RU2714584C1 - Helio-wind power plant - Google Patents

Helio-wind power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2714584C1
RU2714584C1 RU2018147373A RU2018147373A RU2714584C1 RU 2714584 C1 RU2714584 C1 RU 2714584C1 RU 2018147373 A RU2018147373 A RU 2018147373A RU 2018147373 A RU2018147373 A RU 2018147373A RU 2714584 C1 RU2714584 C1 RU 2714584C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
turbine
screens
solar
vertical
Prior art date
Application number
RU2018147373A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ильдар Фанильевич Зайнуллин
Original Assignee
Ильдар Фанильевич Зайнуллин
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 Ильдар Фанильевич Зайнуллин filed Critical Ильдар Фанильевич Зайнуллин
Priority to RU2018147373A priority Critical patent/RU2714584C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2714584C1 publication Critical patent/RU2714584C1/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 the field of renewable energy sources. Helio-wind power plant comprises blade wind turbine with vertical axis of rotation, located inside wind-guiding device with lower and upper covers, electric generator on axis of blade wind turbine and photoelectric converter of light energy installed on top cover. Vane wind turbine consists of parallel disks, fixed by axial holes with rotary shaft, disks form hollow drums, between inner surfaces of disks vertical blades are rigidly fixed, turbine is located in the centre of the wind-guiding device, made in the form of uniformly distributed in circumferential direction vertical fixed spiral wind-screening screens, made in combination with blades of the wind turbine in the form of unwinding spirals, the beginning of which is fixed on the vertical rotating shaft of the wind turbine, and ends are directed to periphery of wind-guiding device. Wind control panels top edges are connected with upper cover, lower edges are connected with bottom cover to form nozzle air chambers. In the wind-guiding screens body there are built-in cut-off plates, their ends located near the turbine rotation axis, are installed on wind-screening screens by means of hinges made with possibility of limited turn of shut-off plates around vertical axis, and cut-off plates are unilaterally pressed to wind-guiding screens by clamping mechanisms.
EFFECT: higher efficiency and stable power supply of end user.
11 cl, 7 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к области возобновляемых источников энергии, а именно к преобразованию солнечной энергии и кинетической энергии ветра в электрическую энергию для питания нагрузок конечного потребителя, и может быть применена как в индивидуальном порядке, в жилых домах, а также в комплексе при оснащении системами альтернативной энергетики сельских поселений, коттеджных, дачных поселков, предприятий различного назначения и т.д.The invention relates to the field of renewable energy, namely the conversion of solar energy and kinetic wind energy into electrical energy to power the loads of the end user, and can be applied both individually, in residential buildings, as well as in combination when equipped with alternative energy systems rural settlements, cottage, holiday villages, enterprises for various purposes, etc.

Известен планетарный механизм парусной установки, применяемый для функционирования парусного ветрогенератора (пат. РФ №2481497 С2, МПК F03D 7/06, F03D 3/06, В63Н 9/06 опубл. 10.05.2013, Бюлл. №13), содержащий главную ось, первый привод и рабочую часть парусной установки. Первый привод дополнительно содержит поворотную рамку с несколькими ребрами, передаточный механизм, установленный на ребре, закрепленную шестерню, установленную на главной оси и находящуюся в зацеплении с передаточным механизмом, и вращательную шестерню, размещенную по краю поворотной рамки и находящуюся в зацеплении с передаточным механизмом. Рабочая часть парусной установки содержит одну ось вращения, которая размещена на краю поворотной рамки, рамку для щитков паруса, узел для изменения основания, подвижный стержень, выдвижной щиток и несколько щитков паруса. Когда рабочая часть парусной установки обращается вокруг главной оси, вращательная шестерня и рабочая часть парусной установки также приводятся во вращение. При этом вращательная шестерня обкатывается вокруг закрепленной шестерни в разные стороны.Known planetary mechanism of a sailing installation, used for the operation of a sailing wind generator (US Pat. RF No. 2481497 C2, IPC F03D 7/06, F03D 3/06, B63H 9/06 publ. 05/10/2013, Bull. No. 13), containing the main axis, the first drive and the working part of the sailing installation. The first drive further comprises a rotary frame with several ribs, a gear mounted on the rib, a fixed gear mounted on the main axis and meshed with the gear, and a rotary gear located along the edge of the rotary frame and engaged with the gear. The working part of the sailing installation contains one axis of rotation, which is located on the edge of the rotary frame, a frame for the sail flaps, a node for changing the base, a movable rod, a retractable flap and several sail flaps. When the working part of the sailing installation revolves around the main axis, the rotary gear and the working part of the sailing installation are also driven. In this case, the rotary gear is rolled around the fixed gear in different directions.

Данное техническое решение имеет следующие недостатки: сложная конструкция передаточного планетарного механизма для осуществления функционирования парусного ветрогенератора ведет к снижению надежности преобразования, увеличению массы парусной установки и удорожает изготовление установки, а использование части полезного вращающего момента для работы планетарного механизма уменьшает КПД преобразования кинетической энергии ветрового потока.This technical solution has the following disadvantages: the complex design of the planetary gear for the operation of a sailing wind generator leads to a decrease in conversion reliability, an increase in the mass of the sailing installation and increases the cost of manufacturing the installation, and the use of part of the useful torque for the planetary gear reduces the conversion efficiency of the kinetic energy of the wind flow.

Известно устройство ветрогенератора и конструкция лопасти ветрогенератора (пат. РФ №2529966 С2, МПК F03D 3/02, опубл. 10.10.2014, Бюлл. №28), включающее в себя каркас ветряной лопасти, валы ветряной лопасти, предусмотренные в каркасе ветряной лопасти, подвижные лопасти и стопоры лопастей. Стопоры лопастей являются выступающими элементами на каркасе лопасти или валу лопасти для блокирования подвижных лопастей, чтобы подвижные лопасти не могли вращаться, когда подвижные лопасти вращаются в положении, при котором они перекрываются с каркасом ветряной лопасти. Площади двух участков подвижной лопасти с обеих сторон вала ветряной лопасти не равны между собой. Также раскрыто устройство выработки энергии ветра, содержащее, по меньшей мере, один механизм ветряного колеса, который вращается вокруг вращающегося вала. Механизм ветряного колеса включает в себя, по меньшей мере, одну конструкцию лопасти. Устройство ветрогенератора и конструкция лопасти могут выдерживать нагрузку от воздействия сильного ветра без повреждения.A device for a wind generator and the design of the blades of a wind generator (US Pat. RF No. 2529966 C2, IPC F03D 3/02, publ. 10.10.2014, Bull. No. 28), including the frame of the wind blade, the shafts of the wind blade provided in the frame of the wind blade, movable blades and blade stoppers. The blade stops are protruding elements on the blade frame or the blade shaft to block the moving blades so that the moving blades cannot rotate when the moving blades rotate in a position in which they overlap with the windshield frame. The areas of the two sections of the movable blade on both sides of the shaft of the wind blade are not equal to each other. Also disclosed is a wind power generation device comprising at least one wind wheel mechanism that rotates around a rotating shaft. The wind wheel mechanism includes at least one blade structure. The device of the wind generator and the design of the blade can withstand the load from the effects of strong wind without damage.

Указанное устройство имеет следующую конструктивную особенность: во время вращения многоярусного механизма ветряного колеса большое количество вращающихся лопастей, воспринимающих ветровую нагрузку, будут ударяться о стопоры, создавая высокий уровень механического шума, а поверхность лопастей, движущихся против ветрового потока, имеющих низкое сопротивление, и поверхность движущихся против ветрового потока дугообразных каркасов будут рассекать встречный воздушный поток, образовывая повышенный уровень аэродинамического шума. Отсутствие вокруг ветряного колеса ветронаправляющих экранов, обеспечивающих уменьшение давления ветра на нерабочие лопасти турбины, повышение давления и обеспечение оптимального направления с закручиванием ветрового потока на рабочие лопасти турбины снижают эффективность преобразования.The specified device has the following design feature: during the rotation of the multi-tiered mechanism of the wind wheel, a large number of rotating blades that absorb the wind load will hit the stoppers, creating a high level of mechanical noise, and the surface of the blades moving against the wind flow, having low resistance, and the surface moving against the wind stream, arcuate frames will cut through the oncoming air flow, forming an increased level of aerodynamic noise. The absence of wind-guiding shields around the wind wheel providing a decrease in wind pressure on non-working turbine blades, increasing pressure and providing optimal direction with a wind flow twisting on the turbine blades reduce the conversion efficiency.

Известна ветрогенераторная башня (пат. РФ №2642706 С2, МПК F03D 3/04, F03D 3/06, опубл. 25.01.2018, Бюлл. №3), включающая ветросборный участок и участок преобразования энергии, и содержащая множество уровней ветрозаборников, через которые поступает ветер, проникающий далее через внутренний объем башни ветрогенератора и выводимый наружу, при этом ветросборный участок имеет множество ветрозаборников и множество ветровых выходов, причем вокруг центра башни ветрогенератора радиально расположено множество ветронаправляющих стенок таким образом, что ветер, поступающий через ветрозаборники, течет радиально в направлении участка преобразования энергии через ветровые выходы, ветровая турбина с вертикальным валом, имеющая вертикальные лопасти в пространстве, образуемом в центре каждого из уровней башни ветрогенератора, установлена в участке преобразования энергии таким образом, что между ветронаправляющими стенками и вертикальными лопастями образован ветровой канал длиной не менее 1 м, а ветер, поступающий через ветрозаборники и ветровые выходы ветросборного участка, течет по ветровому каналу, образованному радиально в направлении участка преобразования энергии, и выводится наружу от башни ветрогенератора.Known wind tower (US Pat. RF No. 2642706 C2, IPC F03D 3/04, F03D 3/06, publ. 01/25/2018, Bull. No. 3), including the wind collecting section and the energy conversion section, and containing many levels of wind inlets through which wind arrives, penetrating further through the inner volume of the wind generator tower and outward, while the wind collecting section has many wind intakes and many wind outlets, and around the center of the wind generator tower there are radially many wind guide walls so that the wind, stepping through wind inlets, flows radially in the direction of the energy conversion section through the wind exits, a vertical-shaft wind turbine having vertical blades in the space formed at the center of each of the levels of the wind generator tower is installed in the energy conversion section so that between the wind-guiding walls and the vertical a wind channel with a length of at least 1 m is formed by the blades, and the wind coming through the wind intakes and the wind exits of the wind-collecting section flows through the wind channel lu formed radially power conversion portion, and is outputted outward from the wind turbine tower.

Недостатками данного устройства являются снижение выходной мощности генерации при штормовой скорости воздушного потока, связанное с отсутствием механизмов ограничения входной мощности ветрового потока и продолжением эффективной генерации, а также значительное увеличение габаритов всего устройства.The disadvantages of this device are the reduction of the output power of the generation at a stormy speed of the air flow, due to the lack of mechanisms to limit the input power of the wind flow and the continuation of efficient generation, as well as a significant increase in the dimensions of the entire device.

Известен ветроэнергогенератор (пат. РФ №2422673, МПК F03D 3/06, F03D 3/04, опубл. 27.06.2011 г., Бюлл..№18), содержащий размещенный внутри неподвижной обоймы ветронаправляющих пластин ротор с вертикальной осью вращения, образованный прикрепленными к несущему цилиндру лопастями с образованием вдоль их основания между ними и несущим цилиндром щелевого диффузора, каждая из которых снабжена на фронтальной стороне своей плоскости выполненными продольными по длине лопастей основными завихрителями, которые выполнены в виде выступов, перпендикулярных плоскости лопастей, а на тыльной стороне плоскости каждой из лопастей на ее вертикальной кромке, ближней к несущему цилиндру, выполнен дополнительны Δ-образную форму, при этом боковая грань продольного утолщения, обращенная к несущему цилиндру, выполнена выпуклой.Known wind power generator (US Pat. RF №2422673, IPC F03D 3/06, F03D 3/04, publ. 06/27/2011, Bull..№18), containing a rotor with a vertical axis of rotation formed inside the fixed holder of the wind-guiding plates, formed by attached to the bearing cylinder by blades with the formation along their base between them and the bearing cylinder of a slit diffuser, each of which is equipped on the front side of its plane with main swirls made longitudinal along the length of the blades, which are made in the form of protrusions perpendicular to the planes blades, and on the back side plane of each of the blades on its vertical edge, proximal to the supporting cylinder, configured complementary Δ-shape, wherein the longitudinal side edge thickening facing the supporting cylinder, is made convex.

Недостатками известного ветрогенератора являются использование неподвижной обоймы ветронаправляющих пластин только для закручивания ветрового потока, отсутствие эффекта значительного повышения давления на рабочие лопасти турбины и уменьшения давления ветра на нерабочие лопасти турбины, при этом часть воздушного потока через щелевой диффузор ротора, образованный между основаниями лопастей и несущим цилиндром будет перетекать за лопастное пространство не совершая полезной работы, что в целом ведет к снижению КПД ветрогенератора.The disadvantages of the known wind generator are the use of a stationary holder of wind guide plates only for curling the wind flow, the absence of the effect of a significant increase in pressure on the turbine blades and a decrease in wind pressure on the turbine blades, while part of the air flow through the slot rotor diffuser formed between the base of the blades and the bearing cylinder will flow over the paddle space without doing useful work, which generally leads to a decrease in the efficiency of the wind generator.

Кроме того, известны аналогичные технические решения: ветродвигатель (пат. РФ №2074980, МПК F03D 3/04, опубл. 10.03.1997), ветродвигатель (пат. РФ №2237822, МПК F03D 3/04, опуб. 10.10.2004), роторная ветроэлектростанция (пат. РФ №2362906, МПК F03D 3/04, опубл. 27.07.2009) с вертикальными осями вращения турбин, установленных внутри воздухонаправляющих аппаратов, где воздухонаправляющий аппарат выполнен в виде системы ветронаправляющих экранов, ветронаправляющих стен, системы поворотных ветронаправляющих экранов, кольцевого направляющего аппарата.In addition, similar technical solutions are known: a wind turbine (US Pat. RF No. 2074980, IPC F03D 3/04, publ. 03/10/1997), a wind engine (US Pat. RF No. 2237822, IPC F03D 3/04, publ. 10/10/2004), rotor wind power station (US Pat. RF No. 2362906, IPC F03D 3/04, published July 27, 2009) with vertical axis of rotation of the turbines installed inside the air guide devices, where the air guide device is made in the form of a system of wind direction screens, wind direction walls, a system of rotary wind direction screens, ring guide apparatus.

Общим недостатком известных технических решений является недостаточный коэффициент использования энергии ветра, связанный с отсутствием верхней крышки, жестко соединенной с неподвижными частями воздухонаправляющих аппаратов, так как входящий ветровой поток в ветронаправляющий аппарат в зоне максимального сжатия, находящийся ближе к турбине, будет испытывать дополнительное сопротивление лопастей турбины, а часть сжатого воздушного потока изменяет направление и отводится вверх от установок, не совершая полезной работы.A common drawback of the known technical solutions is the insufficient coefficient of utilization of wind energy associated with the absence of a top cover rigidly connected to the stationary parts of the air guide devices, since the incoming wind flow into the wind guide device in the maximum compression zone located closer to the turbine will experience additional resistance of the turbine blades , and part of the compressed air flow changes direction and is diverted upward from the installations without performing useful work.

Известна ветроэнергетическая установка (пат. РФ №2251022, МПК F03D 3/00, F03D 3/04, опубл. 27.04.2005, Бюлл. №12), принятая за прототип, содержащая ветряное колесо с лопастной ветровой турбиной с вертикальной осью вращения, расположенной внутри лопастного воздухонаправляющего аппарата с нижней и верхней крышками, электрогенератор на оси ветровой турбины, накопитель энергии и блок управления, установка дополнительно содержит фотоэлектрический преобразователь световой энергии, фотоэлектрические элементы которого установлены на верхней крышке воздухонаправляющего аппарата и связаны с накопителем энергии. В центре верхней крышки воздухонаправляющего аппарата установлена воздухоотводящая труба, в которой на верхнем конце оси вращения ветровой турбины установлен электрический генератор.Known wind power installation (US Pat. RF №2251022, IPC F03D 3/00, F03D 3/04, publ. 04/27/2005, Bull. No. 12), adopted as a prototype, containing a wind wheel with a bladed wind turbine with a vertical axis of rotation, located inside a vane air guide with lower and upper covers, an electric generator on the axis of the wind turbine, an energy storage device and a control unit, the installation further comprises a photoelectric light energy converter, the photoelectric elements of which are mounted on the upper cover of the air supply melting apparatus and are associated with an energy storage device. An air exhaust pipe is installed in the center of the upper cover of the air guide apparatus, in which an electric generator is installed at the upper end of the axis of rotation of the wind turbine.

Признаки, совпадающие с заявляемым объектом:Signs coinciding with the claimed object:

- ветряное колесо с лопастной ветровой турбиной имеет вертикальную ось вращения;- the wind wheel with a bladed wind turbine has a vertical axis of rotation;

- ветровая турбина расположена внутри лопастного воздухонаправляющего аппарата;- a wind turbine is located inside the blade air guide device;

- наличие у воздухонаправляющего аппарата нижней и верхней крышки;- the presence of the bottom and top cover of the air guide;

- фотоэлектрический преобразователь световой энергии установлен на верхней крышке воздухонаправляющего аппарата.- a photoelectric light energy converter is mounted on the top cover of the air guide.

К недостаткам установки по прототипу можно отнести низкую эффективность использования энергии ветрового потока, обусловленную конструктивными особенностями воздухонаправляющего аппарата, приводящими к тому, что часть ветрового потока со всей боковой вертикальной площади установки отражается от профилированных направляющих лопастей в сторону, не совершая полезной работы. При этом отсутствует эффект повышения давления ветрового потока на рабочие лопасти турбины, что не позволяет преобразовывать энергию низкопотенциальных ветровых потоков и что приводит к снижению коэффициента использования энергии ветра ξ и соответственно к снижению КПД.The disadvantages of the installation of the prototype include the low energy efficiency of the wind flow due to the design features of the air guide apparatus, which leads to the fact that part of the wind flow from the entire lateral vertical area of the installation is reflected from the profiled guide vanes to the side, without performing useful work. At the same time, there is no effect of increasing the pressure of the wind flow on the turbine blades, which does not allow converting the energy of low-potential wind flows and which leads to a decrease in the utilization of wind energy ξ and, accordingly, to a decrease in efficiency.

Задачей предлагаемого изобретения является создание гелиоветровой энергетической установки, обеспечивающей комплексное использование энергии солнца и ветра для выработки электрической энергии.The objective of the invention is the creation of a solar wind power installation, providing integrated use of solar and wind energy to generate electrical energy.

Технический результат при реализации предлагаемой гелиоветровой энергетической установки заключается в комплексном использовании энергии солнца и ветра для выработки электрической энергии, независимо от направления ветрового потока в широком диапазоне скорости движения воздушных масс путем уменьшения давления ветра на нерабочие лопасти турбины, повышения давления на рабочие лопасти турбины и обеспечения оптимального направления с закручиванием ветрового потока, использования энергии ветра со всей боковой вертикальной площади установки. При этом достигается устойчивая работы установки в широком диапазоне скорости ветрового потока, увеличения светового потока на фотоэлектрический преобразователь, за счет увеличения площади поглощения отраженных световых потоков, общего повышения КПД и увеличения надежности электроснабжения конечного потребителя.The technical result in the implementation of the proposed solar wind power installation is the integrated use of solar and wind energy to generate electrical energy, regardless of the direction of the wind flow in a wide range of air mass velocities by reducing wind pressure on non-working turbine blades, increasing pressure on turbine blades and providing the optimal direction with the rotation of the wind flow, the use of wind energy from the entire lateral vertical area SETTING. This ensures stable operation of the installation in a wide range of wind speed, increase the light flux to the photoelectric converter, by increasing the absorption area of the reflected light fluxes, increasing the overall efficiency and increasing the reliability of the power supply to the end user.

Технический результат достигается тем, что в известной гелиоветровой энергетической установке, содержащей лопастную ветровую турбину с вертикальной осью вращения, расположенную внутри лопастного воздухонаправляющего аппарата с нижней и верхней крышками, электрогенератор на оси ветровой турбины, фотоэлектрический преобразователь световой энергии, установленный на верхней крышке,The technical result is achieved by the fact that in a known solar wind power installation comprising a bladed wind turbine with a vertical axis of rotation located inside a bladed air guide with lower and upper covers, an electric generator on the axis of the wind turbine, a photovoltaic light energy converter mounted on the upper cover,

лопастная ветровая турбина состоит из параллельных дисков, скрепленных осевыми отверстиями с поворотным валом, диски образуют пустотелые барабаны, между внутренней поверхностью дисков жестко закреплены вертикальные лопасти, турбина размещена в центре ветронаправляющего аппарата, выполненного в виде равномерно распределенных по окружности вертикальных неподвижных спиралевидных ветронаправляющих экранов, выполненных в совокупности с лопастями ветровой турбины в виде раскручивающихся спиралей, начала которых закреплены на вертикальном поворотном валу ветровой турбины, а концы отведены к периферии ветронаправляющего аппарата, верхние края ветронаправляющих экранов соединены с верхней крышкой, нижние края соединены с нижней крышкой, образуя воздушные камеры сопла, в тело ветронаправляющих экранов встроены отсечные пластины, их концы, расположенные вблизи оси вращения турбины, установлены на ветронаправляющих экранах при помощи шарниров, выполненных с возможностью ограниченного поворота отсечных пластин вокруг вертикальной оси, а отсечные пластины односторонне прижаты к ветронаправляющим экранам прижимными механизмами.a bladed wind turbine consists of parallel disks fastened by axial holes with a rotary shaft, the disks form hollow drums, vertical blades are rigidly fixed between the inner surface of the disks, the turbine is located in the center of the wind guiding apparatus, made in the form of vertical stationary helical wind-guiding screens uniformly distributed around the circumference, made in conjunction with the blades of a wind turbine in the form of spinning spirals, the beginnings of which are fixed on a vertical on the rotary shaft of the wind turbine, and the ends are allotted to the periphery of the wind guide apparatus, the upper edges of the wind guide screens are connected to the upper cover, the lower edges are connected to the lower cover, forming nozzle air chambers, shut-off plates are built into the body of the wind guide screens, their ends located near the axis of rotation the turbines are mounted on the wind-guiding screens by means of hinges made with the possibility of limited rotation of the shut-off plates around the vertical axis, and the shut-off plates are one-sided pressed against the wind guide screens clamping mechanisms.

Целесообразно поверхность фотоэлектрического преобразователя со стороны падающей солнечной энергии выполнять рельефной и покрытой слоем прозрачного для солнечного излучения материала.It is advisable that the surface of the photovoltaic converter on the side of the incident solar energy be embossed and covered with a layer of material transparent to solar radiation.

Рекомендуется фотоэлектрический преобразователь выполнять в виде секторов, соединенных боковыми поверхностями, выходы которых имеют последовательно-параллельное электрическое соединение и объединены в общую электрическую цепь.It is recommended that the photoelectric converter be made in the form of sectors connected by side surfaces, the outputs of which have a series-parallel electrical connection and are combined into a common electrical circuit.

Рационально статорные обмотки электрогенератора выполнять с возможностью переключения по схеме звезды или треугольника в зависимости от скорости ветрового потока.Rationally, the stator windings of the generator should be able to switch according to the pattern of a star or a triangle, depending on the speed of the wind flow.

Рекомендуется площадь поверхности отсечных пластин и усилие прижатия прижимных механизмов отсечных пластин к ветронаправляющим экранам устанавливать в соответствии с максимально допустимой скоростью вращения ротора электрогенератора.It is recommended that the surface area of the shut-off plates and the pressing force of the clamping mechanisms of the shut-off plates to the wind-guiding screens be set in accordance with the maximum permissible rotational speed of the rotor of the generator.

Гелиоветровая энергетическая установка может быть конструктивно выполнена в виде модулей, с возможностью вертикальной сборки.The solar wind power installation can be structurally made in the form of modules, with the possibility of vertical assembly.

Рационально между вертикальными неподвижными спиралевидными ветронаправляющими экранами вблизи ветровой турбины устанавливать на верхнюю и нижнюю крышки дополнительные ветронаправляющие экраны, ориентированные соответственно с направлением ветронаправляющих экранов.It is rational to install additional wind-deflecting screens between the vertical stationary spiral-shaped wind-guiding screens near the wind turbine on the upper and lower covers, oriented respectively with the direction of the wind-guiding screens.

Рекомендуется в каждом пустотелом барабане устанавливать одинаковое число вертикальных спиралевидных лопастей.It is recommended that the same number of vertical spiral-shaped blades be installed in each hollow drum.

Число лопастей турбины в каждом пустотелом барабане может быть различно.The number of turbine blades in each hollow drum may be different.

Целесообразно лопасти ветровой турбины в каждом пустотелом барабане располагать равномерно по кругу.It is advisable to place the blades of the wind turbine in each hollow drum evenly in a circle.

Рационально вокруг ветровой лопастной турбины между вертикальными неподвижными спиралевидными ветронаправляющими экранами и дополнительными экранами размещать по окружности фрагменты плоских кольцеобразных пластин, лежащих в одной плоскости с дисками ветровой лопастной турбины и формирующих секции ветронаправляющего агрегата.It is rational to place fragments of flat ring-shaped plates lying in the same plane with the disks of the wind vane turbine and forming sections of the wind-guiding unit around the wind vane turbine between vertical stationary spiral-shaped wind-guiding screens and additional screens.

Целесообразно по меньшей мере одну из кольцеобразных пластин выполнять в виде соосного с вертикальным поворотным валом усеченного конуса, вершина которого обращена к нижней крышке.It is advisable that at least one of the ring-shaped plates is made in the form of a truncated cone coaxial with the vertical rotary shaft, the apex of which faces the bottom cover.

Заявленная гелиоветровая энергетическая установка имеет существенные отличия от наиболее близких аналогов и прототипа, следовательно, заявленное решение удовлетворяет условию патентоспособности изобретения «новизна». При этом заявленная совокупность существенных признаков позволяет комплексно использовать энергию солнца и ветра для выработки электрической энергии, независимо от направления ветрового потока в широком диапазоне скорости движения воздушных масс путем уменьшения давления ветра на нерабочие лопасти турбины, повышения давления на рабочие лопасти турбины и обеспечения оптимального направления с закручиванием ветрового потока, использования энергии ветра со всей боковой вертикальной площади установки, что позволяет считать изобретение удовлетворяющим условию патентоспособности «изобретательский уровень».The claimed solar wind power installation has significant differences from the closest analogues and prototype, therefore, the claimed solution satisfies the condition of patentability of the invention of “novelty”. At the same time, the claimed combination of essential features makes it possible to comprehensively use the energy of the sun and wind to generate electrical energy, regardless of the direction of the wind flow in a wide range of air mass velocities by reducing wind pressure on non-working turbine blades, increasing pressure on the turbine working blades and ensuring optimal direction with twisting the wind flow, using wind energy from the entire lateral vertical area of the installation, which allows us to consider the invention s to meet the condition of patentability "inventive step".

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен осевой разрез установки, на фиг. 2, 3, 4, 5 представлено горизонтальное сечение гелиоветровой энергетической установки и показано направление движения воздушных потоков, на фиг. 6 изображен ветронаправляющий экран в сечении горизонтальной плоскостью, на фиг. 7 приведена электрическая схема переключения статорных обмоток электрогенератора.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows an axial section of the installation, FIG. 2, 3, 4, 5 shows a horizontal section of a solar wind power plant and shows the direction of air flow, FIG. 6 shows a wind guide screen in cross section by a horizontal plane; FIG. 7 shows an electrical circuit for switching the stator windings of an electric generator.

Гелиоветровая энергетическая установка (фиг. 1, 2) содержит лопастную ветровую турбину 1 с вертикальной осью вращения 2, расположенную внутри лопастного воздухонаправляющего аппарата с нижней 3 и верхней 4 крышками, электрогенератор 5 на оси ветровой турбины, фотоэлектрический преобразователь 6 световой энергии, установленный на верхней крышке 4.The solar wind power plant (Fig. 1, 2) contains a bladed wind turbine 1 with a vertical axis of rotation 2, located inside the bladed air guide with bottom 3 and top 4 covers, an electric generator 5 on the axis of the wind turbine, a photovoltaic light energy converter 6 mounted on the top cover 4.

Турбина 1, состоит из параллельных дисков 7, скрепленных осевыми отверстиями с поворотным валом 8. Диски 7 образуют пустотелые барабаны, а между внутренней поверхностью дисков жестко закреплены вертикальные лопасти 9, лопастная ветровая турбина 1 размещена в центре равномерно распределенных по окружности вертикальных неподвижных спиралевидных ветронаправляющих экранов 10, 11, 12, 13, 14, 15, выполненных в совокупности с лопастями 9 (фиг. 2) лопастной ветровой турбины 1 в виде раскручивающихся спиралей, начала которых закреплены на вертикальном поворотном валу 8 ветровой турбины 1, а концы отведены к периферии. Верхние края ветронаправляющих экранов 10, 11, 12, 13, 14, 15 (фиг. 2) соединены с верхней крышкой 4, а нижние соединены с нижней крышкой 3, образуя воздушные камеры сопла 16, 17, 18, 19, 20, 21, предназначенные для защиты от встречного воздушного потока нерабочих лопастей турбины 1, обеспечивающие закручивание ветрового потока с оптимальнвм углом его подачи на лопасти и увеличивающие давление воздушного потока на рабочие лопасти 9 турбины 1. Это достигается за счет уменьшения площади поперечного сечения сопел воздушных камер 16, 17, 18, 19, 20, 21. В тело ветронаправляющих экранов 10, 11, 12, 13, 14, 15, встроены отсечные пластины 22, 23, 24, 25, 26, 27, концы их, расположенные ближе к оси вращения турбины 1, установлены на ветронаправляющих экранах при помощи шарниров 28, 29, 30, 31, 32, 33, выполненных с возможностью ограниченного поворота отсечных пластин 22, 23, 24, 25, 26, 27. Отсечные пластины 22, 23, 24, 25, 26, 27 односторонне прижаты к ветронаправляющим экранам прижимными механизмами 34, 35, 36, 37, 38, 39. Направление вращающего момента прижатия изображено в виде дугообразных стрелок.The turbine 1 consists of parallel disks 7, fastened by axial holes with a rotary shaft 8. The disks 7 form hollow drums, and vertical blades 9 are rigidly fixed between the inner surface of the disks, the blade wind turbine 1 is located in the center of the vertical stationary spiral-shaped wind-guiding screens uniformly distributed around the circumference 10, 11, 12, 13, 14, 15, made in conjunction with the blades 9 (Fig. 2) of the blade wind turbine 1 in the form of spinning spirals, the beginning of which are fixed on a vertical the front shaft 8 of the wind turbine 1, and the ends are allotted to the periphery. The upper edges of the wind guide screens 10, 11, 12, 13, 14, 15 (Fig. 2) are connected to the upper cover 4, and the lower ones are connected to the lower cover 3, forming the air chambers of the nozzle 16, 17, 18, 19, 20, 21, designed to protect non-working blades of the turbine 1 from the oncoming air flow, providing for wind rotation with an optimum angle of its supply to the blades and increasing air pressure on the working blades 9 of the turbine 1. This is achieved by reducing the cross-sectional area of the nozzles of the air chambers 16, 17, 18, 19, 20, 21. Into the body of the wind direction of the shields 10, 11, 12, 13, 14, 15, shut-off plates 22, 23, 24, 25, 26, 27 are integrated, their ends located closer to the axis of rotation of the turbine 1 are mounted on the wind-guiding screens using hinges 28, 29 , 30, 31, 32, 33, made with the possibility of limited rotation of the shut-off plates 22, 23, 24, 25, 26, 27. The shut-off plates 22, 23, 24, 25, 26, 27 are unilaterally pressed against the wind-guiding screens by clamping mechanisms 34, 35, 36, 37, 38, 39. The direction of the pressing torque is depicted in the form of arched arrows.

Фотоэлектрический преобразователь 6 (фиг. 1) фрагментарно встроен в верхнюю крышку 4 и состоит из нескольких соединенных боковыми поверхностями секторов фотоэлектрических преобразователей, выходы которых имеют последовательно-параллельное электрическое соединение и объединены в общую электрическую цепь. Фотоэлектрический преобразователь 6 имеет покрытие 40 с рельефной поверхностью со стороны падающей солнечной энергии по всей горизонтальной площади, выполненное из прозрачного для солнечного излучения материала, предназначенное для защиты от абразивных частиц и увеличения площади поглощения отраженных световых потоков. Нижняя часть фотоэлектрического преобразователя 41 является подложкой и радиатором охлаждения фотоэлементов.The photoelectric converter 6 (Fig. 1) is fragmentarily integrated into the top cover 4 and consists of several sectors of the photoelectric converters connected by the lateral surfaces, the outputs of which have a series-parallel electrical connection and are combined into a common electrical circuit. The photovoltaic converter 6 has a coating 40 with a relief surface on the side of the incident solar energy over the entire horizontal area, made of a material transparent to solar radiation, designed to protect against abrasive particles and increase the absorption area of reflected light fluxes. The lower part of the photoelectric converter 41 is a substrate and a radiator for cooling the solar cells.

Статор электрогенератора 5 (фиг. 7) выполнен с трехфазными статорными обмотками 42, которые при низкой скорости вращения путем замыкания коммутатора 43 соединяется в звезду, а при высокой скорости вращения путем размыкания коммутатора 43 и последующего включения коммутатора 44 соединяются в треугольник, уменьшая напряжение и увеличивая силу выходного тока, отдаваемого электрогенератором на выход 45 в сеть.The stator of the electric generator 5 (Fig. 7) is made with three-phase stator windings 42, which are connected to a star at a low speed by closing the switch 43, and at a high speed by opening the switch 43 and then turning on the switch 44 are connected into a triangle, reducing voltage and increasing the strength of the output current given by the electric generator to the output 45 of the network.

Вертикальный поворотный вал 8 (фиг. 1), на котором укреплена турбина 1, выполнен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси 2. На лопастной ветровой турбине 1 установлены параллельные диски 7, скрепленные осевыми отверстиями с поворотным валом 8, образуя пустотелые барабаны, а между внутренними поверхностями дисков 7 жестко закреплены вертикальные лопасти 9 (фиг. 1, 2), концы которых вделаны в поворотный вал 8 и выполнены в виде раскручивающихся от оси вращения 2 лопастной ветровой турбины 1 спиралей в сторону, противоположную направлению вращения.The vertical rotary shaft 8 (Fig. 1), on which the turbine 1 is mounted, is made to rotate around the vertical axis 2. On the bladed wind turbine 1 there are parallel disks 7 fastened by axial holes with a rotary shaft 8, forming hollow drums, and between the inner drums the surfaces of the discs 7 are rigidly fixed vertical blades 9 (Fig. 1, 2), the ends of which are embedded in the rotary shaft 8 and made in the form of spirals unwound from the axis of rotation 2 of the wind turbine 1 in the direction opposite to the direction of rotation communications.

Поворотный вал 8 механически связан с валом электрогенератора 5.The rotary shaft 8 is mechanically connected with the shaft of the generator 5.

Основная функция параллельных дисков 7 в конструкции ветроколеса турбины 1 состоит в повышении механической прочности лопастной ветровой турбины 1.The main function of the parallel disks 7 in the design of the wind turbine 1 is to increase the mechanical strength of the blade wind turbine 1.

Вокруг ветровой турбины 1 (фиг. 1, 2), между вертикальными неподвижными спиралевидными ветронаправляющими экранами 10, 11, 12, 13, 14, 15, по окружности размещены дополнительные вертикальные экраны 46, 47, ориентированные соответственно с направлением ветронаправляющих экранов 10, 11, 12, 13, 14, 15. Они способствуют уменьшению вихревых эффектов и обеспечивают ламинарное движение воздушного потока, направленного на лопасти турбины.Around the wind turbine 1 (Fig. 1, 2), between vertical stationary spiral-shaped wind-guiding screens 10, 11, 12, 13, 14, 15, additional vertical screens 46, 47 are arranged around the circumference, oriented respectively with the direction of the wind-guiding screens 10, 11, 12, 13, 14, 15. They help to reduce vortex effects and provide laminar motion of the air flow directed to the turbine blades.

На воздухонаправляющем аппарате, вокруг лопастной ветровой турбины 1 между вертикальными неподвижными спиралевидными ветронаправляющими экранами 10, 11, 12, 13, 14, 15 и дополнительными вертикальными экранами 46, 47, размещены по окружности фрагменты плоских кольцеобразных пластин 48, формирующих кольцеобразные секции, плоскости которых совмещены с дисками турбины 7, образующими в совокупности с ними горизонтальные дискообразные плоскости, служащие для уменьшения движения сжатых воздушных потоков в осевом направлении.On the air guide apparatus, around the blade wind turbine 1 between the vertical stationary spiral-shaped wind guide shields 10, 11, 12, 13, 14, 15 and additional vertical shields 46, 47, fragments of flat ring-shaped plates 48 are formed around the circle, forming ring-shaped sections, the planes of which are aligned with disks of the turbine 7, forming together with them horizontal disk-shaped planes, which serve to reduce the movement of compressed air flows in the axial direction.

По меньшей мере одна из кольцеобразных пластин 49 может быть выполнена в виде соосного с вертикальным поворотным валом усеченного конуса, вершина которого обращена к нижней крышке. Таким образом создаются пустотелые усеченные конусы, служащие для создания воздушным потоком подъемной силы направленной на диск турбины вверх в осевом направлении, уменьшающей давление на подшипники.At least one of the annular plates 49 can be made in the form of a truncated cone coaxial with the vertical rotary shaft, the apex of which faces the bottom cover. Thus, hollow truncated cones are created, which serve to create an air flow of a lifting force directed upward in the axial direction of the turbine disk, which reduces the pressure on the bearings.

Гелиоветровая энергетическая установка работает следующим образом. На фиг. 3 стрелками показаны направления движения воздушных потоков в воздухонаправляющем аппарате и лопастной ветровой турбине 1. Ветровой поток со всей боковой площади установки поступает в воздушные камеры сопла 18, 19, образованные жестко соединенными неподвижными спиралевидными ветронаправляющими экранами 12, 13, 14, с нижней крышкой 3 и верхней крышкой 4. Спиралевидная форма ветронаправляющих экранов 10, 11, 12, 13, 14, 15 обеспечивает закручивание ветрового потока, оптимизирует угол его подачи на лопасти турбины 1, увеличивает давление воздушного потока на лопасти 9 за счет уменьшения площади поперечного сечения воздушных камер сопел 18, 19, что приводит к увеличению скорости вращения лопастной ветровой турбины 1. В воздушных камерах 17 и 20, сопряженных с воздушными камерами 18 и 19, за счет отражения воздушных потоков от ветронаправляющих экранов 12 и 14, образуются безветренные разреженные области с более низким давлением.Helio-wind power plant operates as follows. In FIG. 3, the arrows show the directions of the air flows in the air guide apparatus and the blade wind turbine 1. The wind stream from the entire lateral area of the installation enters the air chambers of the nozzle 18, 19, formed by rigidly connected fixed spiral-shaped wind guide screens 12, 13, 14, with a lower cover 3 and the top cover 4. The spiral shape of the wind guiding screens 10, 11, 12, 13, 14, 15 ensures the wind flow is twisted, optimizes the angle of its supply to the turbine blades 1, increases the air pressure and on the blades 9 by reducing the cross-sectional area of the air chambers of the nozzles 18, 19, which leads to an increase in the speed of rotation of the blade wind turbine 1. In the air chambers 17 and 20, paired with the air chambers 18 and 19, due to the reflection of air flows from the wind guides screens 12 and 14, windless rarefied areas with lower pressure are formed.

Под действием вращающего момента, создаваемого давлением сжатых воздушных масс (фиг. 3) на рабочие лопасти 9, в воздушных камерах 18, 19, лопастная ветровая турбина 1 начинает вращение вокруг вертикальной оси 2. Сжатые воздушные массы воздушной камеры 19 находящиеся в зоне турбины 1, при вращении турбины попадают в воздушную камеру 20 с более низким давлением и, расширяясь, отталкиваются от лопасти и придают дополнительное ускорение турбине 1, совершая полезную работу. Отходящий от лопастной ветровой турбины 1 поток повышает давление в воздушной камере 20, и сталкиваясь с потоком ветра, огибающим установку слева, изменяет направление с образованием вихревых эффектов и закручиванием его в правую сторону. Перенаправленный поток отражается от ветронаправляющего экрана 15 и разделяется на две части. Одна часть ветрового потока отводится из воздушной камеры 20 в сторону от установки, где объединенный ветровой поток продолжает свое движение, огибая установку слева. Другая часть ветрового потока создает положительный вращающий момент на уходящую лопасть турбины в воздушную камеру 21, увеличивая эффективность преобразования, и далее перетекает за лопастное пространство.Under the action of the torque created by the pressure of the compressed air masses (Fig. 3) on the working blades 9, in the air chambers 18, 19, the blade wind turbine 1 begins to rotate around the vertical axis 2. The compressed air masses of the air chamber 19 located in the zone of the turbine 1, during rotation of the turbine fall into the air chamber 20 with a lower pressure and, expanding, repel from the blade and give additional acceleration to the turbine 1, doing useful work. The flow outgoing from the blade wind turbine 1 increases the pressure in the air chamber 20, and colliding with the wind flow enveloping the installation on the left changes direction with the formation of vortex effects and twisting it to the right. The redirected stream is reflected from the wind guide screen 15 and is divided into two parts. One part of the wind flow is diverted from the air chamber 20 to the side of the installation, where the combined wind flow continues to move around the installation on the left. Another part of the wind flow creates a positive torque on the outgoing turbine blade in the air chamber 21, increasing the conversion efficiency, and then flows over the blade space.

Вокруг лопастной ветровой турбины 1 между вертикальными неподвижными спиралевидными ветронаправляющими экранами 14 и 15 размещен неподвижный дополнительный вертикальный экран 46, ориентированный в соответствии с расположением ветронаправляющих экранов 14, 15. Дополнительный вертикальный экран 46 уменьшает образование вихревых эффектов в воздушной камере 20 и разделяет потоки расширяющихся воздушных масс и части воздушного потока, образованного за счет энергии, направленной на лопасти ветровой турбины 1, так как их направления противоположны.Around the blade wind turbine 1 between the vertical stationary spiral-shaped wind-guiding shields 14 and 15 there is a fixed additional vertical screen 46, oriented in accordance with the location of the wind-guiding screens 14, 15. An additional vertical screen 46 reduces the formation of vortex effects in the air chamber 20 and separates the streams of expanding air masses and parts of the air flow generated by the energy directed to the blades of the wind turbine 1, since their directions are opposite us.

Кроме того, объединенные массы потоков ветра, огибающих установку слева, справа, сверху и возможно снизу (при монтаже установки на опоре) с образованием отходящего ветрового потока, формируют в воздушных камерах 21 и 16 области низкого давления за счет отражения ветровых потоков от неподвижных ветронаправляющих экранов 15, 11 и энергии массы объединенного отходящего ветрового потока.In addition, the combined masses of wind flows enveloping the installation on the left, right, top and possibly below (when installing the installation on a support) with the formation of an outgoing wind stream form low pressure areas in the air chambers 21 and 16 due to the reflection of the wind flows from the stationary wind guide screens 15, 11 and mass energy of the combined outgoing wind flow.

Величина создаваемого вращающего момента на лопасти 9 имеет прямую зависимость от скорости ветра: чем больше скорость ветра, тем меньше величина давления в воздушных камерах 21, 16, и больше момент от давления приращенной массы в воздушной камере 20 и, соответственно, больше перепад давлений между сопряженными воздушными камерами 20 и 21. Одновременно снижается лобовое сопротивление лопастей турбины 1 воздушным потокам, проходящим через воздушные камеры 21 и 16, за счет увеличения разреженности в связи с возрастанием скорости отходящих воздушных масс. Процесс образования суммарных моментов силы, приложенных к лопастям турбины, увеличивает ее скорость вращения и обеспечивает значительное повышение КПД установки.The magnitude of the generated torque on the blades 9 is directly dependent on the wind speed: the higher the wind speed, the lower the pressure in the air chambers 21, 16, and the greater the moment on the pressure of the incremental mass in the air chamber 20 and, accordingly, the greater the pressure difference between the conjugate air chambers 20 and 21. At the same time, the frontal resistance of the turbine blades 1 to air flows passing through the air chambers 21 and 16 is reduced due to an increase in rarefaction due to an increase in the speed of the outgoing air x mass. The process of formation of total moments of force applied to the turbine blades increases its rotation speed and provides a significant increase in the efficiency of the installation.

Вращение лопастной ветровой турбины 1 передается поворотному валу 8, который механически связан с валом электрогенератора 5 (фиг. 1), ротор которого, вращаясь, наводит ЭДС в обмотках 42 статора и преобразует механическую энергию вращения ротора в электрическую энергию. Статор (фиг. 7) электрогенератора 5 содержат трехфазные обмотки 42, при низкой скорости вращения ротора обмотки соединены в звезду с помощью замыкания контактов коммутатора 43, а при высокой скорости ротора обмотки 42 переключаются в треугольник с помощью размыкания контактов коммутатора 4 3 и замыкания контактов коммутатора 44, уменьшая напряжение, и увеличивая силу выходного тока электрогенератора на выходе 45.The rotation of the blade wind turbine 1 is transmitted to the rotary shaft 8, which is mechanically connected to the shaft of the electric generator 5 (Fig. 1), the rotor of which rotates, induces the EMF in the stator windings 42 and converts the mechanical energy of rotation of the rotor into electrical energy. The stator (Fig. 7) of the electric generator 5 contains three-phase windings 42, at a low speed of rotation of the rotor, the windings are connected to a star by closing the contacts of the switch 43, and at a high speed of the rotor of the winding 42 are switched into a triangle by opening the contacts of the switch 4 3 and closing the contacts of the switch 44, decreasing the voltage, and increasing the strength of the output current of the electric generator at the output 45.

При продолжающемся увеличении скорости ветрового потока (фиг. 4), возрастает давление в воздушных камерах соплах 18, 19. В сопряженной с камерой 18 воздушной камере 17 за счет отражения воздушного потока от ветронаправляющего экрана 12 образуется безветренная область с более низким давлением. Вращающий момент прижатия 34, 35, 36, 37, 38, 39, всех прижимных механизмов отсечных пластин к ветронаправляющим экранам 10, 11, 12, 13, 14, 15, отрегулирован на срабатывание, при котором скорость вращения электрогенератора 5 приближается к максимально допустимой.With a continued increase in the speed of the wind flow (Fig. 4), the pressure in the air chambers of the nozzles 18, 19 increases. In the air chamber 17 connected to the chamber 18, a windless region with a lower pressure is formed due to the reflection of the air flow from the wind guide screen 12. The torque of pressing 34, 35, 36, 37, 38, 39, of all the clamping mechanisms of the shut-off plates to the wind guiding screens 10, 11, 12, 13, 14, 15, is adjusted to operate at which the rotation speed of the generator 5 approaches the maximum allowable.

Если вращающий момент, создаваемый давлением ветрового потока в воздушной камере 18 превысит вращающий момент прижатия прижимного механизма 36 отсечной пластины 24 к ветронаправляющему экрану 12, отсечная пластина 24 под действием силы давления ветрового потока ограниченно поворачивается вокруг вертикальной оси на шарнирном механизме 30, отводит часть воздушного потока в воздушную камеру 17, где воздушный поток, отражаясь от ветронаправляющего экрана 11, не совершая полезной работы, отводится в сторону от установки. При этом давление воздушного потока в рабочей камере 18 уменьшится, снижается давление на рабочие лопасти 9 турбины, что приводит к снижению скорости вращения ротора электрогенератора 5. Статорные обмотки 42 электрогенератора 5 соединяются в звезду, увеличивая выходное напряжение и снижая силу выходного тока. При дальнейшем повышении скорости ветрового потока возрастет давление в воздушных камерах соплах 18, 19 и, соответственно, скорость вращения электрогенератора 5, а обмотки 42 электрогенератора 5 включаются в треугольник, уменьшая напряжение, и увеличивая силу выходного тока, отдаваемого в сеть 45.If the torque created by the pressure of the wind flow in the air chamber 18 exceeds the torque of pressing the clamping mechanism 36 of the cut-off plate 24 to the wind-guiding screen 12, the shut-off plate 24 under the action of the pressure of the wind flow is limited to rotate around a vertical axis on the hinge mechanism 30, diverts part of the air flow into the air chamber 17, where the air flow, reflected from the wind-guiding screen 11, without performing useful work, is diverted to the side of the installation. In this case, the pressure of the air flow in the working chamber 18 will decrease, the pressure on the working blades 9 of the turbine will decrease, which will lead to a decrease in the rotational speed of the rotor of the electric generator 5. The stator windings 42 of the electric generator 5 are connected to a star, increasing the output voltage and reducing the output current. With a further increase in the speed of the wind flow, the pressure in the air chambers of the nozzles 18, 19 and, accordingly, the rotation speed of the electric generator 5 will increase, and the windings 42 of the electric generator 5 are included in the triangle, reducing the voltage, and increasing the strength of the output current supplied to the network 45.

При последующем возрастании (фиг. 5) скорости ветрового потока до штормового и приближении скорости вращения ротора электрогенератора 5 к максимально допустимой, разность давления в воздушных камерах 18 и 19 продолжит увеличиваться из-за открытого проема отсечной пластины 24 в ветронаправляющем экране 12. Вращающий момент от давления сжатого ветрового потока в воздушной камере 19 превышает момент прижатия прижимного механизма 37 отсечной пластины 25 к ветронаправляющему экрану 13. Отсечная пластина 25, ограниченно поворачиваясь вокруг вертикальной оси на шарнирном механизме 31, отводит часть воздушного потока в воздушную камеру 18 через проем, образованный в ветронаправляющем экране 13, и полностью отсекает от воздушного потока рабочие лопасти 9 турбины 1 в воздушной камере 18 и тем самым исключает из работы воздушную камеру 18. Часть воздушного потока через проем, образованный открытой отсечной пластиной 25 в ветронаправляющем экране 13 и проем, образованный открытой отсечной пластиной 24 в ветронаправляющем экране 12, отражаясь от ветронаправляющего экрана 11 воздушной камеры 17, и не совершая полезной работы, отводится в правую сторону от установки. При этом давление воздушного потока в оставшейся рабочей камере 19 снижается, уменьшается момент давления на лопасти 9 лопастной ветровой турбины 1, скорость вращения ее и соответственно ротора электрогенератора 5 снижается, обмотки 42 электрогенератора 5 соединяются в звезду, увеличивая выходное напряжение и снижая силу выходного тока электрогенератора. При дальнейшем повышении скорости ветрового потока возрастает давление в оставшейся воздушной камере 19 и соответственно скорость вращения электрогенератора, обмотки электрогенератора 5 включаются в треугольник, уменьшая напряжение, и увеличивая силу выходного тока электрогенератора. В случае дальнейшего возрастания скорости ветрового потока, выше расчетных значений, срабатывают защитные средства торможения турбины 1.With a subsequent increase (Fig. 5) of the wind flow velocity to the storm speed and the rotation speed of the rotor of the electric generator 5 to the maximum allowable, the pressure difference in the air chambers 18 and 19 will continue to increase due to the open opening of the shut-off plate 24 in the wind guide screen 12. Torque from the pressure of the compressed wind flow in the air chamber 19 exceeds the moment of pressing the clamping mechanism 37 of the shut-off plate 25 to the wind-guiding screen 13. The shut-off plate 25, limitedly turning around the vertical axial axis on the hinge mechanism 31, diverts part of the air flow into the air chamber 18 through an opening formed in the wind guide screen 13 and completely cuts off the working blades 9 of the turbine 1 in the air chamber 18 from the air flow and thereby excludes the air chamber 18. air flow through the opening formed by the open shutoff plate 25 in the wind guide screen 13 and the opening formed by the open shutoff plate 24 in the wind guide screen 12, reflected from the wind guide screen 11 of the air chamber 17, and not with Completing useful work, is diverted to the right side of the installation. In this case, the air flow pressure in the remaining working chamber 19 decreases, the moment of pressure on the blades 9 of the blade wind turbine 1 decreases, the rotation speed of it and, accordingly, the rotor of the electric generator 5 decreases, the windings 42 of the electric generator 5 are connected to a star, increasing the output voltage and decreasing the output current of the electric generator . With a further increase in the speed of the wind flow, the pressure in the remaining air chamber 19 increases and, accordingly, the rotation speed of the generator, the windings of the generator 5 are turned into a triangle, decreasing the voltage, and increasing the output current of the generator. In the case of a further increase in the speed of the wind flow, above the calculated values, protective means for braking the turbine 1 are activated.

При уменьшении скорости ветрового потока снижается давление в воздушных камерах сопла 18, 19, уменьшается давление на лопасти ветровой турбины 1 в оставшейся воздушной камере 19, скорость вращения турбины 1 и соответственно скорость вращения ротора электрогенератора 5 снижаются, а обмотки 42 электрогенератора соединяются в звезду, увеличивая выходное напряжение и снижая силу выходного тока электрогенератора.With a decrease in the speed of the wind flow, the pressure in the air chambers of the nozzle 18, 19 decreases, the pressure on the blades of the wind turbine 1 in the remaining air chamber 19 decreases, the rotation speed of the turbine 1 and, accordingly, the rotation speed of the rotor of the electric generator 5 are reduced, and the windings of the electric generator 42 are connected to a star, increasing output voltage and reducing the power of the output current of the generator.

Дальнейшее снижение скорости ветрового потока, снижает давление в воздушных камерах 18, 19 до величины, при которой момент сопротивления прижимного механизма 36 превысит момент давления ветрового потока на отклоненную отсечную пластину 24. Отсечная пластина 24 под действием вращающего момента прижимного механизма 36, ограничено поворачиваясь вокруг вертикальной оси на шарнирном механизме 30, прижимается к ветронаправляющему экрану 12, давление воздушного потока в воздушных камерах соплах 18, 19, уравнивается через проем в ветронаправляющем экране 13, образованный отклоненной отсечной пластиной 25. Отсечная пластина 25 под действием вращающего момента прижимного механизма 37, ограничено поворачивается вокруг вертикальной оси на шарнирном механизме 31, прижимается к ветронаправляющему экрану 13, открывает для воздушного потока рабочие лопасти 9 ветровой турбины 1 в воздушной камере 18 и возвращает гелиоветровую энергетическую установку в начальное состояние.A further decrease in the speed of the wind flow reduces the pressure in the air chambers 18, 19 to a value at which the moment of resistance of the pressure mechanism 36 exceeds the moment of pressure of the wind flow by the deflected shut-off plate 24. The shut-off plate 24 is limited by turning around the vertical moment of the pressure of the clamp mechanism 36 axis on the swivel mechanism 30, is pressed against the wind guide screen 12, the air flow pressure in the air chambers of the nozzles 18, 19, is equalized through the opening in the wind guide screen Anne 13, formed by a deflected shut-off plate 25. The shut-off plate 25 under the action of the torque of the clamping mechanism 37, is limited to rotate around a vertical axis on the hinge mechanism 31, is pressed against the wind guide screen 13, opens the working blades 9 of the wind turbine 1 in the air chamber 18 for air flow and returns the solar wind power plant to its initial state.

Фотоэлектрический преобразователь 6 (фиг. 1) состоит из нескольких соединенных боковыми поверхностями секторов, которые скомбинированы с верхней крышкой, обеспечивающей горизонтальное положение секций фотоэлектрических преобразователей. Эффективность преобразования солнечного излучения в электрическую энергию в данном конструктивном решении имеет прямую зависимость от положения солнца над уровнем горизонта. Фотоэлектрический преобразователь 6 имеет покрытие 40 с рельефной поверхностью со стороны падающей солнечной энергии по всей горизонтальной площади, выполненное из прозрачного для солнечного излучения материала, предназначенное для защиты от абразивных частиц и увеличения площади поглощения отраженных световых потоков. Нижняя часть 41 фотоэлектрического преобразователя 6, выполняет роль подложки и радиатора охлаждения фотоэлементов.The photoelectric transducer 6 (Fig. 1) consists of several sectors connected by the lateral surfaces, which are combined with a top cover, providing a horizontal position of the sections of the photoelectric converters. The efficiency of converting solar radiation into electrical energy in this design solution is directly dependent on the position of the sun above the horizon. The photovoltaic converter 6 has a coating 40 with a relief surface on the side of the incident solar energy over the entire horizontal area, made of a material transparent to solar radiation, designed to protect against abrasive particles and increase the absorption area of reflected light fluxes. The lower part 41 of the photoelectric converter 6, acts as a substrate and a radiator for cooling the solar cells.

Повышение возможности функционирования гелиоветровой энергетической установки в широком диапазоне скоростей ветрового потока обеспечивается за счет переключения статорных обмоток электрогенератора, применения отсечных пластин, которые при приближении скорости электрогенератора к максимально допустимой, отводят или отсекают часть воздушного потока от рабочих лопастей турбины и тем самым снижают давление в оставшихся рабочих камерах соплах, уменьшают скорость вращения ротора электрогенератора и обеспечивают бесперебойное электроснабжение потребителей.An increase in the possibility of functioning of a solar wind power installation in a wide range of wind flow speeds is provided by switching the stator windings of the electric generator, using shut-off plates, which, when the electric generator speed approaches the maximum permissible, divert or cut off part of the air flow from the turbine blades and thereby reduce the pressure in the remaining working chambers nozzles, reduce the rotation speed of the rotor of the generator and ensure uninterrupted electric consumer equipping.

Технический результат при реализации предлагаемой энергетической установки заключается в комплексном использовании энергии солнца и ветра для выработки электрической энергии независимо от направления ветрового потока Уменьшение давления ветра на нерабочие лопасти турбины, повышение давления и обеспечение оптимального направления с закручиванием ветрового потока на рабочие лопасти турбины, использование энергии ветра со всей боковой вертикальной площади установки, обеспечивает работу установки при скорости ветрового потока менее 1 м/с, и позволяет преобразовывать энергию низко потенциальных ветровых потоков, а также эффективную работу в широком диапазоне скоростей ветрового потока, что суммарно ведет к общему повышению КПД и увеличивает надежность электроснабжения нагрузок конечного потребителя даже при штормовой скорости воздушных потоков, когда известные ветровые установки отключаются устройствами торможения для защиты от перенапряжения электрогенератора.The technical result in the implementation of the proposed power plant is the integrated use of solar and wind energy to generate electrical energy regardless of the direction of the wind flow. Reducing wind pressure on non-working turbine blades, increasing pressure and ensuring optimal direction with the wind flow twisting on the turbine blades, using wind energy with the entire lateral vertical area of the installation, ensures the operation of the installation at a wind flow speed of less than e 1 m / s, and allows you to convert the energy of low potential wind flows, as well as efficient operation in a wide range of wind flow speeds, which in total leads to an overall increase in efficiency and increases the reliability of the power supply to the end-user loads even with a storm air speed when known wind installations are switched off by braking devices to protect against overvoltage of the electric generator.

Заявляемая электроэнергетическая установка имеет ряд значимых преимуществ, перед известными техническими решениями с горизонтальной осью круглого вращения, в частности: отсутствует эффект срывания ветрового потока с рабочих лопастей турбины, конструктивное расположение турбины установки в центре неподвижных спиралевидных ветронаправляющих экранов полностью исключает эффект мерцания, воздушные камеры сопла сглаживают порывы ветрового потока, тем самым снижают пульсацию напряжения на выходе электрогенератора. В ветровых генераторах с горизонтальной осью круглого вращения конструктивной необходимостью является наличие основных элементов: фундамента, башни, поворотного механизма, гондолы, трансмиссии, обтекателя и т.д., что значительно усложняет их конструкцию и монтаж.The inventive electric power installation has a number of significant advantages over known technical solutions with a horizontal axis of circular rotation, in particular: there is no effect of disruption of the wind flow from the working blades of the turbine, the constructive arrangement of the turbine of the installation in the center of the stationary spiral-shaped wind guide screens completely eliminates the flickering effect, the air chambers of the nozzle smooth out gusts of wind flow, thereby reducing the ripple voltage at the output of the generator. In wind generators with a horizontal axis of circular rotation, the structural necessity is the presence of the basic elements: foundation, tower, rotary mechanism, nacelle, transmission, fairing, etc., which greatly complicates their design and installation.

При этом преимуществом заявляемой установки является также простота конструкции, и улучшенные массогабаритные характеристики, что существенно снижает площадь для ее монтажа. Реализация модульного принципа построения увеличивает надежность, допускает возможность вертикальной сборки нескольких установок, упрощает монтаж и техническое обслуживание. Расположение гелиоветровых энергетических установок на незначительном расстоянии от потребителя электрической энергии значительно упрощает и снижает расходы на передачу электрической энергии.At the same time, the advantage of the claimed installation is also the simplicity of design and improved weight and size characteristics, which significantly reduces the area for its installation. The implementation of the modular construction principle increases reliability, allows the possibility of vertical assembly of several plants, simplifies installation and maintenance. The location of solar wind power plants at a small distance from the consumer of electric energy greatly simplifies and reduces the cost of transmission of electric energy.

Ниже приведен пример расчета опытного образца предлагаемой установки с заданными габаритными размерами:The following is an example of calculating the prototype of the proposed installation with the specified overall dimensions:

высота камеры - 3,5 м; ширина входа одной камеры - 3 м. Входная площадь одной камеры составляет: S1=3,5*3=10,5 м2.camera height - 3.5 m; the width of the entrance of one chamber is 3 m. The input area of one chamber is: S 1 = 3.5 * 3 = 10.5 m 2 .

Боковая площадь установки зависит от направления ветрового потока и соответствует следующим значениям:The lateral area of the installation depends on the direction of the wind flow and corresponds to the following values:

Максимальная боковая входная площадь установки Smax=21 м2 Maximum lateral inlet area of the installation S max = 21 m 2

Минимальная боковая входная площадь установки Smin=15,6 м2 Minimum lateral inlet area of the installation S min = 15,6 m 2

Площадь боковой поверхности данного образца соответствует обметаемой площади (S2) установки с горизонтальной осью вращения и диаметром ротора D=5 м;The lateral surface area of this sample corresponds to the swept area (S 2 ) of the installation with a horizontal axis of rotation and a rotor diameter of D = 5 m;

S2=1/4*п*D2, где S2 - обметаемая площадь; п-3,14; D -диаметр ротора; S2=19,6 м2 S 2 = 1/4 * n * D 2 , where S 2 is the swept area; p-3.14; D is the rotor diameter; S 2 = 19.6 m 2

В зависимости от среднегодовой скорости ветровых потоков в данном регионе допускается изменение входной боковой вертикальной площади воздушных камер сопел для обеспечения оптимальных режимов работы установки путем изменения длины спиралевидных ветронаправляющих экранов. Наиболее приоритетные места размещения гелиоветровых энергетических установок для их эффективной работы - крыши высотных зданий, вспомогательных сооружений, заводов, цехов, гаражей, водонапорных башен и т.д.Depending on the average annual speed of wind flows in this region, it is allowed to change the input lateral vertical area of the air chambers of the nozzles to ensure optimal operating conditions of the installation by changing the length of the spiral wind-guiding screens. The most priority locations for solar energy installations for their efficient operation are the roofs of high-rise buildings, auxiliary structures, factories, workshops, garages, water towers, etc.

Естественные потери мощности ветрового потока, связанные с трением ветра о ветронаправляющие экраны и потери энергии ветрового потока в зонах максимального давления через щелевые зазоры между турбиной верхней и нижней крышкой, между рабочими лопастями турбины и ветронаправляющими экранами незначительны.The natural losses of the wind flow power associated with the friction of the wind against the wind guiding screens and the energy loss of the wind flow in the zones of maximum pressure through the slit gaps between the upper and lower cover turbines, between the turbine blades and the wind guiding shields are insignificant.

Выполнение гелиоветровой энергетической установки в соответствии с изобретением позволит повысить ее эксплуатационную эффективность. По сравнению с известными ветровыми установками обеспечивается значительное повышение коэффициента использования энергии ветра (ξ), который определяется как отношение механической мощности на валу ветроколеса (Рвк) к мощности ветрового потока (Р):The implementation of the solar wind power plant in accordance with the invention will improve its operational efficiency. Compared with the known wind installations, a significant increase in the coefficient of utilization of wind energy (ξ) is provided, which is defined as the ratio of the mechanical power on the shaft of the wind wheel (P VK ) to the power of the wind flow (P):

ξ=Рвк/Рξ = P vk / P

Коэффициент использования энергии ветра определяет максимум части энергии ветрового потока, которая может быть использована ветродвигателем. В предлагаемой энергетической установке при скорости ветрового потока от минимально эффективной до скорости, при которой произойдет срабатывание отсечной пластины, коэффициент использования энергии ветра (ξ) практически приблизится к теоретическому максимуму.The wind energy utilization factor determines the maximum part of the wind flow energy that can be used by a wind turbine. In the proposed power plant, at a wind flow speed from minimally effective to the speed at which the cut-off plate will operate, the wind energy utilization factor (ξ) will practically approach the theoretical maximum.

Основные технические преимущества заявляемой установки уменьшение давления потока ветра на лобовую площадь нерабочих лопастей турбины, повышение вращающего момента и обеспечение оптимального направления с закручиванием ветрового потока на рабочие лопасти турбины, использование энергии ветра со всей боковой вертикальной площади установки, позволяет повысить коэффициент использования энергии ветра (ξ), перед известными техническими решениями с вертикальными осями вращения, например, ротором Савоуниса, ротором Дарье и т.д.The main technical advantages of the inventive installation, reducing the pressure of the wind flow on the frontal area of the turbine inactive blades, increasing the torque and ensuring the optimal direction with the wind flow spinning on the turbine blades, using wind energy from the entire lateral vertical area of the installation, allows to increase the wind energy utilization factor (ξ ), in front of known technical solutions with vertical axes of rotation, for example, Savonis rotor, Darier rotor, etc.

В установках с горизонтальными осями вращения присутствуют потери энергии при преобразовании энергии аэродинамических сил ветрового потока в механическую энергию вращающегося колеса, связанные с образованием вихрей, сходящих с концов лопастей ротора, потерь на кручение струи, потерь, происходящих следствие неполного использования всей ометаемой площади крыла, а в установках большой мощности необходимостью является применение механического редуктора (мультипликатора), передающего вращающий момент ветроколеса ротору электрогенератора, что снижает надежность и уменьшает коэффициент использования энергии ветра.In plants with horizontal axes of rotation, there are energy losses when converting the energy of the aerodynamic forces of the wind flow into the mechanical energy of a rotating wheel, associated with the formation of vortices coming from the ends of the rotor blades, losses due to torsion of the jet, losses resulting from the incomplete use of the entire swept wing area, and in high-power installations, it is necessary to use a mechanical gearbox (multiplier) that transmits the rotational moment of the wind wheel to the rotor of the electric generator ora, which reduces reliability and reduces the utilization of wind energy.

Процесс образования суммарных моментов силы, приложенных к лопастям турбины, увеличивает ее осевую скорость и обеспечивает значительное повышение коэффициента использования энергии ветра (ξ) предлагаемой гелиоветровой энергетической установки перед известными техническими решениями с горизонтальными осями вращения. В отличие от них предлагаемая установка использует не ометаемую лопастями ротора площадь потока ветра, а всю входную боковую площадь гелиоветровой энергетической установки, состоящей из общей площади проемов воздушных камер сопел, обращенных входами к ветровому потоку, осуществляя использование всей входящей массы и момента аэродинамического давления воздушного потока для эффективного преобразования.The process of formation of the total moments of force applied to the turbine blades increases its axial speed and provides a significant increase in the wind energy utilization coefficient (ξ) of the proposed solar wind power plant in front of the known technical solutions with horizontal rotation axes. In contrast to them, the proposed installation uses not the wind flow area swept by the rotor blades, but the entire inlet lateral area of the solar wind power plant, which consists of the total area of the openings of the air chambers of the nozzles facing the entrances to the wind flow, using the entire incoming mass and the moment of aerodynamic pressure of the air flow for efficient conversion.

Основные значимые преимущества гелиоветровой энергетической установки - образование суммарных моментов силы приложенных к лопастям турбины, использование для преобразования не только энергии лобовой площади ветрового потока, но и дополнительных моментов силы сопутствующих энергий, энергию расширяющихся воздушных масс, энергию приращенной воздушной массы и энергию массы отходящего ветрового потока, приводят к повышению коэффициента использования энергии ветра (ξ).The main significant advantages of the solar wind power plant are the formation of the total moments of force applied to the turbine blades, the use of not only the energy of the frontal area of the wind flow, but also the additional moments of the accompanying energy, the energy of the expanding air masses, the energy of the incremental air mass and the mass energy of the outgoing wind stream to convert , lead to an increase in the coefficient of utilization of wind energy (ξ).

Взаимодействие между собой различных моментов силы приложенных к лопастям турбины является нелинейным и зависит от величины входной площади воздушного потока установки, которая в свою очередь связанна с направлением ветрового потока, конструктивными характеристиками и законами аэродинамики. В частности, когда входная площадь установки по отношению к ветровому соответствует максимальному значению, энергия приращенной воздушной массы отсутствует, но потери энергии компенсируется увеличением энергии массы отходящего ветрового потока за счет увеличения площади отражения ветрового потока и соответственно увеличения области разряженного давления за установкой.The interaction between the various moments of force applied to the turbine blades is non-linear and depends on the size of the input air flow area of the installation, which in turn is related to the direction of the wind flow, structural characteristics and laws of aerodynamics. In particular, when the input area of the installation with respect to the wind corresponds to the maximum value, there is no incremental air mass energy, but the energy loss is compensated by the increase in the mass energy of the outgoing wind flow due to an increase in the reflection area of the wind flow and, accordingly, an increase in the area of discharged pressure behind the installation.

Из приведенного выше описания заявляемого изобретения для каждого специалиста в данной области очевидна возможность его реализации, что позволяет считать его соответствующим условию патентоспособности и критерию "промышленная применимость".From the above description of the claimed invention, for each person skilled in the art, the possibility of its implementation is obvious, which allows it to be considered as meeting the patentability condition and the criterion of "industrial applicability".

Предлагаемое изобретение способствует созданию гелиоветровой энергетической установки, обеспечивающей эффективное преобразование энергии ветра в электрическую энергию независимо от направления ветрового потока в широком диапазоне скорости движения воздушных масс.The present invention contributes to the creation of a solar wind power plant that provides effective conversion of wind energy into electrical energy, regardless of the direction of the wind flow in a wide range of air velocity.

Claims (11)

1. Гелиоветровая энергетическая установка, содержащая лопастную ветровую турбину с вертикальной осью вращения, расположенную внутри ветронаправляющего аппарата с нижней и верхней крышками, электрогенератор на оси лопастной ветровой турбины, фотоэлектрический преобразователь световой энергии, установленный на верхней крышке, отличающаяся тем, что лопастная ветровая турбина выполнена в виде параллельных дисков, скрепленных осевыми отверстиями с поворотным валом, диски образуют пустотелые барабаны, между внутренними поверхностями дисков жестко закреплены вертикальные лопасти, турбина размещена в центре ветронаправляющего аппарата, выполненного в виде равномерно распределенных по окружности вертикальных неподвижных спиралевидных ветронаправляющих экранов, выполненных в совокупности с лопастями ветровой турбины в виде раскручивающихся спиралей, начала которых закреплены на вертикальном поворотном валу ветровой турбины, а концы отведены к периферии ветронаправляющего аппарата, верхние края ветронаправляющих экранов соединены с верхней крышкой, нижние края соединены с нижней крышкой, образуя воздушные камеры сопла, в тело ветронаправляющих экранов встроены отсечные пластины, их концы, расположенные вблизи оси вращения турбины, установлены на ветронаправляющих экранах при помощи шарниров, выполненных с возможностью ограниченного поворота отсечных пластин вокруг вертикальной оси, а отсечные пластины односторонне прижаты к ветронаправляющим экранам прижимными механизмами.1. A solar wind power installation comprising a bladed wind turbine with a vertical axis of rotation located inside a wind guide with lower and upper covers, an electric generator on the axis of the bladed wind turbine, a photovoltaic light energy converter mounted on the upper cover, characterized in that the bladed wind turbine is made in the form of parallel disks fastened by axial holes with a rotary shaft, the disks form hollow drums between the inner surfaces of vertical blades are rigidly fixed, the turbine is located in the center of the wind guide apparatus, made in the form of vertical stationary spiral-shaped wind guide screens uniformly distributed around the circumference, made in conjunction with the blades of the wind turbine in the form of spinning spirals, the beginnings of which are fixed on the vertical rotary shaft of the wind turbine, and the ends allotted to the periphery of the wind guide apparatus, the upper edges of the wind guide screens are connected to the top cover, the lower edges of the soy are dined with the bottom cover, forming nozzle air chambers, shut-off plates are built into the body of the wind-guiding screens, their ends located near the axis of rotation of the turbine are mounted on the wind-guiding screens using hinges made with the possibility of limited rotation of the shut-off plates around the vertical axis, and the shut-off plates are one-sided pressed to the windshield screens with clamping mechanisms. 2. Гелиоветровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что поверхность фотоэлектрического преобразователя со стороны падающей солнечной энергии выполнена рельефной и покрыта слоем прозрачного для солнечного излучения материала.2. The solar wind power plant according to claim 1, characterized in that the surface of the photovoltaic converter on the side of the incident solar energy is embossed and covered with a layer of material transparent to solar radiation. 3. Гелиоветровая энергетическая установка по п. 2, отличающаяся тем, что фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде секторов, соединенных боковыми поверхностями, выходы которых имеют последовательно-параллельное электрическое соединение и объединены в общую электрическую цепь.3. The solar wind power plant according to claim 2, characterized in that the photoelectric converter is made in the form of sectors connected by side surfaces, the outputs of which have a series-parallel electrical connection and are combined into a common electrical circuit. 4. Гелиоветровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что статорные обмотки электрогенератора выполнены с возможностью переключения по схеме звезды или треугольника в зависимости от скорости ветрового потока.4. A solar wind power plant according to claim 1, characterized in that the stator windings of the electric generator are made with the possibility of switching according to the pattern of a star or a triangle depending on the speed of the wind flow. 5. Гелиоветровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что площадь поверхности отсечных пластин и вращающий момент прижатия прижимных механизмов отсечных пластин к ветронаправляющим экранам выбираются в соответствии с максимально допустимой скоростью вращения ротора электрогенератора.5. The solar wind power plant according to claim 1, characterized in that the surface area of the shut-off plates and the torque of pressing the clamping mechanisms of the shut-off plates to the wind-guiding screens are selected in accordance with the maximum permissible rotation speed of the rotor of the generator. 6. Гелиоветровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что она конструктивно выполнена в виде модулей с возможностью вертикальной сборки.6. The solar wind power plant according to claim 1, characterized in that it is structurally made in the form of modules with the possibility of vertical assembly. 7. Гелиоветровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что между вертикальными неподвижными спиралевидными ветронаправляющими экранами вблизи ветровой турбины на верхнюю и нижнюю крышки установлены дополнительные ветронаправляющие экраны, ориентированные соответственно с направлением ветронаправляющих экранов. 7. The solar-wind power plant according to claim 1, characterized in that between the stationary vertical spiral-shaped wind-guiding screens near the wind turbine, additional wind-guiding screens are installed on the upper and lower covers, oriented respectively with the direction of the wind-guiding screens. 8. Гелиоветровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что в каждом пустотелом барабане лопастной ветровой турбины установлено одинаковое число вертикальных спиралевидных лопастей.8. The solar wind power plant according to claim 1, characterized in that in each hollow drum of a blade wind turbine an equal number of vertical spiral-shaped blades is installed. 9. Гелиоветровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что число лопастей турбины в каждом пустотелом барабане различно.9. The solar wind power plant according to claim 1, characterized in that the number of turbine blades in each hollow drum is different. 10. Гелиоветровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что лопасти ветровой турбины в каждом пустотелом барабане расположены равномерно по кругу.10. A solar wind power plant according to claim 1, characterized in that the blades of a wind turbine in each hollow drum are arranged uniformly in a circle. 11. Гелиоветровая энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что вокруг ветровой лопастной турбины между вертикальными неподвижными спиралевидными ветронаправляющими экранами и дополнительными экранами размещены по окружности фрагменты плоских кольцеобразных пластин, лежащих в одной плоскости с дисками ветровой лопастной турбины и формирующих секции ветронаправляющего аппарата.11. The solar wind power plant according to claim 1, characterized in that around the wind vane turbine between the vertical stationary spiral-shaped wind-guiding screens and additional screens, fragments of flat annular plates lying in the same plane with the disks of the wind-bladed turbine and forming sections of the wind-guiding apparatus are placed around the circumference.
RU2018147373A 2019-01-16 2019-01-16 Helio-wind power plant RU2714584C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018147373A RU2714584C1 (en) 2019-01-16 2019-01-16 Helio-wind power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018147373A RU2714584C1 (en) 2019-01-16 2019-01-16 Helio-wind power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2714584C1 true RU2714584C1 (en) 2020-02-18

Family

ID=69626202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018147373A RU2714584C1 (en) 2019-01-16 2019-01-16 Helio-wind power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2714584C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2736680C1 (en) * 2020-05-13 2020-11-19 Ильдар Фанильевич Зайнуллин Heliowind power plant of increased power
RU2748714C1 (en) * 2020-09-07 2021-05-31 Ильдар Фанильевич Зайнуллин Portable wind generator
RU217734U1 (en) * 2022-08-14 2023-04-14 Валерий Викторович Перевалов WIND SOLAR POWER PLANT

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3126749A1 (en) * 1981-07-02 1983-01-20 Willi 1000 Berlin Höppner Wind rotor with air flow guide stator
SU1721285A1 (en) * 1989-06-20 1992-03-23 В.А.Захаров и А.В.Захаров Wind motor
RU2249722C1 (en) * 2004-05-05 2005-04-10 Иванайский Алексей Васильевич Rotary wind power station
RU2251022C1 (en) * 2003-11-13 2005-04-27 Зазимко Вадим Николаевич Windmill electric generating plant
EP1406011B1 (en) * 2001-06-07 2005-10-26 Wasaburo Murai Wind pumping power generation device
RU71707U1 (en) * 2007-12-04 2008-03-20 Нина Александровна Устина ROTARY WIND ENGINE
WO2011098957A1 (en) * 2010-02-09 2011-08-18 Naturamica Societa Cooperativa Vertical axis wind generator

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3126749A1 (en) * 1981-07-02 1983-01-20 Willi 1000 Berlin Höppner Wind rotor with air flow guide stator
SU1721285A1 (en) * 1989-06-20 1992-03-23 В.А.Захаров и А.В.Захаров Wind motor
EP1406011B1 (en) * 2001-06-07 2005-10-26 Wasaburo Murai Wind pumping power generation device
RU2251022C1 (en) * 2003-11-13 2005-04-27 Зазимко Вадим Николаевич Windmill electric generating plant
RU2249722C1 (en) * 2004-05-05 2005-04-10 Иванайский Алексей Васильевич Rotary wind power station
RU71707U1 (en) * 2007-12-04 2008-03-20 Нина Александровна Устина ROTARY WIND ENGINE
WO2011098957A1 (en) * 2010-02-09 2011-08-18 Naturamica Societa Cooperativa Vertical axis wind generator

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2736680C1 (en) * 2020-05-13 2020-11-19 Ильдар Фанильевич Зайнуллин Heliowind power plant of increased power
RU2748714C1 (en) * 2020-09-07 2021-05-31 Ильдар Фанильевич Зайнуллин Portable wind generator
RU217734U1 (en) * 2022-08-14 2023-04-14 Валерий Викторович Перевалов WIND SOLAR POWER PLANT
RU217787U1 (en) * 2022-08-14 2023-04-18 Валерий Викторович Перевалов WIND SOLAR POWER PLANT
RU217788U1 (en) * 2022-08-14 2023-04-18 Валерий Викторович Перевалов WIND SOLAR POWER PLANT
RU2802563C1 (en) * 2022-08-14 2023-08-30 Валерий Викторович Перевалов Wind and solar power plant
RU2802564C1 (en) * 2022-08-14 2023-08-30 Валерий Викторович Перевалов Wind and solar power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8232664B2 (en) Vertical axis wind turbine
US10612515B2 (en) Vertical axis wind turbine
EP1406011B1 (en) Wind pumping power generation device
EP2409024B1 (en) Turbine assembly
US11236724B2 (en) Vertical axis wind turbine
AU2010359619B2 (en) Vertical axis turbine
US9194371B2 (en) Wind turbine
US20140356163A1 (en) Turbomachine
CA2797729A1 (en) Hybrid wind and solar energy device
WO2002057625A1 (en) A wind-driven electrical power-generating device
RU2714584C1 (en) Helio-wind power plant
JP2007100583A (en) Hybrid wind power generation system
RU2531478C2 (en) Wind turbine
RU2539604C2 (en) Wind-driven power plant
RU193683U1 (en) Photovoltaic Power Station
WO2011109003A1 (en) Wind energy installation
RU114106U1 (en) WIND POWER MODULE
CN114370371A (en) Wind-gathering efficient vertical axis wind power generation device
RU2736680C1 (en) Heliowind power plant of increased power
RU2748714C1 (en) Portable wind generator
CN214998017U (en) Self-adaptive wind gathering and discharging small wind power generation device
RU217788U1 (en) WIND SOLAR POWER PLANT
RU188712U1 (en) Photoelectric autonomous power station
RU217787U1 (en) WIND SOLAR POWER PLANT
JP3158632U (en) Hybrid wind power generation system