UA60494C2 - Wind-driven powerplant - Google Patents
Wind-driven powerplant Download PDFInfo
- Publication number
- UA60494C2 UA60494C2 UA2002108231A UA2002108231A UA60494C2 UA 60494 C2 UA60494 C2 UA 60494C2 UA 2002108231 A UA2002108231 A UA 2002108231A UA 2002108231 A UA2002108231 A UA 2002108231A UA 60494 C2 UA60494 C2 UA 60494C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- horizontal
- shaft
- rotary
- blade
- axis
- Prior art date
Links
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 18
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 101100184531 Drosophila melanogaster Mo25 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100494453 Mus musculus Cab39 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Wind Motors (AREA)
Description
Опис винаходу
Винахід відноситься до області енергетики і призначається для одержання електричної енергії за рахунок 2 кінетичної енергії вітру.
Відома вітроенергетична установка, що містить встановлене на прямовисному валу із махами, на периферії яких розміщені розкладні прямокутні лопаті, постачені обмежувачами, виконаними у вигляді гнучких зв'язків, одні кінці яких пов'язані із розміщеними на периферії махів Т-подібними стійками, а інші - відповідними прямовисними лопатями |11. 70 Лопаті, які розвернуті з навітряного боку, сприймають енергію вітру, і вітроколесо починає обертатися, передаючи обертання на генератор. Лопаті, які спрямовані гострим кутом до повітряного потоку, зменшують свою поверхню, що обмітається, і не перешкоджають обертанню вітроколеса. Проте розкладні лопаті не мають необхідну надійність і видають значний шум при складанні і розкриванні.
Відома вітроенергетична установка, що містить плоскі лопаті, розміщені на горизонтальних осях повороту, 12 закріплених радіально на прямовисному валу, горизонтально розміщені опори, радіально закріплені згори і/або знизу щодо горизонтальних осей на валу в площині їх розміщення на відстанях, менших розміру лопаті від горизонтальних осей, при цьому горизонтальні осі закріплені на лопатях вище їх центральної частини (21.
Проте в даній установці горизонтально розміщені упори, що є частиною рамки каркаса, випробовують вітрові навантаження, які згинають установку.
Рами, що обертаються проти вітру, створюють додатковий гальмовий момент, що знижує потужність вітроенергетичної установки.
Відома також вітроенергетична установка, що містить розміщений в прямовисній опорі прямовисний вал і горизонтально встановлені на ньому дві пари основних поворотних лопатей із упорами і хрестоподібно розміщеними махами |З). с
В даній установці, коли повітряний потік впливає на поворотні лопаті, за рахунок жорсткого кріплення їх Ге) до махів одна з кожної пари лопатей, розвертаючись під дією повітряного потоку, доходить до упорів, а протилежна лопать в цей час займає положення уздовж повітряного потоку. При цьому повітряний потік, що впливає на поверхню поворотних лопатей, які дійшли до упорів, створює обертовий момент, під впливом якого обертається верхня частина прямовисного вала, а від неї генератор. М
Але в даній вітроенергетичній установці суттєва частина енергії вітру витрачається не раціонально, що Ге»! призводить до зниження потужності генератора. Справа в тому, що обертання лопатей навколо осі поворотного маху під дією повітряного потоку, відбувається через зміщення центральної осі лопаті щодо осі маху. З
Повітряний потік, що діє на широку частину лопаті щодо осі маху, більше повітряного потоку, діючого на вузьку Га») частину лопаті, що і призводить до обертання лопаті. Очевидно, що вага широкої і вузької частин лопатей неоднакова. о
За рахунок зміщення осі лопаті, а значить і центру тяжіння щодо осі маху для пари супротивних лопатей існує стан стійкої рівноваги при відсутності вітру. Момент центру тяжіння пари лопатей повинен бути подоланий повітряним потоком, щоб лопаті почали рухатися. Таким чином, частина повітряного потоку витрачається на « подолання моменту тяжіння, що знижує обертовий момент, який передається генератору. Крім того, в відомій З 70 установці частина повітряного потоку витрачається на поворот лопатей в положення, необхідне для взаємодії з с повітряним потоком: одна лопать - поперек, а супротивна - уздовж потоку.
Із» Найбільш близьким по технічній суті винаходу, що пропонується, є вітроенергетична установка, яка містить розміщений в прямовисній опорі прямовисний вал і горизонтально встановлені на ньому дві пари лопатей із упорами і хрестоподібно розміщеними один над одним поворотними махами, причому лопаті кожної пари закріплені із поворотним махом у взаємно перпендикулярних площинах зі зміщенням центральної осі лопаті б щодо осі поворотного маху, - кожна лопать оснащена врівноважуючою момент її обертання щодо осі ав! поворотного маху з елементом відштовхування противагою, закріпленою на маху суміжно основному прямовисному валу з можливістю взаємодії із упором, що містить постійний магніт, а зовнішній край лопаті шк виконаний із відгином бокових сторін щодо осі поворотного маху в протилежні сторони |4). (Те) 20 В даній вітроенергетичній установці кожна лопать врівноважена щодо осі поворотного вала противагою. За рахунок цього усувається гальмовий момент, обумовлений наявністю моменту тяжіння поворотного маху, і
Т» збільшується потужність обертання, яка передається на генератор. Зниженню гальмового моменту, служить і розміщення противаги поблизу прямовисного вала. В даній установці противага крім врівноваження моменту щодо осі поворотного вала виконує ще і функцію взаємодії із упором, забезпечуючи передачу силового моменту 25 на прямовисний вал.
ГФ) Але при сильних поривах вітру ця установка може вийти з ладу. Це обумовлено тим, що всі її елементи мають жорсткий зв'язок між собою. Зокрема, при взаємодії упора з елементом відштовхування між ними, а також о на ділянці з'єднання маху з лопатею можуть виникнути при сильному потоку повітря механічні напруги, що призведуть до поломки в зазначених місцях. Якщо ж ці ділянки механічно підсилити, щоб вони могли 60 витримувати усі, навіть штормові вітри, то така вітроенергетична установка буде мати великі вартість, вагу, матеріалоємність, інерційність, що зробить її неефективною.
Крім того, жорсткість конструкції призводить до того, що при сильних поривах вітру махи з лопатями починають занадто швидко обертатись навколо прямовисного валу, що також небажано, бо призводить до швидкого механічного зносу обертових елементів, зменшення ресурсу роботи, а також до підвищеної частоти 62 напруги, що виробляє електричний генератор, що з'єднаний з валом.
Завданням винаходу є підвищення механічної надійності установки і запобігання підвищеної частоти обертання при сильних поривах вітру.
Поставлене завдання досягається за рахунок того, що вітроенергетична установка, яка містить розміщений у прямовисній опорі прямовисний вал із упорами і горизонтально встановлені на ньому дві пари лопатей і хрестоподібно розміщеними один над іншим поворотними махами, причому лопаті кожної пари закріплені із поворотним махом у взаємно перпендикулярних площинах зі зсувом центральної осі лопаті щодо осі поворотного маху, кожна лопать оснащена врівноважуючою момент її обертання відносно осі поворотного маху з елементом відштовхування противагою, закріпленою на маху суміжно прямовисному валу з можливістю /о взаємодії з упором, - кожен поворотний мах складається з двох поворотних горизонтальних валів, які встановлені на одній осі з проміжком між їх кінцями, що з'єднані між собою пружнім зв'язком та охоплені зафіксованим відносно прямовисного валу горизонтальним циліндром, причому кожен кінець горизонтального валу з'єднаний з циліндром парою повздовжньо зсунутих підшипників, а упори відносно прямовисного валу і противаги з елементами відштовхування відносно поворотного горизонтального валу маха встановлені так, що /5 взаємодія упора і елемента відштовхування здійснюється при знаходженні лопаті горизонтального валу маха у горизонтальній площині.
Крім того, пружній зв'язок між кінцями горизонтальних валів маху виконаний у вигляді циліндричної пружини, яка охоплює зазначені кінці горизонтальних валів по зовнішній поверхні.
В запропонованій вітроенергетичній установці коли пориви вітру перевищують номінальні швидкості го автоматично здійснюється гасіння механічних навантажень за рахунок пружного зв'язку між кінцями горизонтальних валів маху. При цьому відбувається поворот прямовисно розташованої лопаті навколо осі горизонтального вала маху у напрямку вітру, зменшується площина лопаті, на яку діє вітер. Через це відбувається зменшення поворотного моменту і швидкості обертання маху відносно прямовисного валу, що не призводить до його механічного перевантаження. с
На Фіг.1 схематично зображений загальний вигляд вітроенергетичної установки, на яку діє вітер (його напрям показаний стрілками), що не перевищує допустиму швидкість; і) на Фіг.2 - загальний вигляд вітроенергетичної установки, на яку діє вітер, що перевищує допустиму швидкість; на Фіг.З - вигляд А-А на Фіг.1.
Вітроенергетична установка містить розміщений в прямовисній опорі 1 прямовисний вал 2 із упорами З і «г зо горизонтально встановлені на ньому дві пари поворотних лопатей 4, 5 і 6, 7. Поворотні махи 8 і 9 хрестоподібно розміщені один над іншим, причому лопаті 4 і 5 з махом 8 та лопаті 6 і 7 з махом 9 закріплені у Ме взаємно перпендикулярних площинах зі зсувом центральної осі лопаті щодо осі поворотного маху. За рахунок «г цього кожна лопать, наприклад 4, має дві частини 4а з меншою площиною та 46 з більшою площиною відносно осі обертання 10. Кожна лопать оснащена противагою 11, що врівноважує момент її обертання відносно осі о обертання 10. Противаги 11 постачені елементами відштовхування, наприклад постійними магнітами (на Фіг. не «о показані), що вставлені в середину противаг, і розміщені з можливістю взаємодії з упорами З, в яких також встановлені постійні магніти протилежної полярності. Противаги закріплені на маху суміжно прямовисному валу 2. Кожен поворотний мах складається з двох поворотних горизонтальних валів 12 і 13, які встановлені на осі обертання 10 з проміжком 14 між їх кінцями, відповідно 15 та 16. Кінці валів 12 і 13 з'єднані між собою « пружнім зв'язком, наприклад циліндричною пружиною 17, яка охоплює кінці 15 та 16 горизонтальних валів 12 їі з с 13. Кінці валів 12 і 13 охоплені горизонтальним циліндром 18, який зафіксований відносно прямовисного валу 2.
Кожен кінець горизонтального валу з'єднаний з циліндром 18 парою підшипників 19, які зсунуті уздовж осі 10. ;» Упори З відносно прямовисного валу 2 і противаги 11 з елементами відштовхування відносно поворотного горизонтального валу, наприклад 13, встановлені так, що взаємодія, наприклад контактування, упору З і елемента відштовхування противаги 11 здійснюються при знаходженні лопаті 5 горизонтального валу маху 8 у б горизонтальній площині.
Поворотний вал 2, що встановлений у торцевій ступиці 20 прямовисно до опори 1, сполучений з електричним о генератором вітроенергетичної установки (на Фіг. не показаний). ї5» Вітроенергетична установка працює наступним чином.
За відсутності повітряного потоку лопаті із противагами знаходяться в стані безумовної рівноваги щодо осі і, маху. Прямовисний вал при цьому не обертається. При появі вітру лопать 4 займає положення поперек, а лопать ї» 5 - уздовж напряму вітру, повертаючи мах 8 навкруг своєї осі 10 (Фіг.1). Поворот лопаті 4 навколо осі 10 відбувається через різницю у площинах двох частин 4а і 46, що відбувається під дією вітру. Через зв'язок валів 12 та 13, що здійснюється за допомогою циліндричної пружини 17, при повороті навколо осі 10 здійснюється поворот у ту ж сторону і лопаті 5. Подальшому повороту маху 8 перешкоджає упор 3, в який упирається противага 11. При контактуванні противаги 11 із упором З між їх постійними магнітами виникає (Ф, електромагнітна сила відштовхування, що дозволяє пом'якшити або усунути механічний удар і знизити шум, який ка утворюється при цьому. Через різницю сили вітру, що діє на горизонтально розташовану лопать 5 та прямовисну лопать 4, з'являється момент і прямовисний вал 2 призводить до обертання через ступицю 20 електричного бо генератора.
При штормовій погоді, якщо повітряний потік перевищує критичне значення, вітроенергетична установка продовжує виконувати свої функції (фіг.2). При цьому через велику силу, що діє на прямовисно розташовану лопать 4, вона здійснює подальший поворот (показана суцільною лінією), навколо осі 10, хоча лопать 5, яка обтікається повітряним потоком, знаходиться у горизонтальній площині бо противага 11 упирається в упор 3. 65 Подальший поворот лопаті 4 відбувається при взаємному повороті валів 12 та 13 через напруження циліндричної пружини 17. Чим більшим буде штормовий вітер, тим більше буде напружуватись пружина 17 і обертатись лопать 4 навколо осі 10. При такому повороті зменшується ефективна площа лопаті 4 для вітру, а через це зменшується сила дії на неї вітру і обертовий момент маху 8. Зменшення обертового моменту у свою чергу зменшує і швидкість обертання валу 2, утримуючи швидкість у допустимих границях.
Вибором жорсткості пружини 17 можна регулювати взаємний нахил лопаті 4 відносно лопаті 5 відповідно до сили штормових вітрів регіону.
Пропонуємо модельна вітроенергетична установка виготовлена, експериментально випробувана і показала гарні показники.
Джерела інформації: 70 1. Патент Російської Федерації Мо2059877, МКПб6 гО301/00. Надрук. 10.05.96р. Бюл.Мо13. 2. Опис винаходу до заявці РФ Мо94031431, МКПЄ РО303/00. Надрук. 20.06.96р. Бюл.Мо17. 3. А. с. СРСР Мо1746054, МКП РО303/06. Надрук. 07.07.92р. Бюл. Мо25. 4. Патент України Мо31757А, МКП ГО303/00. Надрук. 15.12.2000р., Бюл. Мо7-ІЇ (прототип).
Claims (2)
1. Вітроенергетична установка, що містить розміщений у прямовисній опорі прямовисний вал із упорами і горизонтально встановлені на ньому дві пари лопатей і хрестоподібно розміщеними один над одним 2р поворотними махами, причому лопаті кожної пари закріплені із поворотним махом у взаємно перпендикулярних площинах зі зміщенням центральної осі лопаті щодо осі поворотного маха, кожна лопать оснащена врівноважуючою момент її обертання відносно осі поворотного маха з елементом відштовхування противагою, закріпленою на маха суміжно прямовисному вала з можливістю взаємодії з упором, яка відрізняється тим, що кожен поворотний мах складається з двох поворотних горизонтальних валів, які встановлені на одній осі з сч проміжком між їх кінцями, що з'єднані між собою пружним зв'язком та охоплені зафіксованим відносно прямовисного вала горизонтальним циліндром, причому кожен кінець горизонтального вала з'єднаний з (о) циліндром парою поздовжньо зсунутих підшипників, а упори відносно прямовисного вала і противаги з елементами відштовхування відносно поворотного горизонтального вала маха встановлені так, що взаємодія упора і елемента відштовхування здійснюється при знаходженні лопаті відносно горизонтального вала маха у « зо горизонтальній площині.
2. Вітроенергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що пружний зв'язок між кінцями горизонтальних 9 валів маха виконаний у вигляді циліндричної пружини, яка охоплює зазначені кінці горизонтальних валів по «т зовнішній поверхні. «в) (Се)
- . и? (22) («в) щ» се) с» іме) 60 б5
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA2002108231A UA60494C2 (en) | 2002-10-17 | 2002-10-17 | Wind-driven powerplant |
RU2003118185/06A RU2248464C1 (ru) | 2002-10-17 | 2003-06-16 | Ветроэнергетическая установка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA2002108231A UA60494C2 (en) | 2002-10-17 | 2002-10-17 | Wind-driven powerplant |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA60494A UA60494A (uk) | 2003-10-15 |
UA60494C2 true UA60494C2 (en) | 2007-04-10 |
Family
ID=35454160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UA2002108231A UA60494C2 (en) | 2002-10-17 | 2002-10-17 | Wind-driven powerplant |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2248464C1 (uk) |
UA (1) | UA60494C2 (uk) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2526415C2 (ru) * | 2012-12-07 | 2014-08-20 | Александр Иванович Якимов | Крыльчато-парусная ветроэнергетическая установка |
RU2567476C2 (ru) * | 2013-11-08 | 2015-11-10 | Александр Степанович Верин | Ветродвигатель с саморегулированием буревых нагрузок |
RU2733120C2 (ru) * | 2018-03-15 | 2020-09-29 | Владимир Иванович Исаев | Энергоагрегат и способ его работы |
-
2002
- 2002-10-17 UA UA2002108231A patent/UA60494C2/uk unknown
-
2003
- 2003-06-16 RU RU2003118185/06A patent/RU2248464C1/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
UA60494A (uk) | 2003-10-15 |
RU2248464C1 (ru) | 2005-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7677862B2 (en) | Vertical axis wind turbine with articulating rotor | |
KR101558444B1 (ko) | 자연 에너지 인출 장치 | |
US20080227378A1 (en) | Blade For Vertical Axis Wind Turbine and Lift Type Vertical Axis Wind Turbine Having the Same | |
KR20110127346A (ko) | 자기부상 풍력발전기 | |
KR101028481B1 (ko) | 풍력발전기 | |
KR100351719B1 (ko) | 자기부상 풍력발전기 | |
EP2521858B1 (en) | Vertical axle wind generator with overspeed inhibition flaps | |
WO2015123032A1 (en) | Wind turbine with automatic tilting frame | |
UA60494C2 (en) | Wind-driven powerplant | |
KR100541231B1 (ko) | 고효율 수직형 풍력 발전장치 | |
CA3122896C (en) | Rotor for power driving | |
KR101939322B1 (ko) | 풍력발전장치 | |
KR20090084066A (ko) | 바람과 수평으로 회전하는 가변날개가 장착된 풍력발전기 | |
CN206571620U (zh) | 风叶组件及垂直轴风力发电装置 | |
CN106837687A (zh) | 风叶组件及垂直轴风力发电装置 | |
WO2013083681A1 (en) | Modular vertical axis wind impeller and wind generator comprising such an impeller | |
CN114542391A (zh) | 一种适用于极端环境防雷防积雪的风力发电装置 | |
KR101828074B1 (ko) | 수직형 풍력발전기 | |
EP1295033A1 (en) | Vertical axis wind turbine | |
KR200282394Y1 (ko) | 고효율 수직형 풍력 발전장치 | |
RO133628B1 (ro) | Turbină eoliană verticală | |
JP7040792B2 (ja) | 揚力型垂直軸風水車 | |
IL301684B2 (en) | System and method for generating green energy | |
WO2023068925A1 (en) | Rotor for a vertical axis turbine and vertical axis turbine | |
RU2205293C2 (ru) | Ветроэлектростанция |