RU2759581C1 - Мобильная ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения - Google Patents
Мобильная ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2759581C1 RU2759581C1 RU2021103900A RU2021103900A RU2759581C1 RU 2759581 C1 RU2759581 C1 RU 2759581C1 RU 2021103900 A RU2021103900 A RU 2021103900A RU 2021103900 A RU2021103900 A RU 2021103900A RU 2759581 C1 RU2759581 C1 RU 2759581C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- mast
- rotation
- wind wheel
- blades
- Prior art date
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000005442 atmospheric precipitation Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
- F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
-
- 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
- F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor the axis being vertical
-
- 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
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/30—Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/32—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on moving objects, e.g. vehicles
-
- 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
- Y02E10/728—Onshore wind turbines
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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)
- Power Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Мобильная ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения предназначена для преобразования кинетической энергии потоков воздуха с небольшими скоростями в электроэнергию для снабжения предприятий преимущественно сельского хозяйства и малого бизнеса, расположенных в труднодоступных и удаленных районах. Установка содержит шестигранное ветроколесо с лопастями, связанное с трубой-мачтой, проходящей в закрытый объем, в котором расположен редуктор, соединенный муфтами с валом и генератором, связанным с сетью потребителей электроэнергии. Ветроколесо образовано ступицей, закрытой сверху колпаком, с двумя фланцами, к которым жестко присоединены шесть спиц рамной конструкции из труб, каждая из которых исполнена из трех одинаковых секций. К краям спиц жестко прикреплен обод из двенадцати труб. В крайних в сторону обода секциях спиц жестко закреплены шесть плоских лопастей в виде пустотелых полуцилиндров. Ступица установлена с возможностью вращения и соединена неподвижно своим верхом с валом, размещенным внутри составной по высоте трубы-мачты. При этом труба-мачта установлена опирающейся на П-образный элемент с косозубыми шестернями, предназначенный для передачи вращения через первую муфту редуктору, а через вторую муфту - генератору, и снабжена плоским шарниром, размещенным выше закрытого объема, для обеспечения поворота и подъема собранного ветроколеса в вертикальное положение. Установка выполнена с возможностью перемещения и оснащена трубой для подъема ветроколеса с лопастями в вертикальное положение, причем в верхней части трубы установлен с возможностью поворота блок с тросом, одним концом соединенным с проушиной, прикрепленной к трубе-мачте, и другим концом соединенным с лебедкой, закрепленной в грунте. Ниже проушины трубы-мачты закреплены тросовые опоры, соединенные с анкерами, зафиксированными в грунте. Техническим результатом является обеспечение передвижения установки для работы в потоке воздуха при пониженной трудоемкости изготовления. 5 ил.
Description
Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам и предназначено для преобразования кинетической энергии потоков воздуха с небольшими скоростями в электроэнергию для снабжения предприятий преимущественно сельского хозяйства и малого бизнеса, расположенных в труднодоступных и удаленных районах.
Известен стационарный ветродвигатель, содержащий ветровую турбину с вертикальной осью вращения, образованную из плоских профилированных осесимметричных лопастей, соединенных верхней и нижней круглыми крышками и расположенных внутри направляющей системы в виде неподвижных осесимметричных направляющих вертикальных створок, равномерно расположенных и закрепленных верхней и нижней крышками. Лопасти образованы наружной, средней и внутренней сторонами с соотношением сторон по ширине, соответственно, 1:5:10-1:5:20. Средняя и наружная стороны каждой лопасти загнуты в направлении вертикальной оси вращения турбины под углом, соответственно, 130-150° и 90-135°. Четные лопасти размещены с зазором относительно оси вращения, а нечетные лопасти установлены вплотную к оси вращения(патент RU 2399789, МПК F03D 3/04 (2006.01)).
Основными недостатками данного ветродвигателя являются пониженная эффективность работы и не высокий коэффициент полезного действия вследствие низкого использования воздушного потока, обусловленного плоской формой лопастей, а также отсутствие возможности передвижения.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является стационарная ветроэнергетическая установка малой мощности с вертикальной осью вращения для преобразования энергии ветра в электроэнергию, содержащее ветроколесо с лопастями сложной криволинейной конструкции, то есть ротор Дарье, по типу пропеллера самолета или вертолета, которое преобразует энергию ветра в энергию вращения вала, Ветроколесо связано с трубой - мачтой, проходящей в закрытый объем, в котором расположен редуктор, соединенный муфтами с валом и генератором, связанным с сетью потребителей электроэнергии (Безруких П.П. Что может дать энергия ветра: ответы на 33 вопроса / П.П. Безруких, П.П. Безруких (мл.). - М.: НИЦ Инженер, 1998. - С. 6, 8, рис. 2).
Основными недостатками ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения являются отсутствие возможности передвижения и повышенная трудоемкость изготовления вследствие сложной конструкции ротора Дарье, так как он производится только в специализированных авиационных предприятиях.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании мобильной ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения, обеспечивающей передвижение для работы в потоке воздуха, при пониженной трудоемкости изготовления.
Решение этой технической проблемы достигается тем, что в мобильной ветроэнергетической установке с вертикальной осью вращения, содержащей ветроколесо с лопастями, связанное с трубой - мачтой, проходящей в закрытый объем, в котором расположен редуктор, соединенный муфтами с валом и генератором, связанным с сетью потребителей электроэнергии, согласно изобретению ветроколесо выполнено шестигранным и образовано ступицей, закрытой сверху колпаком, с двумя фланцами, к которым жестко присоединены шесть спиц рамной конструкции из труб, каждая из которых исполнена из трех одинаковых секций. К краям спиц жестко прикреплен обод из двенадцати труб. В крайних в сторону обода секциях спиц жестко закреплены шесть плоских лопастей в виде пустотелых полуцилиндров. Ступица установлена с возможностью вращения и соединена неподвижно своим верхом с валом, размещенным внутри составной по высоте трубы-мачты. Труба - мачта установлена опирающейся на П-образный элемент с косозубыми шестернями, предназначенный для передачи вращения через первую муфту редуктору, а через вторую муфту - генератору, и снабжена плоским шарниром, размещенным выше закрытого объема, для обеспечения поворота и подъема собранного ветроколеса в вертикальное положение. Установка выполнена с возможностью перемещения и оснащена трубой для подъема ветроколеса с лопастями в вертикальное положение, причем в верхней части трубы установлен с возможностью поворота блок с тросом, одним концом соединенным с проушиной, прикрепленной к трубе-мачте, и другим концом соединенным с лебедкой, закрепленной в грунте, а ниже проушины трубы - мачты закреплены тросовые опоры, соединенные с анкерами, зафиксированными в грунте.
Передвижение ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения для работы в потоке воздуха объясняется тем, что закрытый объемом установки снабжен колесами, что обеспечивает возможность ее перемещения, а также простотой сборки и подъема ветроколеса с лопастями в вертикальное положение.
Уменьшение трудоемкости изготовления мобильной ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения объясняется выполнением плоских лопастей в виде пустотелых цилиндров.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена мобильная ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения, продольный разрез; на фиг. 2 представлен план привода, вид сверху; на фиг. 3 - план ветроколеса; на фиг. 4 изображена аксонометрия ветроколеса; на фиг. 5 - ступица ветроколеса.
Мобильная ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения, содержит ветроколесо 1 с лопастями 2, вал 3, проходящий внутри составной по высоте трубы-мачты 4, связанной с ветроколесом 1 и проходящей с валом 3 в закрытый объем 5, внутри которого расположен редуктор 6, соединенный муфтами 7 с валом 3 и генератором 8, соединяющимся с сетью потребителей электроэнергии (не показано). Закрытый объем 5 снабжен колесами 9, что обеспечивает возможность перемещения установки.
Ветроколесо 1 выполнено шестигранным и образовано ступицей 10 с двумя фланцами 11 по краям, к которым жестко присоединены, например, болтами, шесть спиц 12 рамной конструкции из труб, имеющие по три одинаковые секции. Края спиц 12 жестко соединены, например, болтами, к которым прикреплен обод 13 из двенадцати труб. В крайних в сторону обода секциях спиц 12 жестко закреплены, например, болтами, шесть плоских лопастей 2 в виде пустотелых полуцилиндров. Ступица 10 установлена с возможностью вращения на двух подшипниках 14, один из которых опорный, и соединена неподвижно своим верхом с валом 3.
Труба-мачта 4 с валом 3 установлена опирающейся на П-образный элемент 15 с косозубыми шестернями 16, предназначенный для передачи вращения через одну из муфт 7 редуктору 6, а через другую из муфт 7 - генератору 8.В трубу-мачту 4 встроен выше закрытого объема 5 плоский шарнир 17 для обеспечения поворота и подъема собранного ветроколеса 1 в вертикальное положение.
Установка также оснащена трубой 18 для подъема ветроколеса 1 с лопастями 2 в вертикальное положение. В верхней части трубы 18 установлен с возможностью поворота блок 19 с тросом 20, одним концом соединенным с проушиной 21, прикрепленной к трубе-мачте 4, и другим концом соединенным с лебедкой 22, закрепленной в грунте 23. Ниже проушины 21 трубы - мачты 4 закреплены тросовые опоры 24, соединенные с анкерами 25, зафиксированными в грунте 23.
Таким образом, подъем собранного ветроколеса 1 в вертикальное положение осуществляется посредством плоского шарнира 17 трубы-мачты 4 и трубы 18 с лебедкой 22.
Ступица 10 сверху закрыта колпаком 26.
Мобильная ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения работает следующим образом.
После транспортировки закрытого объема 5 на колесах 9 мобильной ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения на место эксплуатации осуществляется сборка в следующей последовательности: на крыше закрытого объема 5 устанавливается труба 18 с блоком 19 с возможностью поворота, устанавливается горизонтально с помощью шарнира 17 труба-мачта 4. К проушине 21 крепится трос 20, проходящий через блок 19 и соединенный с лебедкой 22. На трубу-мачту 4, расположенную горизонтально, надевается ступица 10 на подшипники 14. К двум фланцам 11 ступицы 10 с обоих сторон на болтах крепятся спицы 12 рамной конструкции из труб - шесть штук. Каждая спица имеет 3 равных секции. К крайней секции каждой спицы 12 на шести болтах крепятся лопасть 2 пустотелой полуцилиндрической формы из тонкого металла. По периметру ветроколеса 1 крепится обод 13 из двенадцати труб. Таким образом ветроколесо 1 имеет шесть граней. После полной сборки ветроколеса 1 поднимается труба-мачта 4 с проушиной 21 с помощью трубы 18, блока 19, троса 20 и лебедки 22 в вертикальное положение. Труба-мачта 4 закрепляется в верхней части с помощью тросовых опор 24, которые закреплены анкерами 25 в грунте 23. Вал 3 в верхней своей части закреплен неподвижно болтами со ступицей 12 и накрыт колпаком 26, который защищает подшипники 14 от атмосферных осадков.
Ветер дует на пустотелые полуцилиндрические лопасти 2, и при обтекании их выпуклой и вогнутой части разница в силовом воздействии при обтекании выпуклой части в 4 раза меньше, чем вогнутой. За счет этого при любом направлении ветра создается вращающий момент, который через спицы 12 передается на ступицу 10, а через нее на вал 3, который проходит в трубе-мачте 4 и опирается на П-образный элемент 15, имеющий косозубые шестерни 16. Вращение косозубых шестерен 16 передается с помощью одной из муфт 7 на редуктор 6, а с помощью другой из муфт 7 - на генератор 8, связанный с сетью потребителей электроэнергии.
Claims (1)
- Мобильная ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения, содержащая ветроколесо с лопастями, связанное с трубой-мачтой, проходящей в закрытый объем, в котором расположен редуктор, соединенный муфтами с валом и генератором, связанным с сетью потребителей электроэнергии, отличающаяся тем, что ветроколесо выполнено шестигранным и образовано ступицей, закрытой сверху колпаком, с двумя фланцами, к которым жестко присоединены шесть спиц рамной конструкции из труб, каждая из которых исполнена из трех одинаковых секций, к краям спиц жестко прикреплен обод из двенадцати труб, в крайних в сторону обода секциях спиц жестко закреплены шесть плоских лопастей в виде пустотелых полуцилиндров, а ступица установлена с возможностью вращения и соединена неподвижно своим верхом с валом, размещенным внутри составной по высоте трубы-мачты, при этом труба-мачта установлена опирающейся на П-образный элемент с косозубыми шестернями, предназначенный для передачи вращения через первую муфту редуктору, а через вторую муфту - генератору, и снабжена плоским шарниром, размещенным выше закрытого объема, для обеспечения поворота и подъема собранного ветроколеса в вертикальное положение, установка выполнена с возможностью перемещения и оснащена трубой для подъема ветроколеса с лопастями в вертикальное положение, причем в верхней части трубы установлен с возможностью поворота блок с тросом, одним концом соединенным с проушиной, прикрепленной к трубе-мачте, и другим концом соединенным с лебедкой, закрепленной в грунте, а ниже проушины трубы-мачты закреплены тросовые опоры, соединенные с анкерами, зафиксированными в грунте.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021103900A RU2759581C1 (ru) | 2021-02-16 | 2021-02-16 | Мобильная ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021103900A RU2759581C1 (ru) | 2021-02-16 | 2021-02-16 | Мобильная ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2759581C1 true RU2759581C1 (ru) | 2021-11-15 |
Family
ID=78607437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021103900A RU2759581C1 (ru) | 2021-02-16 | 2021-02-16 | Мобильная ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2759581C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2619013A (en) * | 2022-05-20 | 2023-11-29 | Murphy Gary | A portable wind turbine |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU2288A1 (ru) * | 1917-08-26 | 1924-09-15 | И.И. Острый | Ветр ный двигатель с вертикальною осью и защитным кожухом |
RU99830U1 (ru) * | 2010-05-21 | 2010-11-27 | Александр Никитович Колесников | Ветрогенератор |
KR20130070485A (ko) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | 박필종 | 풍력발전기 |
CN103470454A (zh) * | 2013-10-08 | 2013-12-25 | 吴佳颖 | 一种可折叠便携式h型多叶片垂直轴风力发电机 |
-
2021
- 2021-02-16 RU RU2021103900A patent/RU2759581C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU2288A1 (ru) * | 1917-08-26 | 1924-09-15 | И.И. Острый | Ветр ный двигатель с вертикальною осью и защитным кожухом |
RU99830U1 (ru) * | 2010-05-21 | 2010-11-27 | Александр Никитович Колесников | Ветрогенератор |
KR20130070485A (ko) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | 박필종 | 풍력발전기 |
CN103470454A (zh) * | 2013-10-08 | 2013-12-25 | 吴佳颖 | 一种可折叠便携式h型多叶片垂直轴风力发电机 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2619013A (en) * | 2022-05-20 | 2023-11-29 | Murphy Gary | A portable wind turbine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4735552A (en) | Space frame wind turbine | |
US4350895A (en) | Wind turbine and method for power generation | |
US6952058B2 (en) | Wind energy conversion system | |
CN101705904B (zh) | 大功率垂直轴潮流发电装置 | |
US8222762B2 (en) | Direct-drive generator/motor for a windmill/hydropower Plant/Vessel where the generator/morot is configured as a hollow profile and a method to assemble such a windmill/hydropower plant | |
US4074951A (en) | Wind power converter | |
US20030066934A1 (en) | Method of utilization a flow energy and power installation for it | |
CN101218430A (zh) | 空气内能的应用及装置 | |
RU2759581C1 (ru) | Мобильная ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения | |
US20040247438A1 (en) | Wind energy conversion system | |
US8197178B1 (en) | Wind cone windmills and application to energy harvesting factory ships | |
CN103075308A (zh) | 具有单级紧凑型传动系的风力涡轮机 | |
EP0761964B1 (fr) | Aérogénérateur birotor | |
US1503061A (en) | Motor | |
KR100915381B1 (ko) | 풍력발전기 | |
CN101603509B (zh) | 加强型风力发电机 | |
RU2346182C2 (ru) | Ветроэнергетическая парусная установка (варианты) | |
RU59161U1 (ru) | Ветросолнечная энергетическая установка | |
RU2631587C2 (ru) | Парусная горизонтальная ветросиловая турбина | |
RU2285147C1 (ru) | Ветроэлектростанция | |
EA016225B1 (ru) | Способ производства электроэнергии и аэродинамическая электростанция для его осуществления | |
RU69934U1 (ru) | Ветродвигатель | |
RU2239723C2 (ru) | Ветродвигатель | |
RU2380567C2 (ru) | Карусельный ветродвигатель | |
RU2298684C1 (ru) | Ветроэнергетическая установка |