SK22024U1

SK22024U1 - Wind speed booster

Info

Publication number: SK22024U1
Application number: SK2-2024U
Authority: SK
Inventors: Ing. Kaliský Alexander
Original assignee: Ing. Kaliský Alexander
Priority date: 2024-01-09
Filing date: 2024-01-09
Publication date: 2024-04-24
Also published as: SK10115Y1

Abstract

A wind speed booster for wind turbines is described, wherein a wind turbine (6) with the shafts (7) is placed on stands (8) on a surface (11) and above it has a structure (4) fixed in columns, which includes the rotating handles (1) and the fixed stops (15) for the wing profiles (2), whose leading edges are in rotating handles (1) and the trailing edges (12) are swingable in the direction of the wind and regulated by the load. The structure (4) includes the fixed wing profiles (14) and is reinforced with horizontal ropes (3) and inclined ropes (9), on which there are guiding surfaces (5). In the case of use on the water surface, the ropes (9) continue in the form of anchor ropes (10) to the anchors (13) and the stands (8) are pushed out from below through the pipe, tensioning the anchor ropes (10).

Description

Oblasť technikyThe field of technology

Technické riešenie sa týka posilňovačov rýchlosti vetra pre veterné turbíny s osou kolmou na smer rýchlosti vetra.The technical solution concerns wind speed boosters for wind turbines with an axis perpendicular to the direction of wind speed.

Doterajší stav technikyCurrent state of the art

Doteraz známe posilňovanie vetra spočíva vo využívaní rohov budov alebo hrán striech u turbín s kolmým smerom vetra na os turbíny. Obruče alebo difúzory sú v pokusnom štádiu u malých veterných systémov. Niektoré veterné farmy využívajú vhodný terén ako sú hrebene hôr alebo prírodné žľaby. Vhodné podmienky sú obmedzené smerovaním budov k prevládajúcim smerom vetra alebo náročnosťou terénu pre väčšie a ťažké jednotky.The hitherto known strengthening of the wind consists in using the corners of buildings or the edges of roofs for turbines with the wind direction perpendicular to the axis of the turbine. Hoops or diffusers are in the experimental stage for small wind systems. Some wind farms use suitable terrain such as mountain ridges or natural troughs. Suitable conditions are limited by the orientation of buildings to the prevailing wind direction or the difficulty of the terrain for larger and heavier units.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Posilňovač rýchlosti vetra pre využitie energie vetra v čo najvyššom množstve je naviazaný na veternú turbínu s hriadeľom, ktorý je kolmý na smer prevládajúceho vetra a uložený na stojanoch nesúcich jednotlivé bloky axiálne radené na ploche univerzálne použiteľnej. Na stĺpikoch je upevnená konštrukcia, ktorá obsahuje otočné úchytky pre krídlové profily, ktorých nábežné hrany sú otočné v osi otočných úchytov a odtokové hrany sú výkyvné do smeru vetra, pričom uhol výkyvu a nábehový uhol je daný hmotnosťou odtokovej hrany alebo torzným pružením. Konštrukcia obsahuje navrchu pevné krídlové profily pre momentovú stabilitu. Vystuženie je vodorovnými lanami a šikmými lanami, na ktorých sú navádzacie plochy pre usmernenie vetra, ktorého smer je príliš odklonený od kolmice na os hriadeľa. V prípade umiestnenia systému na vode šikmé laná vedú do kotevných lán a tie do kotiev. Vtedy sú stojany zospodu nesené pozdĺžnym potrubím.The wind speed booster for the use of wind energy in the highest possible amount is connected to a wind turbine with a shaft that is perpendicular to the direction of the prevailing wind and is placed on stands carrying individual blocks arranged axially on a universally usable surface. A structure is attached to the posts, which includes swivel handles for wing profiles, the leading edges of which are rotatable in the axis of the swivel handles and the trailing edges are swingable in the direction of the wind, while the angle of swing and the angle of approach is given by the weight of the trailing edge or torsional springing. The construction includes fixed wing profiles on top for moment stability. The bracing is horizontal ropes and inclined ropes, on which there are guiding surfaces for directing the wind, the direction of which is too deviated from the perpendicular to the axis of the shaft. In the case of placing the system on water, the inclined ropes lead to the anchor ropes and those to the anchors. Then the racks are supported from below by a longitudinal pipe.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings

Na obrázku je priečny rez systémom vo fáze prúdenia vzduchu zľava.The picture shows a cross-section of the system in the airflow phase from the left.

Príklady uskutočneniaImplementation examples

Výroba elektrickej energie pre vlastnú potrebu na domoch, farmách s rovnou strechou na ploche 11. Stojany 8 nesú v ložiskách hriadeľ 7 a veternú turbínu 6 v smere kolmom na prevládajúce vetry. Ďalej sú na nich upnuté konštrukčné prvky konštrukcie 4, ktoré nesú v otočných úchytoch 1 nábežné hrany krídlových profilov 2. Odtokové hrany 12 svojou hmotnosťou regulujú uhol nábehu krídlových profilov 2 z ľahkého (dutinkového) pásu takže tlakom vzduchu vytvárajú jeho priehyb do zakriveného profilu tak na čelnej strane konštrukcie ako aj na zadnej časti konštrukcie 4, navrchu ktorej sú pevné krídlové profily 14 zo smeru vetra so záporným uhlom v odtoku skladným. Výsledný moment síl stabilizuje konštrukciu 4. Navádzacie plochy 5 usmerňuje vietor z uhla 45 °C a viac oproti kolmici na os. Plochy 5 ako aj celá konštrukcia 4 sú vystužené lanami 9. Výška hriadeľa 7 sa volí podľa šírky a rovnej plochy 11 tak, aby oblúk prúdiaceho vzduchu z hrany smeroval do súbežnej polovice veternej turbíny 6 napr. Savoniusovho typu. V prípade hybridnej prevádzky sa musí rešpektovať priestor pre PV panely.Production of electricity for own use on houses, farms with a flat roof on the area 11. The stands 8 carry the shaft 7 and the wind turbine 6 in the bearings in the direction perpendicular to the prevailing winds. Further, the structural elements of the structure 4 are clamped on them, which carry the leading edges of the wing profiles 2 in the swivel mounts 1. The trailing edges 12, with their weight, regulate the angle of attack of the wing profiles 2 from the light (socket) belt, so that with air pressure they create its deflection into a curved profile, so on on the front side of the structure as well as on the rear part of the structure 4, on top of which there are fixed wing profiles 14 from the direction of the wind with a negative angle in the outflow. The resulting moment of forces stabilizes the structure 4. The guiding surface 5 directs the wind from an angle of 45 °C and more to the perpendicular to the axis. The surfaces 5 as well as the entire structure 4 are reinforced with ropes 9. The height of the shaft 7 is chosen according to the width and flat surface 11 so that the arc of the flowing air from the edge is directed to the parallel half of the wind turbine 6, e.g. Savonius type. In the case of hybrid operation, the space for PV panels must be respected.

Iným príkladom je umiestnenie posilňovača rýchlosti vetra na hrebeni nechráneného horského masívu pre získanie veľkej kapacity jednotky s využitím energie pre zariadenia turizmu a lyžiarskych potrieb. Modulové nastavenia dĺžky a ľahkosť konštrukcie umožňuje stavbu jednotky v MW. Ochrana vo víchrici spočíva v rôznom nábehovom uhle krídlových profilov 2 vpredu kde je uhol takmer nula, zadné krídlové profily 2 majú prídavný uhol opretím o doraz 15 z pretočenia, čím vzniká moment sily oproti odporu konštrukcie 4. Iným príkladom použitia posilňovača rýchlostí vetra sú vysokokapacitné ľahké morské jednotky s priamym alebo zakriveným kĺbovým spojením hriadeľa a vyústením do generátora na pobreží. Pod hriadeľom 7 ponorené potrubie a vztlak krídlových profilov napínajú kotevné laná 10 ukotvené na dne v kotvách 13. DÍžka modulov o optimálnej prepravnej dĺžke spojená do celku môže dosiahnuť 10 km pri výške konštrukcie 4 napr. 50 m vytvárajú čelnú plochu veterného prúdenia 500 tis. m² a výkon jednotky s umiestnením generátora na pobreží 100 MW. Výška veternej turbíny nad hladinou je 20 m, miestami viac pre prejazd lodí.Another example is the location of a wind speed booster on the crest of an unprotected mountain massif to obtain a large capacity unit using energy for tourism and ski equipment. Modular length settings and lightness of the structure allows the unit to be built in MW. The protection in a gale consists in the different approach angle of the wing profiles 2 in the front where the angle is almost zero, the rear wing profiles 2 have an additional angle of support by a stop of 15 from the roll, which creates a moment of force against the resistance of the structure 4. Another example of the use of a wind speed booster is high-capacity light marine units with a straight or curved shaft joint and outlet to a generator on shore. Under the shaft 7, the submerged pipeline and the buoyancy of the wing profiles tension the anchor ropes 10 anchored on the bottom in the anchors 13. The length of the modules with the optimal transport length combined into a whole can reach 10 km at a structure height of 4, e.g. 50 m create a front surface of wind flow of 500 thousand. m ² and the power of the unit with the location of the generator on the coast of 100 MW. The height of the wind turbine above the surface is 20 m, sometimes more for the passage of ships.

SK 2-2024 U1SK 2-2024 U1

Iným príkladom je vysokokapacitná výroba vodíka v Grónsku. Výška umiestnenia hriadeľa 7 veternej turbíny 6 musí zodpovedať kolísaniu hladiny snehu. Dutinková hmota plochy krídlových profilov 2, jej periodické prehýbanie zakriveného profilu zmenou smeru a intenzity vetra výrazne znižujú vrstvu námrazy. Potreba postreku nemrznúcou zmesou sa tak obmedzuje. Sneh spadá zo zaťažených krídlových profilov 2.Another example is the high-capacity production of hydrogen in Greenland. The height of the location of the shaft 7 of the wind turbine 6 must correspond to the fluctuation of the snow level. The hollow mass of the surface of the wing profiles 2, its periodic bending of the curved profile by changing the direction and intensity of the wind significantly reduce the layer of icing. The need for antifreeze spraying is thus reduced. Snow falls from loaded wing profiles 2.

Nízke náklady a hmotnosť umožňujú elektrický ohrev všetkých konštrukčných prvkov.Low costs and weight allow electrical heating of all structural elements.

Claims

1. Wind speed booster for wind turbines with an axis perpendicular to the wind direction, characterized in that the wind turbine (6) with shafts (7) is placed on stands (8) on a surface (11) and above it is fixed in 5 columns the structure (4), which contains rotating mounts (1) and fixed stops (15) for wing profiles (2), whose leading edges are in rotating mounts (1) and trailing edges (12) are swingable in the direction of the wind and regulated by load, while the structure contains fixed wing profiles (14) and is reinforced with horizontal ropes (3) and inclined ropes (9), on which there are guiding surfaces (5).

2. Wind speed booster for wind turbines according to claim 1, characterized in that, in the case of use on the water surface, the ropes (9) continue in the form of anchor ropes (10) into the anchors (13) and the stands (8) are pushed out from below by pipes tensioning the anchor ropes (10).