WO2015139106A1 - Установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию - Google Patents

Установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию Download PDF

Info

Publication number
WO2015139106A1
WO2015139106A1 PCT/BY2014/000005 BY2014000005W WO2015139106A1 WO 2015139106 A1 WO2015139106 A1 WO 2015139106A1 BY 2014000005 W BY2014000005 W BY 2014000005W WO 2015139106 A1 WO2015139106 A1 WO 2015139106A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
flow
fluid
energy
installation
Prior art date
Application number
PCT/BY2014/000005
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Александрович БАЛАШЕНКО
Original Assignee
Сергей Александрович БАЛАШЕНКО
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 Сергей Александрович БАЛАШЕНКО filed Critical Сергей Александрович БАЛАШЕНКО
Priority to RU2016141240U priority Critical patent/RU179621U1/ru
Publication of WO2015139106A1 publication Critical patent/WO2015139106A1/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
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/062—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction
    • F03B17/063—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction the flow engaging parts having no movement relative to the rotor during its rotation
    • 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
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/062—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction
    • 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 
    • F03D3/002—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being horizontal
    • 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
    • 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
    • F03D3/0436—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 for shielding one side of the rotor
    • F03D3/0445—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 for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor
    • F03D3/0463—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 for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor with converging inlets, i.e. the shield intercepting an area greater than the effective rotor area
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • 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
    • 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
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the utility model relates to wind energy and / or hydropower and can be used to convert the kinetic energy of a moving fluid (air and water) into other types of useful energy (kinetic energy of compressed air, mechanical, electrical, thermal, etc.) designed to uninterrupted supply of various consumers.
  • the utility model in particular, can be used in plants of horizontal-blade type for energy conversion.
  • installations for converting the kinetic energy of a moving fluid should be designed in such a way as to most effectively “capture” these flows at any time and from the widest possible directions. This is especially important for wind turbines.
  • they try to solve this problem in wind energy by using movable elements mounted on supports of various designs made in the form of “propeller” turbine wheels and oriented either vertically or horizontally.
  • Such "propellers” are installed with the possibility of either rotation in one plane, or with the possibility of rotation in various planes for better capture of variable air flows.
  • a typical example of plants of the first type are conventional windmills.
  • 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 to the center of the wind wheel are installed on the blades 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 "capture” of 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 lead 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.
  • a vertically oriented wind power installation equipped with a fixed means of catching and directing the flow of wind, which consists of many vertical partitions installed radially relative to the axis of rotation of the turbine and many inclined partitions, each of which is installed between each pair of adjacent vertical partitions from the base of the installation [4].
  • the turbine blades are convex.
  • Inclined partitions are installed with an inclination relative to the installation base and relative to the vertical partitions. Due to the features of the described construction, air flows striking the surface of the respective vertical and inclined partitions are directed by partitions to the rotor, namely, to the concave surfaces of the rotor blades, leading them to rotate.
  • 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.
  • part of the air flow does not hit the concave surface of one blade, but the curved surface of the next blade, and the energy of this part of the flows is used to “brake” this blade, i.e. has a negative effect on the efficiency of the installation. All this does not allow useful conversion of wind energy in full.
  • the vertical orientation of the axis of rotation of the turbine usually involves a more complex organization of the "capture" of flows. This technical solution can be made as a prototype for the inventive installation for converting the kinetic energy of a moving fluid (air and water) into other types of useful energy.
  • the objective of the utility model is to create a universal installation of horizontal-blade type for converting the energy of a moving, primarily natural, fluid medium into useful energy, which would provide an increase in the utilization of the flow energy regardless of the type of fluid (air or water) and the shape and structure of the profile of the blades.
  • the installation should also provide an increase in the speed of the natural fluid directed to the working bodies, and, on the one hand, maintain operability in conditions when the natural flow is too weak, and, on the other hand, increase the resistance to the flow of the medium of destructive forces, such as hurricane force winds .
  • the problem is solved by the installation for converting the energy of a moving fluid into useful energy, including a blade turbine mounted on the base with the possibility of free rotation of the rotor around the axis and means for capturing and directing the fluid flow into the region of the turbine rotor blades.
  • the problem is solved due to the fact that the rotor of the vane turbine is mounted to rotate around a horizontally oriented axis, the means for capturing and directing the flow of fluid contains at least one main guide element forming an inclined guide surface oriented along the horizontal axis of rotation of the rotor and made and located with the possibility of screening part of the fluid flow directed against the rotation of the rotor, with the simultaneous concentration of fluid medium in the direction of rotation of the rotor.
  • the claimed installation is able to provide an increase in the utilization of energy of the air (water) stream when it is placed on the roofs of buildings, upper structural elements or simply on hills, in riverbeds and other bodies of water, etc.
  • the presence of the main guide element / s, forming / their inclined guide surface oriented along the horizontal axis of rotation of the rotor and made and located with the possibility of screening part of the fluid flow directed against the rotation of the rotor, with the simultaneous concentration of the fluid in the direction of rotation of the rotor provides speed increase fluid flow, sweeping turbine blades of a horizontal-blade type.
  • N pSV s / 2
  • V is the wind (water) speed
  • p is the density of the fluid flow (air, water)
  • S is the swept area [5].
  • the density of the air / water flow p varies insignificantly and can be considered as a constant value.
  • V / is the inlet fluid velocity
  • eoi is the inlet cross-sectional area
  • v 2 is the outlet fluid velocity
  • a> 2 is the outlet cross-sectional area
  • the velocity ⁇ 2 increases inversely with the change in the area of the output section o 2 of the flow, i.e. as the cross-sectional area decreases, the flow velocity increases, and is directly proportional to the change in the velocity V / of the input flow and the area co; input cross-section, i.e., increasing the flow intake area (input cross-sectional area) three times and concentrating it on the turbine blades, the speed ⁇ 2 of the output flow will increase up to three times, which, accordingly, significantly increases the efficiency of the installation.
  • the claimed installation may contain one inclined guide element forming an inclined guide surface (for directing the fluid), which reduces the area of the outlet cross section of the flow and at the same time closes the rotor blades from the reverse flow.
  • additional guide elements may be provided in the design of the means for collecting and directing the fluid flow into the area of the rotor blades.
  • at least two additional streamline-shaped lateral guides may be provided at an angle to the main guiding element.
  • Such additional lateral elements to a lesser extent reduce the area of the output section, but limit the spreading of the moving medium and provide its movement to the blades.
