WO2023166456A1 - Ветроэнергетическая установка - Google Patents
Ветроэнергетическая установка Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023166456A1 WO2023166456A1 PCT/IB2023/051944 IB2023051944W WO2023166456A1 WO 2023166456 A1 WO2023166456 A1 WO 2023166456A1 IB 2023051944 W IB2023051944 W IB 2023051944W WO 2023166456 A1 WO2023166456 A1 WO 2023166456A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- shaft
- wind
- wind turbine
- blades
- wind wheel
- Prior art date
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
- F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
- F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/06—Rotors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Definitions
- the invention relates to wind energy and can be used in the field of alternative energy.
- the element is made elastic in the form of a spring rigidly fastened to the working shaft and the rotor shaft, having a limiter for the movement of the spring along the plane passing through the axis of the working shaft, and excludes rotation around the axis of the working shaft.
- the element is made in the form of a rocker, made with the possibility of rotation around an axis perpendicular to the axis of the working shaft and the axis of the rotors, while the rocker rests on the limiter of movements in the form of a bracket, rigidly connected to a spring-loaded sleeve with splined or keyed connection, located on the working shaft [1] -
- the disadvantages of the known wind turbine are the relatively low value of the aerodynamic quality of its self-rotating rotors, the design complexity of the wind turbine and low efficiency.
- the objective of the invention is to simplify the design of the proposed device and increase its efficiency
- the essence of the invention lies in the fact that in a wind turbine with a wind wheel, which has a vertical shaft with blades attached to it, according to the invention, the blades are profiled and the upper part is attached to the partitions of the cap, made in the form of a spherical segment so that the wind wheel takes the form of a top, vertical the shaft is installed between the free ends of two horizontal beams, the other ends of which are rigidly attached to fixed vertically mounted rack and located at a distance from each other, and with the help of a threaded sleeve, the shaft is suspended from the upper horizontal beam with its upper part, and its lower end is made spherical and located in a cylindrical hole made in the lower beam, thereby providing the possibility of vertical movement of the shaft , and the upper end is kinematically connected to the generator mounted on the upper beam.
- Fig. 1 shows a general view of a wind turbine.
- in fig. 2 is a side view of the installation
- Fig. 3 shows a front view of the installation.
- in fig. 4 threaded sleeve, on which a vertical shaft is suspended
- Fig. 5 the lower platform of the wind turbine with a spherical hole and the lower free part of the vertical shaft
- FIG. 6 shows the lower platform of the installation with a spherical hole
- Fig. 7 the direction of the wind flow on the blades and on the node with a view of the spherical segment.
- the wind power plant consists of a wind wheel, the vertical shaft (1) of which is connected to the blades (2).
- the blades (2) are profiled and attached by the upper part to the partitions (3) of the cap (4) so that the wind wheel takes the form of a top.
- the vertical shaft (1) is installed between the free ends of two horizontal beams (5, 6), the other ends of which are rigidly attached to a fixed vertically mounted post (7) and located at a distance from each other.
- the shaft (1) of the wind wheel with the help of a threaded bushing (8) is suspended by its upper part on the upper horizontal beam (5), and the lower end of the shaft (1) is made spherical (9) and is located in a cylindrical hole (10) made in the lower beam (6), thereby allowing vertical movement of the shaft (1).
- the upper end of the shaft (1) is kinematically connected to the generator (11) mounted on the upper beam (5).
- the minimum number of blades (2) of the wind turbine is three (five or seven may also be preferred). The location of the blades (2) fully corresponds to the positions of the partitions (3) of the cap (4), as a result of which the wind wheel takes the form of a gyroscope (top) (Fig. 3).
- gyroscopic effect which is an effect that occurs due to the inertia of a rotating solid body caused by its precession [2], on which the principle of operation of the proposed installation is based.
- the main property of precession is inertia: as soon as the force causing the precession of the top disappears, the precession will stop, and the axis of rotation of the top will take a fixed position in space [3]. Such a phenomenon as precession can be observed with a strong rotation of the disk.
- the wind power plant works as follows.
- the design of the wind wheel makes it possible to provide the same wind effect on the blades (2) regardless of the wind direction.
- the movement of the wind wheel occurs due to the difference between the windward and counterwind surfaces of the blades (2).
- the rotation of the wind wheel around its axis begins. Since the wind wheel rests on the upper horizontal beam (5) of the wind turbine by means of the bushing (8), its rotational movement is carried out according to the principle of rotation of the gyroscope.
- the wind generator can be used in the following areas:
- this device has a high torque and can be used as a drilling or pumping unit, mill, churn or to start machines, mechanisms, machine tools, etc., without the use of an electric generator.
- Units can be used as propulsion units for offshore oil and gas production and exploration platforms.
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 ветроэнергетике и может быть использовано в области альтернативной энергетики. Ветроэнергетическая установка имеет профилированные лопасти, соединенные с вращающимся вертикальным валом и своими верхними частями прикрепленные к перегородкам колпака, выполненного в виде сферического сегмента. Вал установлен между свободными концами двух горизонтальных балок, другие концы которых жестко прикреплены к неподвижной вертикально установленной стойке и расположены на расстоянии друг от друга. С помощью втулки вал верхней частью подвешен из верхней горизонтальной балки. Шарообразный нижний конец вала расположен в цилиндрическом отверстии в нижней балке, что обеспечивает возможность вертикального перемещения вала. Верхний конец Вала кинематически связан с установленным на верхней балке генератором. Упрощается конструкция устройства и повышается КПД устройства.
Description
Ветроэнергетическая установка
Область техники
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в области альтернативной энергетики.
Уровень техники
Известен прецессирующий ветродвигатель с вертикальным расположением вала, содержащий рабочее колесо в виде системы из свободно вращающихся роторов, расположенных на валу, который соединен с рабочим валом. Согласно решению рабочий вал расположен вертикально, а ветродвигатель содержит элемент для обеспечения третьей степени свободы, скрепленный с валом каждого ротора и с рабочим валом и обеспечивающий возможность поворачивать ось вала ротора относительно оси рабочего вала, в плоскости, проходящей через ось рабочего вала. Элемент выполнен упругим в виде рессоры, жестко скрепленной с рабочим валом и валом ротора, имеющей ограничитель перемещения рессоры, вдоль плоскости, проходящей через ось рабочего вала, и исключает поворот вокруг оси рабочего вала. Элемент выполнен в виде коромысла, выполненного с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси рабочего вала и оси роторов, при этом коромысло опирается на ограничитель перемещений в виде скобы, жестко соединенной с подпружиненной втулкой со шлицевым или шпоночным соединением, расположенной на рабочем валу [1] -
Недостатками известного ветродвигателя являются относительно низкое значение аэродинамического качества его самовращающихся роторов, сложности конструкции ветродвигателя и низкий КПД.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является упрощение конструкции предлагаемого устройства и повышение ее КНД
Сущность изобретения заключается в том, что в ветроэнергетической установке с ветроколесом, который имеет вертикальный вал с прикрепленными на него лопастями, согласно изобретению, лопасти профилированы и верхней частью прикреплены к перегородкам колпака, выполненного в виде сферического сегмента так, чтобы ветроколесо принимало форму волчка, вертикальный вал установлен между свободными концами двух горизонтальных балок, другие концы которых жестко прикреплены к
неподвижной вертикально установленной стойке и расположены на расстоянии друг от друга, причем с помощью резьбовой втулки вал верхней частью подвешен из верхней горизонтальной балки, а его нижний конец выполнен шарообразно и расположен в цилиндрическом отверстии, выполненном в нижней балке, тем самым обеспечивая возможность вертикального перемещения вала, а верхний конец кинематически связан с установленным на верхней балке генератором.
Краткое ояисание графических материалов
Сущность изобретения поясняют следующие чертежи: на фиг. 1 показан общий вид ветроэнергетической установки. на фиг. 2 - вид установки сбоку, на фиг. 3 - показан вид установки спереди. на фиг. 4 - втулка с резьбой, на котором подвешен вертикальный вал, на фиг. 5 - нижная платформа ветроэнергетической установки со сферическим отверстием и нижней свободной частью вертикального вала, на фиг. 6 - показана нижная платформа установки со сферическим отверстием, на фиг. 7 - направление ветрового потока на лопастях и на узле с видом сферического сегмента.
Реализация изобретения
Ветроэнергетическая установка состоит из ветроколеса, вертикальный вал (1) которого соединен с лопастями (2). Лопасти (2) профилированы и верхней частью прикреплены к перегородкам (3) колпака (4) так, что ветроколесо принимает форму волчка. Вертикальный вал (1) установлен между свободными концами двух горизонтальных балок (5, 6), другие концы которых жестко прикреплены к неподвижной вертикально установленной стойке (7) и расположены на расстоянии друг от друга. При этом, вал (1) ветроколеса с помощью резьбовой втулки (8) верхней частью подвешен на верхней горизонтальной балке (5), а нижний конец вала (1) выполнен шарообразным (9) и расположен в цилиндрическом отверстии (10), выполненном в нижней балке (6), тем самым обеспечивая возможность вертикального перемещения вала (1). Верхний конец вала (1) кинематически связан с генератором (11), установленным на верхней балке (5). Минимальное число лопастей (2) ветроколеса - три (предпочтительными вариантами могут быть также пять или семь). Расположение лопастей (2) полностью соответствует положениям перегородок (3) колпака (4), в результате которого ветроколесо принимает форму гироскопа (волчка) (фиг. 3). Благодаря такому строению ветряка, наподобие волчка, и в результате его вращения
возникает гироскопический эффект (гиростатический эффект), представляющий собой эффект, возникающий вследствие инерции вращающегося твердого тела, вызываемой его прецессией [2], на чем основан принцип работы предлагаемой установки. При этом, главное свойство прецессии - безинерционность: как только сила, вызывающая прецессию волчка, пропадёт, прецессия прекратится, а ось вращения волчка займёт неподвижное положение в пространстве [3]. Такое явление, как прецессия, можно наблюдать при сильном вращении диска. Она долго сохраняет свое положение в пространстве, но при снижении скорости вращения становится неустойчивой, ось начинает описывать окружность. Именно использование этого переходного эффекта в ветродвигателе позволяет добиться максимального использования энергии ветра и значительно уменьшить габариты предлагаемого ветродвигателя. Кроме того, в результате опытов по изучению «гироскопического эффекта» рядом исследователей наблюдалось уменьшение веса вращающегося гироскопа: изменение веса гироскопа происходило вдоль оси вращения массы, а в зависимости от направления вращения гироскопа его вес либо уменьшался, либо увеличивался [4].
Ветроэнергетическая установка работает следующим образом.
Конструкция ветроколеса позволяет обеспечить одинаковое воздействие ветра на лопасти (2) независимо от направления ветра. При наличии ветра, движение ветроколеса происходит за счет разности наветренной и противоветренной поверхностей лопастей (2). Вследствие этого, в результате сил лобового давления на лопасти (2), начинается вращение ветроколеса вокруг своей оси. Поскольку ветроколесо опирается на верхнюю горизонтальную балку (5) ветродвигателя посредством втулки (8), его вращательное движение осуществляется по принципу вращения гироскопа. Помимо этого, за счет взаимного совмещения перегородок (3) колпака (4) и профилей лопастей (2), под колпаком (4) появляются три отдельные области (количество областей зависит от числа лопастей), в которых, в случае нахождения в противоветренном положении, накапливающийся ветровой поток, помимо вращения ветроколеса, стремится также толкнуть ветроколесо вверх по направлению его вертикальной оси. Вхождение нижней части (9) вертикального вала (1) ветроколеса установки в цилиндрическое отверстие (10) нижней балки (6) обеспечивается за счет висячего состояния вертикального вала (1), что одновременно направляет вращательное движение вертикального вала (1) в вертикальной плоскости. Иными словами, за счет прецессии «гироскопического эффекта» в результате уменьшения веса ветроколеса увеличится его частота вращения.
Предлагаемое ветроколедо позволяет:
• упростить конструкцию ветряных турбин;
• значительно повысить коэффициент использования энергии ветра;
• являясь тихоходным ветродвигателем, обеспечивать экологическую чистоту окружающей среды, так как не влияет на окружающую флору и фауну, а также не способствует эрозии почвы.
Ветрогенератор можно использовать в следующих областях:
• в индивидуальных хозяйствах - минимальная необходимая мощность которых составляет 5 кВт,
• местные энергосистемы - минимальная мощность 10 кВт,
• данное устройство обладает высоким крутящим моментом и может быть использовано в качестве бурового или насосного агрегата, мельницы, маслобойки или для запуска машин, механизмов, станков и т.п., без применения электрогенератора.
• в виде крышных и подвальных электростанций жилых домов в качестве вспомогательных источников энергии, которые могут обеспечить энергией вход в дом.
• предлагаемые установки могут быть использованы в охотхозяйствах, дачных и садоводческих коллективах.
• установки могут использоваться в качестве силовых установок для морских нефтегазодобывающих и разведочных платформ.
• установки, как составной элемент комбинированных энергетических комплексов, совмещенных как с традиционными дизель-генераторами, так и с альтернативными источниками, такими как оригинальные преобразователи приливной и солнечной тепловой энергии и др.
Источники использованной литературы:
1. Прецессионный ветродвигатель с вертикальным расположением вала, RU2351794C1, 10.04.2009 Бюл. № 10:
2. Ю.Л. Саргсян, Н.Г. Овумян, Г.Ц. Петросян, Теория механизмов и машин, английский-армянский-русский терминологический словарь, Ереван, Инженер, 2009, 392 стр.
3. Википедия, https://ru . wikipedia.org/ wiki/%D0%9F%D 1 %80%D0%B5%D 1 %86%D0%B5%D 1 %81
%DI%81 %D()%B8%D1 %8F htps://hy.wikipedia.org/wiki/%D5%8A%D6%80%D5%A5%D6%81%D5%A5%D5%B
D%D5%AB%D5%A1
Сомсиков А.И. Гироскопические эффекты. Изменение веса вращающихся гироскопов,
Claims
Формула изобретения
Ветроэнергетическая установка с ветроколесом, который имеет вертикальный вал с прикрепленными на него лопастями, отличающаяся тем, что лопасти профилированы и верхней частью прикреплены к перегородкам колпака, выполненного в виде сферического сегмента так, чтобы ветроколесо принимало форму волчка, вертикальный вал установлен между свободными концами двух горизонтальных балок, другие концы которых жестко прикреплены к неподвижной вертикально установленной стойке и расположены на расстоянии друг от друга, причем с помощью резьбовой втулки вал верхней частью подвешен из верхней горизонтальной балки, а его нижний конец выполнен шарообразно и расположен в цилиндрическом отверстии, выполненном в нижней балке, тем самым обеспечивая возможность вертикального перемещения вала, а верхний конец кинематически связан с установленным на верхней балке генератором.
6
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AM20220017 | 2022-03-03 | ||
| AMAM20220017Y | 2022-03-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2023166456A1 true WO2023166456A1 (ru) | 2023-09-07 |
Family
ID=87884389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/IB2023/051944 WO2023166456A1 (ru) | 2022-03-03 | 2023-03-02 | Ветроэнергетическая установка |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2023166456A1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US335388A (en) * | 1886-02-02 | Wind-engine | ||
| RU25546U1 (ru) * | 2002-06-10 | 2002-10-10 | Скулевич Александр Николаевич | Ветроагрегат |
| RU2276285C2 (ru) * | 2001-07-06 | 2006-05-10 | Ооо "Экотехконструкция" | Ветроустановка |
| RU2482328C1 (ru) * | 2012-04-12 | 2013-05-20 | Александр Владимирович Губанов | Поливиндроторный энергоблок |
| RU148539U1 (ru) * | 2014-05-12 | 2014-12-10 | Станислав Алексеевич Воробьев | Ветро-гироскопический энергетический модуль |
-
2023
- 2023-03-02 WO PCT/IB2023/051944 patent/WO2023166456A1/ru unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US335388A (en) * | 1886-02-02 | Wind-engine | ||
| RU2276285C2 (ru) * | 2001-07-06 | 2006-05-10 | Ооо "Экотехконструкция" | Ветроустановка |
| RU25546U1 (ru) * | 2002-06-10 | 2002-10-10 | Скулевич Александр Николаевич | Ветроагрегат |
| RU2482328C1 (ru) * | 2012-04-12 | 2013-05-20 | Александр Владимирович Губанов | Поливиндроторный энергоблок |
| RU148539U1 (ru) * | 2014-05-12 | 2014-12-10 | Станислав Алексеевич Воробьев | Ветро-гироскопический энергетический модуль |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7802967B2 (en) | Vertical axis self-breaking wind turbine | |
| US8894348B2 (en) | Wind turbine | |
| JP2015522755A (ja) | 流れ制御付き垂直軸風車および水車 | |
| US8226348B2 (en) | Vertical axis rotor-type wind turbine | |
| US20120228963A1 (en) | Method and solar-powered wind plant for producing electric power | |
| JP2012233458A (ja) | 風力発電機 | |
| JP2016037954A (ja) | 垂直風力原動機回転抑制機構 | |
| GB2425153A (en) | Wind turbine(s) mounted on a lattice tower | |
| US20130119662A1 (en) | Wind turbine control | |
| AU2020424983B2 (en) | A drag cum lift based wind turbine system having adjustable blades | |
| WO2023166456A1 (ru) | Ветроэнергетическая установка | |
| KR20100047131A (ko) | 듀얼 로터 풍력발전기 | |
| Shahrukh Adnan et al. | Comprehensive review on the wind energy technology | |
| RU2482328C1 (ru) | Поливиндроторный энергоблок | |
| JP5662611B1 (ja) | 垂直風力原動機回転抑制機構 | |
| EP3781806B1 (en) | Kinetic modular machine for producing energy from fluid flows | |
| CN102322400A (zh) | 一种带有尾舵的多转子风力发电系统 | |
| RU2365781C1 (ru) | Ветрогенератор самоуправляемый | |
| CN219549022U (zh) | 风力涡轮机以及风力发电设备 | |
| RU210480U1 (ru) | Энергетическая установка по использованию ветровой энергии | |
| WO2019073189A1 (en) | WIND TURBINE WITH VERTICAL AXIS | |
| Krishnan et al. | Design and development of small capacity vertical axis wind turbine | |
| CN102691624A (zh) | 多级垂直叶片风力发电机 | |
| RU2810877C1 (ru) | Ветротурбинная система на основе аэродинамического сопротивления с регулируемыми лопастями | |
| Kulkarni et al. | Comprehensive Evaluation of Some Innovative Wind Turbines |
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: 23763074 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |