WO2010098648A1 - Маятниковый ветродвигатель - Google Patents

Маятниковый ветродвигатель Download PDF

Info

Publication number
WO2010098648A1
WO2010098648A1 PCT/KZ2010/000001 KZ2010000001W WO2010098648A1 WO 2010098648 A1 WO2010098648 A1 WO 2010098648A1 KZ 2010000001 W KZ2010000001 W KZ 2010000001W WO 2010098648 A1 WO2010098648 A1 WO 2010098648A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pendulum
wind turbine
blade
drive
wind
Prior art date
Application number
PCT/KZ2010/000001
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Омир Каримович БАЯЛИЕВ
Жакып Куттыбекович БОКЕНБАЕВ
Original Assignee
Bayaliev Omir Karimovitch
Bokenbaev Zhakyp Kuttybekovitch
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 Bayaliev Omir Karimovitch, Bokenbaev Zhakyp Kuttybekovitch filed Critical Bayaliev Omir Karimovitch
Publication of WO2010098648A1 publication Critical patent/WO2010098648A1/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
    • F03D5/00—Other wind motors
    • F03D5/06—Other wind motors the wind-engaging parts swinging to-and-fro and not rotating
    • 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
    • F03D5/00—Other wind motors
    • F03D5/005—Wind motors having a single vane which axis generate a conus or like surface
    • 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
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/50—Kinematic linkage, i.e. transmission of position
    • F05B2260/506—Kinematic linkage, i.e. transmission of position using cams or eccentrics
    • 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

Definitions

  • the invention relates to wind turbines and is intended to convert wind energy into energy useful for use in the national economy.
  • FIG. 1 shows windmills used as water pumps. Wind energy is first converted into rotational motion of the wind wheel, and then into the reciprocating motion of the water pump.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a wind turbine with a gravitational pendulum in two extreme swing positions.
  • the wind turbine is a gravity pendulum formed by a lever drive connected to the blade pendulum and the weight of the pendulum.
  • the blade pendulum has the ability to oscillate at one end of the linkage drive, which in turn has its own swing axis and is counterbalanced.
  • the swing axis of the drive is located on the rotary device, which allows the wind turbine to turn in the wind, and creates the optimal wind load on the blade.
  • the swinging moment can be transmitted to the load, for example, a flywheel connected to an electric power generator.
  • the pendulum of the blade Under the influence of wind, the pendulum of the blade begins to oscillate at a frequency that depends on the distance between the weight of the pendulum and its swing axis. Since the pendulum is connected to the blade, it changes its position relative to the wind. This leads to the fact that the pendulum of the blade begins to act multidirectional in the vertical plane by force on the lever drive of the wind turbine ( Figure 2 Figures A) and B)).
  • the drive under the influence of the pendulum of the blade and counterweight begins to oscillate around its own axis of swing and transfers reciprocating forces to the load, for example, a flywheel. The flywheel starts to rotate and transfers the rotation force to the generator.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a wind turbine with an inertial pendulum in two extreme swing positions. Two blades balance the position of the center of mass of the pendulum relative to its swing axis.
  • the principle of operation of a wind turbine is similar to the previous one. The oscillation frequency depends on the mass of the pendulum and the spring coefficient of elasticity. Instead of a counterweight, a return spring is used, and the swinging force is transmitted to the piston pump for pumping water.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a wind turbine with aerodynamic braking.
  • the aerodynamic brake is a lever with a return spring, mounted on the drive. At the other end of the lever is a brake blade. If the wind speed exceeds V max, the brake lever is pressed against the swing axis of the pendulum and stops its oscillations.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a wind turbine with gravitational inertial pendulums.
  • a blade made of a flexible material, such as canvas or rubber, is mounted on at least three gravitational-inertial pendulums combined into a single ring structure.
  • the arrangement of pendulums and blades is shown in FIG. 6.
  • the blade forms the lateral surface of the truncated pyramid. The difference in the area of the holes at the top and bottom of the pyramid leads to the fact that when a stream of wind flows around the blade, a lifting force is created.
  • the rod drive can transmit reciprocating force directly to the piston pump or to the load.
  • a support spring can be used, the lower end resting on the piston pump housing.
  • the blade itself can be made tubular.
  • FIG. 7 shows options for blades with various cross-sectional shapes. Using a tubular blade allows you to increase the stiffness of the blade and reduce its size with the same traction characteristics.
  • FIG. 1 Image of well-known models of wind pumps
  • FIG. 2 [A, B,] Schematic representation of a wind turbine with a gravitational pendulum in two extreme swing positions
  • FIG. 3 [A, B,] - a schematic representation of a wind turbine with an inertial pendulum in two extreme swing positions;
  • FIG. 4 Schematic representation of a wind turbine with aerodynamic braking;
  • FIG. 5 [A, B,] - schematic representation of a wind turbine with gravitational inertial pendulums
  • FIG. 6 Schematically shows the location of the pendulums and blades
  • FIG. 7 (A, B, C) - Schematically depicts embodiments of the blades of a tubular shape.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к ветродвигателям и предназначено для преобразования энергии ветра в энергию, полезную для использования в народном хозяйстве. Маятниковый ветродвигатель содержит лопасть, которая выполнена в виде маятника лопасти, содержащего лопасть и груз маятника, который установлен на одном конце рычажного привода, имеющего ось качания и противовес и/или возвратную пружину на другом конце, а рычажный привод соединен с устройством передачи возвратно- поступательного движения на нагрузку двигателя.

Description

МАЯТНИКОВЫЙ ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ
Изобретение относится к ветродвигателям и предназначено для преобразования энергии ветра в энергию, полезную для использования в народном хозяйстве.
Известны ветродвигатели, преобразующие энергию ветра во вращательное движение ветроколеса.
На фиг. 1 изображены ветродвигатели, используемые в качестве водяных насосов. Энергия ветра сначала преобразуется во вращательное движение ветроколеса, а потом в возвратно-поступательное движение водяного насоса.
Необходимость создания большого момента вращения для движения водяного насоса приводит к увеличению количества лопастей и как следствие к большой парусности конструкции. Современные ветродвигатели с вращением ветроколеса достигают диаметров до 100 метров. При вращении, ветроколесо такого диаметра испытывает огромные нагрузки вследствие действия центробежных сил на его лопасти.
Дальнейшее увеличение мощности ветродвигателей с вращением ветроколеса сопряжено с необходимостью разработки сложных технологий и приводит к их удорожанию.
В предлагаемом устройстве ветродвигателя вращательное движение ветроколеса заменено на возвратно-поступательное, вследствие чего конструкция, в значительной степени лишена вышеуказанных недостатков.
На Фиг. 2 показано схематичное изображение ветродвигателя с гравитационным маятником в двух крайних положениях качания.
Ветродвигатель представляет собой гравитационный маятник, образованный рычажным приводом, соединённый с маятником лопасти и грузом маятника. Маятник лопасти имеет возможность совершать колебания на одном конце рычажного привода, который в свою очередь имеет собственную ось качания и уравновешивается противовесом. Ось качания привода размещена на поворотном устройстве, которое позволяет ветродвигателю разворачиваться по ветру, и создаёт оптимальную ветровую нагрузку на лопасть. Момент качания может передаваться на нагрузку, например, маховик соединённый с генератором электроэнергии.
Под действием ветра маятник лопасти начинает совершать собственные колебания на частоте, которая зависит от расстояния между грузом маятника и осью его качания. Так как маятник соединён с лопастью, то она меняет своё расположение относительно ветра. Это приводит к тому, что маятник лопасти начинает воздействовать разнонаправленной в вертикальной плоскости силой на рычажный привод ветродвигателя (Фиг.2 рисунки А) и Б)). Привод под воздействием маятника лопасти и противовеса начинает совершать колебания вокруг собственной оси качания и передаёт возвратно- поступательные усилия на нагрузку, например, маховик. Маховик начинает вращаться и передаёт усилие вращения на генератор. Так как привод, маховик и генератор закреплены на одном поворотном устройстве, их работа не прекращается в случае поворота ветродвигателя в результате изменения направления ветра, Вместо гравитационного маятника можно применять инерционный. На Фиг. 3 показано схематичное изображение ветродвигателя с инерционным маятником в двух крайних положениях качания. Две лопасти уравновешивают положение центра масс маятника относительно его оси качания. Принцип действия ветродвигателя аналогичен предыдущему. Частота качания зависит от массы маятника и коэффициента упругости пружины. Вместо противовеса используется возвратная пружина, а усилие качания передаётся на поршневой насос для перекачки воды. Для оптимизации работы насоса его ось симметрии совпадает с осью вращения поворотного устройства. Так как возвратно- поступательное движение не преобразуется во вращательное КПД ветродвигателя возрастает. Это также снижает стоимость конструкции в связи с отсутствием необходимости применения электрических устройств и деталей. Дополнительным преимуществом является то, что использование рычажного привода позволяет увеличить усилие качания, создаваемое маятником на поршневой насос, в соответствии с правилом рычага:
Figure imgf000004_0001
Fi- усилие создаваемое лопастью маятника
Fг - усилие передаваемое нагрузке
Xi - расстояние от оси качания привода до оси качания маятника Xi - расстояние от оси качания привода до точки приложения нагрузки Для остановки работы ветродвигателя с целью обезопасить его от разрушения во время бури достаточно создать небольшое усилие для остановки качания маятника. На Фиг 4 показано схематичное изображение ветродвигателя с аэродинамическим торможением. Аэродинамический тормоз представляет из себя рычаг с возвратной пружиной, закреплённый на приводе. На другом конце рычага размещается лопасть тормоза. В случае превышения скорости ветра больше V mах рычаг тормоза прижимается к оси качания маятника и останавливает его колебания. Применение в ветродвигателе гравитационно-инерционных маятников позволяет отказаться от поворотного устройства. На Фиг. 5 показано схематичное изображение ветродвигателя с гравитационно-инерционными маятниками. Лопасть, изготовленная из гибкого материала, например из парусины или резины, устанавливается на не менее чем три гравитационно-инерционных маятника, объединенных в единую кольцевую конструкцию. Расположение маятников и лопасти показано на Фиг. 6. В данном исполнении лопасть образует боковую поверхность усечённой пирамиды. Разница площадей отверстий вверху и внизу пирамиды приводит к тому, что при обтекании лопасти потоком ветра создаётся подъёмная сила. В процессе качания маятников нижняя и верхняя часть лопасти меняются местами и изменяют направленность подъёмной силы. Штоковый привод может передавать возвратно-поступательное усилие непосредственно на поршневой насос или на нагрузку. Для компенсации суммарного веса штокового привода, маятников и лопасти может использоваться опорная пружина, нижним концом опирающаяся на корпус поршневого насоса. Использование в качестве материала лопасти парусины и отсутствие поворотного устройства значительно удешевляет стоимость изготовления ветродвигателя.
Сама лопасть может быть изготовлена трубчатой формы. На Фиг. 7 представлены варианты лопасти с различными формами поперечного сечения. Использование лопасти трубчатой формы позволяет увеличить жесткость лопасти и уменьшить ее размер при тех же тяговых характеристиках.
Использование возвратно-поступательного движения в предлагаемом ветродвигателе позволяет избавиться от разрушающего воздействия центробежных сил, уменьшить количество лопастей в ветродвигателе и снизить его парусность. Всё это приведёт к снижению массы конструкции, упростит её изготовление и стоимость. Дополнительным преимуществом, является то, что возвратно-поступательное движение ветродвигателя можно использовать без преобразования его из вращательного, повышая тем самым КПД ветродвигателя. Данные устройства могут использоваться как для перекачки воды или нефти, так и для выработки электроэнергии.
Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых показаны:
Фиг. 1 - Изображение общеизвестных моделей ветровых насосов; Фиг. 2 [A,Б,] - Схематичное изображение ветродвигателя с гравитационным маятником в двух крайних положениях качания;
Фиг. 3 [A,Б,] - схематичное изображение ветродвигателя с инерционным маятником в двух крайних положениях качания; Фиг. 4 - Схематичное изображение ветродвигателя с аэродинамическим торможением;
Фиг. 5 [A,Б,] - схематичное изображение ветродвигателя с гравитационно- инерционными маятниками;
Фиг. 6 - Схематично изображено расположение маятников и лопасти;
Фиг. 7 (А, Б, В) - Схематично изображены варианты выполнения лопасти трубчатой формы.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Маятниковый ветродвигатель, содержащий лопасть, отличающийся тем, что лопасть выполнена в виде маятника лопасти, содержащего лопасть и груз маятника, который установлен на одном конце рычажного привода, имеющего ось качания и противовес и/или возвратную пружину на другом конце, а рычажный привод соединен с устройством передачи возвратно-поступательного движения на нагрузку двигателя.
2. Маятниковый ветродвигатель по п.l, отличающийся тем, что нагрузка и ветродвигатель размещены на поворотном устройстве.
3. Маятниковый ветродвигатель по п.l, 1, отличающийся тем, что ветродвигатель вместо рычажного содержит штоковый привод и ось качания привода отсутствует.
4. Маятниковый ветродвигатель по п.1-3, отличающийся тем, что рычажный привод содержит аэродинамический тормоз, состоящий из дополнительной лопасти, рычажного механизма и возвратной пружины.
5. Маятниковый ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере три маятника лопасти, лопасти которых объединены в единую кольцевую конструкцию, а рычажный привод заменен штоковым приводом с опорной пружиной.
6. Маятниковый ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что лопасти изготавливаются в виде аэродинамической трубы.
PCT/KZ2010/000001 2009-02-26 2010-01-26 Маятниковый ветродвигатель WO2010098648A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KZ20090265 2009-02-26
KZ2009/0265.1 2009-02-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010098648A1 true WO2010098648A1 (ru) 2010-09-02

Family

ID=42665721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KZ2010/000001 WO2010098648A1 (ru) 2009-02-26 2010-01-26 Маятниковый ветродвигатель

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA016960B1 (ru)
WO (1) WO2010098648A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013165273A1 (ru) * 2012-05-02 2013-11-07 Pavlovich Konstantin Serafimovich Спосб преобразования энергии воздушных или водных потоков
WO2013165271A1 (ru) * 2012-05-02 2013-11-07 Pavlovich Konstantin Serafimovich Способ и энергоустановка преобразования энергии воздушных или водных потоков
WO2013165272A1 (ru) * 2012-05-02 2013-11-07 Pavlovich Konstantin Serafimovich Энергоустановка для преобразования энергии воздушных или водных потоков

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU207441U1 (ru) * 2021-05-24 2021-10-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) Устройство для преобразования возобновляемой энергии

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU748029A1 (ru) * 1977-01-17 1980-07-15 Всесоюзное Научно-Производственное Объединение "Циклон" Устройство дл останова ветроколеса
SU1231254A1 (ru) * 1985-01-02 1986-05-15 Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса Ветроэлектрический агрегат
US5009571A (en) * 1989-01-26 1991-04-23 Aeolian Partnership Wind motor
RU2002107C1 (ru) * 1991-04-19 1993-10-30 Николай Иванович Миронов Ветрова энергетическа установка
US20020146321A1 (en) * 2001-03-30 2002-10-10 Pollard L. Levi A. Wind energy converter
RU2325550C2 (ru) * 2006-06-29 2008-05-27 Абдулла Сиражутдинович АЛИЕВ Устройство преобразования энергии текучей среды

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4525122A (en) * 1983-07-18 1985-06-25 Ondrej Krnac Wind-powered machine
RU2059108C1 (ru) * 1991-10-30 1996-04-27 Леонид Липманович Анцелиович Качающийся ветропривод
RU2141058C1 (ru) * 1995-11-01 1999-11-10 Бакай Владимир Иванович Способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления
CA2365650A1 (en) * 2001-12-20 2003-06-20 Maxime Lambert Bolduc Self-trimming oscillating wing system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU748029A1 (ru) * 1977-01-17 1980-07-15 Всесоюзное Научно-Производственное Объединение "Циклон" Устройство дл останова ветроколеса
SU1231254A1 (ru) * 1985-01-02 1986-05-15 Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса Ветроэлектрический агрегат
US5009571A (en) * 1989-01-26 1991-04-23 Aeolian Partnership Wind motor
RU2002107C1 (ru) * 1991-04-19 1993-10-30 Николай Иванович Миронов Ветрова энергетическа установка
US20020146321A1 (en) * 2001-03-30 2002-10-10 Pollard L. Levi A. Wind energy converter
RU2325550C2 (ru) * 2006-06-29 2008-05-27 Абдулла Сиражутдинович АЛИЕВ Устройство преобразования энергии текучей среды

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013165273A1 (ru) * 2012-05-02 2013-11-07 Pavlovich Konstantin Serafimovich Спосб преобразования энергии воздушных или водных потоков
WO2013165271A1 (ru) * 2012-05-02 2013-11-07 Pavlovich Konstantin Serafimovich Способ и энергоустановка преобразования энергии воздушных или водных потоков
WO2013165272A1 (ru) * 2012-05-02 2013-11-07 Pavlovich Konstantin Serafimovich Энергоустановка для преобразования энергии воздушных или водных потоков

Also Published As

Publication number Publication date
EA200900524A1 (ru) 2010-08-30
EA016960B1 (ru) 2012-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2780030C (en) Wind turbine with torque balancing mechanism
US7632069B2 (en) Adaptable flow-driven energy capture system
US20090224553A1 (en) Oscillating Windmill
US20090224549A1 (en) Oscillating Windmill
CN103259454B (zh) 风力发电机叶片监测系统用圆形压电振子发电装置
WO2011115845A1 (en) Wind turbine
JP2009518566A (ja) エオールコンバータ
US20090224551A1 (en) Oscillating Windmill
CN104005904B (zh) 岸基聚能式波浪能发电装置
WO2010098648A1 (ru) Маятниковый ветродвигатель
CN106930897B (zh) 一种用于无叶片风力机的液压式能量转换装置
CN103248269A (zh) 一种基于夹持限位的轮式压电梁发电机
JP2013534592A (ja) 垂直軸風車
CN203313089U (zh) 风力发电机叶片监测系统用圆形压电振子发电装置
RU2347942C1 (ru) Энергетическая установка по использованию ветровой и солнечной энергии
CN101589228A (zh) Buktukov-3风能发电设备
US20090121484A1 (en) Wind energy conversion using the magnus effect
CN103154506B (zh) 竖直轴风力叶轮机
WO2020019004A1 (en) Oscillating blade type turbine
KR101028204B1 (ko) 파력 발전기
RU169203U1 (ru) Ветродвигатель с вертикальным валом вращения
CN210509477U (zh) 一种帆叶式风力发电装置
WO2013109133A1 (en) A wind turbine
RU129164U1 (ru) Ветродвигатель
RU2447320C2 (ru) Устройство для преобразования возобновляемой энергии

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: 10746487

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: 10746487

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1