизоляцию, в средних частях ярусов расположены ветродвигательные установки, которые поворачиваются внутри кожухов с помощью электромеханической системы при изменении направления ветра. Патрубки, расположенные внутри блоков, позволяют улавливать косые ветровые потоки, после чего направляют их в средние части. Ветроэлектростанция оснащена лифтом и солнечными батареями. Недостатком данной электростанции является отсутствие возможности поворота конструкции в зависимости от направления ветра. Так же электростанция громоздка и сложна в установке и эксплуатации, не обеспечивает надлежащий уровень надежности при штормовом ветре.Blocks of tiers of the power plant are attached to each other to the base. The tiers of a wind power plant are soundproofed on their surface; in the middle parts of tiers there are wind turbines that rotate inside the casings using an electromechanical system when the wind direction changes. Pipes located inside the blocks allow you to catch oblique wind flows, after which they are sent to the middle parts. The wind farm is equipped with an elevator and solar panels. The disadvantage of this power plant is the inability to rotate the structure depending on the direction of the wind. Also, the power plant is cumbersome and difficult to install and operate, does not provide the appropriate level of reliability in stormy winds.

(Блочная ярусная ветровая электростанция RU 2487264(С2) https://fips.ru).(Block longline wind power plant RU 2487264 (C2) https://fips.ru).

2. Аналогом заявленного изобретения можно считать Ветровую электростанцию с вертикальной двухступенчатой вихревой аэротурбиной с центробежными ограничителями скорости вращения аэротурбины RU 2392489 (С1) класс МКП F03D3/00. Изобретение так же относится к области энергетики, используется для преобразования энергии ветра в другие виды энергии. Электростанция состоит из аэротурбины, которая включает в себя две расположенные одна над другой турбины с несущими валами. Турбины соединены с электрогенераторами. Внутри нижнего вала находится вал верхней турбины. Лопасти турбин образуют многолопастные турбины противоположного направления вращения. Недостатком является то, что изобретение имеет сложную конструкцию, может использоваться только в местностях с благоприятным или экстремальным ветровыми режимами, не оснащена возможностью поворота для улавливания различного направления ветровых потоков.2. An analogue of the claimed invention can be considered a wind power station with a vertical two-stage vortex wind turbine with centrifugal speed limiters of rotation of an air turbine RU 2392489 (C1) class MKP F03D3 / 00. The invention also relates to the field of energy, is used to convert wind energy into other types of energy. The power plant consists of a wind turbine, which includes two turbines located one above the other with bearing shafts. Turbines are connected to electric generators. Inside the lower shaft is the shaft of the upper turbine. The turbine blades form multi-blade turbines of the opposite direction of rotation. The disadvantage is that the invention has a complex structure, can only be used in areas with favorable or extreme wind conditions, is not equipped with the ability to rotate to pick up different directions of wind flows.

(Ветровая электростанция с вертикальной двухступенчатой вихревой аэротурбиной с центробежными ограничителями скорости вращения аэротурбины RU 2392489 (С1) https://fips.ru).(A wind power plant with a vertical two-stage vortex air turbine with centrifugal speed limiters for the rotation of an air turbine RU 2392489 (C1) https://fips.ru).

3. Известна Ветровая электростанция RU 2504690 (С2) класс МКП F03D 1/04, F03D 11/00, F03D 3-04, она включает в себя несколько ветроэнергетических установок, которые располагаются в подземном туннеле, который соединен с вертикальной аэродинамической трубой, подвешенной к аэростату. За счет перепада атмосферного давления на концах трубы возникает воздушный поток, за счет которого функционирует электростанция. Звуковые и вибрационные воздействия снижены за счет подземного расположения ветроэнергетических установок. Недостатком данного решения является сложность и громоздкость конструкции, необходимость использования больших площадей, высокий уровень аварийности, обусловленный расположением установок в подземном туннеле.3. Known wind power plant RU 2504690 (C2) class MKP F03D 1/04, F03D 11/00, F03D 3-04, it includes several wind power plants that are located in an underground tunnel that is connected to a vertical wind tunnel suspended from a balloon. Due to the difference in atmospheric pressure at the ends of the pipe, an air flow arises, due to which the power station functions. Sound and vibration effects are reduced due to the underground location of wind power plants. The disadvantage of this solution is the complexity and bulkiness of the structure, the need to use large areas, a high accident rate, due to the location of the plants in the underground tunnel.