  • Everything - the main and additional guiding elements are streamlined and are mounted in cases of need for an additional increase in flow rate.
  • inventive installation comprises two main guide elements, each of which forms an inclined guide surface, while both inclined guide surfaces form a tapering towards the rotor, bounded at least from below and from above by a fluid flow trap .
  • Such forms of implementation can additionally convert the energy of the flows that move over the installation.
  • the additional side guides mentioned above can also be used.
  • Implementation forms are also possible in which one or two main guiding elements are located on opposite sides of the horizontal axis of rotation of the rotor.
  • the guide surface is made in the form of a plane, but other forms, for example, radially concave, are possible.
  • the base is movable and equipped with a rotation mechanism for acceptance by the installation of the working position (for example, to rotate in the direction of the maximum fluid flow), configured to drive from at least one energy source selected from the group including at least the energy of the moving medium and / or electric drive, while installing contains means for tuning the turbine to flow.
  • the means for adjusting the turbine for the flow preferably, can be made in the form of at least one stabilizer of the direction of the turbine mounted in a plane perpendicular to the surface of the blades.
  • the fluid may contain at least one additional turbine.
  • the axis of rotation of the turbines in this case are located in different horizontal planes and in one or different vertical planes.
  • the means for collecting and directing the flow of fluid is made and arranged to direct the flow of fluid into the zones of the blades of all turbines.
  • the fluid can be selected from the group including, at least, natural air flow (wind), natural water flow (river flow), artificial water flow (artificial reservoir, etc.).
  • the inclined guide surface is made and arranged to screen part of the fluid flow directed against the rotation of the turbine.
  • the installation can be made in the form of an installation for converting the kinetic energy of a moving fluid into the kinetic energy of compressed air and / or into electrical energy and / or into mechanical energy and / or into thermal energy.
  • FIG. 1 General view of the inventive installation in one of the forms of implementation
  • FIG. 2 is a side view (perpendicular to the axis of rotation of the turbine) of the installation of FIG. one ;
  • FIG. 3 is a side view of the installation in the second form of implementation (wind turbine);
  • FIG. 4 is a side view of the installation in the third form of implementation (wind turbine);
  • FIG. 5 is a side view of the installation in the fourth form of implementation (hydraulic installation).
  • FIG. 1 and FIG. 2 in general and side view presents the inventive installation for converting the energy of a moving fluid into useful energy in the first embodiment - a wind turbine.
  • the installation includes a blade turbine 4 mounted on the base 1 with the possibility of free rotation of the rotor 2 around a horizontally oriented axis 3 and means for collecting and directing the fluid flow into the area of the blades 5 of the rotor 2, containing, in this form of implementation, two main guide elements 6.
  • Each main the guiding element 6 forms an inclined guiding surface 7 oriented along the horizontal axis 3 of rotation of the rotor 2 (from opposite sides from the axis 2).
  • the upper horizontal boundary 8 of each inclined guide surface 7 lies in the plane 9 (see Fig.
  • each inclined guide surface 7 is made and arranged to screen part of the fluid flow directed against the rotation of the rotor 2, with the simultaneous concentration of the fluid in the direction rotor rotation 2.
  • the arrows in FIG. 2 shows the air flows, "concentrated" in the area of the blades 5 of the rotor 2.
  • FIG. 3 schematically shows a side view of the installation in a second implementation form, in which, in comparison with the above form, there is provided a second main guiding element (s) 10 that form the corresponding inclined guiding surface 1 1 , which together with the inclined guide surface 7 forms a tapering towards the rotor 2, limited at least from below and above the trap ("trap") 12 of the fluid flow.
  • a second main guiding element (s) 10 that form the corresponding inclined guiding surface 1 1 , which together with the inclined guide surface 7 forms a tapering towards the rotor 2, limited at least from below and above the trap ("trap") 12 of the fluid flow.
  • FIG. 4 is a schematic side view of the apparatus in a third embodiment, in which, compared with the form described above in FIG. 1, FIG. 2, in the region above the turbine (above the rotor 2), a concentrator 13 with a radially convex lower surface 14 is provided.
  • FIG. 5 schematically shows a side view of the installation in the fourth form of implementation, which is especially effective when used in hydropower.
  • the installation in this form of implementation includes installed on the basis of 15 with the possibility of free rotation of the rotor 16 around the horizontally oriented axis 17 of the blade turbine 18 and the means of trapping and directing the flow of fluid into the area of the blades 19 of the rotor 16, containing, in this form of implementation, the main guide element 20
  • the main guide element 20 forms an inclined guide surface 21 oriented along the horizontal axis 17 of rotation of the rotor 16.
  • the upper horizontal border 22 of the inclined guide surface 21 lies below the plane (not indicated by the position in the drawings) of the horizontal axis 17 of rotation of the rotor 16.
  • the inclined guide surface 21 is made and arranged to screen part of the fluid flow directed against the rotation of the rotor 16, while the concentration of the fluid in the direction rotor rotation 16.
  • the arrows in FIG. 5, water flows are “concentrated” in the area of the blades 19 of the rotor 16 and “excesses” of water flows flowing around the rotor 16.
  • the main guide element 20 in the region above the rotor 16, is provided with a flow reflector 23.
  • FIG. 1 - FIG. 4 are examples of some of the installations effective in the field of wind energy that are possible within the scope of the claims, and according to FIG. 5 - in hydropower.
  • FIG. 5 - in hydropower.
  • specialists in this field of technology will be obvious forms of implementation mentioned in the framework of this utility model, but not illustrated in detail with the help of graphic materials (making guide elements with forming non-planar guiding surfaces, making the base movable (rotation mechanism 24 in Fig. 2), equipping the installation with means for setting the turbine for flow (turbine stabilizer 25 and one or more additional turbines and t .P.)
  • the inventive installation operates as follows.
  • the turbine 2 (18) is mounted on the base 1 (15) so that the axis 3 (17) of rotation of the rotor 2 (16) is horizontal.
  • the base 1 (15) can be both static and movable (equipped with a rotation mechanism 24 configured to drive from at least one energy source, such as the energy of a moving medium and / or electric drive, etc.) .
  • the installation is additionally equipped with means for adjusting the turbine 2 (18) to the flow, for example, stabilizers 25 of the direction of the turbine 2 (18) installed in a plane perpendicular to the surface of the blades 5 (19).
  • each main guide element 6 (10, 20) forms an inclined guide surface 7 (1 1, 21) oriented along the horizontal axis 3 (17) of rotation of the rotor 2 (16).
  • the horizontal boundary 8 (22) of the inclined guide surface 7 (21) is positioned so that a part of the fluid flow directed against the rotation of the rotor 2 (16) is shielded, while the concentration of the fluid in the direction of rotation of the rotor 2 (16) is shielded.
  • the installation provides a means of trapping and directing the fluid flow into the area of the blades of the rotor 2 (16) of the turbine 4 (18), which, by means of the inclined guide surfaces 7 (1 1, 21), sets the flow to the necessary path.
  • the main guiding element 6 (10, 20) limiting the force directed against the rotation of the rotor 2 (16), due to the shielding of the corresponding “spurious” flows, reduces the cross-sectional area of the fluid, which, as has been discussed in detail above, increases the flow rate (in proportion to the reduction of the cross-sectional area), and concentrates the flow directly in the area of the blades 5 (19), providing rotation of the rotor 2 (16) of the turbine 4 (18).
  • the presence of additional guide elements in various operating conditions of the installation can further increase the conversion efficiency.
  • inventive installation has increased stability and can work both at low and ultra high flow rates. It is ideally suited for placement on flat roofs of buildings, on hills, as well as riverbeds and other bodies of water.

Landscapes

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

Abstract

Предложенная установка относится к ветроэнергетике и/или гидроэнергетике и может быть использована для преобразования кинетической энергии движущейся текучей среды в другие виды полезной энергии. Установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию включает установленную на основании с возможностью свободного вращения ротора вокруг горизонтально ориентированной оси лопастную турбину и средство улавливания и направления потока текучей среды в зону лопастей ротора турбины. Средство содержит, по меньшей мере, один основной направляющий элемент, формирующий наклонную направляющую поверхность, ориентированную вдоль горизонтальной оси вращения ротора и выполненную и расположенную с возможностью экранирования части потока текучей среды, направленного против вращения ротора, с одновременной концентрацией текучей среды по направлению вращения ротора. Установка обеспечивает увеличение коэффициента использования энергии потока и скорости природной текучей среды, направленной на рабочие органы.

Description

Установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию
Полезная модель относится к ветроэнергетике и/или гидроэнергетике и может быть использована для преобразования кинетической энергии движущейся текучей среды (воздух и вода) в другие виды полезной энергии (кинетическую энергию сжатого воздуха, механическую, электрическую, тепловую и т.д.), предназначенной для бесперебойного обеспечения различных потребителей. Полезная модель, в частности, может быть использована в установках горизонтально-лопастного типа для преобразования энергии.
Проблема эффективного и экологичного использования огромных запасов энергии естественных воздушных (ветер) и водных (течение естественных и искусственных водоёмов) потоков, несмотря на многовековые усилия, до сегодняшнего дня так и остается нерешённой. Основной проблемой создания эффективных установок, преобразующих кинетическую энергию движущейся текучей среды в различные виды полезной энергии, является необходимость учитывать непостоянство направления перемещения, скорости, силы и других характеристик естественных потоков текучей среды, прежде всего, воздушных и, во вторую очередь, водных потоков. При этом эти переменные характеристики, как правило, плохо поддаются расчётам и моделированию, хотя на основании многолетних наблюдений для каждой местности, в принципе, могут быть определены местные «розы ветров», а для каждого водоёма - направления и характер течений и другие характеристики. В любом случае, установки для преобразования кинетической энергии движущейся текучей среды должны быть устроены таким образом, чтобы максимально эффективно «улавливать» эти потоки в каждый момент времени и с максимально широких направлений. Особенно важным это является для ветроустановок. Традиционно решить эту проблему в ветроэнергетике пытаются, используя связанные со средствами преобразования энергии, установленные на опорах различных конструкций подвижные элементы, выполненные в виде турбинных колёс типа «пропеллера» и ориентированные либо вертикально, либо горизонтально. Такие «пропеллеры» 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, снабжённый подшипником, а на лопастях ветроколеса установлены сегментные роторные элементы, ориентированные к центру ветроколеса [1 ].
Однако, оба упомянутых выше типа ветроэнергоустановок не очень эффективно «улавливают» 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 «улавливания» ветра за счёт увеличения площади лопастей, выполнения лопастей составными и/или со сложной геометрической формой [2] и т.п. не дают какие-либо существенные улучшения и даже приводят к отрицательным результатам по ряду показателей. Так, в частности, при попытке увеличения размера (площади контактирующей с ветром поверхности) лопастей резко снижается надёжность 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 установок для преобразования энергии движущейся текучей среды снабжены специальными направляющими поток средствами, которые предназначены как для концентрации и «аккумулирования» изначально разнонаправленных естественных потоков в зоне лопастей турбинного колеса. В качестве примера такого типа установки можно назвать ветродвигатель, который содержит вертикальный вал с прикрепленными к нему плоскими лопастями [3]. Вал через зубчатое колесо и редуктор механически связан с электрогенератором. Вокруг лопастей между верхней и нижней плитами установлены ветронаправляющие стены, одни концы которых расположены у окружности, описывающей лопасти, а другие их концы отведены к периферии. В качестве преимущества такой ветроустановки указано повышение её эффективности за счёт наличия ветронаправляющих стен. Однако её эффективность все ещё недостаточно высока, прежде всего, из-за того, что невозможно «улавливание» и направление к турбинному колесу воздушных потоков, протекающих ниже и выше, соответственно, нижней и верхней плиты.
Известна также вертикально ориентированная ветроэнергетическая установки (ветряная мельница), снабжённая неподвижным средством улавливания и направления потока ветра, которое состоит из множества 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. Учитывая форму выполнения лопастей (криволинейная поверхность), 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 «торможение» этой лопасти, т.е. оказывает отрицательное влияние на КПД установки. Все это не позволяет полезно преобразовывать энергию ветра в полном объёме. Кроме того, вертикальная ориентация оси вращения турбины обычно предполагает более сложную организацию «улавливания» потоков. Данное техническое решение может быть принято в качестве прототипа для заявляемой установки для преобразования кинетической энергии движущейся текучей среды (воздух и вода) в другие виды полезной энергии.
Кроме упомянутых выше для каждого из рассмотренных решений недостатков, все эти решения не могут быть использованы для преобразования энергии водных потоков, прежде всего, из-за вертикального расположения оси вращения турбин. Более того, поиск показал, что для гидроустановок практически не описаны простые конструктивные решения, позволяющие «концентрировать» максимальный поток воды на лопасти турбины.
По результатам проведенных исследований и предположений автор пришел к выводу, что с точки зрения максимального «улавливания» потоков текучей среды и с точки зрения надёжности конструкции и её устойчивости к потокам большой мощности в установках для преобразования энергии горизонтально-лопастного типа оптимальным является размещение неподвижного средства улавливания и направления потока текучей среды под наклоном к горизонтальной поверхности и расположение этого средства вдоль горизонтальной оси вращения ротора установки. Такое расположение, в частности в ветроустановках, позволяет наряду с преобразованием энергии воздушных потоков в виде ветра, преобразовывать ещё и энергию конвективных воздушных потоков, возникающих за счёт разности температур на различных по высоте уровнях. В большинстве случаев кинетическая энергия конвективных воздушных потоков значительно ниже кинетической энергии ветра, однако её наличие при полном отсутствии ветра способно поддерживать ветроустановку в рабочем состоянии, и её также можно преобразовать в другие виды энергии.
Таким образом, задачей полезной модели является создание универсальной установки горизонтально-лопастного типа для преобразования энергии движущейся, прежде всего природной, текучей среды в полезную энергию, которая обеспечивала бы увеличение коэффициента использования энергии потока не зависимо от вида текучей среды (воздух или вода) и от формы и структуры профиля лопастей. Установка должна обеспечивать также увеличение скорости природной текучей среды, направленной на рабочие органы, и, с одной стороны, поддержание работоспособности в условиях, когда естественный поток слишком слаб, а, с другой стороны, повышение устойчивости к потоку среды разрушительной силы, например ветру ураганной силы.
Поставленная задача решается установкой для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию, включающей установленную на основании с возможностью свободного вращения ротора вокруг оси лопастную турбину и средство улавливания и направления потока текучей среды в зону лопастей ротора турбины. Поставленная задача решается за счёт того, что ротор лопастной турбины установлен с возможностью вращения вокруг горизонтально ориентированной оси, средство улавливания и направления потока текучей среды содержит, по меньшей мере, один основной направляющий элемент, формирующий наклонную направляющую поверхность, ориентированную вдоль горизонтальной оси вращения ротора и выполненную и расположенную с возможностью экранирования части потока текучей среды, направленного против вращения ротора, с одновременной концентрацией текучей среды по направлению вращения ротора.
При всей простоте конструкции заявляемая установка способна обеспечивать увеличение коэффициента использования энергии воздушного (водного) потока при её размещении на крышах строений, верхних элементах конструкций или просто возвышенностях, в руслах рек и других водоёмов и т.п. Наличие основного/ых направляющего/их элемента ов, формирующего/их наклонную направляющую поверхность, ориентированную вдоль горизонтальной оси вращения ротора и выполненную и расположенную с возможностью экранирования части потока текучей среды, направленного против вращения ротора, с одновременной концентрацией текучей среды по направлению вращения ротора, обеспечивает увеличение скорости потока текучей среды, ометающей лопасти турбины горизонтально-лопастного типа. Это утверждение подтверждается, в частности, следующим. Известно, что мощность ветрогенераторов зависит от скорости ветра и ометаемой площади (аналогично для гидрогенераторов):
N = pSVs/2,
где V - скорость ветра (воды), р - плотность потока текучей среды (воздуха, воды), S - ометаемая площадь [5]. При этом плотность воздушного/водного потока р изменяется незначительно и может рассматриваться как величина постоянная.
В соответствии с уравнением неразрывности потока газа (аналогично для потока воды), отражающим физический закон сохранения массы:
ν,ωι = ν2ω2 ,
где V/ - скорость потока текучей среды на входе, eoi - площадь входного поперечного сечения, v2 - скорость потока текучей среды на выходе, а а>2 - площадь выходного поперечного сечения.
Из приведенного выше уравнения неразрывности потока можно получить формулу скорости потока для выходного сечения:
Figure imgf000007_0001
из которой следует, что скорость \2 увеличивается обратно пропорционально изменению площади выходного сечения о2 потока, т.е. при уменьшении площади поперечного сечения скорость потока увеличивается, и прямо пропорционально изменению скорости V/ входного потока и площади со; входного поперечного сечения, т.е., увеличивая площадь забора потока (площадь входного поперечного сечения) в три раза и концентрируя его на лопастях турбины, скорость \2 выходного потока возрастет до трех раз, что, соответственно, существенно увеличивает КПД установки.
Более того, благодаря описанным выше особенностям выполнения средства улавливания и направления потока текучей среды достигается практически абсолютная устойчивость установки к потоку текучей среды любой силы, т.к. обеспечивается защита лопастей ротора и турбины в целом от избыточной энергии. В случае, когда поток текучей среды превышает пропускную способность средства улавливания и направления потока текучей среды, его «излишки», не попадая в зону направляющих элементов, обтекают установку с боков и сверху, при этом исключается необходимость останавливать процесс преобразования энергии.
Следует также отметить, что достижение заявленных технических результатов обеспечивается именно особенностями выполнения и расположения средства направления воздушных потоков и, практически, не зависит от формы выполнения турбины, ротора и его лопастей. В связи с этим вопросы возможных конструкций турбин, роторов и лопастей в рамках настоящего описания рассматриваться не будут.
В общем случае, для решения поставленной задачи заявляемая установка может содержать один наклонно расположенный направляющий элемент, формирующий наклонную направляющую поверхность (для направления текучей среды), которая уменьшает площадь выходного сечения потока и одновременно закрывает лопасти ротора от обратного потока. В то же время, в различных предпочтительных формах реализации заявляемой установки в конструкции средства улавливания и направления потока текучей среды в зону лопастей ротора могут быть предусмотрены дополнительные направляющие элементы. В частности, может быть предусмотрено, по меньшей мере, два дополнительных боковых направляющих элемента обтекаемой формы, расположенных под углом к основному направляющему элементу. Такие дополнительные боковые элементы в меньшей степени уменьшают площадь выходного сечения, но ограничивают растекание движущейся среды и обеспечивают её движение к лопастям. Все - основной и дополнительные направляющие элементы имеют обтекаемую форму и монтируются в случаях необходимости дополнительного увеличения скорости потока.
Также предпочтительными являются формы реализации, в которых заявляемая установка содержит два основных направляющих элемента, каждый из которых формирует наклонную направляющую поверхность, при этом обе наклонные направляющие поверхности образуют сужающийся по направлению к ротору, ограниченный, по меньшей мере, снизу и сверху улавливатель потока текучей среды. Такие формы реализации позволяют дополнительно преобразовывать энергию потоков, которые перемещаются над установкой. В формах реализации с двумя основными направляющими могут использоваться и упомянутые выше дополнительные боковые направляющие.
Возможны также формы реализации, в которых по одному или по два основных направляющих элемента расположено с противоположных сторон горизонтальной оси вращения ротора.
В простейших формах реализации направляющая/ие поверхность/и выполнена/ы в виде плоскости, но возможны и другие, например радиально вогнутая, формы.
Для установок, предназначенных для преобразования энергии воздушных потоков (ветроустановок), с учётом постоянно изменяющегося направления ветра, предпочтительными являются формы реализации, в которых основание выполнено подвижным и снабжено механизмом вращения для принятия установкой рабочего положения (например, для поворота в направлении максимальных потоков текучей среды), выполненным с возможностью привода, по меньшей мере, от одного источника энергии, выбранного из группы, включающей, по меньшей мере, энергии движущейся среды и/или электропривод, при этом установка дополнительно содержит средства настраивания турбины на поток. При этом средство настраивания турбины на поток, предпочтительно, может быть выполнено в виде, по меньшей мере, одного стабилизатора направления турбины, установленного в плоскости перпендикулярной к поверхности лопастей.
Для более эффективного преобразования энергии потоков текучей среды и увеличения выходной мощности установки она может содержать, по меньшей мере, одну дополнительную турбину. Оси вращения турбин в этом случае располагаются в различных горизонтальных плоскостях и в одной либо различных вертикальных плоскостях. При этом средство улавливания и направления потока текучей среды выполнено и расположено с возможностью направления потока текучей среды в зоны лопастей всех турбин.
В различных формах реализации заявляемой установки текучая среда может быть выбрана из группы, включающей, по меньшей Мере, естественный воздушный поток (ветер), естественный водный поток (течение реки), искусственный водный поток (искусственное водохранилище и т.п.).
Выше уже упоминалось, что наклонная направляющая поверхность выполнена и расположена с возможностью экранирования части потока текучей среды, направленного против вращения турбины.
В энергоустановках для преобразования энергии текучей среды в виде водного потока это условие обеспечивается за счёт выполнения и расположения основного направляющего элемента с возможностью направления потока на лопасти ниже оси вращения турбины, при этом в зоне над турбиной основной направляющий элемент снабжен отражателем потока, защищающим лопасти турбины от дополнительных («излишних») объёмов потоков воды.
В энергоустановках для преобразования энергии текучей среды в виде воздушного потока это условие обеспечивается за счёт того, что основной направляющий элемент выполнен и расположен с возможностью направления потока на лопасти турбины выше оси вращения турбины.
Заявляемая установка для преобразования энергии потока текучей среды благодаря оригинальности описанной выше конструкции, прежде всего, средства улавливания и направления потока текучей среды позволяет использовать для обеспечения непрерывности её функционирования различные естественные природные процессы и явления.
Еще одним немаловажным преимуществом заявляемой установки является возможность ее использования для преобразования энергии потоков воздушных или водных масс в самые различные виды полезной энергии. Так, в зависимости от потребностей установка может быть выполнена в виде установки для преобразования кинетической энергии движущейся текучей среды в кинетическую энергию сжатого воздуха и/или в электрическую энергию, и/или в механическую энергию, и/или в тепловую энергию.
Описанные выше и другие достоинства и преимущества заявляемой установки будут более подробно рассмотрены ниже на некоторых предпочтительных, но не ограничивающих примерах реализации, со ссылками на позиции чертежей, на которых схематично представлены:
Фиг. 1 - общий вид заявляемой установки в одной их форм реализации
(ветроустановка);
Фиг. 2 - вид сбоку (перпендикулярно оси вращения турбины) установки по Фиг. 1 ; Фиг. 3 - вид сбоку установки во второй форме реализации (ветроустановка);
Фиг. 4 - вид сбоку установки в третьей форме реализации (ветроустановка);
Фиг. 5 - вид сбоку установки в четвёртой форме реализации (гидроустановка).
На Фиг. 1 и Фиг. 2 в общем виде и в виде сбоку представлена заявляемая установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию в первом варианте исполнения - ветроустановка. Установка включает установленную на основании 1 с возможностью свободного вращения ротора 2 вокруг горизонтально ориентированной оси 3 лопастную турбину 4 и средство улавливания и направления потока текучей среды в зону лопастей 5 ротора 2, содержащее, в данной форме реализации, два основных направляющих элемента 6. Каждый основной направляющий элемент 6 формирует наклонную направляющую поверхность 7, ориентированную вдоль горизонтальной оси 3 вращения ротора 2 (с противоположных сторон от оси 2). Верхняя горизонтальная граница 8 каждой наклонной направляющей поверхности 7 лежит в плоскости 9 (см. Фиг. 2) горизонтальной оси 2 вращения ротора 2. Таким образом, каждая наклонная направляющая поверхность 7 выполнена и расположена с возможностью экранирования части потока текучей среды, направленного против вращения ротора 2, с одновременной концентрацией текучей среды по направлению вращения ротора 2. Стрелками на Фиг. 2 обозначены потоки воздуха, «концентрируемые» в зоне лопастей 5 ротора 2.
На Фиг. 3 схематично изображён вид сбоку установки во второй форме реализации, в которой, по сравнению с рассмотренной выше формой, предусмотрен/ы второй/ые основной/ых направляющий/ие элемент/ы 10, который/ые формирует/ют соответствующую наклонную направляющую поверхность 1 1, которая вместе с наклонной направляющей поверхностью 7 образует сужающийся по направлению к ротору 2, ограниченный, по меньшей мере, снизу и сверху улавливатель («ловушка») 12 потока текучей среды.
На Фиг. 4 схематично изображён вид сбоку установки в третьей форме реализации, в которой, по сравнению с рассмотренной выше формой по Фиг. 1 , Фиг. 2, в зоне над турбиной (над ротором 2) предусмотрен концентратор 13 с радиально выпуклой нижней поверхностью 14.
На Фиг. 5 схематично изображён вид сбоку установки в четвёртой форме реализации, которая является особенно эффективной при использовании в гидроэнергетике. Установка в данной форме реализации включает установленную на основании 15 с возможностью свободного вращения ротора 16 вокруг горизонтально ориентированной оси 17 лопастную турбину 18 и средство улавливания и направления потока текучей среды в зону лопастей 19 ротора 16, содержащее, в данной форме реализации, основной направляющий элемента 20. Основной направляющий элемент 20 формирует наклонную направляющую поверхность 21 , ориентированную вдоль горизонтальной оси 17 вращения ротора 16. Верхняя горизонтальная граница 22 наклонной направляющей поверхности 21 лежит ниже плоскости (позицией на чертежах не обозначена) горизонтальной оси 17 вращения ротора 16. Таким образом, наклонная направляющая поверхность 21 выполнена и расположена с возможностью экранирования части потока текучей среды, направленного против вращения ротора 16, с одновременной концентрацией текучей среды по направлению вращения ротора 16. Стрелками на Фиг. 5 обозначены потоки воды, «концентрируемые» в зоне лопастей 19 ротора 16 и «излишки» потоков воды, обтекающие ротор 16. В представленной форме реализации в зоне над ротором 16 основной направляющий элемент 20 снабжен отражателем 23 потока.
Формы реализации по Фиг. 1 - Фиг. 4 являются примерами некоторых из возможных в рамках формулы изобретения установок, эффективных в ветроэнергетике, а по Фиг. 5 - в гидроэнергетике. При этом для специалистов в данной области техники будут очевидны формы реализации, упомянутые в рамках данной полезной модели, но подробно не проиллюстрированные с помощью графических материалов (выполнение направляющих элементов с формированием неплоских направляющих поверхностей, выполнение основания подвижным (механизм вращения 24 на Фиг. 2), оснащение установки средством настраивания турбины на поток (стабилизатор направления турбины 25 и одной или несколькими дополнительными турбинами и т.п.)
Заявляемая установка работает следующим образом.
Турбину 2 (18) устанавливают на основании 1 (15) таким образом, что ось 3 (17) вращения ротора 2 (16) расположена горизонтально. При этом основание 1 (15) может быть как статичным, так и подвижным (снабжено механизмом 24 вращения, выполненным с возможностью привода, по меньшей мере, от одного источника энергии, как то энергия движущейся среды и/или электропривод и т.п.). В случае подвижного основания 1 (15) установку дополнительно оснащают средством настраивания турбины 2 (18) на поток, например стабилизаторами 25 направления турбины 2 (18), установленными в плоскости перпендикулярной к поверхности лопастей 5 (19). В рамках данной полезной модели формы реализации упомянутых средств не являются существенными и подробно не рассматриваются, т.к. они хорошо известны и понятны специалистам в данной области техники.
Средство улавливания и направления потока текучей среды в зону лопастей ротора 2 (16) турбины 4 (18) устанавливают таким образом, что каждый основной направляющий элемент 6 (10, 20) формирует наклонную направляющую поверхность 7 (1 1, 21), ориентированную вдоль горизонтальной оси 3 (17) вращения ротора 2 (16). Горизонтальная граница 8 (22) наклонной направляющей поверхности 7 (21) располагают таким образом, что экранируется часть потока текучей среды, направленного против вращения ротора 2 (16), с одновременной концентрацией текучей среды по направлению вращения ротора 2 (16).
С учётом природы текучих сред, воздушные и водные потоки, встречая на своём пути препятствие в виде заявляемой установки, стремятся это препятствие обогнуть сбоку и/или сверху. Однако в установке предусмотрено средство улавливания и направления потока текучей среды в зону лопастей ротора 2 (16) турбины 4 (18), которое посредством наклонных направляющих поверхностей 7 (1 1, 21) задает потоку необходимую траекторию.
С учётом «углового» по отношению к горизонтальной плоскости расположения образующих «ловушку» 12 основных наклонных направляющих элементов 6 (20), а также (в различных формах реализации): - дополнительных боковых направляющих элементов (на чертежах не изображены) обтекаемой формы, расположенных под углом к соответствующему основному направляющему элементу 6 (10, 20),
- вторых основных наклонных направляющих элементов 10,
- концентратора 13,
а также геометрии каждого направляющего элемента и общей геометрии средства улавливания и направления потока текучей среды в зону лопастей 5 (19) ротора 2 (16) турбины 4 (18), представляющей, по сути, сужающийся канал, где площадь входного сечения многократно превосходит площадь выходного сечения, в зоне ротора 2 (16) турбины 4 (18) удается создать высоко концентрированный воздушный поток, обладающий большим количеством кинетической энергии. Таким образом, этот концентрированный поток воздуха, благодаря особенностям заявляемой конструкции, подается непосредственно последовательно на каждую лопасть 5 (19), находящуюся в зоне выхода из соответствующей «ловушки» 12, причём подается под постоянно увеличивающимся углом, что обеспечивает наиболее эффективное преобразование кинетической энергии потоков в крутящий момент.
Таким образом, основной направляющий элемент 6 (10, 20), ограничивая силу, направленную против вращения ротора 2 (16), за счёт экранировании соответствующих «паразитных» потоков, уменьшает площадь сечения текучей среды, что, как уже было подробно рассмотрено выше, увеличивает скорость потока (пропорционально уменьшению площади сечения), и концентрирует поток непосредственно в зоне лопастей 5 (19), обеспечивая вращение ротора 2 (16) турбины 4 (18). Наличие дополнительных направляющих элементов в различных условиях эксплуатации установки может дополнительно увеличивать эффективность преобразования.
Важным является также то, что заявляемая установка обладает повышенной устойчивостью и может работать как при низких так и при сверх высоких скоростях потока. Оптимально подходит для размещения на плоских крышах строений, на возвышенностях, а также руслах рек и других водоёмов.
Источники информации.
1. Патент RU N° 2237192 С 1 , опубл. 27.09.2004.
2. Патент RU Ш 2292485 С1 , опубл. 27.01.2007.
3. Патент RU 2237822 С1, опубл. 10.10.2004.
4. Заявка PCT/IN2006/000064, опубл. 25.01.2007 WO 2007/010551 A3.
5. Ветрогенератор. Интернет-ресурс Википедия. [Электронный ресурс] - 7 марта 2014. - Режим доступа: http://ra.wikipedia.org/wiki/BeTporeHepaTop

Claims

Формула полезной модели
1. Установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию, включающая установленную на основании с возможностью свободного вращения ротора вокруг оси лопастную турбину и средство улавливания и направления потока текучей среды в зону лопастей ротора турбины, отличающаяся тем, что ротор лопастной турбины установлен с возможностью вращения вокруг горизонтально ориентированной оси, средство улавливания и направления потока текучей среды содержит, по меньшей мере, один основной направляющий элемент, формирующий наклонную направляющую поверхность, ориентированную вдоль горизонтальной оси вращения ротора и выполненную и расположенную с возможностью экранирования части потока текучей среды, направленного против вращения ротора, с одновременной концентрацией текучей среды по направлению вращения ротора.
2. Установка по п. 1 , отличающаяся тем, что средство улавливания и направления потока текучей среды в зону лопастей ротора содержит, по меньшей; мере, два дополнительных боковых направляющих элемента обтекаемой формы, расположенных под углом к основному направляющему элементу.
3. Установка по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что содержит два основных направляющих элемента, каждый из которых формирует наклонную направляющую поверхность, при этом обе наклонные направляющие поверхности образуют сужающийся по направлению к ротору, ограниченный, по меньшей мере, снизу и сверху улавливатель потока текучей среды.
4. Установка по п. 1 , отличающаяся тем, что направляющая поверхность выполнена в виде плоскости.
5. Установка по п. 1 , отличающаяся тем, что основание выполнено подвижным и снабжено механизмом вращения, выполненным с возможностью привода, по меньшей мере, от одного источника энергии, выбранного из группы, включающей, по меньшей мере, энергии движущейся среды и/или электропривод, при этом установка дополнительно содержит средства настраивания турбины на поток.
6. Установка по п. 5, отличающаяся тем, что средство настраивания турбины на поток выполнено в виде, по меньшей мере, одного стабилизатора направления турбины, установленного в плоскости перпендикулярной к поверхности лопастей.
7. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, одну дополнительную турбину, при этом средство улавливания и направления потока текучей среды выполнено и расположено с возможностью направления потока текучей среды в зоны лопастей роторов всех турбин.
8. Установка по любому из пп. 1 - 7, отличающаяся тем, что текучая среда выбрана из группы, включающей, по меньшей мере, естественный воздушный поток, естественный водный поток, искусственный водный поток.
9. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что для текучей среды в виде водного потока основной направляющий элемент выполнен и расположен с возможностью направления потока на лопасти ниже оси вращения ротора, при этом в зоне над ротором основной направляющий элемент снабжен отражателем потока.
10. Установка по п. 8, отличающаяся тем, что для текучей среды в виде воздушного потока основной направляющий элемент выполнен и расположен с возможностью направления потока на лопасти выше оси вращения ротора.
PCT/BY2014/000005 2014-03-20 2014-06-17 Установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию WO2015139106A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141240U RU179621U1 (ru) 2014-03-20 2014-06-17 Установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BY20140104 2014-03-20
BYU20140104 2014-03-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015139106A1 true WO2015139106A1 (ru) 2015-09-24

Family

ID=54143565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/BY2014/000005 WO2015139106A1 (ru) 2014-03-20 2014-06-17 Установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU179621U1 (ru)
WO (1) WO2015139106A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3786445A1 (fr) * 2019-08-30 2021-03-03 Wind My Roof Dispositif eolien pour la recuperation de l'energie eolienne pour des bâtiments

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3986786A (en) * 1974-06-28 1976-10-19 Sellman Donald L Wind motors
US6481957B1 (en) * 1998-10-20 2002-11-19 Bruce I. Brill Modular wind energy device
US20100213716A1 (en) * 2009-02-24 2010-08-26 Santoro Stephen P Fluid flow energy concentrator
US8350396B2 (en) * 2009-03-17 2013-01-08 Harry Edward Dempster Water-current paddlewheel-based energy-generating unit having a tapered partial covering structure

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU105949U1 (ru) * 2010-11-16 2011-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "МГЭС" (НПП "МГЭС") Свободнопоточная микрогидроэлектростанция

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3986786A (en) * 1974-06-28 1976-10-19 Sellman Donald L Wind motors
US6481957B1 (en) * 1998-10-20 2002-11-19 Bruce I. Brill Modular wind energy device
US20100213716A1 (en) * 2009-02-24 2010-08-26 Santoro Stephen P Fluid flow energy concentrator
US8350396B2 (en) * 2009-03-17 2013-01-08 Harry Edward Dempster Water-current paddlewheel-based energy-generating unit having a tapered partial covering structure

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3786445A1 (fr) * 2019-08-30 2021-03-03 Wind My Roof Dispositif eolien pour la recuperation de l'energie eolienne pour des bâtiments
FR3100289A1 (fr) * 2019-08-30 2021-03-05 Wind My Roof Dispositif éolien pour la récupération de l’énergie éolienne pour des bâtiments

Also Published As

Publication number Publication date
RU179621U1 (ru) 2018-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hosseini et al. Design and CFD study of a hybrid vertical-axis wind turbine by employing a combined Bach-type and H-Darrieus rotor systems
Rezaeiha et al. Characterization of aerodynamic performance of vertical axis wind turbines: Impact of operational parameters
Chong et al. Cross axis wind turbine: Pushing the limit of wind turbine technology with complementary design
Singh et al. Investigation of self-starting and high rotor solidity on the performance of a three S1210 blade H-type Darrieus rotor
Bhuyan et al. Investigations on self-starting and performance characteristics of simple H and hybrid H-Savonius vertical axis wind rotors
El-Samanoudy et al. Effect of some design parameters on the performance of a Giromill vertical axis wind turbine
Chong et al. Vertical axis wind turbine with omni-directional-guide-vane for urban high-rise buildings
MacPhee et al. Recent advances in rotor design of vertical axis wind turbines
Kumara et al. Overview of the vertical axis wind turbines
Roy et al. Numerical investigation to assess an optimal blade profile for the drag based vertical axis wind turbine
Liang et al. Design considerations of rotor configuration for straight-bladed vertical axis wind turbines
US11313348B2 (en) Hybrid vertical axis turbine apparatus
Iida et al. Numerical simulation of unsteady flow and aerodynamic performance of vertical axis wind turbines with LES
Sarma et al. Hybrid/combined Darrieus–Savonius wind turbines: Erstwhile development and future prognosis
Mahale et al. Vertical axis wind turbine: A lucid solution for global small scale energy crisis
RU179621U1 (ru) Установка для преобразования энергии движущейся текучей среды в полезную энергию
Islam et al. Aerodynamic factors affecting performance of straight-bladed vertical axis wind turbines
Anjum et al. Common vertical axis Savonius-Darrieus wind turbines for low wind speed highway applications
KR102028668B1 (ko) 무저항 풍력 또는 수력 발전장치
CN207363814U (zh) 一种横向潮流发电装置
Bashar Computational and Experimental Study on Vertical Axis Wind Turbine in Search for an Efficient Design
Agelin-Chaab 1.11 Fluid Mechanics Aspects of Energy”
Chong et al. The development and testing of a novel cross axis wind turbine
Wangikar et al. Effect of some design parameters on performance of a shutter type vertical axis wind turbine
US20210348595A1 (en) Fluid 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: 14885899

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 23/01/2017)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14885899

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1