WO2008043367A1 - Aerodynamic wind-driven powerplant - Google Patents
Aerodynamic wind-driven powerplant Download PDFInfo
- Publication number
- WO2008043367A1 WO2008043367A1 PCT/EA2006/000018 EA2006000018W WO2008043367A1 WO 2008043367 A1 WO2008043367 A1 WO 2008043367A1 EA 2006000018 W EA2006000018 W EA 2006000018W WO 2008043367 A1 WO2008043367 A1 WO 2008043367A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- air flow
- wing
- turbine
- working turbine
- working
- Prior art date
Links
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
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/10—Stators
- F05B2240/13—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
- F05B2240/133—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines with a convergent-divergent guiding structure, e.g. a Venturi conduit
-
- 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
Definitions
- Aerodynamic wind energy installation The present invention relates to wind energy and is an aerodynamic wind energy installation (AVEU), designed to convert kinetic energy of the wind into electrical energy.
- the invention is intended for use in various sectors of the economy, including industry, agriculture, etc.
- Known wind power plants used to produce mechanical or electrical energy the main working element of which is a wind wheel, Darier rotor, etc.
- the disadvantages of these structures include the relatively large overall dimensions of their main elements, as well as significant fluctuations in dynamic loads, which, in turn, lead to instability of the electrical parameters at the output. All this requires the use of special stabilization devices.
- wind power plants of the above type in the composition of, for example, wind farms is the fact that the skimmer field created by wind turbines becomes dangerous for human health, because the frequency range of the radiation. lies within the infrasound region of the spectrum.
- a rotor wind turbine which, by the principle of operation and technical device, is close to the invention.
- This technical solution is protected by RF patent N_> 2124142 Cl, 12/27/1998, cl.
- the energy device is equipped with a streamlined shell with wings filled with gas, the density of which is less than the density of the atmosphere, made with the possibility of movement to change the cross section of adjacent channels.
- This device contains at least one module, including a rotor with blades made in the form of aerodynamic wings and installed with a clearance relative to the shaft of the module mechanically connected with the shaft of the generator.
- the device is equipped with a fairing located in front of the module by the air flow and covering the gap between the inner edges of the blades of the rotor of the module and the confuser placed in front of the fairing and covering it at the outlet.
- the rotor of the module is made in the form of a disk, and its blades are mounted on the disk.
- the closest analogue of the invention is an aerothermodynamic wind power installation (ATVU), RF patent N ° 2261362 C2, 07/10/2003, cl. MPK7 F03Dl
- the ATVU contains a generator, a turbine, an exhaust ring wing with a De Laval inner surface, which is a bearing element and equipped with a weather vane, bearing radial brackets, a generator cabin with a streamlined outer surface with an internal bearing surface for generator supports and turbine supports, an inlet fixed cone, radial brackets, inlet ring wing, support mast, swivel stand with current collectors, making communication between the generator cab and the support mast, and the input coil profile tsevogo wing formed in a pair with an exhaust annular wing.
- the disadvantage of the prototype is the absence of its design elements that allow not only to stabilize the operation of the ATVU with sharply changing parameters of the incoming air flow, but also to significantly increase the efficiency of the wind power installation as a whole.
- the technical result of the invention is to stabilize the operation of the AECP with sharply changing parameters of the incoming air flow, as well as to significantly increase the efficiency of the wind power installation
- the proposed aerodynamic wind power installation consists of a generator mechanically connected to the turbine, an exhaust ring wing with an inner surface made according to the “De Laval” profile and equipped with a weather vane, bearing radial brackets for mounting the generator, a generator cabin with a streamlined outer surface and with an internal supporting structure for generator supports and support for a working turbine, an input fixed cone that covers the working turbine, radial brackets supporting the input a cone of the inlet annular wing having a closed loop for rotating the rotor of the working turbine, a support mast of the installation and a rotary stand with current collectors, the profile of the inlet annular wing being paired with an exhaust annular wing.
- an additional device for creating vortices along the axis of the air flow connected to the clutch is mounted on the axis with the working turbine on the generator’s cabin, and through the perimeter of the exhaust ring wing in the supercritical zone there are through tangential openings in in the form of nozzles to create vortices on the periphery of the air flow.
- Figure 1 shows an aerodynamic wind power installation (option 1).
- Figure 2 shows an aerodynamic wind power installation
- An aerodynamic wind power installation consists of (Fig. L) an exhaust ring wing 1 with a vane surface 2, an inlet ring wing 3 connected to an exhaust ring wing 1 by brackets 4, a working turbine 5, a power generator mechanically connected to it, enclosed in a housing b connected by brackets 10 with an exhaust ring wing 1, a fixed inlet cone 7, fixed by bearing radial brackets 8 to the inlet ring wing 3, while the exhaust ring wing 1 is fixed by means of a rotary stand with a current collector on the support mast (not shown in Fig. 1).
- the inner surface of the exhaust ring wing 1 is made according to the profile "De Laval” (see Vojap Krout “STROJARSKI PRIRUCNIK", TEHNlCKA KNIGA, ZAGREB, 1988, c.201). Wing material - any lightweight aerodynamic coating (aluminum alloys, fiberglass, etc.) with honeycomb or mineral wool filling.
- annular bump visor 9 Around the circumference of the outlet edge of the exhaust annular wing 1, there is an annular bump visor 9, which creates an output toroidal (annular) air vortex, which additionally accelerates the air flow.
- the weathervane surface 2 provides, without the use of additional devices, the installation orientation in the wind along the rotation axis.
- Bearing brackets 4 of the input annular wing 3, as well as bearing radial brackets for fastening the input cone 8 and the housing of the generator 10 are made according to the type of structural elements used in aircraft manufacturing.
- the working turbine 5 is located inside the inlet annular wing 3, in its rear part, where the air flow has maximum density and speed.
- an additional turbine 1 1 or screw 14, Fig. 2 connected to the working turbine 5 by a clutch (not shown in Fig. L) with the possibility of automatic switching on (off) ) additional turbine 11 (screw 14, Figure 2) depending on the parameters of the air flow at the inlet and outlet of the installation.
- tangential nozzle openings 12 arranged in a circle (or in a spiral, not shown in FIG. 1) near the plane of location of the additional turbine 11 (screw 14, FIG. 2).
- the inclusion additional turbine 11 screw 14, Figure 2
- the turbulence of the air flow near the inner surface of the exhaust annular wing 1 is provided by tangential nozzle openings 12 located circumferentially (in a spiral) near the plane of the additional turbine 11.
- the shape of the inlet annular wing 3 and its position in the installation with an annular gap 13 allows you to suppress the turbulence of the inlet air flow and direct it to the blades of the working turbine 5;
- the shape of the inner surface of the exhaust annular wing 1, made according to the profile "De Laval”, helps to create a rarefaction zone in the rear of the installation behind the turbine 5, which provides an increase in the velocity head of the air flow on the turbine 5.
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
The invention relates to wind power engineering and is embodied in the form of an aerodynamic wind-driven powerplant which is used for converting wing kinetic power into electric power. The inventive aerodynamic wind-driven powerplant comprises a generator arranged in a body (6), a working turbine (5), an exhausting ring-type wing (1) the internal surface of which is embodied according to a convergent-divergent channel, is used as the bearing element of the plant and is provided with a feathering surface (2) for orienting it in a wind direction, bearing radial brackets (10) used for fastening the generator body (6), an input fixed cone (7) covering the working turbine (5), radial brackets (8) for bearing the input cone (7), an entry ring-shaped wing (3), which is provided with a closed circuit for rotating the working turbine (5), the operating mast of the plant and a rotatable stand provided with current collectors, wherein an additional device, which is used for forming vortex along the air flow axis and is connected to the working turbine (5) by means of a clutch coupling, is mounted in the supercritical area of the exhausting ring-type wing (1) on the generator body (6) in axial alignment with the air flow, and through tangential openings (12), which are embodied in the formof nozzles for forming vortex motion on the periphery of the air flow, are provided along the perimeter of the exhausting ring-type wing (1).
Description
Аэродинамическая ветроэнергетическая установка (АВЭУ) Настоящее изобретение относится к ветроэнергетике и представляет собой аэродинамическую ветроэнергетическую установку (АВЭУ), предназначенную для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию. Изобретение предназначено для применения в различных отраслях народного хозяйства, в том числе в промышленности, сельском хозяйстве и т.п. Известны ветроэнергетические установки, применяемые для получения механической или электрической энергии, основным рабочим элементом которых является ветроколесо, ротор Дарье и т.п. К недостаткам данных конструкций следует отнести сравнительно большие габаритные размеры их основных элементов, а также значительные колебания динамических нагрузок, которые, в свою очередь приводят к нестабильности электрических параметров на выходе. Все это требует применения специальных устройств стабилизации. Aerodynamic wind energy installation (AVEU) The present invention relates to wind energy and is an aerodynamic wind energy installation (AVEU), designed to convert kinetic energy of the wind into electrical energy. The invention is intended for use in various sectors of the economy, including industry, agriculture, etc. Known wind power plants used to produce mechanical or electrical energy, the main working element of which is a wind wheel, Darier rotor, etc. The disadvantages of these structures include the relatively large overall dimensions of their main elements, as well as significant fluctuations in dynamic loads, which, in turn, lead to instability of the electrical parameters at the output. All this requires the use of special stabilization devices.
Другой особенностью использования ветроэнергетических установок (ВЭУ) вышеуказанного типа в составе, например, ветропарков является то обстоятельство, что шумовок поле, создаваемое ВЭУ становится опасным для здоровья человека, т.к. частотный диапазон лх .излучения лежит в пределах инфразвуковой области спектра.Another feature of the use of wind power plants (wind turbines) of the above type in the composition of, for example, wind farms is the fact that the skimmer field created by wind turbines becomes dangerous for human health, because the frequency range of the radiation. lies within the infrasound region of the spectrum.
Более эффективной по своим параметрам является ВЭУ роторного, которая по принципу действия и техническому устройству близка предлагаемому изобретению. Данное техническое решение защищено патентом РФ N_> 2124142 Cl, 27.12.1998, кл. MПK6 F03Dl|04 и содержит установленный на опоре энергоаппарат с сопловым аппаратом и двумя и более турбинами, механически связанными с генератором. Энергоаппарат снабжен обтекаемой оболочкой с крыльями, заполненной газом, плотность которого, меньше плотности атмосферы, выполненной с возможность перемещения для изменения сечения смежных каналов. Другим аналогом может служить техническое решение, защищенное патентом РФ Ks 2270359 Cl, 18.01.2005, кл. MПK7 F03D1/04 Данное устройство содержит, по меньшей мере, один модуль, включающий в себя ротор с лопастями, выполненными в форме аэродинамических крыльев и установленными с зазором относительно вала модуля, механически связанного с валом электрогенератора. Устройство снабжено обтекателем, расположенным
перед модулем по воздушному потоку и охватывающим зазор между внутренними кромками лопастей ротора модуля, и конфузором, размещенным перед обтекателем по потоку и на выходе его охватывающим. Причем ротор модуля выполнен в виде диска, а его лопасти установлены на диске. Недостатками данных аналогов является сложность конструкции, невысокая надежность в эксплуатации, а также высокая стоимость JВЭУ.More effective in its parameters is a rotor wind turbine, which, by the principle of operation and technical device, is close to the invention. This technical solution is protected by RF patent N_> 2124142 Cl, 12/27/1998, cl. MPK6 F03Dl | 04 and contains a power unit mounted on a support with a nozzle unit and two or more turbines mechanically connected to the generator. The energy device is equipped with a streamlined shell with wings filled with gas, the density of which is less than the density of the atmosphere, made with the possibility of movement to change the cross section of adjacent channels. A technical solution protected by RF patent Ks 2270359 Cl, January 18, 2005, cl. MPK7 F03D1 / 04 This device contains at least one module, including a rotor with blades made in the form of aerodynamic wings and installed with a clearance relative to the shaft of the module mechanically connected with the shaft of the generator. The device is equipped with a fairing located in front of the module by the air flow and covering the gap between the inner edges of the blades of the rotor of the module and the confuser placed in front of the fairing and covering it at the outlet. Moreover, the rotor of the module is made in the form of a disk, and its blades are mounted on the disk. The disadvantages of these analogues are the complexity of the design, low reliability in operation, as well as the high cost of JVEU.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является аэротермодинамическая ветроэнергетическая установка (АТВУ), патент РФ N° 2261362 C2, 10.07.2003, кл. MПK7 F03Dl|04, которая выбрана в качестве прототипа. АТВУ содержит генератор, турбину, вытяжное кольцевое крыло с внутренней поверхность «Дe-Лaвaль», являющееся несущим элементом и оснащенное флюгерной поверхностью несущие радиальные кронштейны, кабину генератора с обтекаемой наружной поверхностью с внутренней несущей поверхностью для опор генератора и опоры турбины, входной неподвижный конус, радиальные кронштейны, входное кольцевое крыло, опорную мачту, поворотный стенд с токосъемниками, осущетвляющий коммуникацию между кабиной генератора и опорной мачтой, причем профиль входного кольцевого крыла выполнен в паре с вытяжным кольцевым крылом.The closest analogue of the invention is an aerothermodynamic wind power installation (ATVU), RF patent N ° 2261362 C2, 07/10/2003, cl. MPK7 F03Dl | 04, which is selected as a prototype. The ATVU contains a generator, a turbine, an exhaust ring wing with a De Laval inner surface, which is a bearing element and equipped with a weather vane, bearing radial brackets, a generator cabin with a streamlined outer surface with an internal bearing surface for generator supports and turbine supports, an inlet fixed cone, radial brackets, inlet ring wing, support mast, swivel stand with current collectors, making communication between the generator cab and the support mast, and the input coil profile tsevogo wing formed in a pair with an exhaust annular wing.
Недостатком прототипа является отсутствие а его конструкции элементов, позволяющих не только стабилизировать работу АТВУ при резко изменяющихся параметрах набегающего потока воздуха, но и существенно повысить КПД ветроэнергетической установки в целом.The disadvantage of the prototype is the absence of its design elements that allow not only to stabilize the operation of the ATVU with sharply changing parameters of the incoming air flow, but also to significantly increase the efficiency of the wind power installation as a whole.
Данную техническую задачу решает предлагаемое изобретение. Технический результат изобретения заключается в стабилизации работы АВЭУ при резко изменяющихся параметрах набегающего потока воздуха, а также в существенном увеличении КПД ветроэнергетической установкиThis technical problem is solved by the invention. The technical result of the invention is to stabilize the operation of the AECP with sharply changing parameters of the incoming air flow, as well as to significantly increase the efficiency of the wind power installation
Технический результат изобретения обеспечивается тем, что в закритической зоне вытяжного кольцевого крыла на кабине генератора на одной оси с рабочей турбиной смонтировано дополнительное устройство для создания вихрей вдоль оси потока воздуха, соединенное с рабочей турбиной муфтой сцепления, а по периметру вытяжного кольцевого крыла в его закритической зоне выполнены сквозные тангенциальные отверстия в виде сопел для создания вихрей на периферии потока воздуха.
Данная конструкция рабочего органа ветроэнергетической установки позволяет создать за счет закрутки потока в зоне вытяжного кольцевого крыла дополнительного разряжения воздуха, что в свою очередь существенно увеличивает КПД аэродинамической ветроэнергетической установки. Предлагаемая аэродинамическая ветроэнергетическая установка состоит из генератора, механически связанного с турбиной, вытяжного кольцевого крыла с внутренней поверхностью, выполненной по профилю «Дe Лaвaль» и оснащенного флюгерной поверхностью, несущих радиальных кронштейнов для крепления генератора, кабины генератора с обтекаемой наружной поверхностью и с внутренней несущей конструкцией для опор генератора и опоры рабочей турбины, входного неподвижного конуса, закрывающего рабочую турбины, радиальных кронштейнов, несущих входной конус, входного кольцевого крыла, имеющего замкнутый контур для вращения ротора рабочей турбины, опорной мачты установки и поворотного стенда с токосъемниками, причем профиль входного кольцевого крыла выполнен в паре с вытяжным кольцевым крылом. При этом в закритической зоне вытяжного кольцевого крыла на кабине генератора на одной оси с рабочей турбиной смонтировано дополнительное устройство для создания вихрей вдоль оси потока воздуха, соединенное с рабочей турбиной муфтой сцепления, а пo_ периметру вытяжного кольцевого крыла в его закритической зоне выполнены сквозные тангенциальные отверстия в виде сопел для создания вихрей на периферии потока воздуха.The technical result of the invention is ensured by the fact that in the supercritical zone of the exhaust ring wing, an additional device for creating vortices along the axis of the air flow is connected to the clutch on the axis of the exhaust turbine, connected to the working turbine by a clutch, and along the perimeter of the exhaust ring wing in its supercritical zone Through tangential holes are made in the form of nozzles to create vortices on the periphery of the air flow. This design of the working body of the wind power installation allows you to create due to the flow swirl in the zone of the exhaust ring wing of additional air discharge, which in turn significantly increases the efficiency of the aerodynamic wind power installation. The proposed aerodynamic wind power installation consists of a generator mechanically connected to the turbine, an exhaust ring wing with an inner surface made according to the “De Laval” profile and equipped with a weather vane, bearing radial brackets for mounting the generator, a generator cabin with a streamlined outer surface and with an internal supporting structure for generator supports and support for a working turbine, an input fixed cone that covers the working turbine, radial brackets supporting the input a cone of the inlet annular wing having a closed loop for rotating the rotor of the working turbine, a support mast of the installation and a rotary stand with current collectors, the profile of the inlet annular wing being paired with an exhaust annular wing. At the same time, in the supercritical zone of the exhaust ring wing, an additional device for creating vortices along the axis of the air flow connected to the clutch is mounted on the axis with the working turbine on the generator’s cabin, and through the perimeter of the exhaust ring wing in the supercritical zone there are through tangential openings in in the form of nozzles to create vortices on the periphery of the air flow.
Предлагаемое изобретение поясняется приведенными чертежами. На Фиг.1 показана аэродинамическая ветроэнергетическая установка (вариант 1). На Фиг.2 показана аэродинамическая ветроэнергетическая установкаThe invention is illustrated by the drawings. Figure 1 shows an aerodynamic wind power installation (option 1). Figure 2 shows an aerodynamic wind power installation
(вариант 2).(option 2).
Аэродинамическая ветроэнергетическая установка состоит из (Фиг. l) вытяжного кольцевого крыла 1 с флюгерной поверхность 2, входного кольцевого крыла 3, соединенного с вытяжным кольцевым крылом 1 кронштейнами 4, рабочей турбины 5, механически связанного с ней электрогенератора, заключенного в корпус б, соединенного кронштейнами 10 с вытяжным кольцевым крылом 1, неподвижного входного конуса 7, закрепленных несущими радиальными кронштейнами 8 к входному кольцевому крылу 3, при этом
вытяжное кольцевое крыло 1 закреплено посредством поворотного стенда с токосъемником на опорной мачте (на Фиг.1 не показано).An aerodynamic wind power installation consists of (Fig. L) an exhaust ring wing 1 with a vane surface 2, an inlet ring wing 3 connected to an exhaust ring wing 1 by brackets 4, a working turbine 5, a power generator mechanically connected to it, enclosed in a housing b connected by brackets 10 with an exhaust ring wing 1, a fixed inlet cone 7, fixed by bearing radial brackets 8 to the inlet ring wing 3, while the exhaust ring wing 1 is fixed by means of a rotary stand with a current collector on the support mast (not shown in Fig. 1).
Внутренняя поверхность вытяжного кольцевого крыла 1 выполнена по профилю «Дe Лaвaль» (см. Воjап Кrаut "SТRОJАRSКI PRIRUCNIK", TEHNlCKA KNIGA, ZAGREB, 1988, c.201). Материал крыла - любое легкое аэродинамическое покрытие (сплавы алюминия, стеклопластик и т.п.) с сотовым или минватным наполнением.The inner surface of the exhaust ring wing 1 is made according to the profile "De Laval" (see Vojap Krout "STROJARSKI PRIRUCNIK", TEHNlCKA KNIGA, ZAGREB, 1988, c.201). Wing material - any lightweight aerodynamic coating (aluminum alloys, fiberglass, etc.) with honeycomb or mineral wool filling.
По окружности выходной кромки вытяжного кольцевого крыла 1 расположен кольцевой отбойный козырек 9, создающий выходной тороидальный (кольцевой) воздушный вихрь, который дополнительно ускоряет воздушный поток.Around the circumference of the outlet edge of the exhaust annular wing 1, there is an annular bump visor 9, which creates an output toroidal (annular) air vortex, which additionally accelerates the air flow.
Флюгерная поверхность 2 обеспечивает без применения дополнительных приспособлений ориентацию установки по ветру по оси вращения.The weathervane surface 2 provides, without the use of additional devices, the installation orientation in the wind along the rotation axis.
Несущие кронштейны 4 входного кольцевого крыла 3, а также несущие радиальные кронштейны крепления входного конуса 8 и корпуса генератора 10 выполнены по типу конструктивных элементов, применяемых в авиастроении.Bearing brackets 4 of the input annular wing 3, as well as bearing radial brackets for fastening the input cone 8 and the housing of the generator 10 are made according to the type of structural elements used in aircraft manufacturing.
Рабочая турбина 5 расположена внутри входного кольцевого крыла 3, в задней его части, где воздушный поток имеет максимальную плотность и скорость. На ОДНОЙJЭСИ с рабочей турбиной 5 у задней части обтекаемого- корпуса 6 генератора расположена дополнительная турбина 1 1 (или шнек 14, Фиг.2), соединенная с рабочей турбиной 5 муфтой сцепления (на Фиг. l не показана) с возможностью автоматического включения (выключения) дополнительной турбины 11 (шнека 14, Фиг.2) в зависимости от параметров потока воздуха на входе и выходе установки. В поверхности выходного кольцевого крыла 1 проделаны тангенциальные сопловые отверстия 12, расположенные по окружности (или по спирали, на Фиг.1 непоказано) вблизи плоскости расположения дополнительной турбины 11 (шнека 14, Фиг.2).The working turbine 5 is located inside the inlet annular wing 3, in its rear part, where the air flow has maximum density and speed. In ONE JESI with a working turbine 5 at the rear of the streamlined generator housing 6 there is an additional turbine 1 1 (or screw 14, Fig. 2) connected to the working turbine 5 by a clutch (not shown in Fig. L) with the possibility of automatic switching on (off) ) additional turbine 11 (screw 14, Figure 2) depending on the parameters of the air flow at the inlet and outlet of the installation. In the surface of the output annular wing 1 there were made tangential nozzle openings 12 arranged in a circle (or in a spiral, not shown in FIG. 1) near the plane of location of the additional turbine 11 (screw 14, FIG. 2).
Принцип работы предлагаемой аэродинамической ветроэнергетической установки.The principle of operation of the proposed aerodynamic wind power installation.
Воздушный поток, движущийся вдоль оси установки, ориентированной по ветру флюгером 2, расположенного на вытяжном кольцевом крыле 1, попадает на рабочую турбину 5, приводя ее во вращение. При этом при параметрах скоростного напора потока воздуха ниже критического происходит включение
дополнительной турбины 11 (шнека 14, Фиг.2), вращение которой вызывает завихрение осевой составляющей воздушного потока в вытяжном кольцевом крыле 1 и тем самым создает дополнительное разряжение воздуха. Завихрение воздушного потока вблизи внутренней поверхности вытяжного кольцевого крыла 1 обеспечивается тангенциальными сопловыми отверстиями 12, расположенными по окружности (по спирали) вблизи плоскости расположения дополнительной турбины 11. Получаемый таким образом дополнительный перепад давлений на входе и выходе воздушного потока обеспечивает существенное увеличение динамического воздействия воздушного потока на рабочую турбину 5, значительно повышая КПД установки. В случае увеличения воздействия воздушного потока на рабочую турбину 5 до критического значения скоростного напора дополнительная турбина 11 (шнек 14, Фиг.2) с помощью муфты сцепления отключается, что автоматически приводит к снижению скоростного напора потока ветра на рабочую турбину 5. При этом в предлагаемом устройстве в качестве базовых используются основные особенности конструкции прототипа, а именно:The air flow moving along the axis of the installation, oriented in the wind by a weather vane 2, located on the exhaust ring wing 1, enters the working turbine 5, bringing it into rotation. In this case, with the parameters of the velocity head of the air flow below the critical value, the inclusion additional turbine 11 (screw 14, Figure 2), the rotation of which causes a swirl of the axial component of the air flow in the exhaust ring wing 1 and thereby creates an additional air discharge. The turbulence of the air flow near the inner surface of the exhaust annular wing 1 is provided by tangential nozzle openings 12 located circumferentially (in a spiral) near the plane of the additional turbine 11. Thus obtained additional pressure drop at the inlet and outlet of the air flow provides a significant increase in the dynamic effect of the air flow on working turbine 5, significantly increasing the efficiency of the installation. In the case of an increase in the impact of the air flow on the working turbine 5 to a critical value of the velocity head, the additional turbine 11 (screw 14, Fig. 2) is disconnected by means of the clutch, which automatically leads to a decrease in the speed pressure of the wind flow on the working turbine 5. Moreover, in the proposed the device as the base used the main design features of the prototype, namely:
- профиль передней кромки вытяжного кольцевого крыла 1, создающий на входе тороидальной (кольцевой) воздушный вихрь, обеспечивает на входе в рабочую турбину. 5 конвергентный лабегающий поток воздуха, за счет чего массовый приток воздуха на рабочую турбину 5 увеличивается;- the profile of the leading edge of the exhaust annular wing 1, creating at the entrance of a toroidal (annular) air vortex, provides at the entrance to the working turbine. 5 convergent downstream air flow, due to which the mass flow of air to the working turbine 5 increases;
- форма входного кольцевого крыла 3 и его положение в установке с кольцевым зазором 13 позволяет погасить турбулентность входного потока воздуха и направить его на лопасти рабочей турбины 5; форма внутренней поверхности вытяжного кольцевого крыла 1, исполненной по профилю «Дe Лaвaль», способствует созданию зоны разряжения в задней части установки за турбиной 5, что обеспечивает увеличение скоростного напора воздушного потока на турбине 5.- the shape of the inlet annular wing 3 and its position in the installation with an annular gap 13 allows you to suppress the turbulence of the inlet air flow and direct it to the blades of the working turbine 5; the shape of the inner surface of the exhaust annular wing 1, made according to the profile "De Laval", helps to create a rarefaction zone in the rear of the installation behind the turbine 5, which provides an increase in the velocity head of the air flow on the turbine 5.
Благодаря конструктивным особенностям предлагаемой установки в совокупности с базовыми признаками, обеспечивается максимальное увеличение и стабилизация скоростного напора воздушного потока на лопасти рабочей турбины 5, что приводит к значительному росту КПД аэродинамической ветроэнергетической установки и стабильной выработке электроэнергии.
Due to the design features of the proposed installation, together with the basic features, the maximum increase and stabilization of the high-pressure air flow on the blades of the working turbine 5 is ensured, which leads to a significant increase in the efficiency of the aerodynamic wind power installation and stable generation of electricity.
Claims
1. Аэродинамическая ветроэнергетическая установка (АВЭУ), содержащая генератор в корпусе (б), рабочую турбину (5), вытяжное кольцевое крыло (1) с внутренней поверхностью, выполненной по профилю «Дe Лaвaль», являющееся несущим элементом установки и оснащенное флюгерной поверхностью (2), обеспечивающей ориентацию по ветру, несущие радиальные кронштейны (10) для крепления корпуса (6) генератора, входной неподвижный конус (7), закрывающий рабочую турбину (5), радиальные кронштейны (8), несущие входной конус (7), входное кольцевое крыло (3), имеющее замкнутый контур для вращения рабочей турбины (5), рабочую мачту установки и поворотный стенд с токосъемниками, причем в закритической зоне вытяжного кольцевого крыла (1) на корпусе (б) генератора на одной оси с рабочей турбиной (5) смонтировано дополнительное устройство для создания вихрей вдоль оси потока воздуха, соединенное с рабочей турбиной (5) муфтой сцепления, а по периметру вытяжного кольцевого крыла (5) в его закритической зоне выполнены сквозные тангенциальные отверстия (12) в виде сопел для создания вихрей на периферии потока воздуха.1. Aerodynamic wind power installation (AVEU), containing a generator in the body (b), a working turbine (5), an exhaust ring wing (1) with an inner surface made on the profile of “De Laval”, which is the bearing element of the installation and equipped with a weather vane ( 2), providing orientation in the wind, bearing radial brackets (10) for mounting the generator housing (6), fixed input cone (7), closing the working turbine (5), radial brackets (8), bearing inlet cone (7), input annular wing (3) having a closed a circuit for rotating the working turbine (5), the working mast of the installation and the rotary stand with current collectors, and in the supercritical zone of the exhaust ring wing (1) on the generator body (b) on the same axis as the working turbine (5), an additional device for creating vortices along axis of the air flow, connected to the working turbine (5) by a clutch, and through the perimeter of the exhaust ring wing (5) in its supercritical zone there are through tangential openings (12) in the form of nozzles for creating vortices on the periphery of the air flow.
2. Установка по п. l, отличающаяся тем, что устройство для создания вихрей в закритической зоне на оси потока воздуха выполнено в виде дополнительной турбины (11).2. Installation according to claim 1, characterized in that the device for creating vortices in the supercritical zone on the axis of the air flow is made in the form of an additional turbine (11).
3. Установка по п. l, отличающаяся тем, что устройство для создания вихрей в закритической зоне на оси потока воздуха выполнено в виде шнека (14).3. Installation according to claim 1, characterized in that the device for creating vortices in the supercritical zone on the axis of the air flow is made in the form of a screw (14).
4. Установка по п.l, отличающаяся тем, что тангенциальные отверстия (12) в виде сопел для создания вихрей на периферии потока воздуха расположены равномерно по окружности в закритической зоне вытяжного кольцевого крыла (1). 4. Installation according to claim 1, characterized in that the tangential openings (12) in the form of nozzles for creating vortices at the periphery of the air flow are uniformly circumferential in the supercritical zone of the exhaust ring wing (1).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EA2006/000018 WO2008043367A1 (en) | 2006-10-12 | 2006-10-12 | Aerodynamic wind-driven powerplant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EA2006/000018 WO2008043367A1 (en) | 2006-10-12 | 2006-10-12 | Aerodynamic wind-driven powerplant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2008043367A1 true WO2008043367A1 (en) | 2008-04-17 |
Family
ID=39282441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EA2006/000018 WO2008043367A1 (en) | 2006-10-12 | 2006-10-12 | Aerodynamic wind-driven powerplant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2008043367A1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008048823A1 (en) * | 2008-09-22 | 2010-04-01 | Buzdimirovic, Branko | Low-pressure mega wind power plant for use in offshore deep sea area to generate electrical energy from wind energy, has low-pressure generator attached to front side of throttle aperture, and turbine supplied with wind energy via aperture |
| CN101865074A (en) * | 2010-07-14 | 2010-10-20 | 吉林大学 | Culvert device of horizontal axis wind-driven generator |
| WO2012137008A1 (en) * | 2011-04-05 | 2012-10-11 | Anakata Wind Power Resources S.A.R.L | Diffuser augmented wind turbines |
| WO2012143734A1 (en) * | 2011-04-21 | 2012-10-26 | Anakata Wind Power Resources S.A.R.L | Diffuser augmented wind turbines |
| US8376686B2 (en) | 2007-03-23 | 2013-02-19 | Flodesign Wind Turbine Corp. | Water turbines with mixers and ejectors |
| WO2013059820A1 (en) * | 2011-10-20 | 2013-04-25 | Flodesign Wind Turbine Corp. | Aerodynamic modification of a ring foil for a fluid turbine |
| WO2013155187A1 (en) * | 2012-04-10 | 2013-10-17 | Flodesign Wind Turbine Corp. | Shrouded fluid turbine with boundary layer energising elements |
| CN109826747A (en) * | 2019-03-29 | 2019-05-31 | 国网山东省电力公司梁山县供电公司 | A kind of wind power generating set, fixed system and method |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4781522A (en) * | 1987-01-30 | 1988-11-01 | Wolfram Norman E | Turbomill apparatus and method |
| WO1997041351A1 (en) * | 1996-04-30 | 1997-11-06 | Mezhdunarodny Fond Konversii | Method for converting air-flow energy and device for realising the same |
| RU2156885C1 (en) * | 1999-04-05 | 2000-09-27 | Романов Герард Александрович | Wind-driven power plant of rotational type |
| RU2205977C1 (en) * | 2002-02-05 | 2003-06-10 | Копосов Александр Дмитриевич | Wind-driven electric plant |
| RU2230218C2 (en) * | 2002-06-13 | 2004-06-10 | Копосов Александр Дмитриевич | Wind-driven electric plant |
| RU2261362C2 (en) * | 2003-07-10 | 2005-09-27 | Миодраг Шкобаль | Aerothermodynamic wind power-generating plant |
-
2006
- 2006-10-12 WO PCT/EA2006/000018 patent/WO2008043367A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4781522A (en) * | 1987-01-30 | 1988-11-01 | Wolfram Norman E | Turbomill apparatus and method |
| WO1997041351A1 (en) * | 1996-04-30 | 1997-11-06 | Mezhdunarodny Fond Konversii | Method for converting air-flow energy and device for realising the same |
| RU2156885C1 (en) * | 1999-04-05 | 2000-09-27 | Романов Герард Александрович | Wind-driven power plant of rotational type |
| RU2205977C1 (en) * | 2002-02-05 | 2003-06-10 | Копосов Александр Дмитриевич | Wind-driven electric plant |
| RU2230218C2 (en) * | 2002-06-13 | 2004-06-10 | Копосов Александр Дмитриевич | Wind-driven electric plant |
| RU2261362C2 (en) * | 2003-07-10 | 2005-09-27 | Миодраг Шкобаль | Aerothermodynamic wind power-generating plant |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8376686B2 (en) | 2007-03-23 | 2013-02-19 | Flodesign Wind Turbine Corp. | Water turbines with mixers and ejectors |
| DE102008048823A1 (en) * | 2008-09-22 | 2010-04-01 | Buzdimirovic, Branko | Low-pressure mega wind power plant for use in offshore deep sea area to generate electrical energy from wind energy, has low-pressure generator attached to front side of throttle aperture, and turbine supplied with wind energy via aperture |
| CN101865074A (en) * | 2010-07-14 | 2010-10-20 | 吉林大学 | Culvert device of horizontal axis wind-driven generator |
| WO2012137008A1 (en) * | 2011-04-05 | 2012-10-11 | Anakata Wind Power Resources S.A.R.L | Diffuser augmented wind turbines |
| US9512817B2 (en) | 2011-04-05 | 2016-12-06 | Anakata Wind Power Resources S.A.R.L. | Diffuser augmented wind turbines |
| WO2012143734A1 (en) * | 2011-04-21 | 2012-10-26 | Anakata Wind Power Resources S.A.R.L | Diffuser augmented wind turbines |
| US9567970B2 (en) | 2011-04-21 | 2017-02-14 | Anakata Wind Power Resources S.A.R.L. | Wind turbines augmented with rotating diffusers |
| WO2013059820A1 (en) * | 2011-10-20 | 2013-04-25 | Flodesign Wind Turbine Corp. | Aerodynamic modification of a ring foil for a fluid turbine |
| WO2013155187A1 (en) * | 2012-04-10 | 2013-10-17 | Flodesign Wind Turbine Corp. | Shrouded fluid turbine with boundary layer energising elements |
| CN109826747A (en) * | 2019-03-29 | 2019-05-31 | 国网山东省电力公司梁山县供电公司 | A kind of wind power generating set, fixed system and method |
| CN109826747B (en) * | 2019-03-29 | 2020-11-20 | 国网山东省电力公司梁山县供电公司 | Wind generating set, fixing system and method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2008043367A1 (en) | Aerodynamic wind-driven powerplant | |
| US6382904B1 (en) | Windmill powerplant | |
| US4147472A (en) | Turbine rotor | |
| US9512817B2 (en) | Diffuser augmented wind turbines | |
| US4143992A (en) | Wind operated power generator | |
| US20040042894A1 (en) | Wind-driven electrical power-generating device | |
| EP2699796B1 (en) | Diffuser augmented wind turbines | |
| WO2011008720A2 (en) | Vorticity reducing cowling for a diffuser augmented wind turbine assembly | |
| WO2006007568A1 (en) | Laminar air turbine | |
| WO2010050837A1 (en) | Wind power plant | |
| KR20090018114A (en) | Wind turbine and wind power installation | |
| CN206722990U (en) | Cooling system and wind power generating set for wind power generating set | |
| EP2438298A2 (en) | Nacelle configurations for a shrouded wind turbine | |
| RU2276743C1 (en) | Wind plant | |
| WO2011109003A1 (en) | Wind energy installation | |
| RU2310090C1 (en) | Wind power-generating device | |
| RU2261362C2 (en) | Aerothermodynamic wind power-generating plant | |
| RU191593U1 (en) | WIND POWER PLANT | |
| RU159490U1 (en) | WIND UNIT | |
| WO2008120026A2 (en) | Innovative horizontal axis wind turbine of high efficiency | |
| US20190032630A1 (en) | Wind turbine and method for generating electrical energy | |
| RU2239721C2 (en) | Vortex windmill | |
| RU1815417C (en) | Windmill-electric generating plant | |
| RU2384732C1 (en) | Windmill | |
| RU2470180C1 (en) | Windmill |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 06791498 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 06791498 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |