WO2023014335A1 - Ветроэнергетический агрегат - Google Patents

Ветроэнергетический агрегат Download PDF

Info

Publication number
WO2023014335A1
WO2023014335A1 PCT/UA2021/000103 UA2021000103W WO2023014335A1 WO 2023014335 A1 WO2023014335 A1 WO 2023014335A1 UA 2021000103 W UA2021000103 W UA 2021000103W WO 2023014335 A1 WO2023014335 A1 WO 2023014335A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wind
trimmer
power unit
wind power
unit according
Prior art date
Application number
PCT/UA2021/000103
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Георгий Иосифович ВЫГОДСКИЙ
Original Assignee
Георгий Иосифович ВЫГОДСКИЙ
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 Георгий Иосифович ВЫГОДСКИЙ filed Critical Георгий Иосифович ВЫГОДСКИЙ
Publication of WO2023014335A1 publication Critical patent/WO2023014335A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D5/00—Other wind motors
    • F03D5/02—Other wind motors the wind-engaging parts being attached to endless chains or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D5/00—Other wind motors
    • F03D5/04—Other wind motors the wind-engaging parts being attached to carriages running on tracks or the like
    • 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 

Definitions

  • the invention relates to energy, namely to wind energy and can be used to generate electrical energy in large volumes and on an industrial scale.
  • Known wind power tower including periodically placed on its height elements, which are attached to windcatchers, giving the captured wind energy to wind turbines that produce electricity.
  • the center of the element coincides with the center of the tower.
  • the elements are made with the ability to rotate around the vertical axis of the tower.
  • the elements are made in the form of an annular platform, to the outer contour of which windcatchers are periodically attached [Ukrainian patent 45294, IPC(2009) F03D 3/00, publ.10.11.2009].
  • a significant disadvantage of this analog is that in order to reduce the rotation speed of the annular platform to eliminate the disadvantages, it is necessary to increase the diameter of this platform, and this leads to to an increase in the material consumption of the installation as a whole, including the holding tower. Moreover, the increase in the mass of wind turbines occurs disproportionately fast against a decrease in the speed of rotation of the platform, which leads to a significant increase in the cost of these devices.
  • the device has water turbines, horizontal and vertical wind rotors.
  • the bladed turbine consists of a disk rotor or a cantilevered rotor with vertical active blades on the edge of a vertical head shaft and components for synchronizing blade formation with angle of attack optimization, speed and flow control.
  • a control that provides direct drive with variable speed using the energy of a stream of water or wind.
  • the closest analogue of the proposed design is a rotary-sail wind power station [Ukrainian patent 87259, IPC (2006), publ. 07/10/2009]. It includes a kinematically interconnected device for converting wind energy into mechanical energy, a power take-off shaft, units that consume mechanical energy, and a braking device of the station, which has its own power shaft, equipped with a braking device of the installation, an overrunning clutch and kinematically connected to the power take-off shaft.
  • the station consists of a rotor in the form of a rigid spatial streamlined 01 "design, which has the POSSIBILITY of RS 11 / 0 I 01 'around the vertical axis, bevel gear, horizontal braces, four rigid streamlined columns equipped with lightning protection.
  • the rotor carries blades equipped with panels of elastic material, which can be folded.
  • the power take-off shaft has a flywheel that stabilizes the rotational speed and a speed controller.At the same time, it interacts with the units (main and additional) that consume mechanical energy, and with the braking device of the station.
  • the rotor has platforms near each blade for maintenance by the operator and running tracks between them, and each blade has a winch.
  • the technical objective of the claimed invention is the creation of an efficient wind power unit, characterized by increased reliability and manufacturability, enhanced functionality with sufficient spatial rigidity to ensure reliable operation in strong wind conditions by improving the design and introducing additional elements, which also makes it possible to maximize the use of wind energy.
  • the device for converting wind energy into mechanical energy includes on which a rail p / G ⁇ ⁇ s ⁇ schZhia is installed, a working ring installed with the possibility of movement along the rail track, on which blades are installed at regular intervals, perceiving wind pressure, including bases mounted on shafts with the possibility of rotation by 360 ° and orient according to wind direction, for which trimmers are installed on both sides of each base, between which a sail is installed.
  • the working ring includes platforms for the blades, on which the blades are mounted.
  • the sail is bounded from above by a lid and secured by masts, and fixed with at least two stretching cables, which are attached to the lid from above and to the base from below, each trimmer having a trimmer shaft mounted with the possibility of rotation by 360° with slot, trimmer base with working plane and brake.
  • the ring platform is installed on the overpass.
  • a flat insert is installed on the side of the sail, which separates the working plane of the trimmer from the outer cable-stretch.
  • the trimmer has a trimmer base made of elastic sheet material.
  • the trimmer shaft is made with a longitudinal slot.
  • the wind power unit is configured to control the trimmer through the trimmer control system.
  • the wind turbine is configured to control the trimmer through the trimmer control system, with each trimmer control system connected to a common unit control system.
  • the wind power unit is made with a common control system, made with the possibility of wireless and/or wired connection to a computer and/or laptop and/or smartphone.
  • the wind power unit is made with a common control system containing a GSM module and a wireless communication module (Wi-Fi).
  • the braking device is made electromagnetic.
  • the sail is made of an elastic material.
  • the base shafts are power take-off shafts.
  • the wind power unit contains a braking device of the unit.
  • the wind power unit includes units that consume mechanical energy, installed with the possibility of power take-off.
  • the device for converting wind energy into mechanical energy includes an annular platform on which a rail track is installed, carrying a working ring installed with the possibility of moving along the rail track, on which blades are installed at regular intervals, perceiving wind pressure, including bases mounted on shafts with the ability to rotate through 360° and orient according to the direction of the wind, for which trimmers are installed on both sides of each base, between which a sail is installed, which makes it possible to significantly simplify the design and increase its efficiency.