(Ветровая электростанция RU 2504690 (С2) https://fips.ru).(Wind Farm RU 2504690 (C2) https://fips.ru).

4. Из уровня техники также известен Универсальный ротор Онипко RU 2550718 (С2) класс МКП F03B 3/12, F03D 1/06, F04D 29/18. Он состоит из двух дугообразных лопастей, расположенных вокруг оси вращения ротора и связанных с крепежным элементом. Каждая из лопастей расположена близко к лопасти, параллельной оси вращения ротора. Верхний край выгнутой боковой поверхности лопасти связан с краем вогнутой боковой поверхности лопасти. Вогнутая поверхность не имеет крутых изгибов и углов и наклонена от оси вращения ротора к основанию лопасти. Связь края вогнутой поверхности лопасти с верхним краем выгнутой поверхности выполнена под углом.4. The Onipko Universal Rotor RU 2550718 (C2) MKP class F03B 3/12, F03D 1/06, F04D 29/18 is also known from the prior art. It consists of two arcuate blades located around the axis of rotation of the rotor and connected with the fastener. Each of the blades is located close to the blade parallel to the axis of rotation of the rotor. The upper edge of the curved side surface of the blade is connected with the edge of the concave side surface of the blade. The concave surface has no sharp bends and angles and is inclined from the axis of rotation of the rotor to the base of the blade. The connection of the edge of the concave surface of the blade with the upper edge of the curved surface is made at an angle.

Недостатком Ротора является небольшая мощность и низкий уровень КПД, позволяющий вырабатывать лишь небольшое количество энергии для частного использования, а так же невозможность применения данного решения в промышленных масштабах. (Универсальный ротор Онипко RU 2550718 (С2) https://fips.ru).The disadvantage of the Rotor is its low power and low efficiency, which allows it to produce only a small amount of energy for private use, as well as the impossibility of applying this solution on an industrial scale. (Onipko Universal Rotor RU 2550718 (C2) https://fips.ru).

Сходство заявленного изобретения с существующими аналогами заключается в том, что основным назначением каждой конструкции является преобразование энергии ветра в механическую работу и в электроэнергию. Различие заключается в самих конструкциях, составе конструктивных элементов и механизмах их работы, направленных на получение энергии.The similarity of the claimed invention with existing analogues is that the main purpose of each design is to convert wind energy into mechanical work and into electricity. The difference lies in the structures themselves, the composition of the structural elements and the mechanisms of their work aimed at generating energy.

Основными недостатками представленных аналогов является недостаточная механическая прочность конструкций, низкий уровень КПД, ограничения в применении в зонах с повышенными или пониженными скоростями ветра, сложности в установке и эксплуатации.The main disadvantages of the presented analogues are insufficient mechanical strength of structures, low level of efficiency, limitations in use in areas with high or low wind speeds, difficulties in installation and operation.

Раскрытие изобретения:Disclosure of the invention:

На сегодняшний день достаточно актуальным является вопрос поиска альтернативных видов электроэнергии. Ветровая электростанция позволяет использовать энергию потоков ветра, не требует вложения больших денежных средств, не наносит вред экологии.Today, the search for alternative types of electricity is quite relevant. The wind farm allows the use of wind flow energy, does not require large investments, does not harm the environment.

Задачами заявленного решения является разработка конструкции ветровой электростанции, которая обладает более высоким КПД по сравнению с прототипом, устраняет торможение лопастей, уменьшает интенсивность турбулентных ветровых потоков, менее зависима от скорости и направления ветра и использует энергию потока ветра в полной мере. Кроме того, ветровая электростанция проста в установке и эксплуатации, не оказывает негативного воздействия на окружающую среду.The objectives of the claimed solution is to develop the design of a wind power station, which has a higher efficiency compared to the prototype, eliminates the braking of the blades, reduces the intensity of turbulent wind flows, is less dependent on the speed and direction of the wind, and uses the energy of the wind flow to the full. In addition, the wind farm is easy to install and operate, does not have a negative impact on the environment.

Поставленные задачи достигаются за счет разработанной конструкции ветровой электростанции, которая устраняет недостатки вышеописанного прототипа за счет конструкции винтов и возможности поворота всей конструкции электростанции в зависимости от направления ветра, обеспечивая пользователей альтернативным источником получения энергии.The tasks are achieved due to the developed design of the wind farm, which eliminates the disadvantages of the above prototype due to the design of the screws and the ability to rotate the entire structure of the power plant depending on the wind direction, providing users with an alternative source of energy.

Ветровая электростанция, реализуя свойства представленных и существующих аналогов, решает ряд проблем:The wind farm, realizing the properties of the presented and existing analogues, solves a number of problems:

1. Позволяет повысить КПД электростанции за счет формы винтов и усовершенствованной конструкции;1. Allows you to increase the efficiency of the power plant due to the shape of the screws and advanced design;

2. Занимает меньшие площади поверхности земли по сравнению со стоящими на небольших расстояниях друг от друга ветроэнергетическими установками;2. It occupies smaller surface areas of the earth in comparison with wind power installations standing at small distances from each other;

3. Позволяет максимально уменьшить потери энергетических потоков воздуха, увеличив при этом коэффициент их использования;3. Allows you to minimize the loss of energy flow of air, while increasing the coefficient of their use;

4. Не оказывает негативного воздействия на окружающую среду;4. Does not have a negative impact on the environment;

5. Снижает затраты на установку и эксплуатацию;5. Reduces installation and operation costs;

6. Не обладает механическим шумом и имеет низкий уровень аэродинамического шума2 при функционировании;6. It does not have mechanical noise and has a low level of aerodynamic noise 2 during operation;

7. Может быть использована в зонах с благоприятными и экстремальными ветровыми режимами.7. It can be used in areas with favorable and extreme wind conditions.

Сущность изобретения:The invention:

Ветровая электростанция функционирует по принципу горизонтально-осевого ветряка. Ветродвигатель электростанции относится к роторному типу и выполнен в форме геликоидных винтов, что дает определенное преимущество перед ветровыми колесами крыльчатого типа, так как при увеличении скорости ветра винты быстро увеличивают силу тяги, стабилизируя скорость вращения.The wind farm operates on the principle of a horizontal-axis windmill. The wind turbine of the power plant belongs to the rotor type and is made in the form of helicoid screws, which gives a definite advantage over the wing wheels of the wing type, since when the wind speed increases, the screws quickly increase traction, stabilizing the speed of rotation.

Сила ветра вращает лопасти, а ветровая электростанция преобразует кинетическую энергию в механическую, а затем в электрическую.The force of the wind rotates the blades, and the wind power plant converts kinetic energy into mechanical and then into electrical energy.

Заявленная ветровая электростанция включает раму (2) с закрепленными на ней двумя опорами винта (2.1) (в рамках данного описания условно назовем их правой и левой), соединенными между собой внизу горизонтально ориентированными балкамиThe declared wind power plant includes a frame (2) with two screw supports fixed to it (2.1) (within the framework of this description, we will conventionally call them left and right), horizontally oriented beams interconnected at the bottom

(2.2). В центре на балках (2.2) закреплена вертикально вверх центральная часть рамы(2.2). In the center on the beams (2.2), the central part of the frame is vertically mounted upwards

(2.3) фиг. 1, 2. Внутри центральной части рамы (2.3) проходит вертикально ориентированный вал (8) привода генератора (5), соединенный вверху посредством конической зубчатой передачи (10) с валами (3.1) и (3.2), которые в рамках данного описания условно назовем левым (3.1) и правым (3.2) фиг. 2.(2.3) FIG. 1, 2. Inside the central part of the frame (2.3) there passes a vertically oriented shaft (8) of the generator drive (5), connected at the top by means of a bevel gear (10) with shafts (3.1) and (3.2), which we will arbitrarily call in the framework of this description left (3.1) and right (3.2) of FIG. 2.

Коническая зубчатая передача (10) включает три зубчатых колеса, зубчатое колесо вала (8) генератора является ведомым по отношению к ведущим зубчатым коническим колесам (3.1.1), (3.2.1) вала (3.1) винта (1.1) и вала (3.2) винта (1.2).The bevel gear (10) includes three gears, the gear of the generator shaft (8) is driven in relation to the driving bevel gears (3.1.1), (3.2.1) of the shaft (3.1) of the screw (1.1) and the shaft (3.2 ) screw (1.2).

Вал (3.1) винта (1.1) и вал (3.2) винта (1.2) проходят через ось вращения (3) винтов (1.1) и (1.2). Винты (1.1) и (1.2) с изменяемым шагом, выполненные в форме геликоида 3, расположены друг за другом на валах 3.1 и 3.2, которые вместе с винтами расположены параллельно поверхности земли (фиг. 1,2).The shaft (3.1) of the screw (1.1) and the shaft (3.2) of the screw (1.2) pass through the axis of rotation (3) of the screws (1.1) and (1.2). Screws (1.1) and (1.2) with variable pitch, made in the form of a helicoid 3 , are located one after the other on shafts 3.1 and 3.2, which, together with the screws, are parallel to the surface of the earth (Fig. 1,2).

Винты (1.1) и (1.2) имеют несколько дугообразных вогнутых лопастей и вращаются в разные стороны фиг. 1, что позволяет эффективно использовать набегающий поток воздуха в зависимости от направления ветра (фиг. 1).Screws (1.1) and (1.2) have several arcuate concave blades and rotate in different directions of FIG. 1, which allows efficient use of the oncoming air flow depending on the direction of the wind (Fig. 1).

Опоры (2.1) установлены на подвижную опору (4) фиг. 2 с возможностью поворота на 360 градусов за счет венца (15) опорно-поворотного устройства (9).The supports (2.1) are mounted on the movable support (4) of FIG. 2 with the ability to rotate 360 degrees due to the crown (15) of the support-rotary device (9).

Конструкция ветровой электростанции оснащена флюгером, который может быть установлен как на самой электростанции, так и в удалении от нее. Флюгер определяет направление и скорость ветрового потока и направляет полученные данные любым известным способом. В зависимости от полученных данных о направлении ветрового потока, опорно-поворотное устройство (9) фиг. 4, расположенное на раме (2), при помощи привода (13) опорно-поворотного устройства, включающего электромотор (11), редуктор (14), шестерню (12), венец (15), разворачивает конструкцию электростанции в необходимую для вращения винтов сторону.The design of the wind farm is equipped with a weather vane, which can be installed both at the power plant itself and at a distance from it. The weather vane determines the direction and speed of the wind flow and directs the received data in any known manner. Depending on the received data on the direction of the wind flow, the slewing device (9) of FIG. 4, located on the frame (2), using the drive (13) of the slewing-rotary device, including an electric motor (11), a gearbox (14), a gear (12), a crown (15), unfolds the power plant structure in the direction necessary for rotation of the screws .

Вертикальный вал (8) в нижней части соединен с генератором (5) фиг. 4.The vertical shaft (8) in the lower part is connected to the generator (5) of FIG. four.

Заявленная ветровая электростанция создает такие условия, при которых потоки воздуха (7), находящиеся в области вращения винтов (1.1) и (1.2) фиг. 1 под заданным вращательным направлением, искусственно создают воронку, по принципу своего действия аналогичную торнадо, таким образом, благодаря центробежной силе, потоки воздуха, проходя через лопасти винтов, закручиваются, образуя воронку вокруг каждого винта и вовлекая в эту воронку другие потоки воздуха.The claimed wind farm creates such conditions under which air flows (7) located in the area of rotation of the screws (1.1) and (1.2) of FIG. 1 under a given rotational direction, artificially create a funnel, similar to a tornado according to the principle of its action, thus, due to centrifugal force, the air flows passing through the screw blades are twisted, forming a funnel around each screw and involving other air flows into this funnel.

Правый винт (1.2) в зависимости от направления ветра, осуществляя свое вращение через коническую зубчатую передачу (10), передает дополнительное усилие на левый винт (1.1), вращающийся в противоположную сторону (фиг. 1).The right screw (1.2), depending on the direction of the wind, performing its rotation through the bevel gear (10), transfers additional force to the left screw (1.1), rotating in the opposite direction (Fig. 1).

Геликоидная форма винтов (1.1, 1.2), благодаря закрутке лопастей, позволяет осуществлять вращение равномерно, что снижает нагрузку на элементы конструкции и увеличивает длительность их службы.The helicoid shape of the screws (1.1, 1.2), thanks to the twisting of the blades, allows rotation evenly, which reduces the load on the structural elements and increases the duration of their service.

Заявленная ветровая электростанция приспособлена к изменениям скорости и направления ветровых потоков за счет того, что конструкция имеет подвижную опору, которая разворачивает всю конструкцию с винтами по кругу на 360 градусов в зависимости от направления движения ветра, определенного флюгером. Таким образом, винты всегда повернуты в нужную сторону, что позволяет лопастям винтов максимально улавливать и использовать ветровые потоки.The claimed wind farm is adapted to changes in the speed and direction of wind flows due to the fact that the structure has a movable support, which rotates the whole structure with screws in a circle 360 degrees, depending on the direction of movement of the wind defined by the weather vane. Thus, the screws are always turned in the right direction, which allows the propeller blades to catch and use wind flows as much as possible.

Основным преимуществом заявленной ветровой электростанции, отличающим ее от существующего прототипа, является геликоидная форма винтов и возможность поворота конструкции в нужную сторону.The main advantage of the declared wind farm, distinguishing it from the existing prototype, is the helicoid shape of the screws and the ability to rotate the structure in the right direction.

Такая форма винта позволяет максимально использовать энергию ветровых потоков, так как поток ветра в первую очередь попадет на поверхность одной вогнутой лопасти винта, получает дополнительное вращение и передается другому винту, вращающемуся в обратном направлении, таким образам задавая второму винту дополнительное движение. Энергия, возникающая от закручивания воздуха в сторону, противоположную вращению первого винта, передает дополнительное усилие на второй винт. Такая форма винтов позволяет ветровой электростанции быть более устойчивой к турбулентности. Лопасти винтов (1.1 и 1.2), встречаясь с потоками воздуха (7), поворачиваются под их давлением и через коническую зубчатую передачу (10) фиг. 2 передают вращение на вал (8), который в свою очередь передает его на генератор (5) и преобразует силу ветра в электрическую энергию.This form of the screw allows maximum use of the energy of the wind flows, since the wind flow will first hit the surface of one concave blade of the screw, receives additional rotation and is transferred to another screw, rotating in the opposite direction, thus giving the second screw additional movement. The energy arising from the swirling of air in the direction opposite to the rotation of the first screw transfers additional force to the second screw. This type of propeller allows the wind farm to be more resistant to turbulence. The blades of screws (1.1 and 1.2), meeting with the air flows (7), rotate under their pressure and through the bevel gear (10) of FIG. 2 transmit rotation to the shaft (8), which in turn transfers it to the generator (5) and converts the wind force into electrical energy.

«С помощью вала (8) фиг. 2, 3, крутящий момент от винтов (1.1) и (1.2) через валы (3.1), (3.2) и зубчатую передачу (10), передается ротору генератора (5) фиг. 1, 4».“Using the shaft (8) of FIG. 2, 3, the torque from the screws (1.1) and (1.2) through the shafts (3.1), (3.2) and the gear transmission (10) is transmitted to the rotor of the generator (5) of FIG. fourteen".

Это позволяет электростанции разворачивать ось с винтами в соответствии с изменением направления ветра. Известные ветроэлектростанции осуществляют вращение лопастей таким образом, что часть энергии ветрового потока не попадает на поверхность лопасти и не используется, снижая тем самым КПД электростанции, предлагаемое решение позволяет улавливать косые потоки ветра и направлять их в средние части.This allows the power plant to rotate the axis with screws in accordance with the change in wind direction. Known wind farms rotate the blades in such a way that part of the energy of the wind flow does not reach the surface of the blade and is not used, thereby reducing the efficiency of the power plant, the proposed solution allows you to capture oblique wind flows and direct them to the middle parts.

Ветровая электростанция легка в обслуживании, так как генератор (5) находится не вверху как у традиционных ветроэлектростанций, а внизу.The wind farm is easy to maintain, as the generator (5) is not located at the top like a traditional wind farm, but at the bottom.

Краткое описание чертежей:Brief Description of the Drawings:

Фиг. 1 - схематичное изображение ветровой электростанции. Общий вид;FIG. 1 is a schematic illustration of a wind farm. General form;

Фиг. 2 - схематичное изображение ветровой электростанции. Вид спереди;FIG. 2 is a schematic illustration of a wind farm. Front view;

Фиг. 3 - схематичное изображение ветровой электростанции. Вид А;FIG. 3 is a schematic illustration of a wind farm. Type A;

Фиг. 4 - схематичное изображение ветровой электростанции. Вид В;FIG. 4 is a schematic illustration of a wind farm. View B;

Фиг. 5 - схематичное изображение ветровой электростанции. Вид СFIG. 5 is a schematic illustration of a wind farm. View C

Краткое описание конструктивных элементовSummary of Features

1.1 - левый винт;1.1 - left screw;

1.2 - правый винт;1.2 - right screw;

2 - рама;2 - frame;

2.1 - опора винта;2.1 - screw support;

2.2 - балка;2.2 - beam;

2.3 - центральная часть рамы;2.3 - the central part of the frame;

3 - ось винта;3 - axis of the screw;

3. 1 - вал винта левый;3. 1 - screw shaft left;

3.1.1 - зубчатое коническое колесо вала винта левого;3.1.1 - conical gear wheel of the screw shaft of the left;

3.2 - вал винта правый;3.2 - screw shaft right;

3.2.1 - зубчатое коническое колесо вала винта правого;3.2.1 - bevel gear of the screw shaft of the right;

4 - подвижная опора;4 - movable support;

5 - генератор;5 - generator;

6 - стойка опоры;6 - stand support;

7 - поток воздуха;7 - air flow;

8 - вал привода генератора;8 - generator drive shaft;

9 - опорно-поворотное устройство;9 - slewing ring;

10 - коническая зубчатая передача;10 - bevel gear;

11 - электромотор;11 - electric motor;

12 - шестерня привода;12 - drive gear;

13 - привод опорно-поворотного устройства;13 - drive slewing device;

14 - редуктор;14 - gear;

15 - венец опорно-поворотного устройства;15 - the crown of the slewing ring;

16 - опора редуктора.16 - gear support.

Принцип работыPrinciple of operation

Для осуществления заявленного изобретение необходимо выбрать местность с благоприятным для этого ветровым режимом (это может быть открытая местность с высокой или средней скоростью ветра).To implement the claimed invention, it is necessary to select a terrain with a favorable wind regime for this (this may be an open terrain with a high or medium wind speed).

Высота опоры (2.1) винтов (1.1) и (1.2) может быть различная и рассчитывается индивидуально, исходя из природных условий выбранного места расположения заявленной электростанции, наличия на местности различных препятствий (деревьев, зданий и др.), скорости и силы ветра.The support height (2.1) of the screws (1.1) and (1.2) can be different and is calculated individually, based on the natural conditions of the selected location of the declared power station, the presence of various obstacles (trees, buildings, etc.), wind speed and strength.

Опоры (2.1), балка (2.2) и центральная часть рамы (2.3) ветровой электростанции устанавливаются на фундамент или раму (2) на стойки (6) рамы (2) фиг. 1, 2. Перед установкой подвижной опоры (4) на фундамент, он выдерживается не меньше месяца для того, чтобы обеспечить его прочность и плотное прилегание к поверхности земли, после чего возможно размещение остальных элементов конструкции.The supports (2.1), the beam (2.2) and the central part of the frame (2.3) of the wind farm are installed on the foundation or frame (2) on the racks (6) of the frame (2) of FIG. 1, 2. Before installing the movable support (4) on the foundation, it is aged for at least a month in order to ensure its strength and tight fit to the surface of the earth, after which it is possible to place the remaining structural elements.

Ветровой поток попадает на вогнутые поверхности лопастей винтов (1.1), (1.2) и задает им вращение. Винты (1.1), (1.2) начинают осуществлять вращение и с помощью валов (3.1) и (3.2) передают движение конической зубчатой передаче (10), которая осуществляет вращение вала (8), который в свою очередь передает энергию генератору (5) для преобразования ее в электрическую (фиг. 1).The wind flow hits the concave surfaces of the propeller blades (1.1), (1.2) and sets them to rotate. The screws (1.1), (1.2) begin to rotate and using the shafts (3.1) and (3.2) transmit the movement of the bevel gear (10), which rotates the shaft (8), which in turn transfers energy to the generator (5) for converting it into electrical (Fig. 1).

Подвижная опора (4) с помощью венца (15) опорно-поворотного устройства (9) разворачивает конструкцию с винтами (1.1) и (1.2) в соответствии с изменением направления ветра, которое определяет флюгер.The movable support (4) with the help of the crown (15) of the rotary support device (9) unfolds the structure with screws (1.1) and (1.2) in accordance with the change in the direction of the wind, which determines the weather vane.

Таким образом, достигается технический результат: пользователи обеспечены электростанцией с повышенным уровнем КПД, который достигается за счет формы винтов, позволяющих эффективно взаимодействовать с большим количеством ветровых потоков и использовать максимально энергию ветрового потока, возможностью поворота оси с винтами в зависимости от направления ветра.Thus, a technical result is achieved: users are provided with a power plant with a high level of efficiency, which is achieved due to the shape of the screws, which allow to effectively interact with a large number of wind flows and use the maximum wind flow energy, the ability to rotate the axis with screws depending on the wind direction.

Ветровая электростанция не занимает большую площадь, легка в обслуживании, а также безопасна при штормовых нагрузках.The wind farm does not occupy a large area, is easy to maintain, and also safe during stormy loads.

В представленном изобретении ветровой энергетический поток напрямую взаимодействует с поверхностью лопастей, это способствует уменьшению потерь энергии потоков ветра.In the present invention, the wind energy flow directly interacts with the surface of the blades, this helps to reduce the energy loss of wind flows.

Конструкция ветроэлектростанции предоставляет возможность уменьшить силу и интенсивность турбулентных потоков благодаря форме винта и его выгнутой поверхности лопастей. Энергетический ветровой поток направляется на край ометаемой поверхности винта и выходит за пределы винта, сообщая другому винту дополнительную движущую силу. Пользователи обеспечены ветровой электростанцией, с помощью которой возможно получение энергии при полном отсутствии сырья для переработки, а также отходов от использования электростанции.The design of the wind farm provides an opportunity to reduce the strength and intensity of turbulent flows due to the shape of the screw and its curved surface of the blades. Energy wind flow is directed to the edge of the propeller’s sweeping surface and extends beyond the propeller, giving the other propeller additional driving force. Users are provided with a wind farm, with which it is possible to obtain energy in the complete absence of raw materials for processing, as well as waste from the use of the power plant.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (2)

1. Ветровая электростанция, содержащая ветродвигатель с горизонтальной осью вращения, имеющий геликоидальную форму с изменяемым шагом, опоры ветродвигателя, электромотор, редуктор, отличающаяся тем, что ветродвигатель состоит из двух винтов на двух валах, расположенных друг за другом на одной оси вращения и вращающихся в разные стороны; имеет две опоры, опору одного винта и опору второго, расположенные на внешних концах винтов, каждая из опор винтов установлена на подвижную опору круговой рамы с возможностью поворота опор с винтами по круговой раме в любую сторону на 360°; имеет центральную часть рамы с проходящим внутри вертикально ориентированным валом привода генератора, вверху соединенным через коническую зубчатую передачу с валами винтов, внизу соединенным с генератором, ветровая электростанция оснащена флюгером.1. A wind power plant comprising a wind turbine with a horizontal axis of rotation, having a helicoidal shape with a variable pitch, wind turbine bearings, electric motor, gearbox, characterized in that the wind turbine consists of two screws on two shafts located one after another on the same axis of rotation and rotating in different sides; has two supports, the support of one screw and the support of the second, located at the outer ends of the screws, each of the supports of the screws is mounted on a movable support of the circular frame with the possibility of rotation of the supports with screws on the circular frame in any direction 360 °; has a central part of the frame with a vertically oriented generator drive shaft inside, connected at the top through a bevel gear with screw shafts, connected at the bottom to the generator; the wind farm is equipped with a weather vane. 2. Ветровая электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что флюгер, определяющий направление и скорость ветрового потока, установлен в отдалении от ветровой электростанции.2. The wind power station according to claim 1, characterized in that the weather vane, which determines the direction and speed of the wind flow, is installed far from the wind power station.
RU2018118311A 2018-05-17 2018-05-17 Wind-driven power plant RU2698941C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018118311A RU2698941C1 (en) 2018-05-17 2018-05-17 Wind-driven power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018118311A RU2698941C1 (en) 2018-05-17 2018-05-17 Wind-driven power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2698941C1 true RU2698941C1 (en) 2019-09-02

Family

ID=67851708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018118311A RU2698941C1 (en) 2018-05-17 2018-05-17 Wind-driven power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2698941C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU43365A1 (en) * 1934-06-29 1935-05-31 А.А. Никифоров Weather Vane for Wind Turbines and Regulation of Dynamos Driven by They
EA009907B1 (en) * 2004-07-02 2008-04-28 Вимак Vertical-axis wind turbine
US20090022597A1 (en) * 2004-11-30 2009-01-22 Bowie Malcolm Maclean Apparatus For The Generation Of Power From A Flowing Fluid
RU2012111445A (en) * 2012-03-26 2013-10-10 Юрий Семенович Потапов METHOD AND INSTALLATION FOR PRODUCING ELECTRIC ENERGY
KR20170123303A (en) * 2014-03-11 2017-11-07 강릉원주대학교산학협력단 Turbine apparatus for generator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU43365A1 (en) * 1934-06-29 1935-05-31 А.А. Никифоров Weather Vane for Wind Turbines and Regulation of Dynamos Driven by They
EA009907B1 (en) * 2004-07-02 2008-04-28 Вимак Vertical-axis wind turbine
US20090022597A1 (en) * 2004-11-30 2009-01-22 Bowie Malcolm Maclean Apparatus For The Generation Of Power From A Flowing Fluid
RU2012111445A (en) * 2012-03-26 2013-10-10 Юрий Семенович Потапов METHOD AND INSTALLATION FOR PRODUCING ELECTRIC ENERGY
KR20170123303A (en) * 2014-03-11 2017-11-07 강릉원주대학교산학협력단 Turbine apparatus for generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wong et al. Performance enhancements on vertical axis wind turbines using flow augmentation systems: A review
US20100213716A1 (en) Fluid flow energy concentrator
EP2012007B1 (en) Vertical axis wind turbine
CA2951254A1 (en) Device for converting kinetic energy of a flowing medium to electrical energy
US20100215488A1 (en) Fluid flow energy concentrator
CN111749842A (en) Environment-friendly efficient intelligent wind power generation system
KR20110010241A (en) Wind power generator has eccentric an axis multi cycloid system
US20150361953A1 (en) Horizontally channeled vertical axis wind turbine
US11236723B2 (en) Integrated vertical axis wind power generation system
AU2018201500A1 (en) A rotor for an electricity generator
US20200095975A1 (en) Cascaded wind turbine
CN103629050B (en) Pass through eddy flow aerogenerator
RU2698941C1 (en) Wind-driven power plant
CN202187867U (en) Split blade vertical shaft wind-driven generator
CN205277683U (en) Ladder magnus type rotor blade and wind energy conversion system
US20130136601A1 (en) Large Contra-Rotating Wind Turbine
CN2900848Y (en) Oblique axis type wind power generator
CN100443718C (en) Oblique axis type windpower generating unit
TR202010653A2 (en) AUTOMATIC TRANSMISSION WIND TURBIN
CN103244356A (en) Circular air duct fan-made wind, wind wheel, wind flow diverter and wind driven generator set
Chong et al. Design and wind tunnel testing of a Savonius wind turbine integrated with the omni-direction-guide-vane
RU80901U1 (en) WIND POWER PLANT
AU2012339606A1 (en) Omni-directional horizontal wind turbine
CN102691624A (en) Wind power generator with multiple stages of vertical blades
Bajaro Horizontal and Vertical Axis Wind Turbines