WO2020204868A1 - Wind turbine - Google Patents
Wind turbine Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020204868A1 WO2020204868A1 PCT/UA2019/000041 UA2019000041W WO2020204868A1 WO 2020204868 A1 WO2020204868 A1 WO 2020204868A1 UA 2019000041 W UA2019000041 W UA 2019000041W WO 2020204868 A1 WO2020204868 A1 WO 2020204868A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- wind
- accelerator
- support platform
- wind flow
- flow accelerator
- Prior art date
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 235000004789 Rosa xanthina Nutrition 0.000 description 1
- 241000109329 Rosa xanthina Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
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
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/02—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor having a plurality of rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel 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
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/04—Automatic control; Regulation
-
- 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
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Definitions
- the utility model relates to wind energy and serves to convert kinetic wind energy into electrical energy.
- Known wind power plant (patent RU N "2254495, published on June 20, 2005, bulletin Ns 17). It consists of a mast, a base that turns under the influence of the wind about the vertical axis of the mast, a sail that receives the wind flow, and mechanisms for turning the sail about its horizontal and vertical axes.
- Each of the mechanisms for turning the sail relative to the horizontal and vertical axes is kinematically, by means of levers and traction pivotally connected to the base and to each other, with a working member of the installation, for example, a cable.
- the presence of the device for turning the sail relative to the horizontal axis provides, when turning (swinging the sail relative to the horizontal axis), the reciprocating movement of both the sail and the associated lever, fixed above the horizontal axis of the device, and the working body - the cable and then the pump piston.
- the wind power plant containing two sails, oscillating relative to each other and alternately changing their resistance to the wind
- the wind power plant is made in the form of vertical masts with sails installed at their upper ends and lower ends pivotally fixed on the base, equipped with a device for converting energy, and the upper ends of the masts are able to swing relative to each other in antiphase.
- the wind turbine has a hydraulic device connected to the bottom of the mast.
- the masts are made in the form of a spatial articulated parallelogram (patent RU N ° 2131537, publ. 10.06.1999)).
- the disadvantage of the known device is the low efficiency of the installation due to the formation of an air cushion at the inlet to the confuser.
- the wind wheel creates a back-up and part of the air flow, in this case, flows around the confuser along its outer surface. All this does not allow to usefully convert wind energy in full.
- the utility model is based on the task of increasing the efficiency of the wind power plant, simplifying the design, expanding the technological possibilities of use.
- the technical result which is achieved by solving the problem, is expressed in increasing the utilization rate of wind energy, as well as increasing the efficiency of the generator.
- the weight of the wind turbine is reduced and the structure is simplified.
- the problem is solved by the fact that in a wind power plant containing a tower structure, a supporting rotary platform, a propeller wind wheel with a generator, a wind flow accelerator rigidly fixed on a rotary platform, according to the utility model, the supporting rotary platform is made in the form of two planes, one of which is fixed and rigid fixed on a tower structure, and the second is movable and installed on a stationary, with the ability to rotate relative to its flat surface, while the wind flow accelerator is made in the form of a flat sheet curved in a parabola with the ability to change the opening angle from a durable flexible material and is installed on a movable plane of the turntable
- at least one wind wheel with generators is attached to each vertical end face of the wind flow accelerator.
- Such a constructive implementation of the wind flow accelerator with wind wheels with generators placed on it makes it possible, by changing the direction of movement of particles (air molecules), to transfer an energy impulse from the incoming particle (molecule) to the ahead flying particle (molecule), which has already changed its direction of motion after the start interactions with the accelerator.
- Acceleration as is known from the elementary laws of physics, increases the speed of movement. In nature this effect is similar to the vortex effect, which is essentially the concentrated energy of the wind that rotates.
- the flow rate increases and the efficiency of removing from it, its energy, increases due to the new acquired impulse.
- the efficiency of the installation increases, not due to the transformation of types of energy, but due to the use of the result of the interaction of air particles, in which the trajectory of their particles changes and its flow accelerates.
- a wind flow accelerator which is a sheet of polished metal or polymer material bent in the form of a parabola
- air molecules bounce off, while changing their direction of movement not 180 degrees relative to the initial movement, since the repulsion surface is not an even perpendicular plane, but curved in the shape of a parabola and has a smooth polished surface.
- the acceleration of the flow and its compaction decides the design of the wind flow accelerator.
- Fig. 1 is a schematic view of a wind power plant made according to the present invention, perspective view.
- Fig. 2 is a side view in Fig. 1.
- Fig. 3 is a top view.
- the wind power plant includes a tower structure 1 containing supports 2, a maintenance platform 3 with a fence 4 and a ladder 5.
- a support platform 6 made in the form of two planes, one of which 15 is fixed 7 and rigidly fixed on the tower structure 1, and the second 8 is rotatable and mounted on a stationary 7, with the possibility of rotation relative to its flat surface.
- a wind flow accelerator 9 is installed and rigidly fixed, made in the form of a flat sheet 20, curved along a parabola with the possibility of changing the opening angle. It is made of durable flexible material.
- a drive is also installed 14.
- At least one window 15 is made in the wind flow accelerator 9 equipped with a flap 16, made adjustable, with the possibility of changing the area of the air flow passage relative to the window 15 and a mechanism for adjusting it 17.
- the wind power plant works as follows.
- wind flow accelerator 9 perpendicular to its direction with the concave part of the accelerator towards itself.
- This rotation of the wind flow accelerator 9 on the turning plane 8 of the platform 6 is facilitated by a weather vane 13.
- the drive 14 helps in turning.
- the air flow is divided into two equal flows. These two streams are compacted, change their direction to the edges of the accelerator 9 and accelerate, having received the maximum speed at the ends of the accelerator 10, 1 1.
- wind wheels 12 are installed in an assembly with generators (not indicated in the drawing), which convert energy wind flow into electric.
- the efficiency in the wind power plant increases by 100%, since, according to the principle of its operation, the rotation speed of the wind wheels 12 is directly proportional to the cube of the flow rate.
- the claimed installation can operate at low altitudes, where the wind speed is lower, and also work without a tower. In this case, it can be placed on flat roofs of houses, since its other advantage is the absence of noise during operation.
- the most successfully proposed device can be used in industry, agriculture and other industries for heating and lighting buildings and structures.
- the unit can be used in close proximity to buildings and structures or on the roof of a house, working independently or in parallel with the power grid.
- the wind turbine can convert wind energy into electrical energy at low wind speeds, which allows the installation to be used year-round at high and low altitudes. This gives a significant increase in the generated electricity per year and expands the functionality of the use of installations.
- the proposed design allows the use of more efficient multi-blade and high-speed wind wheels, which eliminates the occurrence of harmful vibration 6-7 Hertz.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
The present wind turbine comprises a tower structure (1) on which is rigidly fastened a support platform (6) configured as two planes, one of which is stationary (7) and rigidly fastened on the tower structure (1) and the second of which is pivotable (8) and mounted on the stationary plane (7) of the support platform (6) such that it is pivotable relative to the stationary plane (7). A wind flow accelerator (9) is mounted and rigidly fastened on the pivotable plane (8). The wind flow accelerator (9) is made of a durable, flexible material in the form of a flat sheet bent into a parabola such the opening angle is changeable. At least one port (15) equipped with an adjustable flap (16) and an adjustment mechanism (17) for same is provided in the accelerator (9). At least one wind impeller (12) with generators is fastened on each vertical end face of the wind flow accelerator (9).
Description
Название полезной модели Utility model name
Ветроэнергетическая установка Wind power plant
Полезная модель относится к ветроэнергетике и служит для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую. The utility model relates to wind energy and serves to convert kinetic wind energy into electrical energy.
Предшествующий уровень техники Prior art
Из аэродинамики известно, что кинетическая энергия воздушного потока пропорциональна кубу его скорости. Соответственно, и объем выработанной ветроэнергетической установкой электрической энергии имеет кубическую зависимость от скорости воздушного потока (ветра). It is known from aerodynamics that the kinetic energy of an air flow is proportional to the cube of its speed. Accordingly, the volume of electricity generated by a wind power plant has a cubic dependence on the speed of the air flow (wind).
Основной проблемой создания эффективных установок, преобразующих кинетическую энергию движущейся воздушной среды в различные виды полезной энергии, является необходимость учитывать непостоянство направления перемещения, скорости, силы и других характеристик воздушных потоков. При этом эти переменные характеристики, как правило, плохо поддаются расчетам и моделированию, хотя на основании многолетних наблюдений для каждой местности, в принципе, могут быть определены местные «розы ветров». В любом случае установки для преобразования кинетической энергии движущейся воздушной среды должны быть устроены таким образом, чтобы максимально эффективно «улавливать» эти потоки в каждый момент времени и с максимально широких направлений. The main problem of creating effective installations that convert the kinetic energy of a moving air medium into various types of useful energy is the need to take into account the variability of the direction of movement, speed, force and other characteristics of air flows. Moreover, these variable characteristics, as a rule, do not lend themselves well to calculations and modeling, although on the basis of long-term observations for each locality, in principle, local “wind roses” can be determined. In any case, installations for converting the kinetic energy of a moving air medium must be arranged in such a way as to most effectively "catch" these flows at each moment of time and from the widest possible directions.
Известна ветроэнергетическая установка, содержащая стойку, ветроколесо, устройство для ориентирования ветроколеса на ветер, которое состоит из хвоста и поворотной платформы, на нижней стороне которой установлен трубчатый оголовок, снабженный подшипником, а на лопастях ветроколеса установлены сегментные роторные элементы, ориентированные к центру ветроколеса (патент RU N» 2237192, опубликовано 27.09.2004). Known wind power plant containing a rack, a wind wheel, a device for orienting the wind wheel to the wind, which consists of a tail and a turntable, on the lower side of which a tubular head is installed, equipped with a bearing, and on the blades of the wind wheel there are segmented rotor elements oriented to the center of the wind wheel (patent RU N "2237192, published on September 27, 2004).
Недостатком данной установки является не очень эффективное «улавливание» ветра, в частности, из-за относительно небольшой площади поверхности лопастей, контактирующей с ветром.
Попытки повысить эффективность «улавливания» ветра за счет выполнения подвижных плоскостей каждой лопасти ветродвигателя, опорных колец и ветронаправляющих экранов из пленочных материалов с различными физико-механическими свойствами в виде одного или нескольких полых герметичных объемов, заполненных газовой смесью с разным внутренним давлением, которые соединены между собой и образуют объем требуемой конструкции, не привели к каким-либо существенным улучшениям, а по ряду показателей получили отрицательный результат. Так, в частности, при попытке увеличения размера площади, контактирующей с ветром, поверхности лопастей резко снизилась надежность таких установок и снизился их КПД. При этом, появилась необходимость создания более укрепленных, более массивных и громоздких опор, что связано со значительным увеличением затрат на строительство и обслуживание таких ветроэнергетических установок (патент RU М> 2292485, опубликовано 27.01.2007). The disadvantage of this installation is not very effective "catching" the wind, in particular, because of the relatively small surface area of the blades in contact with the wind. Attempts to improve the efficiency of "catching" the wind by making movable planes of each blade of the wind turbine, support rings and wind guiding screens made of film materials with different physical and mechanical properties in the form of one or more hollow sealed volumes filled with a gas mixture with different internal pressures, which are connected between themselves and form the volume of the required design, did not lead to any significant improvements, and received a negative result for a number of indicators. So, in particular, when trying to increase the size of the area in contact with the wind, the surface of the blades, the reliability of such installations has sharply decreased and their efficiency has decreased. At the same time, it became necessary to create more fortified, more massive and cumbersome supports, which is associated with a significant increase in the costs of building and maintaining such wind power plants (patent RU M> 2292485, published on January 27, 2007).
Более современные конструкции установок для преобразования энергии движущейся воздушной среды снабжены специальными направляющими поток средствами, которые предназначены для концентрации и «аккумулирования» изначально разнонаправленных естественных потоков в зоне лопастей турбинного колеса. В качестве примера такого типа установки можно назвать известный ветродвигатель, который содержит вертикальный вал с прикрепленными к нему плоскими лопастями (патент RU N» 2237822, опубликовано 10.10.2004). 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 ее эффективности за счет наличия ветронаправляющих стен.
Однако ее эффективность все еще недостаточно высока, прежде всего, из-за того, что невозможно «улавливать» направление к турбинному колесу воздушных потоков, протекающих ниже и выше, соответственно, нижней и верхней плиты. More modern designs of installations for converting the energy of a moving air environment are equipped with special flow guiding means, which are designed to concentrate and "accumulate" initially oppositely directed natural flows in the zone of the turbine wheel blades. As an example of this type of installation can be called a known wind turbine, which contains a vertical shaft with flat blades attached to it (patent RU N "2237822, published 10.10.2004). The shaft is mechanically connected to an electric generator through a gear wheel and a gearbox. Around the blades, between the upper and lower plates, wind-guiding walls are installed, some ends of which are located at the circumference of the blades, and their other ends are set aside to the periphery. An increase in its efficiency due to the presence of wind guiding walls is indicated as an advantage of such a wind turbine. However, its efficiency is still not high enough, primarily due to the fact that it is impossible to "catch" the direction of the air flows to the turbine wheel, flowing below and above, respectively, the lower and upper plates.
Известна ветроэнергетическая установка (патент RU N»2254495, опубликовано 20.06.2005г., бюллетень Ns 17). Она состоит из мачты, основания, поворачивающегося под действием ветра относительно вертикальной оси мачты, паруса, воспринимающего поток ветра, и механизмов поворота паруса относительно горизонтальной и вертикальной его осей. Каждый из механизмов поворота паруса относительно горизонтальной и вертикальной осей кинематически, посредством шарнирно соединенных с основанием и друг с другом рычагов и тяги, связан с рабочим органом установки, например, тросом. Наличие устройства поворота паруса относительно горизонтальной оси обеспечивает при повороте (качании паруса относительно горизонтальной оси) возвратно-поступательное перемещение как паруса, так и связанного с ним рычага, закрепленного над горизонтальной осью устройства, и рабочего органа - троса и далее поршня насоса. Known wind power plant (patent RU N "2254495, published on June 20, 2005, bulletin Ns 17). It consists of a mast, a base that turns under the influence of the wind about the vertical axis of the mast, a sail that receives the wind flow, and mechanisms for turning the sail about its horizontal and vertical axes. Each of the mechanisms for turning the sail relative to the horizontal and vertical axes is kinematically, by means of levers and traction pivotally connected to the base and to each other, with a working member of the installation, for example, a cable. The presence of the device for turning the sail relative to the horizontal axis provides, when turning (swinging the sail relative to the horizontal axis), the reciprocating movement of both the sail and the associated lever, fixed above the horizontal axis of the device, and the working body - the cable and then the pump piston.
Данная ветроэнергетическая установка также довольно сложная как в изготовлении, так и в обслуживании. К тому же, использование в ее кинематике тросовых элементов снижает надежность работы в неблагоприятных погодных условиях, особенно - при гололеде. This wind turbine is also quite difficult to manufacture and maintain. In addition, the use of cable elements in its kinematics reduces the reliability of operation in adverse weather conditions, especially in icy conditions.
То же самое можно сказать и о другой известной ветроэлектрической установке, содержащей парусные лопасти, и связанные с ними опорные тележки, установленные на замкнутой колее (SU 12751 14 опубликовано 07.12.1986). Парусные лопасти связаны тросами с опорными тележками и шкивом генератора. Парусная лопасть под действием ветра перемещается по направлению ветра, а другая переводиться в горизонтальное положение и движется навстречу ветру. The same can be said about another known wind power plant containing sail blades and associated support carts mounted on a closed track (SU 12751 14 published on 07.12.1986). The sailing blades are connected by cables to the support carts and the generator pulley. A sail blade moves in the direction of the wind under the influence of the wind, and the other is transferred to a horizontal position and moves towards the wind.
Известна ветроэнергетическая установка, содержащая два паруса, совершающих колебательные движения относительно друг друга и
попеременно изменяющих свое сопротивление ветру, причем ветроэнергетическая установка выполнена в виде вертикальных мачт с установленными на их верхних концах парусами и шарнирно закрепленными на основании нижними концами, снабженными устройством для преобразования энергии, причем верхние концы мачт имеют возможность качаться относительно друг друга в противофазе. Кроме того, ветроэнергетическая установка имеет гидравлическое устройство, связанное с низом мачты. Причем мачты выполнены в виде пространственного шарнирного параллелограмма (патент RU N°2131537, опубл.10. 06. 1999г)). Known wind power plant containing two sails, oscillating relative to each other and alternately changing their resistance to the wind, and the wind power plant is made in the form of vertical masts with sails installed at their upper ends and lower ends pivotally fixed on the base, equipped with a device for converting energy, and the upper ends of the masts are able to swing relative to each other in antiphase. In addition, the wind turbine has a hydraulic device connected to the bottom of the mast. Moreover, the masts are made in the form of a spatial articulated parallelogram (patent RU N ° 2131537, publ. 10.06.1999)).
К недостаткам данной установки следует отнести ее громоздкую конструкцию, это касается и самих мачт и, особенно, механизма открытия и закрытия параллельных пластин парусов, а также механизма перевода парусов в горизонтальное положение. The disadvantages of this installation include its cumbersome design, this also applies to the masts themselves and, especially, the mechanism for opening and closing the parallel plates of the sails, as well as the mechanism for transferring the sails to a horizontal position.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является известная ветроэнергетическая установка, содержащая башенную конструкцию, опорную поворотную платформу, пропеллерное ветровое колесо с генератором и хвостовое оперение. Перед плоскостью лопастей установлено кольцо-конфузор, позволяющее собирать дополнительный ветровой поток, и закреплено оно жестко с опорной поворотной платформой, а площадь хвостового оперения увеличена для поддержания ориентации ветроэнергетической установки (патент RU N°: 65579, опубликовано 10.08.2007г, бюллетень N°22) The closest in technical essence to the proposed utility model is a known wind power plant containing a tower structure, a supporting turntable, a propeller wind wheel with a generator and a tail unit. A confuser ring is installed in front of the plane of the blades, which allows collecting an additional wind flow, and it is rigidly fixed with a supporting rotary platform, and the tail area is increased to maintain the orientation of the wind power plant (patent RU N °: 65579, published 10.08.2007, bulletin N ° 22 )
Недостатком известного устройства является низкое значение кпд установки из-за образования на входе в конфузор воздушной подушки, т.к. ветроколесо создает подпор и часть воздушного потока, в этом случае, обтекает конфузор по его внешней поверхности. Все это не позволяет в полном объеме полезно преобразовывать энергию ветра. The disadvantage of the known device is the low efficiency of the installation due to the formation of an air cushion at the inlet to the confuser. the wind wheel creates a back-up and part of the air flow, in this case, flows around the confuser along its outer surface. All this does not allow to usefully convert wind energy in full.
Раскрытие полезной модели
В основу полезной модели поставлена задача повышение эффективности работы ветроэнергетической установки, упрощение конструкции, расширение технологических возможностей использования. Disclosure of a utility model The utility model is based on the task of increasing the efficiency of the wind power plant, simplifying the design, expanding the technological possibilities of use.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в увеличении коэффициента использования ветровой энергии, а также повышении КПД генератора. Кроме того, снижается масса ветроэнергетической установки и упрощается конструкция. The technical result, which is achieved by solving the problem, is expressed in increasing the utilization rate of wind energy, as well as increasing the efficiency of the generator. In addition, the weight of the wind turbine is reduced and the structure is simplified.
Поставленная задача решается тем, что в ветроэнергетической установке, содержащей башенную конструкцию, опорную поворотную платформу, пропеллерное ветровое колесо с генератором, ускоритель ветрового потока жестко закрепленный на поворотной платформе, согласно полезной модели опорная поворотная платформа выполнена в виде двух плоскостей одна из которых неподвижная и жестко закреплена на башенной конструкции, а вторая подвижная и установлена на неподвижной, с возможностью вращения относительно ее плоской поверхности, при этом ускоритель ветрового потока выполнен в виде плоского листа изогнутого по параболе с возможностью изменения угла раскрытия из прочного гибкого материала и установлен на подвижной плоскости поворотной платформе, кроме того, на каждом вертикальном торце ускорителя ветрового потока закреплено по крайней мере, по одному ветровому колесу с генераторами. Такое конструктивное выполнение ускорителя ветрового потока с размещенными на нем ветровыми колесами с генераторами позволяет за счет изменения направления движения частиц (молекул воздуха) передавать импульс энергии от набегающей частицы (молекулы) к впереди летящей частице (молекуле), которая уже изменила направление своего движения после начала взаимодействия с ускорителем. Происходит суммирование их импульсов, а не взаимоуничтожению и при этом траектория движение частиц происходит по дуге что, в свою очередь, создает эффект движения по кругу с возникновением центробежных ускорений. Ускорение, как известно из элементарных законов физики, увеличивает скорость движения. В природе
этот эффект схож с эффектом вихря, который и является по сути сконцентрированной энергией ветра, которая вращается. Как результат, скорость потока возрастает и возрастает эффективность снятия с него, его же энергии, за счет нового приобретенного импульса. Эффективность установки возрастает, не за счет преобразования видов энергий, а за счет использования результата взаимодействия частиц воздуха, при котором изменяется траектория движения их частиц и ускоряется его поток. После столкновения с ускорителем ветрового потока, который представляет собой лист полированного металла или полимерного материала, изогнутого в виде параболы молекулы воздуха, отскакивают, изменяя при этом свое направление движения не на 180 градусов относительно начального движения, так как поверхность отталкивания не ровная перпендикулярная плоскость, а изогнутая в форме параболы и имеет гладкую полированную поверхность. Следующая молекула, летящая за первой, соударяется уже с отскочившей молекулой, и, как описывалось выше их столкновение не является абсолютно противоположным по направлению под углом 1 80 градусов, поэтому между ними не происходит взаимно уничтожающего воздействия, а происходит очередное отталкивание и изменение направления движения. В результате возникшего препятствия установленного перпендикулярно потоку ускорителя ветрового потока локально в разных местах изменяется плотность среды в потоке воздуха. За счет того, что не происходит столкновения молекул с абсолютно противоположным направлением движения энергия потока не угасает и ускоритель не является препятствием который гасит скорость переноса, а просто сужает условный проход и одновременно уплотняет, и ускоряет поток воздуха так, что массовый перенос не изменяется, а в узком месте просто ускоряется. Наличие окна в ускорителе ветрового потока с регулируемой створкой снимает препятствие свободному прохождению ветрового потока по своему направлению при ураганном ветре и не создает условий для увеличения нагрузок на все механизмы ветроэнергетической установки и исключает возможность поломки и срыва ускорителя, что б
повышает безопасную эксплуатацию ветроэнергетической установки и его эффективность. The problem is solved by the fact that in a wind power plant containing a tower structure, a supporting rotary platform, a propeller wind wheel with a generator, a wind flow accelerator rigidly fixed on a rotary platform, according to the utility model, the supporting rotary platform is made in the form of two planes, one of which is fixed and rigid fixed on a tower structure, and the second is movable and installed on a stationary, with the ability to rotate relative to its flat surface, while the wind flow accelerator is made in the form of a flat sheet curved in a parabola with the ability to change the opening angle from a durable flexible material and is installed on a movable plane of the turntable In addition, at least one wind wheel with generators is attached to each vertical end face of the wind flow accelerator. Such a constructive implementation of the wind flow accelerator with wind wheels with generators placed on it makes it possible, by changing the direction of movement of particles (air molecules), to transfer an energy impulse from the incoming particle (molecule) to the ahead flying particle (molecule), which has already changed its direction of motion after the start interactions with the accelerator. There is a summation of their impulses, and not mutual destruction, and at the same time the trajectory of the movement of particles occurs along an arc, which, in turn, creates the effect of movement in a circle with the occurrence of centrifugal accelerations. Acceleration, as is known from the elementary laws of physics, increases the speed of movement. In nature this effect is similar to the vortex effect, which is essentially the concentrated energy of the wind that rotates. As a result, the flow rate increases and the efficiency of removing from it, its energy, increases due to the new acquired impulse. The efficiency of the installation increases, not due to the transformation of types of energy, but due to the use of the result of the interaction of air particles, in which the trajectory of their particles changes and its flow accelerates. After a collision with a wind flow accelerator, which is a sheet of polished metal or polymer material bent in the form of a parabola, air molecules bounce off, while changing their direction of movement not 180 degrees relative to the initial movement, since the repulsion surface is not an even perpendicular plane, but curved in the shape of a parabola and has a smooth polished surface. The next molecule, flying after the first, collides with the bouncing molecule, and, as described above, their collision is not absolutely opposite in direction at an angle of 1 80 degrees, therefore, there is no mutually destroying effect between them, but another repulsion and a change in the direction of movement occurs. As a result of the obstruction of the wind flow accelerator installed perpendicular to the flow, the density of the medium in the air flow changes locally in different places. Due to the fact that there is no collision of molecules with an absolutely opposite direction of movement, the flow energy does not fade away and the accelerator is not an obstacle that extinguishes the transfer rate, but simply narrows the conditional passage and simultaneously seals and accelerates the air flow so that the mass transfer does not change, but in a tight spot just accelerates. The presence of a window in the wind flow accelerator with an adjustable sash removes the obstacle to the free passage of the wind flow in its direction in a hurricane wind and does not create conditions for increasing the loads on all mechanisms of the wind power plant and eliminates the possibility of breakdown and breakdown of the accelerator, so that b increases the safe operation of the wind turbine and its efficiency.
Ускорение потока и его уплотнение решает конструктивное выполнение ускорителя ветрового потока. The acceleration of the flow and its compaction decides the design of the wind flow accelerator.
5 Краткое описание чертежей 5 Brief description of drawings
Фиг.1 -схематически изображает ветроэнергетическую установку, выполненную согласно настоящей полезной модели, аксонометрия. Fig. 1 is a schematic view of a wind power plant made according to the present invention, perspective view.
Фиг.2-вид с боку на фиг.1. Fig. 2 is a side view in Fig. 1.
Фиг.З-вид сверху. Fig. 3 is a top view.
10 Лучший вариант осуществления полезной модели 10 Best embodiment of a utility model
Ветроэнергетическая установка включает башенную конструкцию 1, содержащую опоры 2, площадку технического обслуживания 3 с ограждением 4 и лестницу 5. В верхней части башенной конструкции 1 размещена опорная платформа 6, выполненная в виде двух плоскостей, одна из которых 15 неподвижная 7 и жестко закреплена на башенной конструкции 1, а вторая 8 выполнена поворотной и установлена на неподвижной 7, с возможностью поворота относительно ее плоской поверхности. The wind power plant includes a tower structure 1 containing supports 2, a maintenance platform 3 with a fence 4 and a ladder 5. In the upper part of the tower structure 1, there is a support platform 6 made in the form of two planes, one of which 15 is fixed 7 and rigidly fixed on the tower structure 1, and the second 8 is rotatable and mounted on a stationary 7, with the possibility of rotation relative to its flat surface.
На поворотной плоскости 8 опорной платформы 6 установлен и жестко закреплен ускоритель ветрового потока 9 выполненный в виде плоского листа, 20 изогнутого по параболе с возможностью изменения угла раскрытия. Выполнен он из прочного гибкого материала. На каждом вертикальном торце 10 и 1 1 ускорителя ветрового потока 9 закреплено, по крайней мере, по одному ветровому колесу 12 с генераторами (на чертеже не обозначено). На выпуклой стороне ускорителя ветрового потока 9 закреплен флюгер 13, как 25 вспомогательное устройство, которое помогает ускорителю ветрового потока 9 позиционировать перпендикулярно потоку воздуха. Для более точного и окончательного позиционирования ускорителя 9 и для принудительного поворота верхней поворотной плоскости 8 платформы 6. установлен также привод 14. В случае ураганного ветра скорость которого превышает 35 м/с в зо ускорителе ветрового потока 9 выполнено, по крайней мере, одно окно 15
снабженное створкой 16, выполненной регулируемой, с возможностью изменения площади прохода потока воздуха относительно окна 15 и механизмом ее регулирования 17. On the rotary plane 8 of the support platform 6, a wind flow accelerator 9 is installed and rigidly fixed, made in the form of a flat sheet 20, curved along a parabola with the possibility of changing the opening angle. It is made of durable flexible material. On each vertical end 10 and 1 1 of the accelerator of the wind flow 9, at least one wind wheel 12 with generators (not indicated in the drawing) is fixed. On the convex side of the accelerator of the wind flow 9, a weather vane 13 is fixed as an auxiliary device 25, which helps the accelerator of the wind flow 9 to position perpendicular to the air flow. For more accurate and final positioning of the accelerator 9 and for the forced rotation of the upper rotary plane 8 of the platform 6. A drive is also installed 14. In the case of a hurricane wind, the speed of which exceeds 35 m / s, at least one window 15 is made in the wind flow accelerator 9 equipped with a flap 16, made adjustable, with the possibility of changing the area of the air flow passage relative to the window 15 and a mechanism for adjusting it 17.
Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. The wind power plant works as follows.
Набегающий поток воздуха при первичном взаимодействии с ветроэнергетической установкой под действием своего напора разворачивает ускоритель ветрового потока 9 перпендикулярно своему направлению вогнутой частью ускорителя к себе. Этому вращению ускорителя ветрового потока 9 на поворотной плоскости 8 платформы 6 способствует флюгер 13. При малых ветрах в повороте помогает привод 14. Как результат взаимодействия, воздушный поток разделяется на два равных потока. Эти два потока уплотняются, изменяют свое направление на края ускорителя 9 и ускоряются, получив максимальную скорость на концах ускорителя 10, 1 1. На обеих концах ускорителя 9 установлены ветровые колеса 12 в сборке с генераторами (на чертеже не обозначено), которые и преобразуют энергию потока ветра в электрическую. Как результат, мы получаем скорость потока ветра в зоне где размещены ветровые колеса 12 с генераторами в 2,5 раза выше, чем первоначальная скорость набегающего потока до взаимодействия с ускорителем 9. В случае ураганного ветра скорость которого превышает 35 м/с в ускорителе ветрового потока 9 створкой 16 с помощью механизма регулирования 17 регулируют размер открытия окна 15. Таким образом снимают препятствие для свободного прохождения ветрового потока по своему направлению. В данном случае при ураганном ветре ускоритель 9 не является препятствием для ветрового потока и не создает условий для увеличения нагрузок на все механизмы ветроэнергетической установки и исключает возможность поломки и срыва ускорителя 9, что гарантирует безопасную эксплуатацию ветроэнергетической установки. В результате в ветроэнергетической установке повышается КПД на 100%, так как по принципу своей работы скорость вращения ветровых колес 12 прямо пропорционально зависит от куба скорости потока.
Таким образом, заявляемая установка может работать на малых высотах, где скорость ветра ниже, а также работать и без башни. В этом случае ее можно разместить на плоских крышах домов, так как еще одним ее достоинством является отсутствие шума при работе. The incident air flow during the primary interaction with the wind power plant, under the action of its own pressure, turns the wind flow accelerator 9 perpendicular to its direction with the concave part of the accelerator towards itself. This rotation of the wind flow accelerator 9 on the turning plane 8 of the platform 6 is facilitated by a weather vane 13. At low winds, the drive 14 helps in turning. As a result of interaction, the air flow is divided into two equal flows. These two streams are compacted, change their direction to the edges of the accelerator 9 and accelerate, having received the maximum speed at the ends of the accelerator 10, 1 1. At both ends of the accelerator 9, wind wheels 12 are installed in an assembly with generators (not indicated in the drawing), which convert energy wind flow into electric. As a result, we get the speed of the wind flow in the area where the wind wheels 12 with generators are located 2.5 times higher than the initial speed of the oncoming stream before interaction with the accelerator 9. In the case of a hurricane wind, the speed of which exceeds 35 m / s in the wind flow accelerator 9 with the sash 16 by means of the adjustment mechanism 17 adjust the size of the opening of the window 15. Thus, the obstacle to the free passage of the wind flow in its direction is removed. In this case, with a hurricane wind, the accelerator 9 is not an obstacle to the wind flow and does not create conditions for increasing the loads on all mechanisms of the wind power plant and excludes the possibility of breakdown and disruption of the accelerator 9, which guarantees the safe operation of the wind power plant. As a result, the efficiency in the wind power plant increases by 100%, since, according to the principle of its operation, the rotation speed of the wind wheels 12 is directly proportional to the cube of the flow rate. Thus, the claimed installation can operate at low altitudes, where the wind speed is lower, and also work without a tower. In this case, it can be placed on flat roofs of houses, since its other advantage is the absence of noise during operation.
Промышленная применимость Industrial applicability
Наиболее успешно предлагаемое устройство, выполненное согласно настоящей полезной модели, может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях для отопления и освещения зданий и сооружений. Установка может быть использована в непосредственной близости к зданиям и сооружениям или на крыше дома, работая автономно или параллельно с электросетью. Ветроэнергетическая установка может преобразовывать энергию ветра в электрическую энергию при малых скоростях ветра, что позволяет использовать установку круглогодично на больших и малых высотах. Это дает значительный прирост выработанной электроэнергии за год и расширяет функциональные возможности использования установок. Заявляемая конструкция позволяет использовать более эффективные многолопастные и быстроходные ветровые колеса, что исключает появление вредной вибрации 6-7 Г ерц.
The most successfully proposed device, made according to this utility model, can be used in industry, agriculture and other industries for heating and lighting buildings and structures. The unit can be used in close proximity to buildings and structures or on the roof of a house, working independently or in parallel with the power grid. The wind turbine can convert wind energy into electrical energy at low wind speeds, which allows the installation to be used year-round at high and low altitudes. This gives a significant increase in the generated electricity per year and expands the functionality of the use of installations. The proposed design allows the use of more efficient multi-blade and high-speed wind wheels, which eliminates the occurrence of harmful vibration 6-7 Hertz.
Claims
Формула полезной модели Utility model formula
Ветроэнергетическая установка, содержащая башенную конструкцию (1), опорную платформу (6), пропеллерное ветровое колесо (12) с генератором, ускоритель ветрового потока (9) жестко закрепленный на опорной платформе (6), отличающаяся тем, что опорная платформа (6) выполнена в виде двух плоскостей одна из которых неподвижная (7) и жестко закреплена на башенной конструкции (1), а вторая поворотная (8) и установлена на неподвижной плоскости (7), опорной платформы (6) с возможностью поворота, при этом ускоритель ветрового потока (9) выполнен из прочного гибкого материала в виде плоского листа изогнутого по параболе с возможностью изменения угла раскрытия, при этом в нем выполнено, по крайней мере, одно окно (15) снабженное регулируемой створкой (16) и механизмом ее регулирования (17) и установлен ускоритель ветрового потока (9) на поворотной плоскости (8) опорной платформы (6), кроме того, на каждом вертикальном торце ускорителя (9) ветрового потока закреплено, по крайней мере, по одному ветровому колесу (12) с генераторами.
A wind power plant containing a tower structure (1), a support platform (6), a propeller wind wheel (12) with a generator, a wind flow accelerator (9) rigidly fixed on a support platform (6), characterized in that the support platform (6) is made in the form of two planes, one of which is stationary (7) and rigidly fixed to the tower structure (1), and the second is rotary (8) and is installed on a fixed plane (7), the support platform (6) is rotatable, while the wind flow accelerator (9) is made of a durable flexible material in the form of a flat sheet curved in a parabola with the possibility of changing the opening angle, while it has at least one window (15) equipped with an adjustable flap (16) and a mechanism for adjusting it (17) and a wind flow accelerator (9) is installed on the rotary plane (8) of the support platform (6), in addition, at least one wind is attached to each vertical end of the wind flow accelerator (9) wheel (12) with generators.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201903150 | 2019-03-29 | ||
UAU201903150 | 2019-03-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2020204868A1 true WO2020204868A1 (en) | 2020-10-08 |
Family
ID=72666860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/UA2019/000041 WO2020204868A1 (en) | 2019-03-29 | 2019-04-05 | Wind turbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2020204868A1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3631709A1 (en) * | 1986-09-18 | 1988-03-24 | Adrian Van Hees | Tower-type vertical wind turbine |
SU1787210A3 (en) * | 1991-02-01 | 1993-01-07 | Z Asbestotsementnykh Izdelij K | Windmill |
JP2002089431A (en) * | 2000-09-08 | 2002-03-27 | Kikuo Kikuchi | Wind power generating set |
US20040012207A1 (en) * | 2002-05-31 | 2004-01-22 | Sandor Nagy | Rotary drive used in conjunction with a mechanical and self-energizing coupling system |
US20100143096A1 (en) * | 2008-08-21 | 2010-06-10 | Carosi Claudio D | Wind manipulator and turbine |
RU2523705C1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-07-20 | Степан Георгиевич Тигунцев | Wind power plant with dam |
UA133359U (en) * | 2019-02-06 | 2019-03-25 | Андрій Петрович Тарасенко | WIND POWER PLANT |
-
2019
- 2019-04-05 WO PCT/UA2019/000041 patent/WO2020204868A1/en active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3631709A1 (en) * | 1986-09-18 | 1988-03-24 | Adrian Van Hees | Tower-type vertical wind turbine |
SU1787210A3 (en) * | 1991-02-01 | 1993-01-07 | Z Asbestotsementnykh Izdelij K | Windmill |
JP2002089431A (en) * | 2000-09-08 | 2002-03-27 | Kikuo Kikuchi | Wind power generating set |
US20040012207A1 (en) * | 2002-05-31 | 2004-01-22 | Sandor Nagy | Rotary drive used in conjunction with a mechanical and self-energizing coupling system |
US20100143096A1 (en) * | 2008-08-21 | 2010-06-10 | Carosi Claudio D | Wind manipulator and turbine |
RU2523705C1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-07-20 | Степан Георгиевич Тигунцев | Wind power plant with dam |
UA133359U (en) * | 2019-02-06 | 2019-03-25 | Андрій Петрович Тарасенко | WIND POWER PLANT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wong et al. | Performance enhancements on vertical axis wind turbines using flow augmentation systems: A review | |
US10612515B2 (en) | Vertical axis wind turbine | |
EP0086076B1 (en) | A horizontal axis wind energy conversion system with aerodynamic blade pitch control | |
US4838757A (en) | Wind turbine system using a savonius type rotor | |
US4915580A (en) | Wind turbine runner impulse type | |
US20090003999A1 (en) | Three-Vaned Drag-Type Wind Turbine | |
CA2473428C (en) | Wind turbine assembly | |
US8747070B2 (en) | Spinning horizontal axis wind turbine | |
US11236724B2 (en) | Vertical axis wind turbine | |
US10378509B2 (en) | Turbine rotor for redirecting fluid flow including sinuously shaped blades and a solid conical center core | |
US20200132044A1 (en) | Wind turbine | |
WO2014006608A1 (en) | Multi axis and wings wind turbine | |
RU2531478C2 (en) | Wind turbine | |
WO2020204868A1 (en) | Wind turbine | |
UA133359U (en) | WIND POWER PLANT | |
RU2673021C2 (en) | Wind turbine | |
GB2477750A (en) | Combined vertical and horizontal axis wind generator | |
WO2022149563A1 (en) | Wind power generator installable on moving body | |
UA136722U (en) | WIND ENERGY INSTALLATION | |
CN107636304B (en) | Guide vane assembly | |
EP2986844B1 (en) | An energy conversion device driven by wind power | |
US11060501B1 (en) | Turbovane wind turbine | |
WO2019073189A1 (en) | Vertical axis wind turbine | |
EP4123164B1 (en) | Vertical axis wind turbine | |
CN202832976U (en) | Eccentric variable pitch wind driven generator |
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: 19923096 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: 19923096 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |