WO2016122348A1 - Аэростатно – плавательный ветрогенератор - Google Patents

Аэростатно – плавательный ветрогенератор Download PDF

Info

Publication number
WO2016122348A1
WO2016122348A1 PCT/RU2015/000762 RU2015000762W WO2016122348A1 WO 2016122348 A1 WO2016122348 A1 WO 2016122348A1 RU 2015000762 W RU2015000762 W RU 2015000762W WO 2016122348 A1 WO2016122348 A1 WO 2016122348A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wind
cable
generator
winches
module
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000762
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Александр Владимирович ГУБАНОВ
Олег Александрович ГУБАНОВ
Original Assignee
Александр Владимирович ГУБАНОВ
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 Александр Владимирович ГУБАНОВ filed Critical Александр Владимирович ГУБАНОВ
Publication of WO2016122348A1 publication Critical patent/WO2016122348A1/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 
    • 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
    • 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
    • F03D9/30—Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • 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
    • 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
    • Y02E10/728—Onshore wind 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
    • Y02E10/70—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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy

Definitions

  • This wind generator relates to wind turbine power plants with a vertical axis of rotation of the turbine (VAWT) with orthogonal wing-shaped blades.
  • VAWT vertical axis of rotation of the turbine
  • VAWT devices patents DE 29811094 U1, 08.101998; UA 69547 A, September 15, 2004; RU 2535427 C1, 12/24/2013; RU 2537664 C1, 02/04/2014), in which gas-filled shells have aerodynamic cone shapes, biconvex and plano-convex lenses, vertical-axial rotation wind wheels are applied.
  • the attachment of aerostat modules to the ground, their ascent and descent is carried out using berth units, including cables and ground winches.
  • the HAWT device is known (patent SU 8970 A1, 04/30/1929), the balloon module of which is a gas-filled cigar-shaped shell, the axis of rotation of the turbines coincide with the direction of the wind and are installed in the truss ring enveloping the shell.
  • the composition and design of the mooring ground node is similar to the above devices.
  • a common drawback of these devices is the spatial instability of aerostat modules, their strong swings under variable wind load, deviation of the axis of rotation of wind wheels and turbines from the optimal position, resulting in loss of generated power, accelerated wear of equipment, twisting and destruction of mooring cables.
  • Most devices have one gas-filled shell, which for lifting heavy power units of industrial power will need to be filled with such a significant amount of helium that the shell dimensions will exceed strength capabilities of balloon modules.
  • the parachute canopies were replaced with a sail, and the problem of orientation to the wind was solved by installing winches on a freely rotating platform of the berth unit. All except orientation to the wind, other disadvantages of the wind power installation remain.
  • the second version of the above-ground wind generator system (RU 2457358 C1, 07.27.2012) contains two shells at one level and a channel between them, where horizontal-axis wind wheels with Savonius blades are placed, which have the largest weight and the highest frontal resistance to air flow from all known wind turbines .
  • the shells are connected by transverse horizontal plates.
  • the installation is low efficient, since the bulk of the wind will flow around the obstacle in its path, which in this case is a relatively narrow channel with turbine devices of the mentioned negative property. It does not make sense to increase the dimensions of the channel, and at the same time to increase the area swept by the turbine, all the same, the channel remains completely blocked by Savonius blades, and it is also impossible to significantly expand the shells due to the inevitable deflection of the plates and axes of heavy windwheels holding them together.
  • the center of gravity of the aeronautical part is located high, at the level of the shells, which leads to its spatial instability.
  • the essence of the invention lies in the fact that a massive VAWT power unit with orthogonal blades is placed at a height of high-speed winds of aerostat module, which is higher than that of the support towers and columns, by two identical and parallel shells in the form of half-cylinders filled with helium and connected at the same level at least one transverse bridge farm.
  • the aeronautical part of the device is held at the place of deployment by cables and a cable connecting the module with a berth unit containing a freely rotating platform with two winches installed on it and a cable bay diametrically located to them, due to which the above-mentioned part of the device describes circular trajectories and occupies an optimal position in the wind.
  • the aim of the invention is the sustainable generation of electricity of large and large industrial power from high-speed winds.
  • the goal is achieved by the uniform distribution of a large amount of helium, necessary for lifting a heavy wind power unit to a given height, between two gas-filled shells in the form of half-cylinders, each with an upper crest, which have aerodynamic surfaces in the same horizontal plane — rigid bottoms, which create additional under the influence of high-speed winds lift force.
  • the shells are significantly spaced and parallel to the general longitudinal axis of symmetry of the aerostat module, coinciding with the direction of the wind, connected by transverse bridge trusses, it is preferable that one of them coincides with the center of mass of the aeronautical part of the device or close to it.
  • the area inside the outer contour of such a module exceeds the sum of the areas of both shell bottoms, which enhances the spatial stability of the aeronautical structure as a whole and the extremely important stable-optimal position of the axis of rotation of the wind wheel, strictly perpendicular to the direction of the wind.
  • Elements of the VAWT power unit are mounted on vertical beams in the center of the transverse-axial truss, and the orthogonal blades on the shaft of the vertical rotation wind wheel are raised above the truss, and the generator is suspended from the same beams from below, acting as a stabilizing ballast with its weight and position.
  • the necessary orientation of the aeronautical part of the device to the wind is achieved by connecting the aerostat module to the place of deployment of the cable and the cable from below attached respectively to two winches and a diametrical bay, which are all together mounted on a freely rotating platform of the berth unit.
  • FIG. 1 shows a general view of a balloon-swimming wind generator with a VAWT power unit
  • FIG. 2 the same device, the aeronautical part from the side of the wind
  • FIG. 3 view A.
  • the device consists of an aeronautical part and a mooring unit connected by ropes 1 and a cable-cable 2.
  • the aeronautical part includes a balloon module of two identical semi-cylindrical shells 3, filled with helium, having rigid ridges 4 and horizontal bottoms 5, connected between in parallel at the same level by transverse bridge trusses: windward 6, transverse-axial 7 and leeward 8.
  • the power unit of the device with a vertical-axial wind wheel 9 having ortho onalnye blades (Fig. 1, 2), the shaft 11 of which is supported by bearings 12 and communicates with the generator 13.
  • the mooring unit of the device has a ground curb 14 with a freely rotating axis 15 and a platform 16, on which are located (Fig. 3) two coaxial winches 17, a cable-cable bay 18 diametrically disposed thereto.
  • Balloon swimming wind generator operates as follows. After mounting and fastening in the open area of the mooring unit, assembling the aeronautical part of the device, the shells 3 are filled with helium until positive buoyancy is achieved and balanced together in the horizontal plane, the above elements are connected by cables 1 and cable 2, which are then slowly etched from winches 17 and bay 18 until until under the influence of aerostatic lifting force the module with the power unit reaches the lifting height, where the average annual wind speeds are 25-30 m / s.
  • the aeronautical part of the wind generator rotates along a circular path with air flow around the mooring unit and is fixed so that its longitudinal axis of symmetry coincides with the direction of the wind.
  • a high-pressure wind rotates a vertical-axis turbine 9 with orthogonal blades and a shaft 11 in bearings 12, this rotation is transmitted to a generator 13, which generates electricity of large industrial power up to 2 MW sent to consumers through a cable-cable 2.
  • Independent features of the invention are aimed at the sustainable generation of electricity of large up to 2 MW of power from the VAWT power unit.
  • the spatial stability of the aeronautical part of the device is ensured by the use of two identical gas-filled shells of the aforementioned streamlined shape, having relative parallel displacement at the same level and resting on the wind with horizontal bottoms of a large area, which creates additional aerodynamic lifting force, an optimal and stable position of the axis of rotation of the wind wheel.
  • the same technical result is obtained by fixing the generator under the bridge truss with a shift of the center of gravity of the wind-power unit below the level of the shell bottoms of the balloon module.
  • the orientation of the power unit to the wind is achieved by the design of the mooring unit, the presence of upper rigid ridges in the shells.
  • the overall dimensions of the aerostat module can be reduced if, without prejudice to its strength and rigidity, transverse bridge trusses 6, 8 are excluded from the structure or replaced with cable ties.
  • unique The advantage of a balloon-swimming wind generator is its highest mobility - the ability to without disassembling the power unit and the entire aeronautical part of the device be easily transferred from the primary location to any new stationary-based locations.

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)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Изобретение служит устойчивому получению электроэнергии большой и крупной промышленной мощности на высоте 300 и более метров от скоростных 25-30 м/с ветров. Технический результат с генерацией большой мощности до 2 МВт достигается тем, что силовой блок из турбины вертикально-осевого вращения с ортогональными лопастями и генератора поднят на указанную высоту с помощью аэростатного модуля положительной плавучести состоящего из двух продольно-вытянутых, идентичных и параллельных оболочек в виде полых полуцилиндров, заполненных гелием, жесткие горизонтальные днища которых связаны в одном уровне поперечными мостовыми фермами. Та из ферм, что совпадает с поперечной осью симметрии модуля, имеет удлиненные и опускающиеся вертикально вниз центральные балки с разнесенными по высоте подшипниковыми опорами, в которых вращается вал турбины упомянутого класса. Ортогональные лопасти турбины приподняты над той же фермой, а генератор подвешен к ней снизу. Оптимальная пространственная ориентация ветросилового блока на ветер осуществляется за счет круговых перемещений воздухоплавательной части устройства, происходящих под напором ветра изменившего направление, через связывающие троса вокруг причального узла, благодаря наличия в нем платформы на свободно вращающейся оси с двумя соосными лебедками, управляющими поперечной устойчивостью аэростатного модуля. На той же платформе с диаметральной стороны от лебедок размещается бухта трос-кабеля.

Description

АЭРОСТАТНО-ПЛАВАТЕЛЬНЫЙ ВЕТРОГЕНЕРАТОР
Применяется для генерации энергии ветра в электроэнергию больших и крупных промышленных мощностей, достигаемых в высотных скоростных слоях атмосферы.
Настоящий ветрогенератор относится к энергетическим установкам работающим от ветра при вертикальном расположении оси вращения турбины (VAWT) с ортогональными лопастями крыловидного профиля.
Одной из основных проблем ветроэнергетики больших и крупных промышленных мощностей является необходимость поднятия силовых блоков на большую высоту в зону скоростных ветров, что сопровождается строительством материалоемких сооружений в виде массивных колонн и башен. При массе в 712 тонн ветросилового блока установки Enercon El 26 мощностью 7,58 МВт вес его основания и башни высотой 198 метров составляет 5300 тонн. В результате стоимость строительных работ в составе цены сооружения ветроэнергетических объектов составляет по меньшей мере половину всех инвестиционных затрат, которые при создании, например, новейшего ветропарка Dominica I в Мексики на скальных грунтах благоприятных для фундаментов 50-и ВЭУ каждая мощностью в 2 МВт, достигли суммы в размере 196 млн. USD.
Указанная проблема может быть решена при помощи использования аэростатных модулей, чьи полые оболочки наполнены газом легче воздуха, на практике гелием, и доставляют с меньшими затратами тяжелые ветросиловые блоки промышленной мощности массой 80 и более тонн на высоту от 300 метров в зону скоростных ветров.
В данном технологическом направлении существуют устройства VAWT (патенты DE 29811094 U1, 08.101998; UA 69547 А, 15.09.2004; RU 2535427 С1, 24.12.2013; RU 2537664 С1, 04.02.2014), в которых газонаполненные оболочки имеют аэродинамические формы конуса, двояковыпуклой и плоско-выпуклой линз, применены ветроколеса вертикально-осевого вращения. Крепление аэростатных модулей к земле, их подъем-спуск осуществляется при помощи причальных узлов, включающих троса и наземные лебедки.
Из развития техники известно устройство HAWT (патент SU 8970 А1, 30.04.1929), аэростатный модуль которого представляет из себя газонаполненную оболочку сигарообразной формы, оси вращения турбин совпадают с направлением ветра и установлены в ферме, кольцом обхватывающим оболочку. Состав и конструкция причального наземного узла аналогична вышеупомянутым устройствам.
Общим недостатком перечисленных устройств являются пространственная неустойчивость аэростатных модулей, их сильные раскачивания под переменной ветровой нагрузкой, отклонение оси вращения ветроколес и турбин от оптимального положения, в следствии чего происходят потери генерируемой мощности, ускоренный износ оборудования, скручивание и разрушение причальных тросов. Большинство устройств имеют одну газонаполненную оболочку, которую для подъема тяжелых силовых блоков промышленной мощности потребуется наполнить столь значительным объемом гелия, что оболочковые габариты превысят прочностные возможности аэростатных модулей.
Известны высотные станции работающие циклически: в активной фазе подъема воздухоплавательной части устройства под действием аэростатических сил и воздушного напора генерирующие энергию ветра, в пассивной фазе принудительного спуска воздухоплавательной части к наземному причальному узлу потребляющие в этих целях энергию от стороннего (не атмосферного) источника. Такая система (патент US 20130307274 А1, 21.11.2013) имеет две раздвинутые газонаполненные оболочки в одном уровне, скрепленные тросами и надувными трубами, парашютные купола, наземные лебедки. Устройство не способно ориентироваться на ветер, теряет его энергию в пассивной фазе работы, зависит от сторонних энергетических источников, конструкция не обладает жесткостью и высокой прочностью, включает ненадежные аэродинамические элементы. В другой аналогичной установке (RU 2467201 С2, 20.11.2012) парашютные купола заменены парусом, а проблема ориентации на ветер решена за счет установки лебедок на свободно вращающейся платформе причального узла. Все, за исключением ориентации на ветер, прочие недостатки ветроэнергетической установки сохраняются. Второй вариант надземной ветрогенераторной системы (RU 2457358 С1, 27.072012) содержит две оболочки в одном уровне и канал между ними, где размещены горизонтально-осевые ветроколеса с лопастями Савониуса, что имеют самый большой вес и самое высокое лобовое сопротивление воздушному потоку из всех известных ветровых турбин. Оболочки соединены поперечными горизонтальными пластинами. Установка низко эффективна, поскольку основная масса ветра будет обтекать препятствие на своем пути, каковым в данном случае является сравнительно узкий канал с турбинными устройствами упомянутого отрицательного свойства. Увеличить габариты канала, вместе с этим нарастить площадь, ометаемую турбиной, не имеет смысла, все равно канал остается полностью перекрытым лопастями Савониуса, к тому же значительно раздвинуть оболочки невозможно в следствии неизбежного прогиба скрепляющих их пластин и осей тяжеловесных ветроколес. Центр тяжести воздухоплавательной части расположен высоко, на уровне оболочек, что ведет к её пространственной неустойчивости.
Сущность изобретения состоит в том, что массивный силовой блок VAWT с ортогональными лопастями размещен на большей, чем с помощью опорных башен и колонн, высоте скоростных ветров аэростатным модулем в составе двух идентичных и параллельных оболочек в формы полуцилиндров, наполненных гелием и связанных на одном уровне по меньшей мере одной поперечной мостовой фермой. Удержание воздухоплавательной части устройства на месте дислокации осуществляется тросами и трос-кабелем, связывающим модуль с причальным узлом, содержащим свободно вращающую платформу с установленными на ней двумя лебедками и диаметрально расположенной к ним кабельной бухтой, благодаря чему парящая в воздухе упомянутая часть устройства описывает круговые траектории и занимает оптимальное положение на ветер.
Целью изобретения является устойчивое получение электроэнергии большой и крупной промышленной мощности от высотных скоростных ветров. Поставленная цель достигается равномерным распределением большого объема гелия, необходимого для подъема тяжелого ветросилового блока на заданную высоту, между двумя газонаполненными оболочками в виде полуцилиндров, каждая с верхним гребнем, которые имеют в одной горизонтальной плоскости аэродинамические поверхности— жесткие днища, создающие под воздействием скоростных ветров дополнительную подъемную силу. Оболочки значительно раздвинуты и параллельны общей продольной оси симметрии аэростатного модуля, совпадающей с направлением ветра, связаны поперечными мостовыми фермами, предпочтительно, чтобы одна из них совпадала с центром масс воздухоплавательной части устройства или близка к этому. Площадь внутри внешнего контура такого модуля превышает сумму площадей обеих оболочковых днищ, чем усиливается пространственная устойчивость воздухоплавательной конструкции в целом и чрезвычайно важное стабильно-оптимальное положение оси вращения ветроколеса, строго перпендикулярное относительно направленности ветра. Элементы силового блока VAWT установлены на вертикальных балках по центру поперечно-осевой фермы, причем ортогональные лопасти на валу ветроколеса вертикального вращения приподняты над фермой, а генератор подвешен к тем же балкам снизу, своей тяжестью и положением выполняя роль стабилизирующего балласта. Необходимая ориентация воздухоплавательной части устройства на ветер достигается тем, что связывающие аэростатный модуль с местом дислокации троса и трос-кабель снизу присоединены соответственно к двум лебедкам и диаметральной бухте, которые все вместе установлены на свободно вращающейся платформе причального узла.
На фиг. 1 показан общий вид аэростатно-плавательного ветрогенератора с силовым блоком VAWT, на фиг. 2 - то же устройство, воздухоплавательная часть со стороны ветра; на фиг. 3— вид А.
Устройство состоит из воздухоплавательной части и причального узла, соединенных тросами 1 и трос-кабелем 2. В свою очередь воздухоплавательная часть включает в себя аэростатный модуль из двух идентичные полу цилиндрических оболочек 3, наполненные гелием, имеющих жесткие гребни 4 и горизонтальные днища 5, связанные между собой параллельно на одном уровне поперечными мостовыми фермами: наветренной 6, поперечно-осевой 7 и подветренной 8. Здесь же располагается силовой блок устройства с ветроколесом вертикально-осевого вращения 9, имеющим ортогональные лопасти (фиг. 1, 2), вал 11 которого опирается на подшипники 12 и сообщается с генератором 13. Причальный узел устройства имеет наземную тумбу 14 со свободно вращающимися осью 15 и платформой 16, на которой размещены (фиг. 3) две соосные лебедки 17, диаметрально расположенная к ним трос-кабельная бухта 18.
Аэростатно-плавательный ветрогенератор работает следующим образом. После монтажа и крепления на открытой местности причального узла, сборки воздухоплавательной части устройства оболочки 3 заполняются гелием до достижения положительной плавучести и совместно балансируются в горизонтальной плоскости, упомянутые элементы соединяются тросами 1 и трос- кабелем 2, которые затем медленно стравливаются с лебедок 17 и бухты 18 до тех пор пока под воздействием аэростатической подъемной силы модуль с силовым блоком не достигнет высоты подъема, где среднегодовые скорости ветра составляют 25-30 м/с. При этом воздухоплавательная часть ветрогенератора разворачивается по круговой траектории воздушным потоком вокруг причального узла и фиксируется так, что её продольная ось симметрии совпадает с направлением ветра. Скоростной напор ветра вращает вертикально-осевую турбину 9 с ортогональными лопастями и вал 11 в подшипниках 12, это вращение передается в генератор 13, который вырабатывает электроэнергию большой промышленной мощности до 2 МВт, направляемую потребителям через трос-кабель 2.
При изменении направленности воздушного потока его напор воздействует на наветренные боковые поверхности оболочек 3, гребени 4 и турбину 9, которые все вместе под этим давлением стремятся переместиться туда же, куда стал дуть ветер. Данное движение через троса 1 и трос-кабель 2, лебедки 17 и бухту 18 передается платформе 16, свободно поворачивающейся на оси 15 относительно неподвижной наземной тумбы 14. Круговое перемещение воздухоплавательной части устройства и соответствующее вращение платформы причального узла завершается в том момент, когда продольная ось симметрии аэростатного модуля совпадет с направлением ветра и не возобновляется без новых динамических изменений в атмосфере. Синхронный характер движения рассмотренных элементов конструкции исключает скручивание и разрушение тросов 1 и трос-кабеля 2.
Для проведения ремонта и технического обслуживания установки, включая дозаправку оболочек 3 гелием, при штормовых предупреждениях об ожидаемом превышении скоростью ветра критического порога в 50 м/с троса 1 и трос-кабель 2 наматываются соответственно на лебедки 17 и бухту 18, воздухоплавательная часть устройства снижается к земле, становится легко доступной или размещается на безопасной высоте нормативных ветров.
Независимые признаки изобретения направленны на устойчивое получение электроэнергии большой до 2 МВт мощности от силового блока VAWT. Пространственная стабильность воздухоплавательной части устройства обеспечивается применением двух идентичных газонаполненных оболочек упомянутой обтекаемой формы, имеющих относительное параллельное смещение в одном уровне и опирающиеся на ветер горизонтальными днищами большой площади, что создает дополнительную аэродинамическую подъемную силу, оптимальное и устойчивое положение оси вращения ветроколеса. Тот же технический результат дает крепление генератора под мостовой фермой со смещение центра тяжести ветросилового блока ниже уровня оболочковых днищ аэростатного модуля. Ориентация силового блока на ветер, также необходимая для работы без потерь мощности, достигается конструкцией причального узла, наличием у оболочек верхних жестких гребней.
Массогабаритные характеристики аэростатного модуля могут быть уменьшены если без ущерба для его прочности и жесткости поперечные мостовые фермы 6, 8 исключаются из конструкции или заменяются на тросовые стяжки. Уникальным преимуществом аэростатно-плавательного ветрогенератора является его высочайшая мобильность — возможность без демонтажа силового блока и всей воздухоплавательной части устройства быть без проблем перемещенным от места первичной дислокации в любые новые точки стационарного базирования.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Аэростатно- плавательный ветрогенератор, содержащий силовой блок в составе ветроколеса и генератора, аэростатный модуль положительной плавучести из двух идентичных газонаполненных оболочек в одном уровне, причальный узел с тросами, трос-кабелем, двумя лебедками на свободно вращающейся платформе, отличающийся тем, что оболочки выполнены в виде параллельных полуцилиндров, их жесткие горизонтальные днища связанны между собой при помощи по меньшей мере одной поперечной мостовой фермы, имеющей опускающиеся ниже уровня днищ центральные балки с подшипниковыми опорами вала ветроколеса вертикально-осевого вращения, оснащенного поднятыми над мостовой фермой ортогональными лопастями, и снизу подвешенным генератором; на свободно вращающейся платформе причального узла диаметрально лебедкам располагается бухта трос-кабеля.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2015/000762 2015-01-27 2015-11-11 Аэростатно – плавательный ветрогенератор WO2016122348A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015102269 2015-01-27
RU2015102269/06A RU2576103C1 (ru) 2015-01-27 2015-01-27 Аэростатно-плавательный ветрогенератор

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016122348A1 true WO2016122348A1 (ru) 2016-08-04

Family

ID=55435611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000762 WO2016122348A1 (ru) 2015-01-27 2015-11-11 Аэростатно – плавательный ветрогенератор

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2576103C1 (ru)
WO (1) WO2016122348A1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108547723A (zh) * 2018-04-09 2018-09-18 刘宇 一种新型海洋能采集用振荡浮子系统
CN108644056A (zh) * 2018-04-09 2018-10-12 刘宇 一种新型海洋能采集用振荡浮子系统
CN110621875A (zh) * 2017-04-21 2019-12-27 圣弗里奇有限公司 用于位置固定地固位高空风力发电站的绳索
RU2729306C1 (ru) * 2020-02-14 2020-08-05 Александр Владимирович Губанов Аэроэнергостат катамаранный

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2637589C1 (ru) * 2016-12-15 2017-12-05 Александр Владимирович Губанов Виндроторный аэростатно-плавательный двигатель
RU2662101C1 (ru) * 2017-12-11 2018-07-23 Александр Владимирович Губанов Аэростат ветроэнергетический
CN109306937B (zh) * 2018-08-07 2020-12-25 赵国强 分散式悬浮风力发电系统
DE102019004106B3 (de) * 2019-06-12 2020-11-26 Andreas Nuske Ballongeführter Höhenwindturbinengenerator zur Erzeugung elektrischer Energie
RU2721014C1 (ru) * 2019-11-08 2020-05-15 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна") Способ преобразования энергии ветровых и энергетических потоков воздуха на средних высотах в тропосфере и устройство для его осуществления

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1509560A1 (ru) * 1987-09-02 1989-09-23 Ч.-К.А. Будрёвич Ветродвигатель
WO2009131278A1 (en) * 2008-04-21 2009-10-29 Dae-Bong Kim Aerial wind power generating system using floating body
US20130307274A1 (en) * 2012-04-26 2013-11-21 Yik Hei Sia Power Generating Windbags and Waterbags

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU8970A1 (ru) * 1927-08-11 1929-04-30 Б.Б. Кажинский Высотна ветросилова электроустановка
PL349519A1 (en) * 2001-09-05 2003-03-10 Miroslaw Bargiel Method of utilising wind energy and apparatus therefor
KR20030057245A (ko) * 2001-12-28 2003-07-04 김종성 바람개비 연
RU2467201C2 (ru) * 2010-10-20 2012-11-20 Региональный некоммерческий фонд поддержки и развития петербургской науки, культуры и спорта Высотная парусная ветроэнергетическая установка со вспомогательным канатом и аэростатом
RU2535427C1 (ru) * 2013-12-24 2014-12-10 Александр Владимирович Губанов Аэро-высотный ветрогенератор

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1509560A1 (ru) * 1987-09-02 1989-09-23 Ч.-К.А. Будрёвич Ветродвигатель
WO2009131278A1 (en) * 2008-04-21 2009-10-29 Dae-Bong Kim Aerial wind power generating system using floating body
US20130307274A1 (en) * 2012-04-26 2013-11-21 Yik Hei Sia Power Generating Windbags and Waterbags

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110621875A (zh) * 2017-04-21 2019-12-27 圣弗里奇有限公司 用于位置固定地固位高空风力发电站的绳索
CN110621875B (zh) * 2017-04-21 2024-05-24 圣弗里奇有限公司 用于位置固定地固位高空风力发电站的绳索
CN108547723A (zh) * 2018-04-09 2018-09-18 刘宇 一种新型海洋能采集用振荡浮子系统
CN108644056A (zh) * 2018-04-09 2018-10-12 刘宇 一种新型海洋能采集用振荡浮子系统
RU2729306C1 (ru) * 2020-02-14 2020-08-05 Александр Владимирович Губанов Аэроэнергостат катамаранный
WO2021162577A1 (en) * 2020-02-14 2021-08-19 Gubanov Aleksandr Vladimirovich Catamaran aeroenergostat

Also Published As

Publication number Publication date
RU2576103C1 (ru) 2016-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2576103C1 (ru) Аэростатно-плавательный ветрогенератор
US7709973B2 (en) Airborne stabilized wind turbines system
RU2662101C1 (ru) Аэростат ветроэнергетический
NO812544L (no) Vinddrevet elektrisk stroemgenerator.
WO2003076801A2 (en) Wind turbine with a plurality of rotors
CA2792693C (en) Wind energy turbine shell station
RU2703863C1 (ru) Аэроэнергостат
EA000588B1 (ru) Выведенная из эксплуатации дымовая труба в качестве башни для ветряной турбины
US20220213871A1 (en) Ducted wind turbine and support platform
RU2535427C1 (ru) Аэро-высотный ветрогенератор
RU2537664C1 (ru) Аэростатный ветрогенератор
RU2602650C1 (ru) Аэростатно-плавательный ветродвигатель
RU2594827C1 (ru) Аэростатное крыло ветроэнергетического назначения
CN103195660B (zh) 一种桁架结构的塔架
RU2572469C1 (ru) Аэроплавательный виндротор
RU2638237C1 (ru) Наземно-генераторный ветродвигатель
RU2612492C1 (ru) Наземно - генераторный воздухоплавательный ветродвигатель
RU2656521C1 (ru) Аэровысотная ветроэнергетическая установка со сдвоенным виндротором
RU2671667C1 (ru) Аэроэнергостат наземно-генераторный
RU2729306C1 (ru) Аэроэнергостат катамаранный
RU2631587C2 (ru) Парусная горизонтальная ветросиловая турбина
WO2016020709A1 (en) Improvements in or relating to wind turbines
CN107076121A (zh) 垂直轴风力机转子的塔架结构
RU2637589C1 (ru) Виндроторный аэростатно-плавательный двигатель
RU2504686C1 (ru) Поливиндроторный энергокомплекс материкового назначения

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: 15880325

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: 15880325

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1