  • trimers allows the platform to be oriented to maximize the use of wind energy in any of the locations on the ring base, and the presence of stretch cables allows for sufficient spatial rigidity of the structure to ensure reliable operation in strong wind conditions.
  • the design of the platform limited from above by a lid, from below by a base, and on both sides by trimmers, ensures maximum use of the energy of the wind flow, since the presence of these restrictive elements does not allow the flow to “slide”, but allows it to be used to create a driving force.
  • the implementation of the device for converting wind energy into mechanical energy with an annular platform, on which a rail track is installed, carrying a working ring with blades on shafts with the ability to rotate 360 ° and with the ability to orient to the direction of the wind using trimmers allows you to increase rigidity, stability design, reliability and provides the possibility of making blades of increased size, which generally allows you to increase the power of the claimed unit.
  • trimmer control system improves the efficiency of wind energy use and ensures reliable operation.
  • control system for each trimmer connected to the overall control system of the unit allows you to accurately position the bases of the blades, regardless of wind direction, to ensure maximum use of its energy.
  • the implementation of the sail of elastic material increases the reliability of the claimed unit, allows you to increase the plane of the sail to increase the received electrical energy, and ensures uninterrupted operation of the unit.
  • FIG. 1 schematically depicts one of the possible, but not exclusive, embodiments of the claimed wind turbine
  • FIG. 2 schematically shows the platform of the claimed wind power unit in the embodiment
  • FIG. 3-6 schematically shows the location of the blades and the angles of rotation of the trimmers relative to the direction of the wind flow in four quadrants, depending on the location of the platform on the impeller.
  • FIG. 7 shows a fragment of an embodiment of the blade.
  • FIG. 8, 9 schematically shows an embodiment of an annular platform with platforms of blades.
  • the wind power unit contains an annular platform 1 with support elements 14, on which a rail track 17 is installed, carrying a working ring 2, on which blades 3 are installed at regular intervals, including bases 10.
  • trimmers 5 are installed on both sides of each base 10, between which a sail 6 is installed, which is bounded from above by a cover 7 and fixed on at least three masts 8 and fixed with two bracing cables 9, which are fixed from above in the cover 7, and from below on the basis of 10.
  • Each trimmer has a trimmer shaft 11 with a slot along its length, a trimmer base 12 and a brake (not shown in the figure), the trimmer shaft 11 is mounted rotatably through 360°, and a flat insert 13 is installed on the side of the sail, in which if necessary, the trimmer base 12 can be placed.
  • the trimmer base 12 has a working plane 15.
  • the working ring 2 in the embodiment can be made in the form of interconnected platforms for the blades 16, on each of which the blade 3 is mounted on the shaft 4.
  • the claimed wind power unit is made with the possibility of power take-off, for example, from the shafts 4 in the embodiment, may include units that consume mechanical energy, a braking device (not shown in the figure), made electromagnetic.
  • the trimmer is controlled by a trimmer control system and each trimmer control system is connected to a common implement control system.
  • the general control system and trimmer control systems are connected to a computer and/or laptop and/or smartphone and contains a GSM module and a wireless communication module (Wi-Fi).
  • a GSM module and a wireless communication module (Wi-Fi).
  • the sail is made of an elastic material.
  • the unit Under the influence of the wind flow, the unit rotates clockwise. After passing a part of the working ring circumference of 30°, it becomes necessary to change the angle of attack of the wind flow.
  • the outer trimmer shaft brake 5 opens, this trimmer rotates 180°, the brake closes.
  • the brake of the blade 3 opens and, under the influence of the draft of the wind flow, the blade 3 rotates 15° counterclockwise, the brake closes, and the blade 3 continues to move clockwise.
  • Outside trimmer 5 passes CK ⁇ v7b U uuc®b 10 B the trimmer shaft I and is at an angle of 10 ° with respect to the wind flow.
  • the trim brake 5 opens and under the action of the wind flow the trimmer 5 rotates to a position of 135° to the plane of the sail 6, and the brake closes.
  • the blade 3 takes the form of a box, while the use of the wind flow becomes maximum. Then the same thing happens two more times and the blade 3 is at an angle of 90° to the wind flow. In this position, the efficiency of the blade becomes maximum, since 100% of the wind flow is blocked.
  • the inner trimmer 5 becomes active. After passing the first 30°, the procedure is repeated, according to which the angle of attack with respect to the wind flow is changed by 15°, while the outer trimmer 5 does not change the angle, and the inner one is vane (changes position under the influence of wind force).
  • the brake opens and the trimmer 5 takes a position of 135 ° relative to the plane of the sail 6.
  • the inner trimmer 5 also changes position and becomes in the same plane with the sail 6.
  • everything repeats and the blade 3 acquires the position shown in Fig. 5.
  • the blade 3 is shown schematically at an angle of 45° to the wind flow.
  • the outer trimmer 5 is vane (changes position under the action of wind force) and under the action of the inner trimmer 5, the blade 3 rotates by 15°, after which the outer trimmer 5 is fixed and maintains an angle of 150° with respect to the plane of the sail 6.
  • the plane of the blade 3 is set exactly against the wind flow and its rotation by 15° is carried out only due to the thrust of the external trimmer 5, located at an angle of 150° to the plane of the sail 6.
  • the blade 3 rotates another 15° too due to the thrust of the external trimmer 5.
  • the outer one is located at 135 ° in relation to the plane of the sail 6 and at the next 15 ° gives the minimum thrust. no reaching 270 (fig. o) the blade 3 takes a position exactly against the wind flow.
  • the external trimmer 5 is located at a position of 135° on the outer side of the blade 3. From this moment on, it becomes active and under the action of its thrust, the blade 3, after passing 30°, turns every time by 15° counterclockwise. After that, the blade occupies the initial position (Fig. 3).
  • the claimed unit can be made with the possibility of rotation of the working ring, in the embodiment with platforms of the blades both in one direction and in the other.
  • the proposed technical solution is industrially applicable, since it does not contain any structural elements or materials that cannot be reproduced at the present stage of technology development in industrial production.

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)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к энергетике, а именно к ветроэнергетике и может быть использовано для получения электрической энергии в больших объемах и промышленных масштабах. Ветроэнергетический агрегат выполнен с возможностью отбора мощности и включает, по меньшей мере, одно устройство для преобразования энергии ветра в механическую энергию. Устройство преобразования энергии ветра в механическую энергию включает кольцевую платформу, на которую установлен рельсовый путь, несущий на себе рабочее кольцо, на котором через равные промежутки установлены лопасти, воспринимающие давление ветра, включающие основания, установленные на валах с возможностью вращения на 360° и ориентироваться согласно направлению ветра, для чего с обеих сторон каждого основания установлены триммеры, между которыми установлен парус. Технический результат - обеспечение максимального использования энергии потока ветра, упрощение конструкции, обеспечение надежности в процессе эксплуатации за счет повышения пространственной жесткости элементов. Также конструкция в целом позволяет снять ограничения с габаритных размеров агрегата в целом, что позволит создавать такие агрегаты как в городах, так и за их пределами, и обеспечить увеличение мощности заявленного агрегата.

Description

ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АГРЕЮТА2О21/О°0103
Изобретение относится к энергетике, а именно к ветроэнергетике и может быть использовано для получения электрической энергии в больших объемах и промышленных масштабах.
На сегодняшний день все известные типы ветроэнергоустановок (ВЭУ) функционально являются пассивными двухступенчатыми преобразователями энергии воздушных течений в электрическую энергию. Существует несколько принципиальных схем используемых установок. Условно их можно разделить на установки с вертикальными и горизонтальными осями вращения ротора. Все они имеют один общий для всех недостаток - ограниченную площадь поверхностей, воспринимающих давление ветра. В настоящее время высота башен и длина лопастей явно достигли физического предела. Кроме того, низкая скорость вращения (несколько оборотов в минуту) заставляет производителей устанавливать редукторы, что ведет к износу последних и, как следствие, к повышению затрат на обслуживание. К тому же прочность элементов конструкции приходится рассчитывать на предельно сильный ветер, который бывает только пару недель в год и заставляет производителей применять самые крепкие и, соответственно, очень дорогие материалы.
Известна ветроэнергетическая башня, включающая периодически размещенные по ее высоте элементы, к которым прикреплены ветроуловители, отдающие уловленную энергию ветра ветроагрегатам, производящим электроэнергию. В плане центр элемента совпадает с центром башни. Элементы выполнены с возможностью вращаться вокруг вертикальной оси башни. В плане элементы выполнены в форме кольцевой платформы, к внешнему контуру которой периодически прикреплены ветроуловители [патент Украины 45294, МПК(2009) F03D 3/00, опубл.10.11.2009].
Существенным недостатком этого аналога является то, что для уменьшения скорости вращения кольцевой платформы для устранения недостатков необходимо увеличивать диаметр этой платформы, а это приводит к увеличению материалоемкости установки в целом, в том числе и удерживающей башни. Причем увеличение массы ВЭУ происходит непропорционально быстро против уменьшения скорости вращения платформы, что приводит к существенному повышению стоимости этих устройств.
Известна вертикальная водяная и ветровая турбина, имеющая ротор с вертикально активными лопатками на вертикальном головном валу, компоненты синхронизации лопастей с оптимизацией угла атаки, регулировкой скорости и потока [патент Германии 10123544, МПК В63Н13/00; В63Н19/04; B63J3/00; F03B 17/06; F03D3/06; В63Н23/24; опубл.14.02.2002].
Устройство имеет водяные турбины, горизонтальные и вертикальные ветряные роторы. Лопастная турбина состоит из дискового ротора или консольного ротора с вертикальными активными лопатками на краю вертикального головного вала и компонентов для синхронизации образования лопастей с оптимизацией угла атаки, регулировкой частоты вращения и потока. Управление, обеспечивающее прямой привод с регулируемой скоростью за счет энергии потока воды или ветра.
Недостатком этой конструкции является определенная сложность, обусловленная наличием двух источников энергии (ветра и воды), что приводит к повышенной металлоемкости, повышенным эксплуатационным расходам, а также снижению надежности.
Наиболее близким аналогом предложенной конструкции является роторно-парусная ветроэнергетическая станция [патент Украины 87259, МПК (2006), опубл. 10.07.2009]. Она включает кинематически соединенные между собой устройство для преобразования энергии ветра в механическую энергию, вал отбора мощности, агрегаты, потребляющие механическую энергию, и тормозное устройство станции, имеющее свой собственный силовой вал, снабженный тормозным устройством установки, обгонной муфтой и кинематически связанный с валом отбора мощщности с помощью мультипликатора Станция состоит из ротора в виде жесткой пространственной обтекаемой01 "конструкции, который имеет ВОЗМОЖНОСТЬ РСь аща11/0 я01 'вокруг вертикальной оси, конической зубчатой передачи, горизонтальных растяжек, четырех жестких обтекаемых колонн, снабженных защитой от грозы. Ротор несет на себе лопасти, снабженные полотнищами из эластичного материала, которые могут складываться. Вал отбора мощности имеет маховик, стабилизирующий частоту вращения и регулятор частоты вращения. При этом он взаимодействует с агрегатами (основными и дополнительными), потребляющими механическую энергию, и с тормозным устройством станции. Ротор имеет возле каждой лопасти площадки для обслуживания оператором и ходовые дорожки между ними, а каждая лопасть имеет лебедку.
Основными недостатками этой конструкции являются ее сложность при монтаже, обусловленная необходимостью строительства специального помещения для системы удержания ротора, а также строительства фундаментов для обтекаемых колонн, сложность в изготовлении и обслуживании. Также следует отметить недостаточную пространственную жесткость при работе в условиях сильного ветра, что приводит к уменьшению надежности конструкции в целом, что также не позволяет значительно увеличивать размеры лопастей для увеличения объемов получаемой энергии.
Технической задачей заявленного изобретения является создание эффективного ветроэнергетического агрегата, характеризующегося повышенной надежностью и технологичностью, расширенной функциональностью с достаточной пространственной жесткостью для обеспечения надежного функционирования в условиях сильного ветра путем усовершенствования конструкции и ввода дополнительных элементов, что также позволяет максимально использовать энергию потока ветра.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в заявленном ветроэнергетическом агрегате, выполненном с возможностью отбора мощности и включающем по меньшей мере одно устройство для преобразования энергии ветра в механическую энергию, согласно изобретению, устройство преобразования энергии ветра в механическую энергию включает
Figure imgf000005_0001
на которой установлен рельсовый п/Г^^си^щЖиа себе установленное с возможностью движения по рельсовому пути рабочее кольцо, на котором через равные промежутки установлены лопасти, воспринимающие давление ветра, включающие основания, установленные на валах с возможностью вращения на 360° и ориентироваться согласно направлению ветра, для чего с обеих сторон каждого основания установлены триммеры, между которыми установлен парус.
Также, согласно изобретению, рабочее кольцо включает платформы для лопастей, на которых установлены лопасти.
Также, согласно изобретению, парус сверху ограничен крышкой и закреплен мачтами, и зафиксирован с помощью по меньшей мере двух тросов- растяжек, которые сверху прикреплены к крышке, а снизу - к основе, причем каждый триммер имеет установленный с возможностью вращения на 360° вал триммера с прорезью, основание триммера с рабочей плоскостью и тормоз.
Также, согласно изобретению, кольцевая платформа установлена на эстакаде.
Также, согласно изобретению, со стороны паруса установлена плоская вставка, которая отделяет рабочую плоскость триммера от крайнего троса- растяжки.
Также, согласно изобретению, триммер имеет основание триммера, выполненное из упругого листового материала.
Также, согласно изобретению, вал триммера выполнен с продольной прорезью.
Также, согласно изобретению, ветроэнергетический агрегат выполнен с возможностью управления триммером через систему управления триммером.
Также, согласно изобретению, ветроэнергетический агрегат выполнен с возможностью управления триммером через систему управления триммером, при этом каждая система управления триммером подключена к общей системе управления агрегатом. шкжс, согласно изобретению, ветроэнергетический агрегат выполнен с общей системой управления, выполненной с возможностью беспроводного и/или проводного подключения к компьютеру и/или ноутбуку и/или смартфону.
Также, согласно изобретению, ветроэнергетический агрегат выполнен с общей системой управления, содержащей модуль GSM и модуль беспроводной связи (Wi-Fi).
Также, согласно изобретению, тормозное устройство выполнено электромагнитным.
Также, согласно изобретению, парус выполнен из упругого материала.
Также, согласно изобретению, валы оснований являются валами отбора мощности.
Также, согласно изобретению, ветроэнергетический агрегат содержит тормозное устройство агрегата.
Также, согласно изобретению, ветроэнергетический агрегат включает агрегаты, потребляющие механическую энергию, установленные с возможностью отбора мощности.
Перечисленные признаки предлагаемого технического решения являются существенными признаками заявляемого изобретения, а их совокупность обеспечивает достижение ожидаемого технического результата - обеспечение максимального использования энергии потока ветра, упрощение конструкции, обеспечение надежности в процессе эксплуатации за счет повышения пространственной жесткости элементов. Также конструкция в целом позволяет снять ограничения с габаритных размеров агрегата в целом, что позволит создавать такие агрегаты как в городах, так и за их пределами, и обеспечить увеличение мощности заявленного агрегата.
Причинно-следственная связь между существенными признаками изобретения и ожидаемым техническим результатом заключается в следующем.
Именно благодаря тому, что в заявленном ветроэнергетическом агрегате, выполненном с возможностью отбора мощности и включающем по меньшей мере одни устройство для преобразования энергии ветра в механическую энергию, устройство преобразования энергии ветра в механическую энергию включает кольцевую платформу, на которой установлен рельсовый путь, несущий на себе установленное с возможностью движения по рельсовому пути рабочее кольцо, на котором через равные промежутки установлены лопасти, воспринимающие давление ветра, включающие основания, установленные на валах с возможностью вращения на 360° и ориентироваться согласно направлению ветра, для чего с обеих сторон каждой основы установлены триммеры, между которыми установлен парус, позволяет существенно упростить конструкцию и повысить эффективность ее работы. Наличие тримеров позволяет ориентировать платформу для максимального использования энергии ветра в каком либо из мест расположения на кольцевой основе, а наличие тросов-растяжек позволяет обеспечить достаточную пространственную жесткость конструкции для обеспечения надежного функционирования в условиях сильного ветра. Конструкция платформы, ограниченная сверху крышкой, снизу основанием, а с обеих сторон триммерами, обеспечивает максимальное использование энергии потока ветра, поскольку наличие этих ограничительных элементов не позволяет потоку «соскальзывать», а позволяет использовать его для создания движущей силы.
Также выполнение устройства преобразования энергии ветра в механическую энергию с кольцевой платформой, на который установлен рельсовый путь, несущий на себе рабочее кольцо с лопастями на валах с возможностью вращения на 360° и с возможностью ориентироваться к направлению ветра с помощью триммеров, позволяет повысить жесткость, устойчивость конструкции, надежность и обеспечивает возможность выполнения лопастей увеличенных размеров, что в целом позволяет увеличить мощность заявленного агрегата.
Выполнение основания триммера из упругого листового материала позволяет повысить надежность и достаточно точно позиционировать платформу701 пи5 отношению к направлению ветра /^1^/им2и117ймеи1Ьного использования его энергии.
Наличие системы управления триммером позволяет повысить эффективность использования энергии ветра и обеспечить надежное функционирование .
Выполнение системы управления каждым триммером подключенной к общей системе управления агрегатом позволяет упростить управление всем агрегатом для обеспечения плавной регулировки и позиционирования платформ для максимального использования энергии ветра.
Выполнение системы управления каждым триммером подключенной к общей системе управления агрегатом позволяет точно позиционировать основания лопастей независимо от направления ветра для обеспечения максимального использования его энергии.
Выполнение общей системы управления подключенной к компьютеру с модулями GSM и беспроводной связи (Wi-Fi) позволяет при наличии нескольких устройств для преобразования энергии ветра в механическую энергию оперативно и точно управлять их работой для максимального использования энергии ветра, контролировать работу.
Выполнение тормозных устройств электромагнитными позволяет снизить энергетические потери.
Выполнение паруса из упругого материала повышает надежность заявленного агрегата, позволяет увеличивать плоскость паруса с обеспечением увеличения получаемой электрической энергии, и обеспечивает бесперебойную работу агрегата.
Суть предлагаемого изобретения поясняется ниже со ссылкой на графический материал, где на фиг. 1 схематически изображен один из возможных, но не исключительный вариант выполнения заявленного ветроэнергетического агрегата, на фиг. 2 схематически изображена платформа заявленного ветроэнергетического агрегата в варианте исполнения, на фиг. 3-6 схематически показано расположение лопастей и углы поворота триммеров относительно направления потока ветра в четырех квадрантах в зависимости от расположения платформы на рабочем колесе. На фиг. 7 представлен фрагмент варианта исполнения лопасти. На фиг. 8, 9 схематически изображен вариант выполнения кольцевой платформы с платформами лопастей.
Дополнительно для пояснения сути заявленного изобретения в качестве дополнения к другим графическим материалам представлено изображение на фиг. 10 одного из возможных, но не исключительного варианта выполнения заявленного ветроэнергетического агрегата в рабочем положении, на фиг. 11 - вариант исполнения лопасти.
В одном из возможных вариантов, не являющихся ограничительным, ветроэнергетический агрегат содержит кольцевую платформу 1 с опорными элементами 14, на которой установлен рельсовый путь 17, несущий на себе рабочее кольцо 2, на котором через равные промежутки установлены лопасти 3, включающие основания 10. на валах 4, с обеих сторон каждого основания 10 установлены триммеры 5, между которыми установлен парус 6, который сверху ограничен крышкой 7 и закреплен по меньшей мере на трех мачтах 8 и зафиксирован с помощью двух тросов растяжек 9, которые сверху закреплены в крышке 7, а снизу на основе 10. Каждый триммер имеет вал триммера 11 с прорезью по его длине, основание триммера 12 и тормоз (на фигуре не показан), вал триммера 11 установлен с возможностью вращения на 360°, и со стороны паруса установлена плоская вставка 13, в которой при необходимости может быть размещено основание триммера 12. Основание триммера 12 имеет рабочую плоскость 15.
Рабочее кольцо 2 в варианте выполнения может быть выполнено в виде соединённых между собой платформ для лопастей 16, на каждой из которых установлена на валу 4 лопасть 3.
Заявленный ветроэнергетический агрегат выполнен с возможностью отбора мощности, например с валов 4 в варианте выполнения, может включать потребляющие механическую энергию агрегаты, тормозное устройство (на фигуре не показаны), выполненное электромагнитным. в одном из возможных вариантов, который не является ограничивающим, управление триммером осуществляется системой управления триммером и каждая система управления триммером подключена к общей системе управления агрегатом.
В одном из возможных вариантов, который не является ограничивающим, общая система управления и системы управления триммерами подключены к компьютеру и/или ноутбуку и/или смартфону и содержит модуль GSM и модуль беспроводной связи (Wi-Fi).
В заявленном ветроэнергетическом агрегате парус выполнен из упругого материала.
В одном из возможных вариантов, который не является ограничивающим, заявленная система работает следующим образом.
Рассмотрим рабочий цикл (вращение на 360°) на примере одной лопасти 3.
При штиле (отсутствии ветра) рабочее колесо 2 с установленными лопастями 3 неподвижны. При появлении ветра осуществляется ориентация каждой отдельной лопасти 3 с помощью триммеров 5. В зависимости от местоположения лопасти 3 (наветренная или подветренная зона) тримеры 5, имея возможность вращаться на 360°, ориентируют лопасть 3 для максимального использования энергии потока ветра. На фиг. 3 в нижней части показана лопасть 3, расположенная под углом 45° к потоку ветра (поток ветра показан жирной стрелкой). В этом положении лопасть 3 неподвижна. Тормоза триммеров 5 закрыты, оба тримера 5 (наружный и внутренний) расположены под углом 135° по отношению к фронтальной плоскости лопасти 3. Лопасть 3 перекрывает 80% потока ветра. Под действием потока ветра агрегат вращается по часовой стрелке. После прохождения части окружности рабочего кольца в 30° возникает необходимость изменить угол атаки потока ветра. Тормоз вала наружного триммера 5 открывается, этот триммер совершает поворот на 180°, тормоз закрывается. Тормоз лопасти 3 открывается и под действием тяги потока ветра лопасть 3 совершает поворот на 15° против часовой стрелки, тормоз закрывается, лопасть 3 продолжает движение по часовой стрелке. После ПрО?Ж дсиил4313и0 дуги наружный Триммер 5 проходит CK^v7bUu u c®b10B валу триммера И и оказывается под углом 10° по отношению к потоку ветра. Тормоз триммера 5 открывается и под действием потока ветра триммер 5 вращается до положения 135° к плоскости паруса 6, и тормоз закрывается. Лопасть 3 принимает форму короба, при этом использование потока ветра становится максимальным. Далее происходит тоже самое еще два раза и лопасть 3 оказывается под углом 90° к потоку ветра. В этом положении эффективность работы лопасти становится максимальной, поскольку перекрывается 100% потока ветра. При прохождении следующих 90° (фиг. 4) активным становится внутренний триммер 5. После прохождения первых 30° повторяется процедура, согласно которой изменяется угол атаки по отношению к потоку ветра на 15°, при этом внешний триммер 5 не изменяет угол, а внутренний флюгеруется (изменяет положение под действием силы ветра). После прохождения следующих 10° плоскость внешнего триммера 5 проходит сквозь прорезь в валу триммера 11 , тормоз открывается и триммер 5 занимает положение на 135° по отношению к плоскости паруса 6. Внутренний триммер 5 тоже изменяет положение и становится в одну плоскость с парусом 6. После прохождения следующих 30° и еще 30° всё повторяется и лопасть 3 приобретает положение, показанное на фиг. 5. В верхней части схематически изображена лопасть 3 под углом 45° к потоку ветра. После прохождения 30° внешний триммер 5 флюгеруется (изменяет положение под действием силы ветра) и под действием внутреннего триммера 5 лопасть 3 совершает поворот на 15°, после этого внешний триммер 5 фиксируется и сохраняет угол 150° по отношению к плоскости паруса 6. После прохождения следующих 30° плоскость лопасти 3 устанавливается точно против потока ветра и ее поворот на 15° осуществляется только за счет тяги внешнего триммера 5, расположенного под углом 150° к плоскости паруса 6. После прохождения следующих 15° лопасть 3 совершает поворот ещё на 15° тоже за счет тяги внешнего триммера 5. Наружный располагается на 135° по отношению к плоскости паруса 6 и на последующих 15° дает минимальную тягу. no достижении 270 (фиг. о) лопасть 3 занимает положение точно против потока ветра. Внешний триммер 5 расположен в положение 135° с внешней стороны лопасти 3. С этого момента он становится активным и под действием его тяги лопасть 3 после прохождения 30° совершает поворот каждый раз на 15° против часовой стрелки. После чего лопасть занимает начальное положение (фиг. 3).
Заявленный агрегат может быть выполнен с возможностью вращения рабочего кольца, в варианте выполнения с платформами лопастей как в одну сторону, так и в другую.
Эффективность заявленного ветроэнергетического агрегата, а также возможность его использования в любых размерах, делает его универсальным и позволяет его использование в любых широтах планеты.
При этом простая конструкция, высокая технологичность, делают заявленный ветроэнергетический агрегат хорошей альтернативной существующим аналогам.
Сравнительный анализ вышеуказанного технического решения с наиболее близким аналогом показал, что реализация совокупности существенных признаков, характеризующих предлагаемое изобретение, приводит к появлению качественно новых технических свойств, указанных выше.
Поскольку совокупность этих свойств не была установлена ранее из существующего уровня техники, можно сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию «изобретательский уровень».
В существующих источниках патентной и научно-технической информации не обнаружен ветроэнергетический агрегат, имеющий заявленную совокупность существенных признаков, поэтому представленное техническое решение соответствует критерию «новизна».
Предлагаемое техническое решение является промышленно применимым, поскольку не содержит в своем составе никаких конструктивных элементов или материалов, которые невозможно воспроизвести на современном этапе развития техники в условиях промышленного производства.
И

Claims

WO 2023/014335 ФОРМУЛА PCT/UA2021/000103
1. Ветроэнергетический агрегат, выполненный с возможностью отбора мощности и включающем по меньшей мере одно устройство для преобразования энергии ветра в механическую энергию, который отличается тем, что устройство преобразования энергии ветра в механическую энергию включает кольцевую платформу, на которой установлен рельсовый путь, несущий на себе установленное с возможностью движения по рельсовому пути рабочее кольцо, на котором через равные промежутки установлены лопасти, воспринимающие давление ветра, включающие основания, установленные на валах с возможностью вращения на 360° и ориентироваться согласно направлению ветра, для чего с обеих сторон каждого основания установлены триммеры, между которыми установлен парус.
2. Ветроэнергетический агрегат по п.1, который отличается тем, что рабочее кольцо включает платформы для лопастей, на которых установлены лопасти.
3. Ветроэнергетический агрегат по п.1, который отличается тем, что парус сверху ограничен крышкой и закреплен мачтами, и зафиксирован с помощью по меньшей мере двух тросов-растяжек, которые сверху прикреплены к крышке, а снизу - к основе, причем каждый триммер имеет установленный с возможностью вращения на 360° вал триммера с прорезью, основание триммера с рабочей плоскостью и тормоз.
4. Ветроэнергетический агрегат по п.1, который отличается тем, что кольцевая платформа установлена на эстакаде.
5. Ветроэнергетический агрегат по п.1, который отличается тем, что со стороны паруса установлена плоская вставка, отделяющая рабочую плоскость триммера от крайнего троса-растяжки.
6. Ветроэнергетический агрегат по п.1, который отличается тем, что триммер имеет основание триммера, выполненное из упругого листового материала. W?.2DCI u Энергетический агрегат по п.1, который
Figure imgf000014_0001
вал триммера выполнен с продольной прорезью.
8. Ветроэнергетический агрегат по п.1, который отличается тем, что выполнен с возможностью управления триммером через систему управления триммером.
9. Ветроэнергетический агрегат по п.1, который отличается тем, что выполнен с возможностью управления триммером через систему управления триммером, при этом каждая система управления триммером подключена к общей системе управления агрегатом.
10. Ветроэнергетический агрегат по п.1, который отличается тем, что выполнен с общей системой управления, выполненной с возможностью беспроводного и/или проводного подключения к компьютеру и/или ноутбуку и смартфону.
11. Ветроэнергетический агрегат по п.1, который отличается тем, что выполнен с общей системой управления, содержащей модуль GSM и модуль беспроводной связи (Wi-Fi).
12. Ветроэнергетический агрегат по п.1, который отличается тем, что тормозное устройство выполнено электромагнитным.
13. Ветроэнергетический агрегат по п.1, который отличается тем, что парус выполнен из упругого материала.
14. Ветроэнергетический агрегат по п.1, который отличается тем, что валы оснований являются валами отбора мощности.
15. Ветроэнергетический агрегат по п.1, который отличается тем, что содержит тормозное устройство агрегата.
16. Ветроэнергетический агрегат по п.1, который отличается тем, что включает в себя агрегаты, потребляющие механическую энергию, установленные с возможностью отбора мощности.
PCT/UA2021/000103 2021-08-04 2021-12-20 Ветроэнергетический агрегат WO2023014335A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA202104506 2021-08-04
UAA202104506 2021-08-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023014335A1 true WO2023014335A1 (ru) 2023-02-09

Family

ID=85156098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2021/000103 WO2023014335A1 (ru) 2021-08-04 2021-12-20 Ветроэнергетический агрегат

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023014335A1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2125182C1 (ru) * 1996-12-16 1999-01-20 Сергей Иванович Цыбульников Ветроэнергетическая установка
RU31614U1 (ru) * 2002-12-27 2003-08-20 Попов Максим Александрович Ветродвигатель
US20060152013A1 (en) * 2004-11-24 2006-07-13 Jon Mooring Wind powered pendulating land sail electricity generation system
RU2290533C1 (ru) * 2005-06-27 2006-12-27 Дальневосточный государственный технический университет Ветродвигатель
RU2430463C2 (ru) * 2006-01-20 2011-09-27 Саутвест Виндпауэр, Инк. Контроллер торможения и элементы управления его включением для ветровой турбины
RU2665847C1 (ru) * 2017-05-22 2018-09-04 Вячеслав Антонович Якимчук Модуль преобразования энергии ветра

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2125182C1 (ru) * 1996-12-16 1999-01-20 Сергей Иванович Цыбульников Ветроэнергетическая установка
RU31614U1 (ru) * 2002-12-27 2003-08-20 Попов Максим Александрович Ветродвигатель
US20060152013A1 (en) * 2004-11-24 2006-07-13 Jon Mooring Wind powered pendulating land sail electricity generation system
RU2290533C1 (ru) * 2005-06-27 2006-12-27 Дальневосточный государственный технический университет Ветродвигатель
RU2430463C2 (ru) * 2006-01-20 2011-09-27 Саутвест Виндпауэр, Инк. Контроллер торможения и элементы управления его включением для ветровой турбины
RU2665847C1 (ru) * 2017-05-22 2018-09-04 Вячеслав Антонович Якимчук Модуль преобразования энергии ветра

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2108818A2 (en) Wind turbine structure having a plurality of propellor-type rotors
US20110156392A1 (en) Wind turbine control
EP0035313A2 (en) Wind turbine and method for power generation
EP3564525B1 (en) Vertical shaft wind power generator driving device for self-adaptive variable-propeller, and wind power generator
CA2780030A1 (en) Wind turbine with torque balancing mechanism
WO2009068950A2 (en) Cross fluid-flow axis turbine
CN112585351B (zh) 用于在风力涡轮的单个叶片安装期间使用的配重组件
EP3473851A1 (en) Wind turbine generator
EP2616675A2 (en) Vertical axis wind turbine
WO2020073431A1 (zh) 一种宽风域微风发电系统
EP2516844A2 (en) Energy generation system and related methods
US20130175804A1 (en) Wind turbine shroud and wind turbine system using the shroud
US20030001393A1 (en) Linear motion wind driven power generator
WO2023014335A1 (ru) Ветроэнергетический агрегат
CN202176453U (zh) 偏心环式风力机构
CN101949354A (zh) 一种垂直轴风力机
KR101597466B1 (ko) 슈퍼기어를 이용한 풍력 및 수력 복합형 발전장치
US20130119662A1 (en) Wind turbine control
CN111033032A (zh) 风力设备
KR20110004803A (ko) 터보형 수직축 풍력장치
CN201835981U (zh) 一种垂直轴风力机
RU2426004C1 (ru) Ветроэлектрическая станция для многоэтажных зданий и сооружений
CN203098141U (zh) 一种可调叶片角位移的新型下风向风力机叶片系统
JP2003239842A (ja) 風力エネルギーを位置エネルギーとして蓄積しながら同時に電力エネルギーとして引き出すための風力発電装置
KR20220133241A (ko) 블레이드를 조정할 수 있는 드래그 겸 리프트 기반 풍력 터빈 시스템

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: 21952974

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE