WO2009049392A1 - Installation éolienne à voile - Google Patents

Installation éolienne à voile Download PDF

Info

Publication number
WO2009049392A1
WO2009049392A1 PCT/BY2007/000005 BY2007000005W WO2009049392A1 WO 2009049392 A1 WO2009049392 A1 WO 2009049392A1 BY 2007000005 W BY2007000005 W BY 2007000005W WO 2009049392 A1 WO2009049392 A1 WO 2009049392A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wind
turbine
wind power
diffuser
installation according
Prior art date
Application number
PCT/BY2007/000005
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yury Viktorovich Zakutneu
Original Assignee
Yury Viktorovich Zakutneu
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yury Viktorovich Zakutneu filed Critical Yury Viktorovich Zakutneu
Priority to PCT/BY2007/000005 priority Critical patent/WO2009049392A1/ru
Priority to DE212007000108U priority patent/DE212007000108U1/de
Publication of WO2009049392A1 publication Critical patent/WO2009049392A1/ru

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
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/02—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • 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
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F03D3/0427—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels with converging inlets, i.e. the guiding means intercepting an area greater than the effective rotor area
    • 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
    • F05B2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • 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

Definitions

  • the invention relates to power engineering, in particular to the structures of wind power plants with the axis of rotation of the turbine perpendicular to the direction of wind flow and can be used for the construction of wind power plants (WG) large unit capacity.
  • WG wind power plants
  • the disadvantages of this device include the low power of a single unit and therefore its limited use, in particular for remote areas on the seashore, for peasant farms, which is reflected in the description of the invention.
  • the closest to the technical nature of the analogue is a wind power plant, made in the form of a conical diffuser, constantly turning in a circular design towards the wind with the installation of the turbine in the smallest cross-section of the diffuser, with the axis of the turbine is directed parallel to the wind flow. (BY N210084, DOBD / 00, September 30, 2007).
  • the disadvantage of this device is a large loss of wind pressure due to friction of air against the walls of the diffuser, as well as the limited maximum power of a single unit due to the complexity of the design.
  • the technical result of the invention is the creation of such a design of the installation, which would provide the possibility of the construction of wind turbines of a large unit capacity, able to work even at low wind speeds and at the same time maximize the energy of the wind flow covered by the diffuser.
  • the wind turbine is made in the form of a longitudinal multi-blade turbine, installed in the smallest cross-section of the diffuser, with the axis of the turbine perpendicular to the direction of wind flow.
  • the diffuser is a kind of wind speed amplifier approximately equal to the ratio of the area of the largest cross section of the diffuser to the area of its smallest section, minus the loss of wind pressure due to friction on the walls of the diffuser.
  • the body of the diffuser can be made of rigid or flexible materials, for example, from parachute or sail cloth or from a specially created material. Flexible materials can be used partially, around the perimeter of the diffuser, where the mechanical loads are relatively small. Swivel structure in the form of a monorail or rail track, installed on the ground surface or on rack bases at a certain height from the ground.
  • the length of the diffuser may be greater than the diameter of the swivel structure.
  • An electric generator with or without a gearbox is installed on the same shaft as the turbine. Generators can also be installed at both ends of the turbine.
  • the generators can also be installed in several places along the length of the turbine (splitting the turbine into sections).
  • the generator shaft is connected to the turbine shaft by means of a belt, chain or gear transmission.
  • the installation can be made of several diffusers installed one above the other on the structure.
  • the diffuser and turbine can be installed vertically and orthogonally to the direction of the wind.
  • continuous transverse partitions are also installed along the ends of the diffuser, above and below.
  • the drawings show: Figure 1 - wind power installation with a horizontal turbine shaft, top view.
  • FIG. 2 same, side view.
  • FIG.Z-section of the wind turbine at the place of installation of the turbine (number A-A).
  • FIG. 5 an electrical installation for a variant with a vertical arrangement of the turbine shaft, top view.
  • Wind power installation includes: conical diffuser 1, multi-blade turbine 2, electric generator 3, tilt protection anchor 4, rotary rotary structure 5, guide wheels or carts 6, or with a drive for movement 7, support legs 8, direction sensor wind 9, the system of automatic orientation of the diffuser 10, the drive of the guide wheel 11 and the opening sash 12.
  • the proposed wind power installation works as follows:
  • the wind direction sensor 9 through the automation system 10 acts on the drive 11 of the driving guide wheel 7 in such a way that the input (largest) cross section of the diffuser is always directed towards the wind flow.
  • the wind flow covered by the diffuser is directed to the longitudinal turbine 2 and causes the rotation of the electric generator 3 to generate electricity.

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)

Description

ПАРУСНАЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к конструкциям ветроэнергетических установок с осью вращения турбины перпендикулярной направлению потока ветра и может быть использовано для сооружения ветроэнергетических установок (ВЭУ) большой единичной мощности.
Известны и широко распространены лопастные ВЭУ, состоящие из одно- двух- или трёх- лопастных ветродвигателей, редуктора и генератора и устанавливаемых на мачтах достаточно большой высоты (Зубарев В. В., Проблемы использования энергии ветра для электрификации., - M., 1980.).
Недостатком таких установок является их высокая стоимость (порядка 1 млн долларов США при мощности 1 МВт) и связанный с этим большой срок окупаемости даже при строительстве ВЭУ в районах с большими среднегодовыми скоростями ветра (8-10 м/сек). При небольших скоростях ветра (2-4 м/сек) такие установки только начинают работать и поэтому, как правило, экономически нецелесообразны.
Кроме того, максимальная мощность единичной установки ограничена прочностью материалов используемых для изготовления лопастей.
Известно также устройство с использованием энергии ветра типа парусной турбины (FR N°2803336 A1 , FOЗDЗ/00, 03.01.2000.).
К недостаткам данного устройства следует отнести небольшую мощность единичной установки и поэтому его ограниченное применение, в частности для отдалённых местностей на морском берегу, для крестьянских хозяйств, что отражено в описании изобретения. Наиболее близким по технической сущности аналогом является ветроэнергетическая установка, выполненная в виде конического диффузора, постоянно поворачивающегося по круговой конструкции навстречу ветру с установкой турбины в наименьшем поперечном сечении диффузора, причём ось турбины направлена параллельно ветровому потоку. (BY N210084, FOЗDЗ/00, 30.09.2007). Недостатком данного устройства является большая потеря напора ветра из-за трения воздуха о стенки диффузора, а также ограниченная максимальная мощность единичной установки из-за сложности конструктивного исполнения.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание такой конструкции установки, которая бы обеспечивала возможность сооружения ВЭУ большой единичной мощности, способной работать даже при небольших скоростях ветра и при этом максимально использовать энергию ветрового потока, охватываемого диффузором.
Ветродвигатель выполнен в виде продольной многолопастной турбины, устанавленной в наименьшем поперечном сечении диффузора, при этом ось турбины расположена перпендикулярно направлению потока ветра.
Возможность работы ВЭУ при небольших скоростях ветра обеспечивается за счёт того, что диффузор является своеобразным усилителем скорости ветра, приблизительно равным отношению площади наибольшего поперечного сечения диффузора к площади его наименьшего сечения, за вычетом потери напора ветра на трение о стенки диффузора.
Корпус диффузора может быть выполнен из жёстких или гибких материалов, например, из парашютной или парусной ткани или из специально созданного материала. Гибкие материалы могут быть использованы частично, по периметру диффузора, где механические нагрузки относительно не велики. Поворотную конструкцию в виде монорельса или рельсового пути, устанавливают на поверхности земли или на стоечных фундаментах на определённой высоте от земли.
Длина диффузора может быть больше диаметра поворотной конструкции.
На одном валу с турбиной устанавливается электрический генератор с редуктором или без него. Генераторы могут устанавливаться также на обоих торцах турбины.
С целью более равномерной загрузки вала турбины и уменьшения вибрации установки генераторы могут устанавливаться также в нескольких местах по длине турбины (разбивка турбины на секции). В этом случае вал генератора соединяется с валом турбины с помощью ремённой, цепной или зубчатой передачи.
Для защиты от разрушения ВЭУ при ураганных скоростях ветра на стенках диффузора выполняются поворотные створки, открывающиеся при предельно допустимых скоростях ветра.
С целью использования фактора увеличения скорости ветра в зависимости от высоты над землёй, учитывая что мощность ВЭУ зависит от скорости ветра в третьей степени, установка может выполняться из нескольких диффузоров, устанавливаемых на конструкции один над другим.
С этой же целью, а также для снижения потерь напора ветра на трение о стенки диффузора, диффузор и турбина могут устанавливаться вертикально и ортогонально направлению ветра. В этом случае по торцам диффузора, вверху и внизу, также устанавливаются сплошные поперечные перегородки. На чертежах изображены: Фиг.1 -ветроэнергетическая установка с горизонтальным расположением вала турбины, вид сверху.
Фиг. 2-тo же, вид сбоку.
Фиг.З-сечение ВЭУ в месте установки тypбины(ceчeниe A-A). Фиг. 4-вeтpoэнepгeтичecкaя установка, состоящая из нескольких секций.
Фиг.5-вeтpoэнepгeтичecкaя установка для варианта с вертикальным расположением вала турбины, вид сверху.
Фиг.б-то же, вид сбоку.
Ветроэнергетическая установка включает в себя: конический диффузор 1 , многолопастную турбину 2, электрический генератор 3, анкер для защиты от опрокидывания 4, круговую поворотную конструкцию 5, направляющие колёса или тележки 6, или же с приводом для передвижения 7, опорные стойки 8, датчик направления ветра 9, система автоматической ориентации диффузора 10, привод направляющего колеса 11 и открывающиеся створки 12.
Предлагаемая ветроэнергетическая установка работает следующим образом:
Датчик направления ветра 9 через систему автоматики 10 воздействует на привод 11 ведущего направляющего колеса 7 таким образом, что входное (наибольшее) поперечное сечение диффузора всегда направлено навстречу ветровому потоку.
Ветровой поток, охватываемый диффузором, направляется на продольную турбину 2 и приводит во вращение электрический генератор 3 для выработки электроэнергии.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Парусная ветроэнергетическая установка, состоящая из воздухоприёмного устройства, постоянно поворачивающегося навстречу ветровому потоку, турбины и электрических генераторов, отличающаяся тем, что установка выполнена в виде конического диффузора, прямолинейной или криволинейной, приближенной к параболе формы, предназначенного для забора воздуха по площади его наибольшего сечения и многолопастной продольной турбины с горизонтальной осью вращения, направленной ортогонально направлению потока ветра, при этом диффузор устанавливается на круговой поворотной конструкции на поверхности земли или на определённой высоте от поверхности земли и непрерывно поворачивается навстречу ветровому потоку.
2. Парусная ветроэнергетическая установка по п.1 , отличающаяся тем, что установка выполняется из нескольких диффузоров, устанавливаемых на конструкции один над другим.
3. Парусная ветроэнергетическая установка по п.1 , отличающаяся тем, что турбина выполняется с вертикальной осью вращения.
4. Парусная ветроэнергетическая установка по п.1 , отличающаяся тем, что в корпусе диффузора выполняются поворотные створки, открывающиеся при предельно допустимых напорах ветра.
5. Парусная ветроэнергетическая установка по п.1 , отличающаяся тем, что п о длине турбины устанавливается несколько электрических генераторов, каждый из которых присоединяется к валу турбины механической передачей, при этом генератор может быть установлен под-, над- или рядом с турбиной в зависимости от удобства конструктивного исполнения.
6. Парусная ветроэнергетическая установка по п.1 , отличающаяся тем, что диаметр поворотной конструкции меньше ширины диффузора.
7. Парусная ветроэнергетическая установка по п.1 , отличающаяся тем, что диффузор полностью или частично выполняется из гибких материалов.
PCT/BY2007/000005 2007-10-15 2007-10-15 Installation éolienne à voile WO2009049392A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/BY2007/000005 WO2009049392A1 (fr) 2007-10-15 2007-10-15 Installation éolienne à voile
DE212007000108U DE212007000108U1 (de) 2007-10-15 2007-10-15 Segel-Windenergieanlage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/BY2007/000005 WO2009049392A1 (fr) 2007-10-15 2007-10-15 Installation éolienne à voile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009049392A1 true WO2009049392A1 (fr) 2009-04-23

Family

ID=40566941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/BY2007/000005 WO2009049392A1 (fr) 2007-10-15 2007-10-15 Installation éolienne à voile

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE212007000108U1 (ru)
WO (1) WO2009049392A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012112335A (ja) * 2010-11-25 2012-06-14 Epia:Kk 風力発電装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU47622A1 (ru) * 1935-01-05 1936-06-30 Я.Ф. Муратов Приемна труба дл вертикальных ветр ных двигателей
RU2008514C1 (ru) * 1991-01-16 1994-02-28 Чувашский сельскохозяйственный институт Ветроагрегат
RU2080481C1 (ru) * 1993-07-19 1997-05-27 Валентин Дмитриевич Филимонов Ветроэнергетическая установка
RU12195U1 (ru) * 1999-05-31 1999-12-16 Хаскин Лев Яковлевич Ветродвигатель
RU2167336C1 (ru) * 2000-01-17 2001-05-20 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Ветроагрегат
RU2235900C2 (ru) * 2000-11-06 2004-09-10 Александр Захарович Федичев Ветроэнергетическая установка малой мощности крыльчатого типа

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2803336A1 (fr) 2000-01-03 2001-07-06 Jean Bernard Ruiz Dispositif sur une eolienne de type turbine a voile permettant le montage de maniere autonome de celle-ci, avec des systemes dynamiques pour faire face aux coups de vents et des vents forts

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU47622A1 (ru) * 1935-01-05 1936-06-30 Я.Ф. Муратов Приемна труба дл вертикальных ветр ных двигателей
RU2008514C1 (ru) * 1991-01-16 1994-02-28 Чувашский сельскохозяйственный институт Ветроагрегат
RU2080481C1 (ru) * 1993-07-19 1997-05-27 Валентин Дмитриевич Филимонов Ветроэнергетическая установка
RU12195U1 (ru) * 1999-05-31 1999-12-16 Хаскин Лев Яковлевич Ветродвигатель
RU2167336C1 (ru) * 2000-01-17 2001-05-20 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Ветроагрегат
RU2235900C2 (ru) * 2000-11-06 2004-09-10 Александр Захарович Федичев Ветроэнергетическая установка малой мощности крыльчатого типа

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012112335A (ja) * 2010-11-25 2012-06-14 Epia:Kk 風力発電装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE212007000108U1 (de) 2010-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4350895A (en) Wind turbine and method for power generation
EP0022635B1 (en) Fluid powered tracked vehicle for generating electricity
KR100912430B1 (ko) 풍력발전기용 수직축 풍차장치
US20090074577A1 (en) Vertical axis sail-type windmill power transfer device
US20040141845A1 (en) Vertical axis wind turbine
AU774072B2 (en) Multiaxis turbine
US20080159873A1 (en) Cross fluid-flow axis turbine
DE3234170A1 (de) Windkraftanlage mit mindestens einem um eine drehachse drehbaren fluegel
US20120261926A1 (en) Energy generation system and related methods
US20140152018A1 (en) Cable-suspended wind energy generator
CA2766068C (en) Wind turbine with blade tip enclosure
EA018388B1 (ru) Ветроэлектростанция
WO2009049392A1 (fr) Installation éolienne à voile
WO2011088136A2 (en) Wind turbine generator and motor
RU102695U1 (ru) Парусная ветроэнергетическая установка
US20030001393A1 (en) Linear motion wind driven power generator
KR101348610B1 (ko) 풍력발전장치
WO2012050540A1 (ru) Ветроэнергетическая турбина (варианты)
CN101089387A (zh) 大型垂直轴风力发电设备
US11220992B2 (en) Wind energy systems
WO2017160825A1 (en) Wind energy harvesting utilizing air shaft and centrifugal impellor wheels
RU49584U1 (ru) Роторный ветродвигатель
JP6249258B1 (ja) 風力発電システムおよびこれに用いる風受けブレード
RU2631587C2 (ru) Парусная горизонтальная ветросиловая турбина
WO2020214101A1 (en) Wind cable car

Legal Events

Date Code Title Description
DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07815776

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2120070001087

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07815776

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1