RU2767434C1 - Безопасная ветроустановка - Google Patents
Безопасная ветроустановка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767434C1 RU2767434C1 RU2021110131A RU2021110131A RU2767434C1 RU 2767434 C1 RU2767434 C1 RU 2767434C1 RU 2021110131 A RU2021110131 A RU 2021110131A RU 2021110131 A RU2021110131 A RU 2021110131A RU 2767434 C1 RU2767434 C1 RU 2767434C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind
- energy
- wind turbine
- turbine
- converter
- Prior art date
Links
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- 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
- F03D3/0436—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 for shielding one side of the rotor
- F03D3/0445—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 for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor
- F03D3/0463—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 for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor with converging inlets, i.e. the shield intercepting an area greater than the effective rotor area
-
- 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
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в системах преобразования энергии ветра в электрическую или тепловую энергию. Безопасная ветроустановка содержит преобразователь энергии ветра в механическую энергию и вторичный преобразователь ее в электрическую либо тепловую энергию. Ветроустановка выполнена в виде установленного на поворотном основании направляющего устройства - дефлектора, примыкающего к турбинному корпусу в форме улитки, с горизонтально расположенными в нем многолопастными роторными ветротурбинами, оснащенными каналами выхода отработавшего ветропотока в зону разрежения, создаваемую внешним потоком воздуха. Техническим результатом является повышение эффективности использования ветровой энергии и устранение опасности для населения и перелета птиц. 3 ил.
Description
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в системах преобразования энергии ветра в электрическую или тепловую энергию.
Все широко используемые ветроустановки, составляющие основную базу ветроэнергетики, имеют общие серьезные недостатки, осложняющие наращивание их численности и единичной мощности - особенно в густонаселенных регионах.
Главными недостатками являются:
- опасность разрушения конструкции, требующая отчуждения территории как ''опасной зоны" в местах расположения ветроустановок;
- визуальный и шумовой дискомфорт с вредным воздействием инфразвука;
- препятствия пролету птиц;
- нарушение природного ландшафта,
- сложности при установке и эксплуатации крупных ветроустановок.
Все это требует перехода на другие - более безопасные - их конструкции. Известно множество вариантов конструкций с горизонтальными и вертикальными осями вращения, однако открытое расположение вращающихся частей на высоте даже при уменьшенных габаритах установки не устраняют все перечисленные недостатки.
Поэтому стала актуальной задача принципиального изменения конструкции ветроагрегатов с безопасным размещением их вращающихся элементов.
Известна ветроустановка, содержащая воздухозаборник с регулируемыми вертикальными лопатками, ветроколесо с лопастями, отличающаяся тем, что ветроколесо расположено внутри воздухозаборника, а его лопатки в сечении выполнены в виде полуокружности, концы которых прикреплены к верхнему и нижнему кольцам, нижнее из которых опирается на центрирующие ролики, выполненные с возможностью вращения со скоростью, большей скорости вращения ветрового колеса, и к осям которых подключены преобразователи энергии, а сверху и снизу ветроколеса расположены разрежители (RU №2168060, F03D 3/04, 2001 г.).
Известна конструкция ветродвигателя по патенту RU №2432493, F03D 3/04, 2011 г. Это ветродвигатель карусельного типа, имеющий ветроколесо с вертикальной осью вращения и корпус, в котором размещено ветроколесо, отличающийся тем, что корпус снабжен конфузором и направляющим аппаратом с установленными в нем жалюзи а также кольцевыми опорами, на которые опираются концы лопастей и их средние участки.
Не вдаваясь в подробный анализ несовершенств конструкции каждого из этих устройств, отметим их общий самый существенный недостаток, а именно, низкий коэффициент использования энергии ветра. Это объясняется тем, что в каждый момент времени в преобразовательном процессе задействовано только меньше половины от общего числа лопастей, остальные же не только бездействуют, но и создают потери энергии, работая в режиме вентилятора.
Наиболее близким по конструкции аналогом можно считать ветроустановку преобразователя по патенту RU №2623637, 2017 г., в которой корпус выполнен в форме улитки, турбина - в виде усеченного конуса и оснащена желобчатыми лопастями, а выходной канал представлен раструбом, расположенным над корпусом турбины. Последний выполнен в форме улитки, то есть с убывающим радиусом закругления стенки, он превращает сжатый конфузором воздушный поток в вихревой, одновременно воздействующий на все лопасти турбины (знакопеременные нагрузки исключены). Желобчатая форма лопастей при их определенной тангенциальной скорости реверсирует набегающий на каждую лопасть поток с иной - пониженной -скоростью, равной разности скоростей потока перед лопастью и ее окружной скоростью, а это значит, что при соотношении этих скоростей 1:0,5 повернутый поток будет иметь относительно лопасти скорость, близкую (по модулю) к скорости самой лопасти, то есть в абсолютном выражении - относительно корпуса -минимальную. При этом почти вся энергия данного потока передается лопасти.
Выполнение выходного канала в виде раструба имеет целью не только обеспечить самоориентацию конфузора в наветренную сторону, но и создание в выходном канале разрежения за счет энергии обтекающего его потока, что необходимо для лучшего удаления "отработавшего" потока из турбины.
При всех преимуществах такой конструкции следует отметить, что она пригодна только для небольших ветроустановок.
С учетом изложенного, при разработке заявляемой ветроустановки была поставлена задача создать высокоэффективный и безопасный ветроагрегат мощностью, соизмеримой с мощностью наиболее распространенных ветроэлектро-агрегатов.
Такая задача решена при разработке конструкции ветроустановки, содержащей преобразователь ветровой энергии в механическую, а также последней - в электрическую либо тепловую энергию, при этом заявляемая ветроустановка - согласно изобретению -выполнена в виде установленного на поворотном основании направляющего устройства -дефлектора, примыкающего к турбинному корпусу в форме улитки, с горизонтально расположенными в нем многолопастными роторными ветротурбинами, оснащенными каналами выхода отработавшего ветропотока в зону разрежения, создаваемую внешним потоком воздуха. При оснащении такой ветроустановки теплогенератором с энергоемким, например, грунтовым тепловым аккумулятором и известными тепломеханическими преобразователями, обеспечивается стабильное энергоснабжение потребителей как тепловой, так и электрической энергией.
Главным техническим результатом заявляемой ветроустановки является повышенная эффективность использования ветровой энергии. К тому же, при ее эксплуатации устраняется дискомфорт и опасность для населения и перелета птиц.
Описание ветроустановки поясняется эскизами, где на фиг. 1 показан ее общий вид, на фиг. 2 дан разрез "А - А", а на фиг. 3 - разрез "Б - Б" по оси турбин.
Заявляемая ветроустановка содержит поворотный блок, состоящий из дефлектора 7, примыкающего к горизонтальной улитке 2, в которой размещены ветротурбины 3 на общем валу 4, установленному в подшипниках 5. Дефлектор / выполнен в виде жесткого каркаса с легкой обшивкой. С фронтальной стороны он может быть затянут металлической сеткой для защиты от попадания случайных предметов. По торцам улитки 2 расположены потокоотводящие каналы 6.
Ветротурбины 3 с желобчатыми лопастями с одного торца имеют сплошную стенку, а другими - открытыми - торцами примыкают к каналам 6. С валом 4 связан механизм передачи вращения (например, коническая пара) вторичному преобразователю энергии. В качестве последнего может быть использован электрический генератор 7 либо теплогенератор, описанный в выше указанном аналоге - ветротепловом преобразователе-накопителе. (В этом варианте с достаточно энергоемким теплоаккумулятором обеспечивается стабильное теплоснбжение, а также бесперебойное электроснабжение - с использованием тепломеханических преобразователей, описанных в патентах RU №№2613337, 2017., 2623728, 2017., 2694568, 2019. и 2728009, 2020.).
Поворотная платформа 8 оснащена флюгером либо известным следящим устройством с сервоприводом для поддержания ориентации дефлектора 1 в сторону набегающего ветропотока. При этом гироскопический эффект вращения турбин поддерживает ориентацию ветроустановки при кратковременных изменениях направления ветра.
Вся ветроустановка базируется на опорной конструкции 9.
В рабочем режиме ветровой поток, уплотняясь и ускоряясь, направляется дефлектором 1 в улитку 2 и сжимающимся вихрем воздействует на все лопатки ветротурбин 3. Передав им большую часть своей энергии, ветропоток удаляется через каналы 6 во внешнее пространство в основном за счет силы разрежения в нем, создаваемого внешним потоком ветра. В таком исполнении эффективность работы ветроустановки будет намного выше, чем у известных ветряков традиционной конструкции.
Ветротурбины 3 через общий вал 4, установленный в подшипниках 5 на краях поворотной платформы 8, передают вращение вторичному преобразователю, например, электрогенератору 7, установленному на опорной конструкции 9. Однако, для обеспечения бесперебойности энергоснабжения целесообразно вторичным преобразователем энергии иметь теплогенератор с энергоемким тепловым аккумулятором, например, описанным в патенте RU №2643877, 2017 г.
В таком исполнении заявляемая ветроустановка станет вполне реальной альтернативой лопастным ветроагрегатам с присущими им недостатками.
Claims (1)
- Безопасная ветроустановка, содержащая преобразователь энергии ветра в механическую энергию, вторичный преобразователь ее в электрическую либо тепловую энергию, отличающаяся тем, что заявляемая ветроустановка выполнена в виде установленного на поворотном основании направляющего устройства - дефлектора, примыкающего к турбинному корпусу в форме улитки, с горизонтально расположенными в нем многолопастными роторными ветротурбинами, оснащенными каналами выхода отработавшего ветропотока в зону разрежения, создаваемую внешним потоком воздуха.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110131A RU2767434C1 (ru) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Безопасная ветроустановка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110131A RU2767434C1 (ru) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Безопасная ветроустановка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2767434C1 true RU2767434C1 (ru) | 2022-03-17 |
Family
ID=80737235
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021110131A RU2767434C1 (ru) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Безопасная ветроустановка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2767434C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130081168A (ko) * | 2012-01-06 | 2013-07-16 | 민승기 | 수면이동을 위한 풍력유도용 풍력 및 태양광 발전장치 |
RU132141U1 (ru) * | 2013-03-12 | 2013-09-10 | Юсуф Исмагилович Азимов | Ветроэлектростанция |
US20130328319A1 (en) * | 2010-12-31 | 2013-12-12 | Beijing Hengju Chemical Group Corporation | Impact Type Wind-Driven Power Generating Device |
UA105421C2 (ru) * | 2012-10-02 | 2014-05-12 | Петро Іванович Андрієнко | Ветродвигатель |
RU2623637C2 (ru) * | 2015-11-10 | 2017-06-28 | Николай Васильевич Ясаков | Ветротепловой преобразователь-накопитель |
-
2021
- 2021-04-12 RU RU2021110131A patent/RU2767434C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130328319A1 (en) * | 2010-12-31 | 2013-12-12 | Beijing Hengju Chemical Group Corporation | Impact Type Wind-Driven Power Generating Device |
KR20130081168A (ko) * | 2012-01-06 | 2013-07-16 | 민승기 | 수면이동을 위한 풍력유도용 풍력 및 태양광 발전장치 |
UA105421C2 (ru) * | 2012-10-02 | 2014-05-12 | Петро Іванович Андрієнко | Ветродвигатель |
RU132141U1 (ru) * | 2013-03-12 | 2013-09-10 | Юсуф Исмагилович Азимов | Ветроэлектростанция |
RU2623637C2 (ru) * | 2015-11-10 | 2017-06-28 | Николай Васильевич Ясаков | Ветротепловой преобразователь-накопитель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2010359619B2 (en) | Vertical axis turbine | |
US4118636A (en) | Thermal air powered electric generator system | |
KR101849052B1 (ko) | 방향키 풍력을 이용한 환풍기와 무동력 선풍기 발전 시스템 | |
US8134246B1 (en) | Fluid driven generator | |
EA001034B1 (ru) | Ветроэнергетическая установка | |
WO2008070369A2 (en) | Wind turbine for generation of electric power | |
JP2002364517A (ja) | 風力揚水発電装置 | |
KR101073897B1 (ko) | 다단계 풍력 발전기 | |
WO2011102746A2 (pt) | Turbina com rotor de entrada e saída radiais para aplicações em escoamentos bidireccionais | |
JP2012107612A (ja) | 風洞体、垂直軸型風車、構造物、風力発電装置、油圧装置、ならびに建築物 | |
JPH11294313A (ja) | ハイブリッド風車発電方式 | |
RU2767434C1 (ru) | Безопасная ветроустановка | |
RU2638120C1 (ru) | Ветротурбинная установка | |
RU132141U1 (ru) | Ветроэлектростанция | |
RU2623637C2 (ru) | Ветротепловой преобразователь-накопитель | |
RU182523U1 (ru) | Устройство для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию | |
RU2028504C1 (ru) | Ветроустановка | |
RU2661567C2 (ru) | Ветроэнергетическая установка и способ получения электроэнергии | |
SU1511458A1 (ru) | Установка дл преобразовани энергии текучих сред | |
KR20110079794A (ko) | 수평바람을 수직기류로 바꾸는 집풍관 이용 풍력발전장치 | |
KR100755737B1 (ko) | 다중 나선형 풍력 발전장치 | |
KR200323401Y1 (ko) | 풍력발전 시스템 | |
RU2249722C1 (ru) | Роторная ветроэлектростанция | |
KR20090040190A (ko) | 빌딩형 풍력 발전 시스템, | |
WO2015187006A1 (en) | Wind and wave energy conversion |