WO2022115096A1 - Ветроэнергетическая установка - Google Patents

Ветроэнергетическая установка Download PDF

Info

Publication number
WO2022115096A1
WO2022115096A1 PCT/UA2021/000096 UA2021000096W WO2022115096A1 WO 2022115096 A1 WO2022115096 A1 WO 2022115096A1 UA 2021000096 W UA2021000096 W UA 2021000096W WO 2022115096 A1 WO2022115096 A1 WO 2022115096A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
blades
vertical
farms
elements
wind
Prior art date
Application number
PCT/UA2021/000096
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Николай Иосифович ЖИГАН
Original Assignee
Николай Иосифович ЖИГАН
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 Николай Иосифович ЖИГАН filed Critical Николай Иосифович ЖИГАН
Publication of WO2022115096A1 publication Critical patent/WO2022115096A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—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
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/06—Controlling wind motors  the wind motors having 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
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/50—Maintenance or repair

Definitions

  • the invention belongs to non-traditional energy, namely to power machines designed to convert wind energy into mechanical energy, and further, for example, into electrical energy.
  • a household wind turbine with a vertical axis of rotation of the wind turbine which contains at least three blades located on the traverse, which differs in that for self-regulating rotation of each blade they are attached to the springs at the ends of the traverse at an angle of 60 degrees (Patent of Ukraine for utility model Ns 29594, F0305/00, published 08/25/2008).
  • a wind turbine with a vertical power shaft that has blades with vertical axes of rotation, differs in that it has elongated console-frames on which vertical axes with blades are located, which may have protrusions, and on the console-frames there are clamps that, when necessary in the active phase, some or all of the blades are fixed in a fixed position relative to the cantilever, in the passive phase, freely rotating on their axes, the blades are not fixed with clamps and do not provide significant resistance to wind flow, while the console-frames are attached to the vertical power shaft at horizontal levels, placed one above one, in which the lower sides of the upper console-frames can be placed at the level of the upper sides of the lower console-frames at an angle deviations, even the frame console can be interconnected by partitions and attached to a vertical shaft, for example, with cables located at an angle of attachment to them (application for invention F0303 / 00 N2 and 201807248, bulletin N224, 2019).
  • This unit does not perform well enough.
  • the aim of the invention is to improve operational and technical characteristics at a relatively low cost.
  • the wind power plant which has a vertical power shaft, on which elongated cantilever elements with rotary blades and clamps are placed at horizontal levels, one above the other, which in the active phase fix the position of the blades in the passive phase, the blades occupy a position with minimal resistance wind flow, it also contains, as console elements, elongated trusses in a vertical plane, or another shape, for example, in the form of an I-beam, a rectangle, which are connected to each other by cables located at horizontal levels between the blades directly, or through additional console elements, thermally compensating elements.
  • the rotary axes of the blades are placed on the farms both vertically and at an angle to the vertical and have the shape of a rectangle or another shape, such as a triangle.
  • There is also an elevator on the power shaft which has the ability to move between the upper level trusses to the lower level trusses and further to the level above the generator part, while the guides on which the hoist is located can move around the mast, and cargo-passenger transitions are placed around the power shaft, that connect farms of the same level.
  • cargo-passenger platforms, cabins are placed, or they can be delivered by a lift and through passages separately to each farm and then move independently.
  • Fig. 1 is a front view
  • Fig. 2 is a plan view showing an installation with two vertical trusses on one level and on two levels.
  • the installation has a vertical power shaft 1, elongated trusses 2, on which blades 3 with axes 4, latches 5. Trusses are connected by main cables b, additional cables 7 through additional console elements 8.
  • One upper level truss contains guides 9, on which the cabin 10 is located.
  • the installation contains a transition mechanism 11, an electric generator 12, a trigger 14.
  • FIG. 1 shows the attachment points for 15 cables. Transition mechanism, electric generator, starting device in FIG. 2 are not shown.
  • Fig. 2 does not show the second truss of the upper level, the lift, the mast and the transitions between the trusses.
  • the blades 3, fixed by the clamps 5 in the active phase of the AF create a torque W on the power shaft, which is transmitted through the transition mechanism 11 to the electric generator 12.
  • the blades rotate by approximately 180 under the action of the wind degrees and in the passive phase do not constitute a significant resistance to the wind flow. If neither blade is fixed, no torque is generated.
  • the installation has the possibility of multi-level placement of blades (five, ten or more levels), which ensures efficient use of wind energy, and the presence of a significant number of blades on one truss provides effective control of the torque value, for example, depending on the wind strength.

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

Изобретение относится к энергетическим машинам для преобразования энергии ветра в механическую энергию, а далее - в электрическую энергию. Ветроэнергетическая установка содержит вертикальный силовой вал (1), на котором размещены на горизонтальных уровнях один над другим удлинённые консольные элементы (2), соединенные между собой тросами (6) на горизонтальных уровнях. Консольные элементы (2) могут быть выполнены в виде удлинённых ферм, расположенных в вертикальной плоскости. Поворотные оси (4) лопастей (3) могут размещаться на фермах (2) как вертикально, так и под углом к вертикали. На силовом валу (1) размещен подъёмник (10), движущийся по направляющим (9), которые могут двигаться вокруг мачты, также на консольных элементах (2) могут находиться грузопассажирские платформы или кабины, которые выполнены с возможностью доставляться подъёмником (10) через переходы отдельно до каждой фермы и дальше двигаться самостоятельно.

Description

Ветроэнергетическая установка
Изобретение принадлежит к нетрадиционной энергетике, а именно к энергетическим машинам, предназначенным для преобразования энергии ветра на механическую, и далее, например, на электрическую.
Известна ветроустановка [Патент США 4818180. MKU4FO3O7/06UU Hsun-Fa, Опубликовано 04.04.1989 г.] карусельного типа с вертикальной осью вращения и имеет ротор, который состоит из двух соосных двухярусно размещенных четырёхлопастных ветроколёс. Лопасти каждого из них поворотно установлены на горизонтальных консолях, эксцентрично установленных относительно оси вращения. С помощью регулированного важельно-пружинного механизма лопасти обоих ветроколёс кинематически связаны между собой таким образом, что при движении по кругу в направлении ветрового потока они устанавливаются вертикально, а при движении против направления ветрового потока - горизонтально, вразрез ветру. Крутящий момент, который развивается ротором, передаётся через зубчатую передачу с зубчатым венцом на нижнем ветроколесе и клеммоременную передачу к генератору установленного в основе ветроэнергетической установки. Недостатком известной установки есть её сложность при относительной невысокой эффективности.
Известна также бытовая ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения ветродвигателя, которая содержит не менее трёх лопастей, расположенных на траверсе, которая отличается тем, что для саморегулированного вращения каждой лопасти они крепятся к пружинам на концах траверсы под углом 60 градусов (Патент Украины на полезную модель Ns 29594, F0305/00. Опуб. 25.08.2008).
Недостатком известной установки есть невысокая её эффективность.
Известна также ветроэнергетическая установка с вертикальным силовым валом, что имеет лопасти с вертикальными осями вращения, отличается тем, что имеет удлинённые консоль-рамы, на которых расположены вертикальные оси с лопастями, которые могут иметь выступы, а на консоль-рамах расположены фиксаторы, которые при необходимости в активной фазе фиксируют некоторые или все лопасти в неподвижном относительно консоль- рам положении, в пассивной фазе, свободно вращаясь на своих осях, лопасти не фиксируются фиксаторами и не обеспечивают значительного сопротивления ветровому потоку , при этом к вертикальному силовому валу консоль-рамы крепятся на горизонтальных уровнях, размещённых один над одним, в которых нижние стороны верхних консоль-рам могут размещаться на уровне верхних сторон нижних консоль-рам под углом отклонения, ещё консоль рамы могут соединяться между собой перегородками и крепиться к вертикальному валу, например, тросами, расположенными к ним под углом крепления (заявка на изобретение F0303/00 N2 а 201807248, бюллетень N224, 2019).
Эта установка имеет недостаточно хорошие эксплуатационные характеристики.
Целью изобретения есть улучшение эксплуатационных и технических характеристик при относительно небольшой стоимости.
Поставленная цель достигается тем, что ветроэнергетическая установка, которая имеет вертикальный силовой вал, на котором размещены на горизонтальных уровнях одна над одной удлинённые консоль-элементы с поворотными лопастями и фиксаторами, которые в активной фазе фиксируют положение лопастей в пассивной фазе лопасти занимают положение с минимальным сопротивлением ветровому потоку, ещё содержит в качестве консоль-элементов удлинённые фермы в вертикальной плоскости, или другой формы, например, в виде двутавра, прямоугольника, какие соединяются между собой тросами, расположенными в горизонтальных уровнях между лопастями напрямую, или через дополнительные консоль-элементы , термокомпенсирующие элементы. Поворотные оси лопастей размещаются на фермах как вертикально, так и под углом к вертикали и имеют форму прямоугольника или другую форму, например, треугольника. Ещё на силовом валу расположен подъёмник, который имеет возможность двигаться между фермами верхнего уровня до ферм нижнего уровня и далее до уровня над генераторной частью, при этом направляющие, на которых расположен подъёмник, имеет возможность двигаться вокруг мачты, а вокруг силового вала размещаются грузопассажирские переходы, которые соединяют между собой фермы одного уровня. На фермах сбоку или посредине размещаются грузопассажирские платформы, кабины, или они имеют возможность доставляться подъёмником и через переходы отдельно до каждой фермы и далее двигаться самостоятельно.
Суть предложенного изобретения поясняется схематическим чертежом на Фиг. 1 - вид спереди, Фиг. 2 - вид сверху, где показан вариант установки с двумя вертикальными фермами на одном уровне и на двух уровнях. Установка имеет вертикальный силовой вал 1, удлинённые фермы 2, на которых расположены лопасти 3 с осями 4, фиксаторы 5. Фермы соединены основными тросами б, дополнительными тросами 7 через дополнительные консоль-элементы 8. Однг ферма верхнего уровня содержит направляющие 9, на которых размещена кабина 10. Установка содержит переходной механизм 11, электрогенератор 12, запускающее устройство 14. На Фиг. 1 показаны места присоединения 15 тросов. Переходной механизм, электрогенератор, запускающее устройство на Фиг. 2 не показаны. На Фиг. 1, Фиг. 2 не показаны вторая ферма верхнего уровня, подъёмник, мачта и переходы между фермами.
В рабочем режиме установки под воздействием ветрового потока В лопасти 3, зафиксированные фиксаторами 5 в активной фазе АФ создают на силовом валу крутящий момент W, который передаётся через переходный механизм 11 электрогенератору 12. В начале пассивной фазы ПФ лопасти под действием ветра выполняют поворот приблизительно на 180 градусов и в пассивной фазе не составляют значительного сопротивления потоку ветра. Если ни одна лопасть не зафиксирована, крутящий момент не формируется. Для запуска установки необходимо хотя бы несколько фиксаторов установить в активное положение (когда можно зафиксировать лопасти) и с помощью запускающего устройства провернуть силовой вал на один оборот, за который соответствующие лопасти автоматически зафиксируются, после чего установка переходит в автоматический режим.
Установка имеет возможность многоуровнего размещения лопастей (пять, десять и более уровней), что обеспечивает эффективное использование энергии ветра, а наличие значительного количества лопастей на одной ферме обеспечивает эффективное регулирование величины крутящего момента, например, в зависимости от силы ветра.
При работе установки возникают две основные силы - одна, - вертикально и обусловлена весом ферм и есть относительно небольшой. Ещё одна сила - горизонтальная. Она достигает значительных величин, но с помощью ферм и тросов, которые могут располагаться по всей длине ферм, успешно формируется крутящий момент на силовом валу.
С помощью приведённой установки возможно строительство относительно недорогих ветроэлектрогенераторов большой мощности (больше 10 МВт), притом с возможностью простого обслуживания, поскольку высота мачты может быть всего 10-15 метров, а с помощью подъёмника и платформы, или кабины обеспечивается хороший доступ к элементам установки.

Claims

Формула изобретения
1. Ветроэнергетическая установка, которая содержит вертикальный силовой вал, на котором размещены на горизонтальных уровнях одна над одной удлинённые консоль-элементы с поворотными лопастями и фиксаторами, которые в активной фазе фиксируют, или не фиксируют положение лопастей, в пассивной фазе лопасти занимают положения с минимальным сопротивлением потоку ветра, отличается тем, что имеет в качестве консоль-элементов удлинённые фермы в вертикальной плоскости, или другой формы, например, в форме двутавра, прямоугольника, и которые соединяются между собой тросами, расположенными в горизонтальных уровнях между лопастями напрямую, или через дополнительные консоль-элементы, через термокомпенсирующие элементы. Поворотные оси лопастей размещаются на фермах как вертикально, так и под углом к вертикали и имеют форму прямоугольника или другую форму, например, треугольника.
2. Ветроэнергетическая установка по п.1 отличается тем, что на силовом валу размещён подъёмник, который имеет возможность двигаться между фермами верхнего уровня к фермам нижнего уровня и дальше до уровня над генераторной частью, при этом направляющие, на которых размещён подъёмник, имеют возможность двигаться вокруг мачты. Ещё вокруг силового вала размещаются грузопассажирские переходы, которые соединяют между собой формы одного уровня. На фермах сбоку, или в середине размещаются грузопассажирские платформы, кабины, или они имеют возможность доставляться подъёмником и через переходы отдельно до каждой фермы и дальше двигаться самостоятельно.
PCT/UA2021/000096 2020-11-26 2021-11-23 Ветроэнергетическая установка WO2022115096A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA202007536 2020-11-26
UAA202007536 2020-11-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022115096A1 true WO2022115096A1 (ru) 2022-06-02

Family

ID=81754775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2021/000096 WO2022115096A1 (ru) 2020-11-26 2021-11-23 Ветроэнергетическая установка

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2022115096A1 (ru)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4496283A (en) * 1983-03-01 1985-01-29 Kodric Andrej A Wind turbine
US6179563B1 (en) * 1996-02-20 2001-01-30 Mark Eugene Minchey Wind-powered drive shaft
US20100135804A1 (en) * 2006-11-08 2010-06-03 Angel Suarez Del Moral Wind-powered generator
CA2653704A1 (en) * 2009-02-05 2010-08-05 Maciek Szczudlo Vertical wind electricity generation system
CN202417810U (zh) * 2012-01-21 2012-09-05 李泽宇 一种风轮
CN203499920U (zh) * 2013-10-10 2014-03-26 张连友 跨路多层垂直轴风光发电站
CN105065210A (zh) * 2015-09-11 2015-11-18 中山名怡环境工程有限公司 塔式半遮避风轮发电机
CN108457796A (zh) * 2018-05-15 2018-08-28 李婉玉 一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置
CN108518304A (zh) * 2018-06-14 2018-09-11 王锦 风力发电机、垂直轴风轮及其变桨方法
CN108730123A (zh) * 2017-09-10 2018-11-02 郭宏鹏 垂稳立风座
CN111456892A (zh) * 2020-05-21 2020-07-28 安徽康迪纳电力科技有限责任公司 风车

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4496283A (en) * 1983-03-01 1985-01-29 Kodric Andrej A Wind turbine
US6179563B1 (en) * 1996-02-20 2001-01-30 Mark Eugene Minchey Wind-powered drive shaft
US20100135804A1 (en) * 2006-11-08 2010-06-03 Angel Suarez Del Moral Wind-powered generator
CA2653704A1 (en) * 2009-02-05 2010-08-05 Maciek Szczudlo Vertical wind electricity generation system
CN202417810U (zh) * 2012-01-21 2012-09-05 李泽宇 一种风轮
CN203499920U (zh) * 2013-10-10 2014-03-26 张连友 跨路多层垂直轴风光发电站
CN105065210A (zh) * 2015-09-11 2015-11-18 中山名怡环境工程有限公司 塔式半遮避风轮发电机
CN108730123A (zh) * 2017-09-10 2018-11-02 郭宏鹏 垂稳立风座
CN108457796A (zh) * 2018-05-15 2018-08-28 李婉玉 一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置
CN108518304A (zh) * 2018-06-14 2018-09-11 王锦 风力发电机、垂直轴风轮及其变桨方法
CN111456892A (zh) * 2020-05-21 2020-07-28 安徽康迪纳电力科技有限责任公司 风车

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7795750B2 (en) Underwater power station and method for operating an underwater power station
ES2269982T3 (es) Trubina de viento de eje vertical de torbellino acoplado.
ES2402066T3 (es) Sistema de grúa portátil para componentes de turbina eólica
AU2010339143B2 (en) Wind turbine
US20040086373A1 (en) Leveredged wind turbine w/ multiple generators
CN108457795B (zh) 自动变桨和失能保护的风力发电机风轮
AU2003209384A1 (en) Coupled vortex vertical axis wind turbine
WO2011095075A1 (zh) 一种风力发电装置和一种风叶结构
CN203670094U (zh) 一种垂直轴风力发电机
CN101839212B (zh) 垂直轴风力发电装置
CN101666292B (zh) 立阵组合式立轴风力发电系统
KR20220041776A (ko) 공기압축식 수직형 풍력발전기 세트
CN101514677B (zh) 一种垂直轴风力发电机
WO2022115096A1 (ru) Ветроэнергетическая установка
CN202073704U (zh) 收放式水平风叶风能发电机
CN111194382A (zh) 风力涡轮机
EP0683316A1 (en) Device for exploiting wind power
CN101550917B (zh) 一种垂直风力发电机
CN101550918A (zh) 垂直风力发电机
CN201314277Y (zh) 垂直轴风力发电装置
CN201306248Y (zh) 可避让强风的立阵组合式立轴风力发电系统
GB2467569A (en) Vertical axis turbine with multiple generators running from the rotor rim
RU2347103C1 (ru) Роторный ветроагрегат с полноповоротными лопастями
CN205955913U (zh) 中小型多级垂直轴风力发电机
CN113785121A (zh) 采用被引导的车组的垂直轴风力发电机

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: 21898856

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 02/10/2023)