RU2769042C1 - Судовая ветроэнергетическая установка - Google Patents
Судовая ветроэнергетическая установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2769042C1 RU2769042C1 RU2021126969A RU2021126969A RU2769042C1 RU 2769042 C1 RU2769042 C1 RU 2769042C1 RU 2021126969 A RU2021126969 A RU 2021126969A RU 2021126969 A RU2021126969 A RU 2021126969A RU 2769042 C1 RU2769042 C1 RU 2769042C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vessel
- sails
- pulleys
- forces
- tape
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H9/00—Marine propulsion provided directly by wind power
- B63H9/04—Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
- B63H9/06—Types of sail; Constructional features of sails; Arrangements thereof on vessels
- B63H9/061—Rigid sails; Aerofoil sails
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H9/00—Marine propulsion provided directly by wind power
- B63H9/04—Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
- B63H9/06—Types of sail; Constructional features of sails; Arrangements thereof on vessels
- B63H9/067—Sails characterised by their construction or manufacturing process
-
- 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
- F03D5/00—Other wind motors
- F03D5/02—Other wind motors the wind-engaging parts being attached to endless chains or the like
-
- 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
-
- 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
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in 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
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Судовая ветроэнергетическая установка предназначена для обеспечения движения судна под жесткими парусами. Состоит из нескольких групп жестких парусов, установленных на параллельных лентах, охватывающих шкивы с горизонтальными осями вращении. Шкивы соединены с электрогенераторами. Шкивы и ленты размещены на поворотной платформе, установленной на палубе судна, соединенной с приводом и системой управления. При обдувании парусов ветром на них развиваются аэродинамические силы, передающиеся на корпус судна. Составляющие этих сил направлены вдоль продольной оси судна, обеспечивают его продольное движение, боковые составляющие относительно судна взаимно уравновешиваются и в то же время приводят в движение ленты, которые вращают шкивы и соединенные с ними электрогенераторы, вырабатывающие электроэнергию. Техническим результатом благодаря взаимному уравновешиванию боковых сил является устранение крена и бокового сноса судна. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области парусного вооружения судов. Наиболее распространенным видом парусов являются «мягкие» паруса, выполненные из ткани или пластмассовой пленки. Присущие им недостатки в некоторой степени устранены в системе «жестких» парусов (крыльев), выполненных из металла, дерева или пластмассы в виде пластин большого удлинения с аэродинамическим профилем поперечного сечения. Одним из преимуществ жестких парусов являются более высокие аэродинамические характеристики, особенно при их использовании в группе (Г.С. Смирнов «Рожденные вихрем», стр. 168, Изд-во «Знание». М., 1982) в виде решетки. А размещение группы на поворотной платформе, установленной на палубе судна, серьезно упрощает управление парусами, вплоть до того, что группой может управлять один человек через соединенный с платформой автоматизированный привод (В. Крутиков «Ветроходы атомного века», Журнал «Знание-сила», стр. 12, апрель, 1982 г). Принцип управления жесткими парусами путем их установки под нужным углом к ветру (угол атаки) остается тем же, что и для мягких парусов. Данное техническое решение можно принять за прототип.
Имея ряд преимуществ перед мягкими парусами, жесткие паруса сохраняют их серьезный недостаток - они вызывают крен судна и его боковой снос, на что расходуется значительная часть отбираемой у атмосферы энергии. Иными словами, использование энергии атмосферы жесткими парусами, как и мягкими, оставляет желать большего.
Задача настоящего изобретения заключается в повышении степени использования энергии атмосферы жесткими парусами.
Техническим результатом изобретения будет судовая ветроэнергетическая установка (СЭУ), обеспечивающая продольное движение, но не создающая крена и бокового сноса судна и обеспечивающая полезное использование сэкономленной на крене и сносе извлеченной из атмосферы энергии.
Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что в судовой ветроэнергетической установке, содержащей поворотную платформу с жесткими парусами и привод платформы с системой управления, жесткие паруса установлены на лентах продольными осями перпендикулярно плоскостям и хордами - под острыми углами к продольным осям лент, а сами ленты охватывают размещенные на платформе осями вращения горизонтально шкивы, механически соединенные с электрогенераторами.
На рис. 1 показана схема судовой ветроэнергетической установки. СЭУ состоит из группы жестких парусов - 1, установленных на ленте - 2 продольными осями перпендикулярно плоскости ленты, а хордами сечений - под одинаковым углом а к ее продольной оси. Лента замкнута в кольцо и охватывает шкивы - 3, установленные на поворотной платформе - 4 (рис. 4) со свободой вращения вокруг своих горизонтальных осей, при этом на замкнутой в кольцо ленте паруса нижнего ряда кажутся ориентированными хордами к продольной оси ленты под углом -а, если смотреть на ленту сверху, т.к оказываются противоположно направленными парусам верхнего ряда. Со шкивами -3 механически соединены электрогенераторы - 5. На платформе - 4 рядом с лентой - 2 параллельно ей и на одной с ней высоте относительно места установки ленты - 2 размещена лента - 6 с жесткими парусами - 7, установленными на ней продольными осями перпендикулярно ее плоскости, а хордами сечений - под одинаковым углом р к ее продольной оси.
Лента замкнута в кольцо и охватывает шкивы - 8, установленные на поворотной платформе - 4 со свободой вращения вокруг своих горизонтальных осей, при этом на замкнутой в кольцо ленте паруса нижнего ряда кажутся, как и в случае с лентой - 2, ориентированными хордами к продольной оси ленты - 6, если смотреть на ленту сверху, под углом - β, т.к оказываются противоположно направленными парусам верхнего ряда. Со шкивами - 8 механически соединены электрогенераторы - 9. На рис. 2 показан вид спереди на ленту - 6 с парусам и.- 7.
Платформа - 4 установлена на судне - 10 (рис. 4) со свободой вращения вокруг своей вертикальной оси и может быть механически соединена с приводом - 11, подключенным к системе автоматического управления - 12. В более простом случае роль привода платформы может играть традиционная система шкотов и полиспастов, управляемая вручную. В любом варианте задача привода заключается в выставке системы крыльев (жестких парусов) под нужным углом к ветру.
Работа СЭУ состоит в следующем. После выставки системы крыльев в нужное положение относительно ветра, например в показанное на рис. 1, при обдувании крыльев ленты-2 ветровым потоком со скоростью Vв под углом атаки α (-α в нижнем ряду) на каждом крыле, как известно из аэродинамики паруса (см. Ч. Махрай, Теория плавания под парусом, изд-во «Физкультура и спорт», 1963 г., стр. 127), а также из практики плаванья, развивается аэродинамическая сила P1 (рис. 3), направленная по нормали к профилю паруса, которую можно представить в виде векторной суммы силы Р11 (рис. 3), направленной перпендикулярно продольной оси ленты, и силы Р12, направленной вдоль продольной оси ленты в верхнем ряде ленты На крыльях нижнего ряда ленты развиваются силы Р2, которые также можно представить в виде векторной суммы сил Р21 и Р22. При правильной установке системы парусов относительно ветра силы Р11 и Р21 направлены вдоль продольной оси судна, а силы P12 и Р22 ей перпендикулярно и противоположно друг другу, одна в сторону правого борта, другая - в сторону левого борта.
Одновременно стекающий с крыльев ленты - 2 воздух обтекает крылья - 7 ленты - 6 под углом атаки β (-β в нижнем ряде), и на них развиваются аэродинамические силы Р3 на крыльях верхнего ряда и Р4 на крыльях нижнего ряда, которые также можно представить (рис. 3) как векторные суммы (Р31, Р32) и (Р41, Р42). В соответствии с обычной практикой проектирования парусного вооружения углы атаки аир выбираются и конструкционно фиксируются при сборке установки на основании результатов экспериментальной продувки крыльев и из условия получения максимальных и одинаковых по модулю возникающих на крыльях аэродинамических сил при противоположно направленных движениях лент- 2 и 6.
Силы P11, Р21, Р31, Р41 создают тягу судна, а силы Р12, Р22, Р32, Р42 на поведение судна не влияют, т.к. одинаковы по модулю, но за счет соответствующего выбора угла атаки β попарно (Р31, Р32), (Р22, Р42) противоположны по направлению, следовательно сумма этих сил относительно судна (P12+P22+P32+P42)=0. Также попарно противоположны по направлению и по модулю создаваемые ими моменты крена: (P12-P32)l1=0, (Р22-Р42)l2=0, где l1, l2 - расстояние от нижней точки днища судна до точки приложения соответствующей силы.
В отличие от обычного парусного вооружения, где боковые силы взаимно не уравновешены и вызывают крен и боковой снос судна, эти силы в предлагаемой СЭУ вызывают только линейное движение ленты - 2 и ленты - 6. Ленты движутся встречно: лента - 2 со скоростью верхнего ряда Vл„ и скоростью нижнего ряда - Vл, лента - 6 со скоростью верхнего ряда - Vл и скоростью нижнего ряда Vл. Ленты - 2 и 6 вращают шкивы -3 и 8, а через них - электрогенераторы - 5, 9. Электроэнергия, вырабатываемая генераторами, может быть накоплена в электроаккумуляторах и использована по различным назначениям, например, для питания привода - 11 и системы управления -12.
Таким образом, в предлагаемой СЭУ отбираемая у атмосферы энергия используется в более высокой степени и с большей пользой, чем в устройстве-прототипе. Кроме того ликвидируются крен и боковой снос, что повышает безопасность плавания и скорость судна.
Claims (1)
- Судовая ветроэнергетическая установка, содержащая поворотную платформу с жесткими парусами и привод платформы с системой управления, отличающаяся тем, что жесткие паруса установлены на параллельных лентах продольными осями перпендикулярно их плоскостям и хордами - под острыми углами к их продольным осям, а сами ленты охватывают размещенные на платформе шкивы, механически соединенные с электрогенераторами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021126969A RU2769042C1 (ru) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | Судовая ветроэнергетическая установка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021126969A RU2769042C1 (ru) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | Судовая ветроэнергетическая установка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2769042C1 true RU2769042C1 (ru) | 2022-03-28 |
Family
ID=81075909
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021126969A RU2769042C1 (ru) | 2021-09-14 | 2021-09-14 | Судовая ветроэнергетическая установка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2769042C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1353927A1 (ru) * | 1986-06-18 | 1987-11-23 | Ч.-К. А. Будревич | Ветродвигатель |
RU2096257C1 (ru) * | 1993-12-14 | 1997-11-20 | Роман Львович Сницаренко | Устройство для преобразования кинетической энергии подвижных сред в механическую и обратного преобразования |
RU2116503C1 (ru) * | 1996-06-25 | 1998-07-27 | Научно-производственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт электромеханики с заводом" | Устройство для преобразования энергии текучих сред |
EP3121109A1 (en) * | 2015-07-21 | 2017-01-25 | Ouchi Ocean Consultant, Inc. | A power generation sailing ship and a hydrogen production and supply system |
RU2673021C2 (ru) * | 2017-01-10 | 2018-11-21 | Павел Сергеевич Полубояринов | Ветродвигатель |
-
2021
- 2021-09-14 RU RU2021126969A patent/RU2769042C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1353927A1 (ru) * | 1986-06-18 | 1987-11-23 | Ч.-К. А. Будревич | Ветродвигатель |
RU2096257C1 (ru) * | 1993-12-14 | 1997-11-20 | Роман Львович Сницаренко | Устройство для преобразования кинетической энергии подвижных сред в механическую и обратного преобразования |
RU2116503C1 (ru) * | 1996-06-25 | 1998-07-27 | Научно-производственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт электромеханики с заводом" | Устройство для преобразования энергии текучих сред |
EP3121109A1 (en) * | 2015-07-21 | 2017-01-25 | Ouchi Ocean Consultant, Inc. | A power generation sailing ship and a hydrogen production and supply system |
RU2673021C2 (ru) * | 2017-01-10 | 2018-11-21 | Павел Сергеевич Полубояринов | Ветродвигатель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Carlton | Marine propellers and propulsion | |
US8258394B2 (en) | Retractable solar panel system | |
KR102306646B1 (ko) | 유체 유동으로부터 전력을 추출하기 위한 장치 | |
US4398895A (en) | Wind propulsion devices | |
ATE466763T1 (de) | Wasserfahrzeug mit einem frei ausfliegenden manövrierbaren windangriffselement als antrieb | |
US20080185480A1 (en) | Ultralight Airfoils for Wind Energy Conversion | |
TWI659155B (zh) | 適用於洋流的發電裝置 | |
RU2769042C1 (ru) | Судовая ветроэнергетическая установка | |
US20180080431A1 (en) | Hydrokinetic power source | |
SE456237B (sv) | Segelbat med svengbar mast | |
CN201619684U (zh) | 一种大型远洋船舶用滑轮-拉索式百叶风帆 | |
JP7138220B2 (ja) | 流体流から電力を抽出するための装置 | |
CN104554681A (zh) | 机器海豚的运动控制方法和装置 | |
CN208036565U (zh) | 一种防止船体倾斜的船舶平衡装置 | |
US20230349352A1 (en) | Floating vessel for energy harvesting | |
US20080047480A1 (en) | Machine to get rid of hurricanes | |
WO2015125150A1 (en) | Turbine with popping door pans for power generation using flowing water or lashing sea waves | |
Charrier et al. | Fondation Cousteau and windship propulsion 1980–1985 system Cousteau-Pechiney | |
CN206125381U (zh) | 一种水下潜碟 | |
GB2164296A (en) | Improved hydrofoil keel | |
DE102014015001A1 (de) | Adaptive Auftriebshilfe für Schiffe | |
CN103350742A (zh) | 主动翻滚船 | |
RU2131996C1 (ru) | Лопасть-парус ветряного агрегата (ваю) | |
SK8989Y1 (sk) | Hlbokovodná veterná turbína | |
Malheiro et al. | Airfoil Selection and Wingsail Design for an Autonomous Sailboat |