WO2009114920A1 - Ветроэнергоустановка (варианты) - Google Patents

Ветроэнергоустановка (варианты) Download PDF

Info

Publication number
WO2009114920A1
WO2009114920A1 PCT/BY2009/000007 BY2009000007W WO2009114920A1 WO 2009114920 A1 WO2009114920 A1 WO 2009114920A1 BY 2009000007 W BY2009000007 W BY 2009000007W WO 2009114920 A1 WO2009114920 A1 WO 2009114920A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
central
base
wind
inclined guide
roof
Prior art date
Application number
PCT/BY2009/000007
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Игорь Владимирович ПРУС
Original Assignee
Prus Igor Vladimirovich
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 Prus Igor Vladimirovich filed Critical Prus Igor Vladimirovich
Publication of WO2009114920A1 publication Critical patent/WO2009114920A1/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 
    • F03D3/04—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
    • 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
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
    • F03D9/17—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing energy in pressurised fluids
    • 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
    • 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
    • F05B2240/14—Casings, housings, nacelles, gondels or the like, protecting or supporting assemblies there within
    • 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
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/10—Geometry two-dimensional
    • F05B2250/13—Geometry two-dimensional trapezial
    • F05B2250/131—Geometry two-dimensional trapezial polygonal
    • 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
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/20—Geometry three-dimensional
    • F05B2250/21—Geometry three-dimensional pyramidal
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • 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
    • 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
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
    • 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
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Definitions

  • the invention relates to wind energy and can be used to convert the kinetic energy of natural air currents to other types of energy (kinetic energy of compressed air, mechanical, electrical, thermal, etc.), designed for uninterrupted supply of various consumers.
  • the invention in particular, can be used as a pre-accumulator for the accumulation of kinetic energy (kinetic energy of compressed air) for its conversion to other types of useful energy
  • wind The problem of efficient and environmentally friendly use of the huge energy reserves of natural air currents (wind), despite centuries-old efforts, remains unsolved to this day.
  • the main problem of creating effective wind power installations is the need to take into account the inconsistency of the direction of movement, speed, wind force and other characteristics of natural air flows.
  • these variable characteristics are difficult to calculate and model, although on the basis of long-term observations for each area, in principle, local “wind poles” can be determined.
  • wind turbines Given the variable nature of natural air currents, wind turbines should be designed in such a way as to maximally “catch” air flows at any time and from any direction.
  • An example of a installation of the second type is a wind power installation containing a stand, a wind wheel, a device for orienting a wind wheel to the wind, which consists of a tail and a rotary platform, on the lower side of which there is a rib head equipped with a bearing, and segmented rotor elements oriented on the wind wheel blades are installed to the center of the wind wheel [1].
  • both types of wind turbines mentioned above do not “catch” the wind very effectively, in particular, due to the relatively small surface area of the blades in contact with the wind, and are not very reliable, as they can fail due to squally gusts of wind and hurricane winds.
  • Attempts to increase the efficiency of "catching" the wind by increasing the area of the blades, making the blades composite and / or with a complex geometric shape [2], etc. do not give any significant improvements and even leads to negative results for a number of indicators. So, in particular, when you try to increase the size (surface area of the surface in contact with the wind) of the blades, the reliability of such plants sharply decreases and their efficiency decreases. This requires the creation of more fortified, more massive and bulky supports, which is associated with a significant increase in the cost of construction and maintenance of such wind power plants.
  • wind turbines More modern designs of wind turbines are equipped with special wind-guiding means, which are designed to concentrate and “accumulate” the initially multidirectional natural flows in the area of the turbine wheel blades.
  • An example of this type of wind turbine is a wind turbine containing a stationary wind-guiding means and a turbine wheel vertically placed in it, while the wind-guiding means is made with four outlet openings that are located on one side of the axis of the turbine wheel towards the air flow of the wind, guide channels that have constant cross-sections along the entire length, and with outlet nozzles that are uniformly spaced around the circumference of the turbine wheel and in the direction of rotation of the turbine wheel, which is made with sectorally arranged rows freely rotating around its axis by 180 ° blades [3].
  • This design is more effective than the ones described above, however, it also has a number of design flaws, among which the following can be noted.
  • some ((concentrated)) vertical and inclined partitions of the air flow are nevertheless ((emitted into the atmosphere without transferring their energy to the blades (not ((collide) with the blades).
  • time, taking into account the shape of the blades (curved surface) another part of the air flows does not hit the concave surface of one blade, but into the curved surface of the next blade and the energy of this part of the flows is used to “brake” this blade, that is, it has a negative effect on the efficiency of the installation, all of which does not allow the full conversion of wind energy.
  • the author was initially tasked with developing a design of a wind power plant that would provide a direct current of air with subsequent efficient use of its energy. Since the wind medium in wind power plants is the air flow, and in all known power plants (with the exception of the known wind power plants), a pre-accumulator is provided that ensures the uninterrupted availability (intake) of the working fluid (reservoir for the state district power station, nuclear and diesel fuel supply for, respectively, nuclear power plants and diesel generators, reserve coal for thermal power plants, etc.).
  • the author came to the conclusion that it is necessary to include a pre-accumulator in the structure of wind power plants, which will ensure the continuity of the working fluid (air) current.
  • the object of the invention is the creation of a wind power installation, the design of which, regardless of geographical location, time of year and day, parameters of natural air flows (direction, speed, force) and other environmental conditions and characteristics would ensure uninterrupted direction of air flows for its “storage” for further use or in the area in which the means for converting the kinetic energy of the air flows into other forms of energy is located, primarily in the kinetic energy of compressed air.
  • the wind power installation should have the simplest and most reliable design with a minimum number of moving elements and be as resistant to the effects of squally gusts of wind and hurricane wind. The operability of the claimed wind power installation should be ensured, practically, regardless of its size.
  • a wind power installation containing a vertically oriented stationary means of directing air flows and means for converting the kinetic energy of air flows associated with the means of directing
  • the means of directing includes means for capturing air flows, made in the form of a plurality of inclined guide walls, and a central fairing made in the form a pyramid, the base of which forms the base of the power plant, and each side rib is located At an angle ⁇ to the base, where 0 ° ⁇ ⁇ 90 ° and from the outside it is rigidly connected with the corresponding side of the corresponding inclined guide partition
  • the kinetic energy conversion means includes a turbine mounted vertically and coaxially to the central cowl, and each inclined guide partition is located at an angle ⁇ to the surface of the corresponding lateral face of the central fairing, where 0 ° ⁇ ⁇ 90 °.
  • the wind turbine further comprises a roof made, preferably, of transparent material in the form of a hollow, truncated, open bottom and top pyramid similar to the central cowl, and mounted coaxially to the central cowl, with each side edge of the roof being at an angle ⁇ to the base of the central cowl, where ⁇ ⁇ , each inclined guide wall has the shape of an irregular at least four recess, with its first side being horizontal but in the plane of the base of the central fairing, the second side is rigidly connected with the corresponding edge of the central fairing, the third side is vertical, and the fourth side is at least part of its length aligned with the corresponding side edge of the roof from the inside of the roof, while the third sides of all inclined guides the partitions are equidistant from the axis of the central cowl and form a vertical channel with a diameter d over the central cowl to divert the exhausted air flows and to install urbines, the upper boundary of which is formed by the roof truncation boundary
  • the task is solved due to the fact that the wind turbine additionally contains a roof made, preferably, of a transparent material in the form of a hollow, truncated, open bottom and top cone, and mounted coaxially with the central fairing, while the roof forming is located at an angle ⁇ to the base of the central cowl, where ⁇ ⁇ , and the central cowl is made in the form of a cone, each inclined guide wall has the shape of an irregular at least quadrangle ika, wherein the first side thereof disposed horizontally in the base plane of the central fairing, the second side is rigidly connected with the side surface of the central fairing towards the generator side surface, the third side is vertical, and the fourth side, at least part of its length, is connected with the side surface of the roof on the inside of the roof, while the second sides of all the inclined guide walls are evenly distributed on the side surface of the central fairing and the roof, the third sides of all inclined guide baffles are equidistant from the axis of the central fairing and form
  • the inventive wind power installation in both versions due to the originality of the design described above allows using many natural processes and phenomena that were not previously taken into account in wind energy due to their apparent energy inefficiency to ensure a continuous air flow.
  • the execution of the roof in both versions preferably of transparent material, allows the thermal energy of the sun (“greenhouse effect”) to be used to additionally heat the chambers formed by the inclined guide walls, inclined platforms and the roof.
  • various chambers, taking into account the position of the sun are heated to various temperatures, and this heating “creates” additional convective flows inside the unit.
  • the described design of the wind power plant allows using the following natural processes and phenomena based on the use of thermal energy of the sun and gravity when generating energy, in particular:
  • the inventive wind power plant uses both direct wind energy and the energy of air flows resulting from convection (due to the temperature differences described above, as well as due to attractive forces), which has never been previously taken into account in wind power plants known from the prior art.
  • the wind power installation regardless of environmental conditions, is static (stationary) and does not contain moving elements designed to create an air flow.
  • This ensures its almost absolute resistance to wind of any force, and the throughput of individual chambers formed by inclined guide walls, inclined platforms and a roof protects the turbine installed in the vertical channel from the excess energy of storm gusts of wind or hurricane winds.
  • the “excess” air flow without getting into the chambers formed by the inclined guide walls, inclined platforms and the roof, due to their specific (limited) capacity, flows around the wind power plant from the sides and along the roof top surface, and eliminates the need to stop energy production.
  • the cameras formed by inclined guide walls, inclined platforms and the roof perform the function of channels with limited bandwidth, designed for continuous supply of air flows into the area of the vertical channel.
  • the turbine contains many blades, each of which is made in the form of a rectangular trapezoid with an angle ⁇ at the base of the trapezoid, and is mounted on the turbine shaft in a vertical channel above the central cowl with an angle ⁇ downward with a clearance with respect to the cowl and third parties inclined guide baffles, with the blades mounted on the turbine shaft with equal pitch, and the sides of the blades adjacent to right angles lie in one plane located not higher than the upper boundary of the vertical channel over the central fairing.
  • a wind power installation in both versions is the possibility of its use for transforming the energy of natural air mass flows into a wide variety of useful energy. So, depending on the needs, a wind power installation can be made in the form of a plant for converting kinetic wind energy into kinetic energy of compressed air and / or into electrical energy, and / or into mechanical energy, and / or into thermal energy.
  • the first of these types of energy is the most promising, since the accumulation of compressed air, unlike the production of other types of energy, has a unique opportunity - it is, in fact, the accumulation of energy in any quantity and quality, regardless of forces and speeds of natural air currents, time of year, time of day, etc. As long as the natural processes and phenomena described above take place, using the inventive wind power installation it will be possible to continuously create a directed air flow.
  • the conversion of the kinetic energy of air flows into the kinetic energy of compressed air is the most appropriate from the point of view of solving environmental problems in the production of various types of energy.
  • the conversion of the kinetic energy of natural air flows into the kinetic energy of compressed air is extremely relevant, for example, for use in pneumohydro-ring engines, proposed by the author of the original design, for which a separate Eurasian application has been filed.
  • the base of a power plant can be located below ground level. It is preferred for large wind power plants of high power.
  • the dimensions of the declared wind power installation can be chosen smaller, comparable with the dimensions of, for example, a multi-storey parking block residential building with built-in car parking.
  • the base of such a wind power installation can be located on the roof of the building, in particular, on the roof of the parking block.
  • FIG. 1 photograph (general view) of the layout of the inventive wind power installation in the first embodiment
  • FIG. 2 photograph (top view) of the layout of the inventive wind power plant in the first embodiment
  • FIG. 3 is a schematic top view of the inventive wind power plant in the first embodiment
  • FIG. 4 is a schematic representation of a vertical section of the inventive wind power plant (without kinetic energy conversion means) in both versions;
  • FIG. 5 is a schematic representation of a vertical section of the inventive wind power plant in both versions, made in the form of a plant for converting the kinetic energy of the wind into the kinetic energy of compressed air
  • FIG. 6 is a schematic representation of a vertical section of the inventive wind power plant in both versions, made in the form of a plant for converting kinetic wind energy into electrical energy.
  • FIG. 1 and FIG. 2 in a general view and in a top view are photographs of the layout, and in FIG. 3 is a schematic top view of the inventive wind power plant in the first embodiment.
  • the base 1 of the wind power installation in this form of implementation is made in the form of a regular octagon.
  • the wind power installation contains a vertically oriented stationary means 2 of the direction of air flow, which includes a means of trapping air flows, made in the form of a plurality of inclined guide walls 3, and a central fairing 4 (see Fig. 4), made in the form of a pyramid, the base of which coincides with the base 1 wind power plants.
  • the central cowling can be made solid or hollow, for example, for placement in its cavity of means for converting the energy of rotation of the turbine into other types of useful energy. Possible forms of implementing such tools will be discussed in more detail below with reference to FIG. 5 and FIG. 6.
  • Each inclined guide wall 3 is located at an angle ⁇ to the surface of the corresponding lateral edge of the central fairing 4, where 0 ° ⁇ ⁇ 90 °
  • the wind turbine also contains a roof 5 made of a transparent material in the form of a hollow, truncated, open bottom and top pyramid, similar to the central cowl 4, and mounted coaxially (relative to axis 6) to the central cowl 4.
  • the kinetic energy conversion means includes a turbine 7 mounted vertically and coaxially (relative to axis 6) to the central cowl 4.
  • FIG. 4 is a schematic representation of a vertical section of the inventive wind power plant (without kinetic energy conversion means) in both versions.
  • Each side rib 8 of the central fairing 4 is located at an angle ⁇ to the base 1, where 0 ° ⁇ ⁇ 90 ° and is externally rigidly connected to the corresponding side of the corresponding inclined guide wall 3.
  • Each side rib 9 of the roof 5 is located at an angle ⁇ to the base 1 of the central cowl 4, where ⁇ ⁇ .
  • Each inclined guide wall 3 in the General case may have any suitable shape of at least a quadrangle.
  • FIG. 4 may have any suitable shape of at least a quadrangle.
  • the fourth side 13 is aligned with the corresponding side edge 9 the roof 5 from the inside of the roof 5 from the inside of the roof 5, the fifth side 14 is parallel to the second side 11, and the sixth side 15 is vertical, while the third sides 12 are all on the inclined guide baffles 3 are equidistant from the axis 6 of the central cowl 4 and form a vertical channel 16 with a diameter d over the central cowl 4 to install the turbine 7.
  • the upper boundary of the vertical channel 16 is formed by the truncation boundary of the roof 5.
  • FIG. 5 and FIG. 6 shows, respectively, a schematic representation of a vertical section of the inventive wind power plant in both versions, made in the form of a plant for converting kinetic wind energy into kinetic energy of compressed air, and a schematic representation of a vertical section of the claimed wind power plant in both versions, made in the form of a plant for converting kinetic wind power into electrical energy.
  • FIG. 6 shows in more detail a turbine 7, which contains many blades 18, each of which is made in the form of a rectangular trapezoid with an angle ⁇ at the base of the trapezoid, and is mounted on the shaft 19 of the turbine 7 in a vertical channel 16 above the central cowl 4 with an angle ⁇ downward with a clearance of 20 relative to the central fairing 4 and the third sides 12 of the inclined guide walls 3.
  • the blades 18 are mounted on the shaft 19 of the turbine 7 with equal pitch (see Fig. 3), and the sides of the blades adjacent to right angles lie in one plane 21 located no higher than top ranitsy vertical channel 16 over the central fairing.
  • the arrows in FIG. 6, the direction 22 of the air flows in the form of wind and the direction 23 of the convective flows are indicated.
  • the inventive wind power installation may include appropriate technical means associated with the shaft 19 of the turbine 7, for example, a compressor 24, a pressure distributor 25, and compressed air receivers 26 , pressure distributor 27.
  • appropriate technical means can be provided associated with the shaft 19 of the turbine 7, for example, a sequentially mounted gearbox 28, an advance coupling 29, a flywheel 30, a generator 31, transformer 32.
  • FIG. 3 arrows indicate the direction 33 of movement of natural air currents (wind) at a certain specific conditional time.
  • air streams 33 encountering an obstacle in the form of the claimed wind power installation, primarily a vertically oriented stationary means 2 directions of air flows, tend to go around this obstacle from the side and / or top (see the direction of 22 air flows in the form wind in Fig. 4).
  • a means for capturing air flows is provided.
  • the inclined guide walls 3, the inclined platforms 17, the roof 5 and the central cowl 4 are formed of many radially arranged "traps", getting into which the air flows, for the most part, are redirected by the mentioned inclined guide walls 3, the inclined platforms 17, the lower surface of the roof 5 and the central fairing 4 directly into the area of the vertical channel 16, in which the turbine 7 is installed.
  • the execution form of the inclined guide partitions 3 (for example, as in the implementation forms under consideration is a hexagon) and the angle ⁇ of their inclination with respect to the surface of the corresponding lateral edge of the central fairing 4 were specially selected so as to “lay out” and “direct” the air flows into most effective mode.
  • the third sides 12 of all the inclined guide walls 3 are arranged vertically and form a vertical channel 16 in which the turbine 7 with blades 18 is installed.
  • the fifth sides 14 of the inclined guide walls 3 parallel to the second sides 11 and the sixth sides 15 arranged vertically provide an optimum mode "Glazing" of the air flows of the inclined guide walls 3.
  • the blades 18 of the turbine 7 are installed with equal angular pitch on the shaft 19 of the turbine, the axis of which coincides with axis 6.
  • the shape of the blades 18 is also specially selected for the most effective interaction with all air flows that enter the vertical channel 16.
  • the trapezoidal blades 18 are set with an acute angle ⁇ downward and with a small clearance 20 with respect to the surfaces to ensure smooth rotation of the turbine 7 the central fairing 4 and with respect to the third sides 12 of all inclined guide walls 3.
  • the torque of the shaft 19 is converted into this useful energy by appropriate means.
  • the shaft 19 of the turbine 7 is connected to the gearbox 28 and then an advance clutch 29, a flywheel 30, a generator 31 and a transformer 32 can be installed (see Fig. 6).
  • an advance clutch 29, a flywheel 30, a generator 31 and a transformer 32 can be installed (see Fig. 6).
  • the author used the inventive wind power plant, which converts the kinetic energy of natural air currents into the kinetic energy of compressed air as a “predictor” of energy in the pneumohydrostation and pneumohydro-ring engine that he had previously proposed.
  • These flows are the same as described above, are sent to the zone of the vertical channel 16 with the turbine 7 installed in it and directly to the blades 18 of the turbine 7 along the “channels” formed by inclined platforms 17, inclined guide walls 3 and the lower surface ryshi 5.
  • the inventive wind power installation in all possible forms of implementation, thanks to the features of its design described above, provides the conversion of 90% or more of the kinetic wind energy into useful types of energy compared to a maximum of 40%, which provide the most efficient of the known modern installations.
  • This is achieved due to the aerodynamics of the structure as a whole (a vacuum zone is created behind the installation in the direction of the wind), by eliminating the negative influence of wind flows on the surface of the turbine blades in the opposite direction to rotation (the only losses during energy conversion are associated with overcoming friction when rotating the turbine shaft , but they can also be significantly reduced due to the presence of special bearings), through the use of all known natural processes and phenomena associated with obtaining kinetic energy of air currents, etc.
  • the inventive wind power installation is a model of natural processes associated with the formation and "movement" of air flows masses, copying which with the help of a complex geometric shape, the author was able to obtain a static structure that ensures the constant accumulation of kinetic energy of natural air flows and their conversion into other types of useful energy, as long as these natural processes take place.

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)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к двум вариантам ветроэнергоустановки, содержащей вертикально ориентированное неподвижное средство направления воздушных потоков, включающее средство улавливания воздушных потоков, выполненное в виде множества наклонных направляющих перегородок, и центральный обтекатель, выполненный в виде пирамиды или конуса, и средство преобразования кинетической энергии воздушных потоков, связанное со средством направления, при этом наклонные направляющее перегородки имеют определенную геометрическую форму. Ветроэнергоустановка снабжена крышей, которая имеет геометрическую форму, согласованную с формой центрального обтекателя и с формой наклонных направляющих перегородок. Ветроэнергоустановка может быть выполнена в виде установки для преобразования кинетической энергии ветра в кинетическую энергию сжатого воздуха и/или в электрическую энергию, и/или в механическую энергию, и/или в тепловую энергию и обеспечивает преобразование 90 % и более кинетической энергии ветра в упомянутые полезные виды энергии.

Description

Ветроэнергоустановка (варианты)
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования кинетической энергии естественных воздушных потоков в другие виды энергии (кинетическую энергию сжатого воздуха, механическую, электрическую, тепловую и т.д.), предназначенной для бесперебойного обеспечения различных потребителей. Изобретение, в частности, может быть использовано в качестве предаккумулятора для накопления кинетической энергии (кинетической энергии сжатого воздуха) для ее преобразования в другие виды полезной энергии
Проблема эффективного и экологичного использования огромных запасов энергии естественных воздушных потоков (ветра), несмотря на многовековые усилия, до сегодняшнего дня так и остается нерешенной. Основной проблемой создания эффективных ветроэнергоустановок является необходимость учитывать непостоянство направления перемещения, скорости, силы ветра и других характеристик естественных потоков воздуха. При этом эти переменные характеристики, как правило, плохо поддаются расчетам и моделированию, хотя на основании многолетних наблюдений для каждой местности, в принципе, могут быть определены местные «poзы ветров ». Учитывая переменный характер естественных воздушных потоков, ветроэнергоустановки должны быть устроены таким образом, чтобы максимально эффективно «yлaвливaть» воздушные потоки в каждый момент времени и с любого направления. Традиционно решить эту проблему пытаются, используя связанные со средствами преобразования энергии установленные на опорах различных конструкций подвижные элементы, выполненные в виде турбинных колес типа «пpoпeллepa» и ориентированные либо вертикально, либо горизонтально. Такие «пpoпeллepы» устанавливают с возможность либо вращения в одной плоскости, либо с возможностью вращения в различных плоскостях для лучшего улавливания переменных воздушных потоков. Типичным примером установок первого типа являются обычные ветряные мельницы. Примером установки второго типа может служить ветроэлектроэнергетическая установка, содержащая стойку, ветроколесо, устройство для ориентирования ветроколеса на ветер, которое состоит из хвоста и поворотной платформы, на нижней стороне которой установлен рубчатый оголовок, снабженный подшипником, а на лопастях ветроколеса установлены сегментные роторные элементы, ориентированные к центру ветроколеса [1].
Однако, оба упомянутых выше типа ветроэнергоустановок не очень эффективно «yлaвливaют» ветер, в частности, из-за относительно небольшой площади поверхности лопастей, контактирующей с ветром, и не очень надежны, так как могут выйти из строя при шквалистых порывах ветра и ураганном ветре. Попытки повысить эффективность «yлaвливaния» ветра за счет увеличения площади лопастей, выполнения лопастей составными и/или со сложной геометрической формой [2] и т.п. не дают какие-либо существенные улучшения и даже приводит к отрицательным результатам по ряду показателей. Так, в частности, при попытке увеличения размера (площади контактирующей с ветром поверхности) лопастей резко снижается надежность таких установок и снижается их КПД. При этом требуется создание более укрепленных, более массивных и громоздких опор, что связано со значительным ростом затрат на строительство и обслуживание таких ветроэнергоустановок.
Более современные конструкции ветроэнергоустановок снабжены специальными ветронаправляющими средствами, которые предназначены как бы для концентрации и «aккyмyлиpoвaния» изначально разнонаправленных естественных потоков в зоне лопастей турбинного колеса. В качестве примера такого типа ветроэнергоустановки можно назвать ветроустановку, содержащую неподвижное ветронаправляющее средство и вертикально размещенное в нем турбинное колесо, при этом ветронаправляющее средство выполнено с четырьмя выходными отверстиями, которые расположены по одну сторону от оси турбинного колеса навстречу воздушному потоку ветра, направляющими каналами, которые имеют постоянные поперечные сечения по всей длине, и с выходными соплами, которые своими осями расположены равномерно и по окружности турбинного колеса и по направлению вращения турбинного колеса, которое выполнено с секторно расположенными рядами, свободно вращающимися вокруг своей оси на 180° лопастями [3]. В качестве преимуществ такой ветроустановки указаны возможность более полно использовать энергию воздушного потока из-за большой контактной поверхности и возможность выработки энергии при разных скоростях ветра. Надежность и эффективность такого типа ветроэнергоустановок выше по сравнению с ветроустановками без ветронаправляющих средств, однако их эффективность все еще недостаточно высока, прежде всего, из-за того, что возможно «yлaвливaниe» и направление к турбинному колесу воздушных потоков с ограниченным направлением перемещения, определяемым расположением выходных четырех отверстий ветронаправляющего средства.
Наиболее близкой к конструкции заявляемой ветроэнергоустановки по совокупности своих существенных признаков является конструкция вертикально ориентированной ветроэнергетической установки (ветряной мельницы), снабженной неподвижным средством, направляющим ветер, которое содержит множество вертикальных перегородок, установленных радиально относительно оси вращения турбины и множество наклонных перегородок, каждая из которых установлена между каждой парой смежных вертикальных перегородок от основания установки [4]. Лопасти турбины выполнены выпуклыми. Наклонные перегородки установлены с наклоном относительно основания установки и относительно вертикальных перегородок. Благодаря особенностям описанной конструкции потоки воздуха, ударяясь о поверхности соответствующих вертикальных и наклонных перегородок направляются перегородками к ротору, а именно, к вогнутым поверхностям лопастей ротора, приводя их во вращение. Такая конструкция более эффективна, чем описанные выше, однако, она имеет и ряд конструктивных недостатков, среди которых можно отметить следующие. С учетом того, что конструкция выполнена полностью открытой сверху, часть ((сконцентрированных)) вертикальными и наклонными перегородками воздушных потоков все же ((выбрасывается в атмосферу, так и не передав свою энергию лопастям (не ((сталкиваются » с лопастями). В тоже время, учитывая форму выполнения лопастей (криволинейная поверхность), еще одна часть воздушных потоков ударяется не в вогнутую поверхность одной лопасти, а в выгнутую поверхность следующей за ней лопасти и энергия этой части потоков расходуется на «тopмoжeниe» этой лопасти, т.е. оказывает отрицательное влияние на КПД установки. Все это не позволяет полезно преобразовывать энергию ветра в полном объеме.
Автором изначально была поставлена задача разработать конструкцию ветроэнергоустановки, которая обеспечивала бы получение постоянного тока воздуха с последующим эффективным использованием его энергии. Поскольку в ветроэнергоустановках рабочим телом является поток воздуха, а во всех известных энергоустановках (за исключением известных ветроэнергоустановок) предусмотрен предаккумулятор, обеспечивающий бесперебойное наличие (поступление) рабочего тела (водохранилище для ГРЭС, запас ядерного и дизельного топлива для, соответственно, АЭС и дизельгенератора, запас угля для ТЭС и т.п.). Таким образом, из анализа основных принципов работы различного типа энергоустановок, автор пришел к выводу о необходимости включения в состав ветроэнергоустановок предаккумулятора, который и обеспечит непрерывность тока рабочего тела (воздуха). Далее, автор изучил природу воздушных потоков и ((поведение » воздушных потоков при столкновении с препятствием, в частности, на примере арки в здании, где всегда дует ветер, сила и скорость которого значительно превышают соответствующие характеристики воздушных потоков вокруг этого здания. При этом, автор пришел к выводу, что на процесс формирования потока воздуха (ветра) в арке здания оказывает влияние, в том числе, и разность температур на противоположных по отношению к арке сторонах здания и формирование зоны разряжения воздуха с подветренной стороны здания. Эта модель «apки» была положена автором в основу дальнейших исследований и разработки высокоэффективной конструкции ветроэнергоустановки.
Таким образом, по результатам проведенных исследований и предположений автор пришел к выводу, что с точки зрения максимального «yлaвливaния» всех разнонаправленных потоков и с точки зрения надежности конструкции и ее устойчивости к шквалистым порывам ветра и ураганному ветру оптимальной является форма ветронаправляющего средства, подобная конусу или пирамиде. Кроме того, наряду с перемещением воздушных потоков в виде ветра, создаваемого разностью атмосферного давления на различных территориях, существуют еще и конвективные воздушные потоки, возникающие за счет разности температур на различных уровнях. В большинстве случаев кинетическая энергия конвективных воздушных потоков ниже кинетической энергии ветра, однако ее наличие при полном отсутствии ветра способно поддерживать ветроэнергоустановку в рабочем состоянии и ее также можно преобразовать в другие виды энергии.
Ниже эти утверждения будет рассмотрены более подробно. Таким образом, задачей изобретения является создание ветроэнергоустановки, конструкция которой независимо от географического месторасположения, времени года и суток, параметров естественных воздушных потоков (направление, скорость сила) и других условий и характеристик окружающей среды обеспечивала бы бесперебойное направление воздушных потоков для его «cклaдиpoвaния» для дальнейшего использования или в зону, в которой расположено средство преобразования кинетической энергии воздушных потоков в другие виды энергии, прежде всего, в кинетическую энергию сжатого воздуха. Ветроэнергоустановка должна иметь максимально простую и надежную конструкцию с минимальным количеством подвижных элементов и быть максимально устойчива к воздействию шквалистых порывов ветра и ураганного ветра. Работоспособность заявляемой ветроэнергоустановки должна обеспечиваться, практически, независимо от ее размеров.
Поставленная задача решается ветроэнергоустановкой, содержащей вертикально ориентированное неподвижное средство направления воздушных потоков и средство преобразования кинетической энергии воздушных потоков, связанное со средством направления, причем средство направления включает средство улавливания воздушных потоков, выполненное в виде множества наклонных направляющих перегородок, и центральный обтекатель, выполненный в виде пирамиды, основание которой формирует основание энергоустановки, а каждое боковое ребро расположено под углом α к основанию, где 0°<α<90° и с внешней стороны жестко связано с соответствующей стороной соответствующей наклонной направляющей перегородки, при этом средство преобразования кинетической энергии включает турбину, установленную вертикально и соосно центральному обтекателю, а каждая наклонная направляющая перегородка расположена под углом β к поверхности соответствующей боковой грани центрального обтекателя, где 0°<β<90°. При этом, в первом варианте исполнения ветроэнергоустановка дополнительно содержит крышу, выполненную, предпочтительно, из прозрачного материала в виде полой, усеченной, открытой снизу и сверху пирамиды, подобной центральному обтекателю, и установленную соосно центральному обтекателю, при этом каждое боковое ребро крыши расположено под углом γ к основанию центрального обтекателя, где γ<α, каждая наклонная направляющая перегородка имеет форму неправильного, по меньшей мepe,чeтыpexyгoльникa, причем первая его сторона расположена горизонтально в плоскости основания центрального обтекателя, вторая сторона жестко связана с соответствующим ребром центрального обтекателя, третья сторона расположена вертикально, а четвертая сторона, по меньшей мере, на части своей длины совмещена с соответствующим боковым ребром крыши с внутренней стороны крыши, при этом третьи стороны всех наклонных направляющих перегородок равноудалены от оси центрального обтекателя и формируют над центральным обтекателем вертикальный канал диаметром d для отвода отработанных потоков воздуха и для установки турбины, верхняя граница которого сформирована границей усечения крыши, между смежными наклонными направляющими перегородками с подъемом в направлении к центральному обтекателю под углом φ к горизонтальной плоскости, где φ<α, установлены наклонные площадки, внешние стороны которых расположены в плоскости основания центрального обтекателя и формируют подобный и соосный основанию центрального обтекателя многоугольник, максимальное расстояние между противолежащими углами которого равно D. Для первого варианта исполнения заявляемой ветроэнергоустановки основание центрального обтекателя предпочтительно имеет форму восьмиугольника.
Во втором варианте исполнения поставленная задача решается за счет того, что ветроэнергоустановка дополнительно содержит крышу, выполненную, предпочтительно, из прозрачного материала в виде полого, усеченного, открытого снизу и сверху конуса, и установленную соосно центральному обтекателю, при этом образующая крыши расположена под углом γ к основанию центрального обтекателя, где γ<α, причем центральный обтекатель выполнен в виде конуса, каждая наклонная направляющая перегородка имеет форму неправильного, по меньшей мере, четырехугольника, причем первая его сторона расположена горизонтально в плоскости основания центрального обтекателя, вторая сторона жестко связана с боковой поверхностью центрального обтекателя в направлении образующей боковой поверхности, третья сторона расположена вертикально, а четвертая сторона, по меньшей мере, на части своей длины связана с боковой поверхностью крыши с внутренней стороны крыши, при этом вторые стороны всех наклонных направляющих перегородок равномерно распределены по боковой поверхности центрального обтекателя и крыши, третьи стороны всех наклонных направляющих перегородок равноудалены от оси центрального обтекателя и формируют над центральным обтекателем вертикальный канал диаметром d для отвода отработанных потоков воздуха и для установки турбины, верхняя граница которого сформирована границей усечения крыши, между смежными наклонными направляющими перегородками с подъемом в направлении к центральному обтекателю под углом φ к горизонтальной плоскости, где φ<α, установлены наклонные площадки, при этом максимальное расстояние между лежащими в плоскости основания центрального обтекателя углами противолежащих наклонных направляющих перегородок равно D.
Заявляемая ветроэнергоустановка в обоих вариантах исполнения благодаря оригинальности описанной выше конструкции позволяет использовать для обеспечения непрерывного тока воздуха многие естественные природные процессы и явления, которые ранее в ветроэнергетике не принимались в расчет ввиду их кажущейся энергетической неэффективности. Так, например, выполнение крыши в обоих вариантах исполнения, предпочтительно, из прозрачного материала позволяет использовать тепловую энергию солнца («пapникoвый эффeкт») для дополнительного нагрева камер, сформированных наклонными направляющими перегородками, наклонными площадками и крышей. При этом различные камеры, с учетом положения солнца, нагреваются до различных температур, и этот нагрев «coздaeт» дополнительные конвективные потоки внутри установки. Описанная конструкция ветроэнергоустановки позволяет использовать при выработке энергии, в частности, следующие естественные процессы и явления, основанные на использовании тепловой энергии солнца и силы притяжения:
- различие масс холодного и теплого воздуха (холодный воздух тяжелее теплого и за счет силы притяжения он опускается вниз и «вытaлкивaeт вверх более легкий теплый воздух);
- различие температуры воздуха на солнечной и теневой стороне;
- различие температуры воздуха в течение суток (день-ночь);
- различие атмосферного давления на различных высотах (особенно ощутимо при ° больших размерах установок);
- различие температуры конструктивных элементов ветроэнергоустановки и почвы на уровне нижней границы фундамента установки (особенно важно в зимнее время, когда прогрев ветроэнергоустановки осуществляется за счет более высокой температуры почвы на уровне нижней границы фундамента установки, которая располагается, как правило, ниже зоны промерзания);
- стремление потоков воздуха преодолеть препятствие, «oбтeкaя» его во всех направлениях;
- инжекция отработанных воздушных потоков через вертикальный канал, обеспечиваемая особенностями формы выполнения крыши (форма крыши выбрана по аналогии с жилищами различных народов - вигвам, юрта и т.д.).
В общем случае, следует отметить, что движение воздушных масс, пусть и практически «нeзaмeтнoe» или «нeoщyтимoe» имеет место во всех случаях при наличии разности температур. При этом, перемещаясь, воздушные потоки несут в себе определенную кинетическую энергию. И, если кинетическая энергии воздушных потоков для каждого из упомянутых выше явлений или процессов не так значительна, как кинетическая энергия ветра, то в сочетании с энергией ветра и даже в сочетании энергий нескольких явлений или процессов, эффективность ветроэнергоустановки значительно возрастает, прежде всего, с точки зрения обеспечения непрерывного тока воздуха в зону вертикального канала (в зону установки турбины), т.е. бесперебойности процесса аккумулирования кинетической энергии воздушных потоков и ее дальнейшего преобразования.
Таким образом, заявляемая ветроэнергоустановка использует, как непосредственно энергию ветра, так и энергию воздушных потоков, возникающих вследствие конвекции (за счет описанных выше разностей температур, а также за счет сил притяжения), что никогда ранее не учитывалось в известных из уровня техники ветроэнергоустановках.
Более того, благодаря описанной выше геометрической форме установки в целом и отдельных ее элементов в частности, ветроэнергоустановка независимо от условий окружающей среды статична (неподвижна) и не содержит перемещающихся элементов, предназначенных для создания потока воздуха. Это обеспечивает ее практически абсолютную устойчивость к ветру любой силы, а пропускная способность отдельных камер, сформированных наклонными направляющими перегородками, наклонными площадками и крышей, предохраняет турбину, установленную в вертикальном канале, от избыточной энергии штормовых порывов ветра или ураганного ветра. В случае штормовых порывов ветра или ветра ураганной силы «излишки» воздушного потока, не попадая в камеры, сформированные наклонными направляющими перегородками, наклонными площадками и крышей, ввиду их определенной (ограниченной) пропускной способности, обтекает ветроэнергоустановку с боков и по верхней поверхности крыши, причем исключается необходимость останавливать производство энергии. Таким образом, можно говорить, что камеры, сформированные наклонными направляющими перегородками, наклонными площадками и крышей, выполняют функцию каналов с ограниченной пропускной способностью, предназначенных для непрерывной подачи потоков воздуха в зону вертикального канала.
Расчеты и испытания показали, что достижение заявленных технических результатов обеспечивается именно конструкцией средства направления воздушных потоков и, практически, не зависит от формы выполнения турбины. Однако, в наиболее предпочтительных формах реализации турбина содержит множество лопастей, каждая из которых выполнена в виде прямоугольной трапеции с углом α у основания трапеции, и установлена на валу турбины в вертикальном канале над центральным обтекателем углом α вниз с зазором по отношению к обтекателю и третьим сторонам наклонных направляющих перегородок, причем лопасти установлены на валу турбины с равным шагом, а стороны лопастей, смежные с прямыми углами лежат в одной плоскости, расположенной не выше верхней границы вертикального канала над центральным обтекателем.
Автором был испытан ряд макетов заявляемой ветроэнергоустановки (фотографии одного их макетов приложены к настоящему описанию в виде Фиг. 1 и Фиг. 2 в качестве иллюстративного материала) для различных значений упомянутых выше переменных угловых характеристик, а также соотношений линейных характеристик. По результатам испытаний и расчетов были установлены диапазоны предпочтительных значений и предпочтительные значения: 30°<α<60°, предпочтительно α=45°;
30°<β<60°, предпочтительно β=45°;
15° < γ < 45°, предпочтительно γ = 30°;
15° < φ < 45°, предпочтительно φ = 25°; соотношение D:d составляет предпочтительно (8-12): 1. Еще одним немаловажным преимуществом заявляемой ветроэнергоустановки в обоих вариантах исполнения является возможность ее использования для преобразования энергии естественных потоков воздушных масс в самые различные виды полезной энергии. Так, в зависимости от потребностей ветроэнергоустановка может быть выполнена в виде установки для преобразования кинетической энергии ветра в кинетическую энергию сжатого воздуха и/или в электрическую энергию, и/или в механическую энергию, и/или в тепловую энергию. Первый из перечисленных видов энергии (кинетическая энергия сжатого воздуха), с точки зрения автора, является наиболее перспективным, поскольку аккумулирование сжатого воздуха в отличие от производства других видов энергии обладает уникальной возможностью - это, фактически, накопление энергии в любом количестве и качестве, независимо от силы и скорости естественных воздушных потоков, времени года, времени суток и т.д. До тех пор, пока будут иметь место описанные выше природные процессы и явления, с помощью заявляемой ветроэнергоустановки можно будет непрерывно создавать направленный ток воздуха.
Преобразование кинетической энергии воздушных потоков в кинетическую энергию сжатого воздуха является наиболее целесообразным и с точки зрения решения проблем, связанных с экологией при производстве различных видов энергии.
В известных ветроэнергоустановках непостоянство параметров естественных воздушных потоков, а, следовательно, непостоянство параметров «выxoднoй» энергии, как правило, электроэнергии, пытаются компенсировать за счет создания электроаккумуляторов большой емкости, которые бы позволили «xpaнить» излишки электрической энергии, выработанной в период, когда ветер несет в себе большое количество кинетической энергии, для использования этих излишков в периоды, когда кинетической энергии воздушных потоков недостаточно для выработки электроэнергии. Для «xpaнeния» электрической энергии разрабатываются аккумуляторы большой электрической емкости, геометрические размеры которых также значительно увеличиваются. Однако такой подход к решению проблемы равномерного распределения кинетической энергии воздушных потоков по времени не всегда позволяет получить электрический ток с требуемыми постоянными характеристиками. Кроме того, это приводит к значительному снижению эффективности ветроэнергоустановок, многократно повышает их стоимость и, более того, такой подход небезопасен для окружающей среды, поскольку известные типы аккумуляторов имеют крайне небольшой срок эксплуатации (как правило, 1-2 года), содержат в себе кислоты, щелочи, тяжелые металлы и т.д. и требуют соблюдения специальных требований по их обслуживанию, утилизации и т.п.
В случае преобразования кинетической энергии естественных воздушных потоков в кинетическую энергию сжатого воздуха (по аналогии с использованием энергии потоков воды, например в гидроэлектростанциях с водохранилищами, которые выступают в роли «пpeдaккyмyлятopa» кинетической энергии воды, которая из «пpeдaккyмyлятopa» дозировано подается на рабочие органы гидроэлектростанции) для обеспечения постоянных характеристик потока воздуха в ветроэнергетических установках также следует предусмотреть «вoздyxoxpaнилищe», т.е. «пpeдaккyмyлятop» кинетической энергии воздушных потоков - некий резервуар или множество связанных между собой резервуаров, в кoтopoм(ыx) воздух будет содержаться в необходимых количествах, и из которого он будет дозировано и с заданными характеристиками потока подаваться на рабочие элементы рабочих органов для преобразования в другие виды полезной энергии.
Преобразование кинетической энергии естественных воздушных потоков в кинетическую энергию сжатого воздуха, в частности, чрезвычайно актуально, например, для использования в пневмогидрокольцевых двигателях, предложенной автором оригинальной конструкции, на которую подана отдельная евразийская заявка. Как уже упоминалось выше, основание энергоустановки может быть расположено ниже уровня земли. Это является предпочтительным для крупных ветроэнергоустановок большой мощности. Для локального применения (например, для обеспечения энергией различных видов многоблочного жилого дома со встроенной автомобильной стоянкой, конструкция которого также была предложена автором и оформлена в виде отдельной евразийской заявки) размеры заявляемой ветроэнергоустановки могут быть выбраны меньшими, сопоставимыми с размерами, например, стояночного блока многоэтажного жилого здания со встроенной автомобильной стоянкой. При этом основание такой ветроэнергоустановки может быть расположено на крыше здания, в частности, на крыше стояночного блока.
Описанные выше и другие достоинства и преимущества заявляемой ветроэнергоустановки будут более подробно рассмотрены ниже на некоторых предпочтительных, но не ограничивающих примерах реализации, со ссылками на позиции чертежей, на которых представлены:
Фиг. 1 - фотография (общий вид) макета заявляемой ветроэнергоустановки в первом варианте исполнения; Фиг. 2 - фотография (вид сверху) макета заявляемой ветроэнергоустановки в первом варианте исполнения; Фиг. 3 - схематичное изображение вида сверху заявляемой ветроэнергоустановки в первом варианте исполнения;
Фиг. 4 - схематичное изображение вертикального разреза заявляемой ветро- энергоустановки (без средств преобразования кинетической энергии) в обоих вариантах исполнения;
Фиг. 5 - схематичное изображение вертикального разреза заявляемой ветроэнергоустановки в обоих вариантах исполнения, выполненной в виде установки для преобразования кинетической энергии ветра в кинетическую энергию сжатого воздуха; Фиг. 6 - схематичное изображение вертикального разреза заявляемой ветро- энергоустановки в обоих вариантах исполнения, выполненной в виде установки для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию.
На Фиг. 1 и Фиг. 2 в общем виде и в виде сверху представлены фотографии макета, а на Фиг. 3 - схематичное изображение вида сверху заявляемой ветроэнергоустановки в первом варианте исполнения. Основание 1 ветроэнергоустановки в данной форме реализации выполнено в виде правильного восьмиугольника. Ветроэнергоустановка содержит вертикально ориентированное неподвижное средство 2 направления воздушных потоков, которое включает средство улавливания воздушных потоков, выполненное в виде множества наклонных направляющих перегородок 3, и центральный обтекатель 4 (см. Фиг. 4), выполненный в виде пирамиды, основание которой совпадает с основанием 1 ветроэнергоустановки. Центральный обтекатель может быть выполнен полнотелым или полым, например, для размещения в его полости средств преобразования энергии вращения турбины в другие виды полезной энергии. Возможные формы реализации таких средств будут рассмотрены более подробно ниже со ссылками на Фиг. 5 и Фиг. 6. Каждая наклонная направляющая перегородка 3 расположена под углом β к поверхности соответствующей боковой грани центрального обтекателя 4, где 0°<β<90° Ветроэнергоустановка также содержит крышу 5, выполненную из прозрачного материала в виде полой, усеченной, открытой снизу и сверху пирамиды, подобной центральному обтекателю 4, и установленную соосно (относительно оси 6) центральному обтекателю 4. Средство преобразования кинетической энергии включает турбину 7, установленную вертикально и соосно (относительно оси 6) центральному обтекателю 4. На Фиг. 4 представлено схематичное изображение вертикального разреза заявляемой ветроэнергоустановки (без средств преобразования кинетической энергии) в обоих вариантах исполнения. Каждое боковое ребро 8 центрального обтекателя 4 расположено под углом α к основанию 1, где 0°<α<90° и с внешней стороны жестко связано с соответствующей стороной соответствующей наклонной направляющей перегородки 3. Каждое боковое ребро 9 крыши 5 расположено под углом γ к основанию 1 центрального обтекателя 4, где γ<α. Каждая наклонная направляющая перегородка 3 в общем случае может иметь любую подходящую форму, по меньшей мере, четырехугольника. При этом в представленной на Фиг. 4 форме реализации она имеет форму неправильного шестиугольника, причем первая сторона 10 шестиугольника расположена горизонтально в плоскости основания центрального обтекателя, вторая сторона 11 жестко связана с соответствующим ребром 8 центрального обтекателя 4, третья сторона 12 расположена вертикально, четвертая сторона 13 совмещена с соответствующим боковым ребром 9 крыши 5 с внутренней стороны крыши 5, пятая сторона 14 расположена параллельно второй стороне 11, а шестая сторона 15 расположена вертикально, при этом третьи стороны 12 всех наклонных направляющих перегородок 3 равноудалены от оси 6 центрального обтекателя 4 и формируют над центральным обтекателем 4 вертикальный канал 16 диаметром d для установки турбины 7. Верхняя граница вертикального канала 16 сформирована границей усечения крыши 5. Между смежными наклонными направляющими перегородками 3 с подъемом в направлении к центральному обтекателю 4 под углом φ к горизонтальной плоскости, где φ<α, установлены наклонные площадки 17, внешние стороны которых расположены в плоскости основания 1 центрального обтекателя 4 и формируют, в зависимости от варианта исполнения, либо подобный и соосный основанию 1 центрального обтекателя 4 многоугольник, например, правильный шестиугольник, либо соосную основанию 1 центрального обтекателя 4 окружность. Максимальное расстояние между лежащими в плоскости основания 1 центрального обтекателя 4 углами противолежащих наклонных направляющих перегородок 3 равно D.
На фиг. 5 и Фиг. 6 представлены, соответственно, схематичное изображение вертикального разреза заявляемой ветроэнергоустановки в обоих вариантах исполнения, выполненной в виде установки для преобразования кинетической энергии ветра в кинетическую энергию сжатого воздуха, и схематичное изображение вертикального разреза заявляемой ветроэнергоустановки в обоих вариантах исполнения, выполненной в виде установки для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию. В дополнение к упомянутым выше при описании Фиг. 3 и Фиг. 4 чертежей конструктивным элементам на Фиг. 5 и Фиг. 6 более детально изображена турбина 7, которая содержит множество лопастей 18, каждая из которых выполнена в виде прямоугольной трапеции с углом α у основания трапеции, и установлена на валу 19 турбины 7 в вертикальном канале 16 над центральным обтекателем 4 углом α вниз с зазором 20 по отношению к центральному обтекателю 4 и третьим сторонам 12 наклонных направляющих перегородок 3. Лопасти 18 установлены на валу 19 турбины 7 с равным шагом (см. Фиг. 3), а стороны лопастей, смежные с прямыми углами лежат в одной плоскости 21, расположенной не выше верхней границы вертикального канала 16 над центральным обтекателем. Стрелками на Фиг. 6 обозначены направление 22 движения потоков воздуха в виде ветра и направление 23 движения конвективных потоков.
Для преобразования кинетической энергии потоков воздуха в кинетическую энергию сжатого воздуха (см. Фиг. 5) в заявляемой ветроэнергоустановке могут быть предусмотрены соответствующие технические средства, связанные с валом 19 турбины 7, например, последовательно установленные компрессор 24, распределитель 25 давления, ресиверы 26 сжатого воздуха, распределитель 27 давления. Для преобразования кинетической энергии потоков воздуха в электрическую энергию (см. Фиг. 6) в заявляемой ветроэнергоустановке могут быть предусмотрены соответствующие технические средства, связанные с валом 19 турбины 7, например, последовательно установленные редуктор 28, муфта опережения 29, маховик 30, генератор 31, трансформатор 32.
Для преобразования кинетической энергии потоков воздуха в другие виды полезной энергии используются соответствующие технические средства, выбор которых не составит труда для специалистов в данной области техники. Заявляемая установка работает следующим образом. Для примера, на Фиг. 3 стрелками обозначено направление 33 перемещения естественных воздушных потоков (ветра) в какой-то определенный условный момент времени. С учетом природы ветра, воздушные потоки 33, встречая на своем пути препятствие в виде заявляемой ветроэнергоустановки, прежде всего, вертикально ориентированного неподвижного средства 2 направления воздушных потоков, стремятся это препятствие обогнуть сбоку и/или сверху (см. направление 22 движения потоков воздуха в виде ветра на Фиг. 4). Однако в ветроэнергоустановке, прежде всего в вертикально ориентированном неподвижном средстве 2 направления воздушных потоков, предусмотрено средство улавливания воздушных потоков. Так, в предложенной конструкции наклонными направляющими перегородками 3, наклонными площадками 17, крышей 5 и центральным обтекателем 4 сформировано множество радиально расположенных « ловушек », попадая в которые потоки воздуха, в основной своей массе, перенаправляются упомянутыми наклонными направляющими перегородками 3, наклонными площадками 17, нижней поверхностью крыши 5 и центральным обтекателем 4 непосредственно в зону вертикального канала 16, в котором установлена турбина 7. Форма выполнения наклонных направляющих перегородок 3 (например, как в рассматриваемых формах реализации - шестиугольник) и угол β их наклона по отношению к поверхности соответствующей боковой грани центрального обтекателя 4 были подобраны специально таким образом, чтобы осуществлять «yлaвливaниe» и «нaпpaвлeниe» воздушных потоков в наиболее эффективном режиме. Так, в частности, за счет того, что первая сторона 10 наклонной направляющей перегородки 3 расположена горизонтально в плоскости основания 2 центрального обтекателя 4, а вторая сторона 11 жестко связана с соответствующим ребром 8 центрального обтекателя 4, две соседние наклонные направляющие перегородки 3 и соответствующая боковая грань центрального обтекателя 4 формируют боковые и нижнюю границы «лoвyшки» выполненной в виде «кaнaлa» для направления воздуха, который задает оптимальную траекторию подачи потоков воздуха в зону турбины 7. При этом четвертые стороны 13, совмещенные с соответствующим боковым ребром 9 крыши 5 с внутренней стороны крыши 5, и соответствующая грань крыши 5 формируют верхнюю границу этого «кaнaлa» для направления воздуха. Третьи стороны 12 всех наклонных направляющих перегородок 3 расположены вертикально и формируют вертикальный канал 16, в котором установлена турбина 7 с лопастями 18. Пятые стороны 14 наклонных направляющих перегородок 3, расположенные параллельно вторым сторонам 11, и шестые стороны 15, расположенные вертикально, обеспечивают оптимальный режим «oбтeкaния» воздушными потоками наклонных направляющих перегородок 3.
С учетом «yглoвoгo» расположения «лoвyшки» по отношению к вертикальному каналу 16, а также ее геометрии, представляющей, по сути, сужающийся канал, где площадь входного сечения многократно превосходит площадь выходного сечения, в зоне турбины 7 удается создать высоко концентрированный воздушный поток, обладающий большим количеством кинетической энергии. Таким образом, этот концентрированный поток воздуха, благодаря особенностям заявляемой конструкции, подается непосредственно на лопасть 18, находящуюся в зоне выхода из соответствующей «лoвyшки», причем подается под углом, значительно большим 0°, что обеспечивает наиболее эффективное преобразование кинетической энергии воздушных потоков в крутящий момент. Эффективность преобразования повышается также за счет следующих особенностей:
- отсутствуют потоки воздуха, которые направлены против направления вращения турбины 7, т.е. отсутствует эффект «тopмoжeния» лопастей 18 встречными потоками воздуха; - со стороны ветроэнергоустановки, противоположной направлению 32 перемещения потока воздуха (с подветренной стороны), создается область разряжения воздуха, тем самым, создается также область разряжения воздуха в «лoвyшкax» и в вертикальном канале 16 с подветренной стороны, т.е. при прохождении этой зоны отсутствует эффект «тopмoжeния» лопастей 18 за счет плотности находящегося в этой зоне воздуха;
- в зоне усечения крыши 5 (на выходе из вертикального канала 16) за счет того, что часть потока воздуха перенаправляется поверхностью крыши 5, также создается зона разряжения и вследствие инжекции «oтpaбoтaнный» поток воздуха «вытягивaeтcя» из вертикального канала 16, создавая тягу. Благодаря описанным выше особенностям кинетическая энергия воздушного потока, поступающего в вертикальный канал 16, практически полностью преобразуется в крутящий момент турбины 7. При этом значительно снижается расход энергии на преодоление лопастями 18 сопротивления воздуха. Кроме того, отсутствует эффект торможения лопастей 18 встречными потоками воздуха, которых, с учетом особенностей конструкции, просто не существует. Лопасти 18 турбины 7 устанавливают с равным угловым шагом на валу 19 турбины, ось которого совпадает с осью 6. Форма лопастей 18 также подобрана специальным образом для наиболее эффективного взаимодействия со всеми потоками воздуха, которые поступают в вертикальный канал 16. Лопасти 18 трапециевидной формы для обеспечения беспрепятственного вращения турбины 7 устанавливают острым углом α вниз и с небольшим зазором 20 по отношению к поверхностям центрального обтекателя 4 и по отношению к третьим сторонам 12 всех наклонных направляющих перегородок 3.
Таким образом, потоки воздуха, поступающие благодаря описанной конструкции средства 2 направления воздушных потоков, в вертикальный канал 16, приводят во вращение турбину 7 с лопастями 18 и валом 19. Далее, в соответствии с видом целевой полезной энергии, крутящий момент вала 19 преобразуется в эту полезную энергию с помощью соответствующих средств. Например, для преобразования в электрическую энергию вал 19 турбины 7 связан с редуктором 28 и далее могут быть установлены муфта 29 опережения, маховик 30, генератор 31 и трансформатор 32 (см. Фиг. 6). Возможны и другие схемы преобразования крутящего момента в электрическую энергию, которые без особого труда могут быть выбраны специалистами в данной области для каждого конкретного случая.
Автор использовал заявляемую ветроэнергоустановку, преобразующую кинетическую энергию естественных воздушных потоков в кинетическую энергию сжатого воздуха в качестве «пpeдaккyмyлятopa» энергии в предложенных им ранее пневмогидростанции и пневмогидрокольцевом двигателе. Кинетическая энергия естественных воздушных потоков, преобразованная заявляемой ветроэнергоустановкой в кинетическую энергию сжатого воздуха, хранящегося в резервуарах сжатого воздуха, в упомянутых пневмогидростанции, названной автором Паргуэс, и пневмогидрокольцевом двигателе в непрерывном режиме преобразуется, в частности, в электрическую энергию, создавая, по сути, в непрерывном режиме с постоянными выходными характеристиками завершенный процесс преобразования кинетической энергии естественных воздушных потоков, например, в электрическую энергию (хотя возможен также отвод тепловой энергии, образующейся при вращении турбины в «вoдянoм кoльцe»).
В случае преобразования крутящего момента в кинетическую энергию сжатого воздуха, который рассматривается, как наиболее актуальный и предпочтительный, для примера может быть предложена схема, изображенная на Фиг. 6: вал 19 турбины 7 - компрессор 24 - распределитель 25 давления - один или предпочтительно несколько ресиверов 26 сжатого воздуха - распределитель 27 давления. Как и в описанном выше случае, возможны и другие схемы. Работа заявляемой ветроэнергоустановки была описана при преобразовании в другие виды полезной энергии только кинетической энергии ветра. Однако, выше упоминалось, что заявляемая ветроэнергоустановка способна работать даже в условиях штиля (в отсутствии сколь либо ощутимого перемещения воздуха), используя энергию только конвективных потоков воздуха, возникающих вследствие разницы температур, разницы атмосферного давления и т.д. В этом случае, форма выполнения средства 2 направления воздушных потоков в целом и форма выполнения центрального обтекателя 4 (пирамида или конус), в частности, обеспечивают «нaпpaвлeниe» возникающих конвективных потоков непосредственно в зону вертикального канала 16 турбины 7. Эти потоки так же, как описано выше, направляются в зону вертикального канала 16 с установленной в нем турбиной 7 и непосредственно на лопасти 18 турбины 7 по «кaнaлaм», сформированным наклонными площадками 17, наклонными направляющими перегородками 3 и нижней поверхностью крыши 5.
Следует также отметить, что в реальных условиях, с учетом изменения положения солнца в течение суток, изменения времени года, изменения атмосферного давления и т.д., одновременно для получения полезной энергии используется, как кинетическая энергия ветра, так и кинетическая энергия конвективных потоков воздуха. При этом потоки ветра и конвективные потоки одновременно могут поступать в различные
«лoвyшки», в том числе, и расположенные на противоположных сторонах заявляемой ветроэнергоустановки. Очень важным в случае заявляемой конструкции ветроэнергоустановки является то, что эти потоки, даже имеющие несовпадающие и даже противоположные направления, не только не снижают выработку полезной энергии, но и увеличивают ее.
Также необходимо отметить, что все приведенные выше диапазоны значений угловых переменных и соотношений линейных размеров были получены, как оптимальные с точки зрения КПД заявляемой ветроэнергоустановки. При этом работоспособность ветроэнергоустановки, но с меньшим КПД, обеспечивается и в формах реализации, в которых один или более переменных параметров выходят из указанных предпочтительных диапазонов.
Заявляемая ветроэнергоустановка во всех возможных формах реализации, благодаря описанным выше особенностям ее конструкции, обеспечивает преобразование 90 % и более кинетической энергии ветра в полезные виды энергии по сравнению с максимум 40 %, которые обеспечивают наиболее эффективные из известных современных установок. Это достигается за счет аэродинамики сооружения в целом (за установкой в направлении ветра создается зона разряжения), за счет устранения отрицательного воздействия потоков ветра на поверхности лопастей турбины в направлении, противоположном вращению (единственные потери при преобразовании энергии связаны с преодолением сил трения при вращении вала турбины, но и их можно значительно снизить благодаря наличию специальных подшипников), за счет использования всех известных природных процессов и явлений, связанных с получением кинетической энергии воздушных потоков, и т.д. Заявляемая ветроэнергоустановка, фактически, является моделью естественных природных процессов, связанных с образованием и «пoвeдeниeм» потоков воздушных масс, скопировав которые с помощью сложной геометрической формы, автору удалось получить статичную конструкцию, обеспечивающую постоянное аккумулирование кинетической энергии естественных воздушных потоков и их преобразование в другие виды полезной энергии, до тех пор, пока эти естественные природные процессы имеют место.
Литература.
1. Патент RU Jfe 2237192 Cl, опубл. 27.09.2004.
2. Патент RU >Г° 2292485 Cl, опубл. 27.01.2007. 3. Патент RU JN° 59745 Ul, опубл. 27.12.2006.
4. Заявка PCT/ГN2006/000064, опубл. 25.01.2007 WO 2007/010551 АЗ.

Claims

Формула изобретения
1. Ветроэнергоустановка, содержащая вертикально ориентированное неподвижное средство направления воздушных потоков и средство преобразования кинетической энергии воздушных потоков, связанное со средством направления, причем средство направления включает средство улавливания воздушных потоков, выполненное в виде множества наклонных направляющих перегородок, и центральный обтекатель, выполненный в виде пирамиды, основание которой формирует основание энергоустановки, а каждое боковое ребро расположено под углом α к основанию, где 0°<α<90° и с внешней стороны жестко связано с соответствующей стороной соответствующей наклонной направляющей перегородки, при этом средство преобразования кинетической энергии включает турбину, установленную вертикально и соосно центральному обтекателю, а каждая наклонная направляющая перегородка расположена под углом β к поверхности соответствующей боковой грани центрального обтекателя, где 0°<β<90°, отличающаяся тем, что дополнительно содержит крышу, выполненную, предпочтительно, из прозрачного материала в виде полой, усеченной, открытой снизу и сверху пирамиды, подобной центральному обтекателю, и установленную соосно центральному обтекателю, при этом каждое боковое ребро крыши расположено под углом γ к основанию центрального обтекателя, где γ<α, каждая наклонная направляющая перегородка имеет форму неправильного по меньшей мере четырехугольника, причем первая его сторона расположена горизонтально в плоскости основания центрального обтекателя, вторая сторона жестко связана с соответствующим ребром центрального обтекателя, третья сторона расположена вертикально, а четвертая сторона по меньшей мере на части своей длины совмещена с соответствующим боковым ребром крыши с внутренней стороны крыши, при этом третьи стороны всех наклонных направляющих перегородок равноудалены от оси центрального обтекателя и формируют над центральным обтекателем вертикальный канал диаметром d для отвода отработанных потоков воздуха и для установки турбины, верхняя граница которого сформирована границей усечения крыши, между смежными наклонными направляющим перегородками с подъемом в направлении к центральному обтекателю по углом φ к горизонтальной плоскости, где φ<α, установлены наклонные площадки, внешние стороны которых расположены в плоскости основания центрального обтекателя и формируют подобный и соосный основанию центрального обтекателя многоугольник, максимальное расстояние между противолежащими углами которого равно D.
2. Ветроэнергоустановка по п. 1, отличающаяся тем, что основание центрального обтекателя имеет форму восьмиугольника.
3. Ветроэнергоустановка, содержащая вертикально ориентированное неподвижное средство направления воздушных потоков и средство преобразования кинетической энергии воздушных потоков, связанное со средством направления, причем средство направления включает средство улавливания воздушных потоков, выполненное в виде множества наклонных направляющих перегородок, и центральный обтекатель, выполненный в виде пирамиды, основание которой формирует основание энергоустановки, а каждое боковое ребро расположено под углом α к основанию, где 0°<α<90° и с внешней стороны жестко связано с соответствующей стороной соответствующей наклонной направляющей перегородки, при этом средство преобразования кинетической энергии включает турбину, установленную вертикально и соосно центральному обтекателю, а каждая наклонная направляющая перегородка расположена под углом β к поверхности соответствующей боковой грани центрального обтекателя, где 0°<β<90°, отличающаяся тем, что дополнительно содержит крышу, выполненную, предпочтительно, из прозрачного материала в виде полого, усеченного, открытого снизу и сверху конуса, и установленную соосно центральному обтекателю, при этом образующая крыши расположена под углом γ к основанию центрального обтекателя, где γ<α, причем центральный обтекатель выполнен в виде конуса, каждая наклонная направляющая перегородка имеет форму неправильного по меньшей мере четырехугольника, причем первая его сторона расположена горизонтально в плоскости основания центрального обтекателя, вторая сторона жестко связана с боковой поверхностью центрального обтекателя в направлении образующей боковой поверхности, третья сторона расположена вертикально, а четвертая сторона по меньшей мере на части своей длины связана с боковой поверхностью крыши с внутренней стороны крыши, при этом вторые стороны всех наклонных направляющих перегородок равномерно распределены по боковой поверхности центрального обтекателя и крыши, третьи стороны всех наклонных направляющих перегородок равноудалены от оси центрального обтекателя и формируют над центральным обтекателем вертикальный канал диаметром d для отвода отработанных потоков воздуха и для установки турбины, верхняя граница которого сформирована границей усечения крыши, между смежными наклонными направляющим перегородками с подъемом в направлении к центральному обтекателю по углом φ к горизонтальной плоскости, где φ<α, установлены наклонные площадки, при этом максимальное расстояние между лежащими в плоскости основания центрального обтекателя углами противолежащих наклонных направляющих перегородок равно D.
4. Ветроэнергоустановка по пп. 1 или 3, отличающаяся тем, что турбина содержит множество лопастей, каждая из которых выполнена в виде прямоугольной трапеции с углом α у основания трапеции, и установлена на валу турбины в вертикальном канале над центральным обтекателем углом α вниз с зазором по отношению к обтекателю и третьим сторонам наклонных направляющих перегородок, причем лопасти установлены на валу турбины с равным шагом, а стороны лопастей, смежные с прямыми углами лежат в одной плоскости, расположенной не выше верхней границы вертикального канала над центральным обтекателем.
5. Ветроэнергоустановка по одному из пп. 1 - 4, отличающаяся тем, что 30°<α<60°, предпочтительно α=45°.
6. Ветроэнергоустановка по одному из пп. 1 - 5, отличающаяся тем, что
30°<β<60°, предпочтительно β=45°.
7. Ветроэнергоустановка по одному из пп. 1 - 6, отличающаяся тем, что 15° < γ
< 45°, предпочтительно γ = 30°.
8. Ветроэнергоустановка по одному из пп. 1 - 7, отличающаяся тем, что 15° < φ
< 45°, предпочтительно φ = 25°.
9. Ветроэнергоустановка по одному из пп. 1 - 8, отличающаяся тем, что соотношение D:d составляет предпочтительно (8-12): 1.
10. Ветроэнергоустановка по одному из пп. 1 - 9, отличающаяся тем, что выполнена в виде установки для преобразования кинетической энергии ветра в кинетическую энергию сжатого воздуха и/или в электрическую энергию, и/или в механическую энергию, и/или в тепловую энергию.
11. Ветроэнергоустановка по одному из пп. 1 - 10, отличающаяся тем, что ее основание расположено ниже уровня земли.
12. Энергоустановка по одному из пп. 1 - 10, отличающаяся тем, что ее основание расположено на крыше здания.
PCT/BY2009/000007 2008-03-18 2009-04-22 Ветроэнергоустановка (варианты) WO2009114920A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200801324 2008-03-18
EA200801324A EA014198B1 (ru) 2008-03-18 2008-03-18 Ветроэнергоустановка (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009114920A1 true WO2009114920A1 (ru) 2009-09-24

Family

ID=41090439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/BY2009/000007 WO2009114920A1 (ru) 2008-03-18 2009-04-22 Ветроэнергоустановка (варианты)

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA014198B1 (ru)
WO (1) WO2009114920A1 (ru)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITNA20100042A1 (it) * 2010-09-17 2012-03-18 Gerardo Giambitto Turbina eolica ad asse verticale tipo stellare
WO2012141603A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 Waldemar Piskorz Assembly of air and pneumatic devices
EP2513473A2 (en) * 2009-12-16 2012-10-24 Percy Kawas Method and apparatus for wind energy system
CN103590970A (zh) * 2013-11-26 2014-02-19 刘芦陶 一种新型用于风力发电机的风力机
US9745960B2 (en) 2014-02-24 2017-08-29 Paul C. Dietzel Power generation architecture using environmental fluid flow
CN108194282A (zh) * 2018-03-20 2018-06-22 安徽理工大学 风力机整流罩
CN108412686A (zh) * 2017-10-17 2018-08-17 李晓亮 大面积吸能式风力发电机
US11448189B2 (en) 2014-02-24 2022-09-20 Paul C. Dietzel Power generation and propulsion architecture using fluid flow

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488020C2 (ru) * 2010-06-04 2013-07-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" Макет ветродвигателя для настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия
RU175397U1 (ru) * 2016-08-11 2017-12-04 Владимир Александрович Костюков Устройство преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию с использованием нижней направляющей структуры

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1595578A (en) * 1925-05-07 1926-08-10 Lemore G Sovereign Wind concentrator
US4017205A (en) * 1975-11-19 1977-04-12 Bolie Victor W Vertical axis windmill
RU2024781C1 (ru) * 1991-03-28 1994-12-15 Боцвин Василий Степанович Ветросиловая установка

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2600118B1 (fr) * 1986-06-16 1989-09-15 Mecanetude Sarl Eolienne speciale conique transparente remplacant le toit d'un immeuble
RU2214492C2 (ru) * 2001-11-23 2003-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная корпорация "ЭЛЕВИТ" Здание ветрогелиоэнергетической станции
CN101080569B (zh) * 2005-03-22 2012-07-04 邱尼莱·沃拉·安安德伯哈艾 具有导向装置的立轴式风车

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1595578A (en) * 1925-05-07 1926-08-10 Lemore G Sovereign Wind concentrator
US4017205A (en) * 1975-11-19 1977-04-12 Bolie Victor W Vertical axis windmill
RU2024781C1 (ru) * 1991-03-28 1994-12-15 Боцвин Василий Степанович Ветросиловая установка

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2513473A2 (en) * 2009-12-16 2012-10-24 Percy Kawas Method and apparatus for wind energy system
EP2513473A4 (en) * 2009-12-16 2014-08-13 Power Inc Alchemy METHOD AND DEVICE FOR A WIND ENERGY SYSTEM
ITNA20100042A1 (it) * 2010-09-17 2012-03-18 Gerardo Giambitto Turbina eolica ad asse verticale tipo stellare
RU2604971C2 (ru) * 2011-04-14 2016-12-20 Вальдемар ПИСКОЖ Блок воздушных и пневматических устройств
WO2012141603A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 Waldemar Piskorz Assembly of air and pneumatic devices
CN103620215A (zh) * 2011-04-14 2014-03-05 瓦尔德马·皮斯科日 空气和气动装置的组件
US9458832B2 (en) 2011-04-14 2016-10-04 Waldemar Piskorz Assembly of air and pneumatic devices
CN103590970A (zh) * 2013-11-26 2014-02-19 刘芦陶 一种新型用于风力发电机的风力机
US9745960B2 (en) 2014-02-24 2017-08-29 Paul C. Dietzel Power generation architecture using environmental fluid flow
US10598153B2 (en) 2014-02-24 2020-03-24 Paul C. Dietzel Power generation architecture using environmental fluid flow
US11448189B2 (en) 2014-02-24 2022-09-20 Paul C. Dietzel Power generation and propulsion architecture using fluid flow
CN108412686A (zh) * 2017-10-17 2018-08-17 李晓亮 大面积吸能式风力发电机
CN108590952A (zh) * 2017-10-17 2018-09-28 李晓亮 具有安全门的大面积吸能式风力发电机
CN108194282A (zh) * 2018-03-20 2018-06-22 安徽理工大学 风力机整流罩

Also Published As

Publication number Publication date
EA014198B1 (ru) 2010-10-29
EA200801324A1 (ru) 2009-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009114920A1 (ru) Ветроэнергоустановка (варианты)
US7804186B2 (en) Modular array fluid flow energy conversion facility
US6465899B2 (en) Omni-directional vertical-axis wind turbine
US4036916A (en) Wind driven electric power generator
US8562298B2 (en) Vertical-axis wind turbine
US8164213B2 (en) Orbital track wind turbine
US8810057B2 (en) Wind energy systems and methods of use
EP2457319B1 (en) Generating electrical power utilizing surface-level hot air as the heat source, high atmosphere as the heat sink and a microwave beam to initiate and control air updraft
EP1952016A1 (en) A wind turbine
US20140097082A1 (en) Wind Turbine for Installation in Buildings
US11381134B2 (en) Sub-terranean updraft tower (STUT) power generator
US20110070083A1 (en) Streamlined Wind Turbine Optimized for Laminar Layer
TW202233958A (zh) 能夠對移動體進行設置的風力發電裝置
Chong et al. Design and wind tunnel testing of a Savonius wind turbine integrated with the omni-direction-guide-vane
RU179621U1 (ru) Установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию
RU188712U1 (ru) Фотоветровая автономная электростанция
WO2009126533A2 (en) Building-based wind cylinder installation
Acosta et al. Advance high efficient aerodynamic blades for vertical axis wind turbine modular aggregate
Kulkarni et al. Comprehensive Evaluation of Some Innovative Wind Turbines
Tilvaldyev Investigating advance aerodynamic blades of wind turbines for electricity generation from renewable sources of energy
CN117469084A (zh) 涡盘式集风风力发电装置
Nemakal et al. Investigation of prameters of wind flow catchers
Rincón-Mejía et al. Sustainable Wind Energy Systems
CN115126661A (zh) 驭风聚能聚热聚光机械能多元3d能效、微网发电站
Singh DESIGN AND FABRICATION OF VERTICAL AXIS WIND TURBINE

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: 09723588

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: 09723588

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1