RU2804170C2 - Omnidirectional generator device - Google Patents
Omnidirectional generator device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2804170C2 RU2804170C2 RU2021108957A RU2021108957A RU2804170C2 RU 2804170 C2 RU2804170 C2 RU 2804170C2 RU 2021108957 A RU2021108957 A RU 2021108957A RU 2021108957 A RU2021108957 A RU 2021108957A RU 2804170 C2 RU2804170 C2 RU 2804170C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- omnidirectional
- channels
- generator device
- sides
- channel
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD
Настоящее изобретение относится к устройству для генерирования энергии с использованием всенаправленных потоков.The present invention relates to a device for generating energy using omnidirectional flows.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART
Устройство для генерирования энергии на основе ветра в общем классифицируется в соответствии с ориентацией его оси, которая может быть вертикальной (VAWT) или горизонтальной (HAWT).A wind power generating device is generally classified according to the orientation of its axis, which may be vertical (VAWT) or horizontal (HAWT).
Устройства с горизонтальной осью имеют наибольшее присутствие на рынке генерации больших объемов энергии благодаря их эффективности при работе со стабильными ветрами, имеющими высокую скорость. Их основное ограничение состоит в том, что они должны быть расположены в районах, где ветер является стабильным по направлению и интенсивности, так как они не могут работать с низкими скоростями и требуют тормозных систем для высоких скоростей, а также систем управления направлением для обращения к ветрам, перпендикулярным их лопастям, что делает их непригодными для районов с переменными ветрами, таких как города. Другими неудобствами, которые обычно регистрируются, являются относительно высокая возможность отказа из-за вибрации, которой они подвержены, создаваемый ими шум и воздействие на окружающую среду в визуальном плане и в отношении птиц. Устройства с вертикальной осью способны работать с ветрами с любого направления, перпендикулярного их оси, поэтому их обычно описывают как «всенаправленные». Это описание является неправильным, так как эти устройства могут работать только с ветрами, перпендикулярными их оси, а именно, горизонтальными ветрами, и не могут работать с вертикальными или диагональными ветрами, и тем самым они не являются оптимальными для ситуаций, когда ветры могут воздействовать по вертикали, горизонтали или диагонали, например, на фасадах зданий в городах. Предлагаемое устройство способно работать с ветрами с любого направления, не только горизонтального, но также с диагонального и вертикального, что позволяет описать его как действительно всенаправленное.Horizontal axis devices have the largest presence in the high volume power generation market due to their efficiency when dealing with stable, high speed winds. Their main limitation is that they must be located in areas where the wind is stable in direction and intensity, as they cannot operate at low speeds and require braking systems for high speeds as well as directional control systems to address the winds , perpendicular to their blades, making them unsuitable for areas with variable winds such as cities. Other disadvantages that are commonly reported are the relatively high potential for failure due to the vibration to which they are subject, the noise they generate and the environmental impact in terms of visual and bird life. Vertical axis devices are capable of handling winds from any direction perpendicular to their axis, so they are usually described as "omnidirectional". This description is incorrect because these devices can only handle winds perpendicular to their axis, namely horizontal winds, and cannot handle vertical or diagonal winds, and are therefore not optimal for situations where winds may be affected by verticals, horizontals or diagonals, for example on the facades of buildings in cities. The proposed device is capable of handling winds from any direction, not only horizontal, but also diagonal and vertical, which allows it to be described as truly omnidirectional.
Некоторые ветроэнергетические установки, которые были опубликованы как «всенаправленные», представлены в заявках ES 1,072,304, ES 2,620,927, ES 2477115 и ES 2,418,680.Some wind energy installations that have been published as "omnidirectional" are presented in applications ES 1,072,304, ES 2,620,927, ES 2477115 and ES 2,418,680.
Устройство генератора на основе ветра также можно классифицировать в соответствии с принципом его функционирования, которым может быть подъемная сила или сила лобового сопротивления. Лучшие из устройств с горизонтальной осью и некоторые из устройств с вертикальной осью, такие как Дарье, функционируют на основе подъемной силы. Другие, такие как, например, Савониус, функционируют с использованием силы лобового сопротивления.The wind generator device can also be classified according to its operating principle, which can be lift or drag force. The best of the horizontal axis devices and some of the vertical axis devices such as Darrieus operate on the basis of lifting force. Others, such as Savonius, operate using drag force.
Предлагаемое устройство не работает на основе силы лобового сопротивления или подъемной силы, и его функционирование основано на эффекте Вентури, который описывает разницу давлений текучей среды, проходящей через канал с переменным поперечным сечением. Таким образом, так как каждый канал имеет точку входа больше, чем точка выхода, воздух, проходящий через него, ускоряется, уменьшая его давление на выходе, что создает толкающее усилие от входа к выходу.The proposed device does not operate on the basis of drag or lift force, and its operation is based on the Venturi effect, which describes the pressure difference of a fluid passing through a channel of variable cross-section. Thus, since each duct has an inlet point greater than its outlet point, the air passing through it is accelerated, reducing its outlet pressure, which creates a pushing force from inlet to outlet.
Другие генераторы, которые основаны на эффекте Вентури, используют его главным образом для ускорения воздуха, работающего с воздушным винтом, но не для получения толкающего усилия. Некоторые примеры представлены в публикациях US 2012/0175882, US 4,508,973, EP 2264309A2 и US 2012/0098262A1. Поэтому имеется нерешенная потребность в генераторе энергии на основе потока с любого направления.Other generators that rely on the Venturi effect use it primarily to accelerate the air driving the propeller, but not to produce pushing force. Some examples are presented in publications US 2012/0175882, US 4,508,973, EP 2264309A2 and US 2012/0098262A1. Therefore, there is an unmet need for a power generator based on flow from any direction.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Предлагается всенаправленное устройство генератора, способное преобразовывать толкающее усилие текучей среды с любого направления в вертикальной, горизонтальной или диагональной плоскостях во вращательное движение вокруг единственной оси. Это вращательное движение может быть известным образом преобразовано в электрическую энергию.An omnidirectional generator device is provided that is capable of converting a pushing force of a fluid from any direction in a vertical, horizontal or diagonal plane into a rotational motion about a single axis. This rotational motion can be converted into electrical energy in a known manner.
Это устройство особенно полезно в местах, где направление и ориентация текучих сред изменяются, так как оно способно генерировать электричество с текучими средами в горизонтальной, вертикальной и/или диагональной ориентации.This device is particularly useful in areas where the direction and orientation of fluids change, as it is capable of generating electricity with fluids in horizontal, vertical and/or diagonal orientation.
Это устройство не требуется перенаправлять для работы с текучими средами с разных направлений благодаря тому, что его геометрия обеспечивает возможность функционирования, принимая потоки с любых его сторон.This device does not need to be redirected to handle fluids from different directions due to the fact that its geometry allows it to function by accepting flows from any direction.
Устройство содержит каналы, имеющие входы, которые больше, чем выходы в разных соотношениях. При прохождении текучей среды разница в размере между входом и выходом создает разницу в давлении, которая создает толкающее усилие от входа к выходу.The device contains channels having inputs that are larger than outputs in different ratios. As fluid passes, the difference in size between the inlet and outlet creates a difference in pressure, which creates a pushing force from inlet to outlet.
Каналы могут быть прямыми или изогнутыми и разной длины. Входы могут быть открыты на одной из сторон устройства, а выходы могут вести внутрь и/или наружу.The channels can be straight or curved and of different lengths. The inputs may be open on one side of the device, and the outputs may lead inward and/or outward.
Каналы могут быть сгруппированы, образуя стороны геометрического тела, эти стороны могут быть прямыми или изогнутыми и в форме различных многоугольников. Каждая сторона может включать в себя один или более каналов, образующих один или более слоев каналов с внутренними и/или наружными выходами.Channels can be grouped to form the sides of a geometric solid, these sides can be straight or curved and in the shape of various polygons. Each side may include one or more channels forming one or more layers of channels with internal and/or external outlets.
Все стороны, образованные каналами, образуют вместе геометрическое тело, которое вращается вокруг единственной оси. Для достижения этого каждая сторона ориентирована таким образом, что ее каналы толкают устройство в заданном направлении вращения.All sides formed by the channels together form a geometric body that rotates around a single axis. To achieve this, each side is oriented such that its channels push the device in a given direction of rotation.
Устройство соединено с системой генерирования электрической энергии с помощью фиксированной оси, которая передает вращение тела к генератору.The device is connected to the electrical power generation system using a fixed axis, which transmits the rotation of the body to the generator.
Такое устройство может быть полезным в различных ситуациях, например, для генерирования энергии из ветра в городских районах или из потоков воды под действием волн моря.Such a device could be useful in a variety of situations, such as generating energy from wind in urban areas or from water flows driven by sea waves.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Изобретение лучше всего будет понято с помощью прилагаемых чертежей, на которых:The invention will best be understood by reference to the accompanying drawings, in which:
Фиг. 1 - схематическое изображение, на котором показан правильный тетраэдр, имеющий стороны, обозначенные буквами A, B, C и D. Этот чертеж может представлять базовую геометрию для устройства для генерирования энергии на основе ветра, которое описывается в примере. На чертеже также показана единственная ось (k) вращения и пересекающие ее вершины (f) и (g).Fig. 1 is a schematic diagram showing a regular tetrahedron having sides labeled A, B, C and D. This drawing may represent the basic geometry for a wind power generating device as described in the example. The drawing also shows a single axis (k) of rotation and the vertices (f) and (g) intersecting it.
Фиг. 2 - схематическое изображение, на котором показано всенаправленное устройство, описываемое в примере. Его треугольные стороны соответствуют сторонам, указанным на фиг. 1. Базовой геометрией этого устройства является правильный тетраэдр. Также показана единственная ось (k) вращения.Fig. 2 is a schematic diagram showing the omnidirectional device described in the example. Its triangular sides correspond to those indicated in Fig. 1. The basic geometry of this device is a regular tetrahedron. A single axis (k) of rotation is also shown.
Фиг. 3 - схематическое изображение, на котором показано устройство, описываемое в примере, на осевом виде относительно его оси вращения. Также показаны 4 стороны A, B, C и D.Fig. 3 is a schematic view showing the device described in the example in an axial view with respect to its axis of rotation. Also shown are the 4 sides A, B, C and D.
Фиг. 4 - схематическое изображение, на котором показано устройство, описываемое в примере, на перпендикулярном виде относительно его оси вращения. Также показаны 4 стороны A, B, C и D.Fig. 4 is a schematic view showing the device described in the example in a perpendicular view with respect to its axis of rotation. Also shown are the 4 sides A, B, C and D.
Фиг. 5 - схематическое изображение, на котором показано устройство, описываемое в примере, на аксонометрическом виде. Его 4 стороны показаны на расстоянии друг от друга для облегчения понимания. Стороны A и B равны и обращены друг к другу. Таким же образом, стороны C и D равны и обращены друг к другу. Различие между сторонами A-B и сторонами C-D заключается в ориентации их внутренних каналов, как поясняется на последующих чертежах.Fig. 5 is a schematic diagram showing the device described in the example in a perspective view. Its 4 sides are shown spaced apart for ease of understanding. Sides A and B are equal and facing each other. In the same way, sides C and D are equal and facing each other. The difference between sides A-B and sides C-D lies in the orientation of their internal channels, as explained in the following drawings.
Фиг. 6 - схематическое изображение, на котором показаны стороны A-B и C-D на аксонометрическом виде с разделением деталей. Каждая сторона содержит 3 слоя (a), (c) и (e) и 2 группы разделителей (b) и (d). Можно увидеть различие в ориентации разделителей, которые определяют ориентацию потока воздуха в устройстве, описываемом в примере. Это различие обеспечивает возможность того, что, будучи расположенными в противоположных позициях в устройстве, каждая сторона преобразует толкающее усилие ветра во вращательное движение всегда в одном и том же направлении.Fig. 6 is a schematic view showing sides A-B and C-D in an exploded perspective view. Each side contains 3 layers (a), (c) and (e) and 2 groups of spacers (b) and (d). You can see the difference in the orientation of the spacers, which determine the orientation of the air flow in the device described in the example. This difference makes it possible that, being located in opposite positions in the device, each side converts the pushing force of the wind into a rotational movement always in the same direction.
Фиг. 7 - схематическое изображение, на котором показаны компоненты, указанные на фиг. 6, сгруппированные таким образом, чтобы можно было визуализировать, как ветер распределяется и воздействует на каждой стороне.Fig. 7 is a schematic diagram showing the components shown in FIG. 6, grouped in such a way that you can visualize how the wind is distributed and affected on each side.
Комбинация (a+b) иллюстрирует распределение каналов, входы которых находятся на вершинах (f) и (g), пересекающих единственную ось вращения, и которые поэтому будут теми каналами, кто принимает ветры, осевые относительно оси (k) вращения. В примере эти каналы (b) могут принимать вертикальные (i) и диагональные (j) ветры и направлять их внутрь по диагонали, приводя к внутренним выходам через вырез во внутренней поверхности (a).The combination (a+b) illustrates the distribution of channels whose entrances are at the vertices (f) and (g) intersecting the single axis of rotation, and which will therefore be those channels that receive winds axial to the axis (k) of rotation. In the example, these channels (b) can receive vertical (i) and diagonal (j) winds and direct them diagonally inward, leading to internal outlets through a cutout in the inner surface (a).
Комбинация (c+d) иллюстрирует распределение каналов, входы которых расположены на вершинах, не пересекающих ось (k) вращения. В примере эти каналы (d) могут принимать горизонтальные (h) и диагональные (j) ветры и направлять их внутрь по горизонтали, приводя к наружным выходам.The combination (c+d) illustrates the distribution of channels whose inputs are located on vertices that do not intersect the axis (k) of rotation. In the example, these channels (d) can take horizontal (h) and diagonal (j) winds and direct them inward horizontally, leading to outer outlets.
Элемент (e) иллюстрирует наружный слой, который покрывает все каналы (d). Его форма задается каналами и не соответствует точно сегменту сферы.Feature (e) illustrates the outer layer that covers all channels (d). Its shape is determined by the channels and does not correspond exactly to the sphere segment.
В этом примере входы всех групп каналов (b) и (d) задаются круговым сегментом одинакового размера. Кроме того, выходы для воздуха всех каналов (b) и (d) имеют площадь, соответствующую половине входов.In this example, the inputs of all channel groups (b) and (d) are defined by a circular segment of the same size. In addition, the air outlets of all channels (b) and (d) have an area corresponding to half of the inlets.
ПРИМЕР ПРИМЕНЕНИЯAPPLICATION EXAMPLE
Применением этой технологии может быть устройство для генерирования энергии на основе ветра.An application of this technology could be a device for generating energy based on wind.
Это устройство может содержать 4 треугольные стороны (A, B, C и D), которые образуют правильный тетраэдр. Каждая сторона может в свою очередь содержать 2 комбинации каналов (a+b) и (c+d), из которых 6 каналов (b) с внутренним выходом и 6 каналов (d) с наружным выходом. Каналы (b) с внутренним выходом могут быть ориентированы в направлении, отличающемся от направления каналов (d) с наружным выходом.This device can contain 4 triangular sides (A, B, C and D) that form a regular tetrahedron. Each side can in turn contain 2 combinations of channels (a+b) and (c+d), of which 6 channels (b) with internal output and 6 channels (d) with external output. The internally exiting channels (b) may be oriented in a different direction from the externally exiting channels (d).
Единственная ось (k) вращения устройства может быть расположена в центре противоположных вершин (f) и (g) тетраэдра. Каналы (b), имеющие входы, расположенные на вершинах, которые пересекают ось вращения, могут быть ориентированы по диагонали, чтобы создавать вращательное движение на основе ветров, воздействующих на устройство в осевом направлении ((i)) или по диагонали к оси ((j)). Каналы (d), имеющие входы, расположенные на вершинах, которые не пересекают ось, могут быть ориентированы перпендикулярно оси, чтобы создавать вращательное движение на основе ветров, воздействующих на устройство перпендикулярно ((h)) или по диагонали к оси ((j)).The single axis (k) of rotation of the device may be located at the center of the opposite vertices (f) and (g) of the tetrahedron. The channels (b), having inputs located at the vertices that intersect the axis of rotation, can be oriented diagonally to create rotational motion based on winds acting on the device in the axial direction ((i)) or diagonally to the axis ((j )). Channels (d), having inputs located at vertices that do not intersect the axis, can be oriented perpendicular to the axis to create rotational motion based on winds acting on the device perpendicularly ((h)) or diagonally to the axis ((j)) .
Каналы (b) и (d) могут быть отделены друг от друга прямыми или изогнутыми стенками, и их верхние и нижние поверхности (a), (c) и (e) могут быть прямыми или изогнутыми. Каналы могут иметь разную длину. Входы и выходы для воздуха каждой стороны могут образовать круговой сегмент. Отношение между входом и выходом может быть задано соотношением 2:1.The channels (b) and (d) may be separated from each other by straight or curved walls, and their upper and lower surfaces (a), (c) and (e) may be straight or curved. Channels can have different lengths. The air inlets and outlets of each side can form a circular segment. The ratio between input and output can be set to 2:1.
Это устройство может быть установлено на фасаде здания с его осью в вертикальном, горизонтальном или диагональном положении, и в любом из этих положений может генерировать энергию на основе вертикальных, горизонтальных или диагональных ветров, существующих в местах этого типа.This device can be installed on the facade of a building with its axis in a vertical, horizontal or diagonal position, and in any of these positions can generate energy based on the vertical, horizontal or diagonal winds existing in places of this type.
Claims (24)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CL2529-2018 | 2018-09-04 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021108957A RU2021108957A (en) | 2022-10-05 |
RU2804170C2 true RU2804170C2 (en) | 2023-09-26 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011017508A2 (en) * | 2009-08-05 | 2011-02-10 | Pezaris Constantine D | Omnidirectional vertical-axis turbine |
BE1020627A4 (en) * | 2012-04-24 | 2014-02-04 | Citius Engineering S A | VERTICAL AXIS WIND MACHINE WITH SPHERICAL ROTOR. |
RU2511780C1 (en) * | 2013-02-07 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) | Wind power module with vertical centripetal turbine, and high-efficiency power plant for alternate current generation |
WO2016023351A1 (en) * | 2014-08-12 | 2016-02-18 | 丰善再生資源有限公司 | All-directional flow-guide shaftless wind-driven generator |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011017508A2 (en) * | 2009-08-05 | 2011-02-10 | Pezaris Constantine D | Omnidirectional vertical-axis turbine |
BE1020627A4 (en) * | 2012-04-24 | 2014-02-04 | Citius Engineering S A | VERTICAL AXIS WIND MACHINE WITH SPHERICAL ROTOR. |
RU2511780C1 (en) * | 2013-02-07 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) | Wind power module with vertical centripetal turbine, and high-efficiency power plant for alternate current generation |
WO2016023351A1 (en) * | 2014-08-12 | 2016-02-18 | 丰善再生資源有限公司 | All-directional flow-guide shaftless wind-driven generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8089173B2 (en) | Wind power nozzle with optimized intake length | |
US20110156392A1 (en) | Wind turbine control | |
US7663262B2 (en) | System and method for converting wind into mechanical energy for a building and the like | |
US20110206526A1 (en) | Vertical-axis wind turbine having logarithmic curved airfoils | |
US20050242591A1 (en) | System and method for converting wind into mechanical energy | |
US20160079829A1 (en) | Accelerated fluid machine | |
US20190024633A1 (en) | Windmill generator associated with a construction | |
WO2009029509A2 (en) | Vertical axis self-breaking wind turbine | |
US20100327596A1 (en) | Venturi Effect Fluid Turbine | |
US4018051A (en) | Omnidirectional air driven power generating system | |
US11499526B2 (en) | Apparatus for wind power generation | |
RU2804170C2 (en) | Omnidirectional generator device | |
PT104629A (en) | OMNIDIRECTIONAL COMBINED FLOW WINDING DEVICE FOR ELECTRICAL ENERGY | |
US20090285688A1 (en) | Double wind turbine | |
US20100129219A1 (en) | Systems and Methods for Generating Energy Using Wind Power | |
US20130119662A1 (en) | Wind turbine control | |
KR20110079794A (en) | Wind power generation system which can convert the horizontal wind to upward through the funnel to collect wind blowing from any direction | |
JP2021535324A (en) | Omnidirectional generator device | |
KR101764152B1 (en) | Turbine type power generator with vertical axis | |
CN114370371A (en) | Wind-gathering efficient vertical axis wind power generation device | |
JP2022552593A (en) | wind wall | |
WO2023276016A1 (en) | Power generating device, ascending air current generating device, power generating method, and ascending air current acceleration method | |
KR101418676B1 (en) | Twin-airfoil type wind turbine | |
RU99080U1 (en) | FLOW ACCELERATOR | |
RU2021108957A (en) | OMNIDIRECTIONAL GENERATOR DEVICE |