Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра

Авторы патента:


Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра
Устройство и система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии от ветра

 


Владельцы патента RU 2432491:

ХАМАНН Георг (DE)

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии. Устройство содержит, по меньшей мере, один генератор для выработки электрической энергии и ведущий вал, который соединен с генератором и который содержит множество лопастей, которые приводятся во вращение проходящим воздухом. Лопасти расположены вдоль ведущего вала со смещением относительно друг друга в окружном направлении и выполнены в виде репеллеров, при этом расстояние между лопастями в продольном направлении ведущего вала является регулируемым. Ветроэнергетическая система для выработки регенеративной и возобновляемой энергии содержит множество упомянутых устройств, расположенных друг за другом, и/или друг возле друга, и/или друг над другом. Устройство обеспечивает простоту установки, возможность расположения близко к потребителю при автоматической адаптации к параметрам потока. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 21 ил.

 

Изобретение относится к ветроэнергетическому устройству для выработки регенеративной и возобновляемой энергии в соответствии, как следует далее, с ограничительной частью п.1 формулы изобретения.

Настоящее изобретение также относится к ветроэнергетической системе для выработки регенеративной и возобновляемой энергии, содержащей множество таких устройств.

За последние годы стало известно множество различных устройств и систем для выработки энергии, основанных на эксплуатации энергии ветра. На суше и на море установлены одиночные ветровые турбины или целые ветровые фермы, содержащие множество ветровых турбин, для привода генераторов с целью подачи электрической энергии посредством вращения в проходящем ветре.

Однако отдельные ветровые турбины или ветроэнергетические системы, объединенные в ветровые фермы, создают множество недостатков. Ветровые турбины нужно жестко крепить в грунте, для чего требуется соответствующая конструкция, аренда которой исключительно дорога или даже приводит к отрицательному итогу анализа затрат и результатов.

Помимо этого, индивидуальные ветровые турбины или целые ветровые фермы ставят существенные проблемы окружающей среды, особенно в сельских местностях, а также в прибрежных регионах, поскольку они портят ландшафт и морской пейзаж.

Из патента Великобритании №2264754 известна ветровая турбина, имеющая лопасти, расположенные со смещением по окружности относительно друг друга вдоль ведущего вала, которые приводятся во вращение вокруг ведущего вала проходящим ветром. Как следует из патента Великобритании №2264754, лопасти выполнены плоскими и принимают ветер по вертикали к плоскости лопастей.

Из патента США №4355958 известна ветроэнергетическая система для выработки электроэнергии, содержащая цилиндрические лопасти, расположенные вдоль ведущего вала, которые в поперечном сечении имеют форму полукруглых чаш, и эти участки цилиндров лопастей предназначены для захвата ветра с целью передачи мощности ведущему валу.

В публикации WO 02/33253 описана ветровая турбина, содержащая лопасти, расположенные со смещением по окружности относительно друг друга вдоль ведущего вала. Лопасти приводятся в действие сложным механизмом на каждом обороте вокруг ведущего вала, так что когда каждая лопасть движется по ветру, она разворачивает два боковых элемента для получения большей площади ветросбора, причем эти два боковых элемента сворачиваются, когда лопасть движется против ветра, чтобы уменьшить сопротивление лопасти.

Вот почему в основу настоящего изобретения положена задача разработки ветроэнергетического устройства для выработки регенеративной и возобновляемой энергии, которое отличается, в частности, тем, что совместимо с окружающей средой, и которое является простым по конструкции и простым при установке, будучи при этом исключительно эффективным вопреки изменяющемуся ветровому режиму.

Кроме того, изобретение сделано с целью разработки системы с такими устройствами для получения соответствующей модульной конфигурации.

Ветроэнергетическое устройство для выработки регенеративной и возобновляемой энергии содержит, по меньшей мере, один генератор для выработки электрической энергии и ведущий вал, который соединен с генератором и который содержит множество лопастей, приводимых во вращение проходящим ветром. За счет расположения лопастей со смещением по окружности относительно друг друга вдоль ведущего вала давление, оказываемое проходящим ветром, реализуется оптимальным образом, что приводит к удивительно высокой скорости вращения ведущего вала и большому крутящему моменту.

Ветроэнергетическое устройство в соответствии с изобретением, предназначенное для выработки регенеративной и возобновляемой энергии, обладает многими преимуществами, включая:

простоту и легкость установки без проведения строительных работ;

возможность обеспечения основного энергоснабжения в регионе за счет расположения близко к потребителям электроэнергии;

универсальную и - при необходимости - автоматическую адаптацию устройства к существующим параметрам потока при обеспечении, таким образом, оптимизированного отклика устройства в соответствии с изобретением;

выработку электроэнергии без ущерба для окружающей среды;

возможность оптимизации размеров устройства для требуемого энергоснабжения, например специализированное их задание для установки в отдаленных населенных пунктах и т.п.;

выработку энергии без вредных выбросов.

В качестве преимущества следует отметить, что лопастям придана конфигурация типа репеллера, т.е. они имеют конфигурацию, аналогичную воздушным или гребным винтам, которые по определению служат для сообщения движения (например, летательному аппарату или морскому судну), и при этом репеллеры получают мощность от потока окружающего вещества. Термин «типа репеллера» следует понимать как обозначающий репеллеры, которые могут содержать одну, две и даже больше лопастей.

В соответствии с изобретением угол установки лопастей преимущественно является регулируемым для оптимизации использования проходящего воздушного потока, при этом угол установки лопастей вдоль ведущего вала может изменяться от лопасти к лопасти.

Кроме того, в качестве преимущества следует отметить, что промежуток между лопастями является регулируемым в продольном направлении ведущего вала, так что он может быть разным или не быть постоянным.

Дополнительным преимуществом также является то, что угол установки поверхности лопасти является регулируемым относительно ведущего вала, что приводит к выполнению поверхности лопасти с возможностью позиционирования в соответствии с давлением набегающего потока воздуха, и в таком случае может изменяться вдоль длины ведущего вала. Позиционирование можно проводить под управлением компьютера или/или с помощью механических, электромеханических, пневматических или гидравлических средств.

Благодаря посадке лопастей на ведущий вал с возможностью демонтажа изношенные и поврежденные лопасти можно быстро заменять новыми.

В первом предпочтительном варианте осуществления ведущий вал непосредственно соединен с генератором, передавая мощность непосредственно ему. В качестве альтернативы ведущий вал может быть соединен с генератором также посредством подходящего редуктора.

Благодаря установке ведущего вала в каркасе, например, прямоугольной формы, достигаются все преимущества простой, компактной конструкции, предназначенной для облегченной транспортировки и установки. Также достигается преимущество, заключающееся в том, что генератор можно тоже устанавливать на каркасе.

Дополнительное преимущество заключается в том, что каркас расположен, по существу, горизонтально с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, вследствие чего устройство всегда можно оптимально адаптировать к изменениям направления ветра.

Когда устройство содержит ведущий вал и трубу, окружающую лопасти, достигается преимущество канализации воздуха, направляемого и регулируемого при необходимости. Труба может проходить вдоль ведущего вала, имея постоянный диаметр или диаметр, сужающийся от воздухозаборного конца к воздуховыпускному концу.

В качестве преимущества следует отметить возможность расположения устройства в соответствии с изобретением над корпусом судна, содержащего один или более плавучих объектов или поплавков и - предпочтительно - фал. Огромная выгода от этого заключается в том, что устройство плавает в воде, делая возможным размещение устройства в соответствии с изобретением в прибрежном районе без проведения дополнительных строительных работ, и его также можно легко расположить на месте применения с помощью подходящих привязывающих средств, вследствие чего устройство можно водить в эксплуатацию для выработки электрической энергии опять без проведения дорогостоящих строительных работ.

Это дополнительно поддерживается тем, что устройство преимущественно содержит самоориентирующийся рулевой узел.

Как сказано выше, устройство для выработки энергии в соответствии с изобретением приводит к получению существенных скоростей вращения, которые могут вызывать вибрации. Поэтому ведущий вал преимущественно вращается в подшипниках, находящихся на обоих концах, а также, по меньшей мере, в одном дополнительном месте, например в двух-пяти местах, между концами, в результате чего, с одной стороны, устройство в целом приобретает жесткость, а с другой стороны, вращение ведущего вала в большей или меньшей степени освобождается от вибраций.

В качестве подшипников ведущего вала предусмотрены самосмазывающиеся, снабженные уплотнением, рассчитанным на весь срок службы, а также выполненные из пластмассы или керамики подшипники скольжения или шариковые подшипники, поскольку они, с одной стороны, имеют большой срок службы, а с другой - не требуют технического обслуживания.

Дополнительное преимущество заключается в том, что ведущий вал выполнен как шлицевой вал, а опора каждой лопасти - как шлицевая опора. Это позволяет получить систему посадки лопастей на ведущий вал, которая является простой, эффективной и легкой для регулирования, с одновременной гарантией ее стабильной работы на приводном валу для плавной передачи мощности на ведущий вал.

С помощью сетчатого ограждения, предусмотренного вокруг устройства, оно защищается от летающих объектов, например, таких как падающие листья, или также от птиц.

Конкретно преимущественная конфигурация лопастей воплощена таким образом, что каждые две лопасти, смещенные друг от друга на 180°, образуют общий трубчатый элемент, содержащий полость, в которой заключена текучая среда. При этой компоновке текучая среда заполняет полость не полностью, а предпочтительно, по существу, лишь половину полости, которая имеет симметричную конфигурацию из двух половин лопасти. Когда полость располагается горизонтально, в обеих половинах полости присутствует, по существу, одно и то же количество текучей среды. При дальнейшем вращении лопастей текучая среда внезапно ускоряется под действием силы тяжести, вынуждающей дальнейшее вращение лопастей. Когда трубчатых лопастей много, достигаются постоянная скорость вращения и, по существу, постоянный крутящий момент. Хотя текучая среда преимущественно является водой, можно применять любую другую подходящую текучую среду.

Эта конфигурация удобна, в частности, когда воздушный поток слаб, вследствие чего у него можно отобрать лишь малое количество движущей энергии, не вызывая при этом вращения лопастей.

Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать ветроэнергетическую систему для выработки регенеративной и возобновляемой энергии, отличающуюся тем, что она содержит множество устройств по любому из пп.1-17 формулы изобретения, расположенных друг за другом, и/или друг возле друга, и/или друг над другом.

Следовательно, одну такую систему можно выполнить модульной, чтобы сделать ее универсально адаптируемой к условиям применения.

В одном конкретном варианте осуществления все ведущие валы устройств также взаимосвязаны, осуществляя тем самым привод генератора как единое целое.

Кроме того, настоящее изобретение также предусматривает применение одного или более устройств в соответствии с изобретением еще и для сообщения движения судну. Энергия, вырабатываемая устройством или системой в соответствии с изобретением, может служить для энергоснабжения электрических двигателей, которые в свою очередь осуществляют привод гребных винтов, продвигающих судно, что может осуществляться непосредственно или через посредство аккумуляторов, заряжаемых устройством или системой в соответствии с изобретением.

Помимо этого, устройство или система в соответствии с изобретением может служить вместо средств удовлетворения потребности в электрической энергии пассажирского судна и/или грузового судна либо также и в дополнение к таким средствам.

В итоге устройство или система в соответствии с изобретением находит универсальное применение и в неподвижном варианте, и в подвижных наземных, воздушных и водных транспортных средствах.

Дополнительные подробности, признаки и преимущества приведены в нижеследующем описании со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 представлен вид сбоку устройства для выработки регенеративной и возобновляемой энергии в соответствии с изобретением в первом варианте его осуществления;

на фиг.2 представлен схематический вид сбоку вдоль линии II-II, показанной на фиг.1;

на фиг.3 представлен схематический частичный вид ведущего вала с лопастями устройства в соответствии с изобретением;

на фиг.4 представлен частичный вид в перспективе одного аспекта конструкции ведущего вала, иллюстрирующий лопасти с их опорами;

на фиг.5 представлен вид с пространственной деталировкой части опоры с двумя лопастями на приводном валу;

на фиг.6 представлен схематический вид спереди устройства в соответствии с изобретением в дополнительном варианте его осуществления;

на фиг.7 представлен схематический вид сверху вниз поворотного каркаса устройства в соответствии изобретением;

на фиг.8 представлен вид в перспективе дополнительного варианта осуществления ведущего вала устройства в соответствии с изобретением, оснащенного трубчатыми лопастями;

на фиг.9 представлен вид спереди варианта осуществления, показанного на фиг.8;

на фиг.10 представлен вид сбоку варианта осуществления, показанного на фиг.8;

на каждой из фиг.11а-11с представлен схематический вид в увеличенном масштабе одного варианта осуществления трубчатых лопастей;

на каждой из фиг.12а-12с представлена особая разновидность лопастей, показанных на фиг.11а-11с;

на фиг.13 представлен схематический вид сверху вниз системы в соответствии с изобретением в первом варианте ее осуществления, предусматривающем корпус судна, имеющий один поплавок;

на фиг.14 представлен схематический вид сверху вниз системы в соответствии с изобретением в первом варианте ее осуществления, предусматривающем корпус судна, имеющий два поплавка;

на фиг.15 представлен схематический вид сверху вниз системы в соответствии с изобретением в первом варианте ее осуществления с корпусом судна, предусматривающем корпус судна, имеющий три поплавка;

на фиг.16 представлен схематический вид спереди в частичном сечении устройства в соответствии с изобретением на судне, имеющем множество поплавков;

на фиг.17 представлен схематический вид сбоку, иллюстрирующий применение множества устройств в соответствии с изобретением или системы, которую они образуют, на большем судне с одним поплавком.

Одинаковые компоненты, показанные на чертежах, обозначены в нижеследующем описании одинаковыми позициями.

В соответствии с фиг.1 на виде сбоку показано ветроэнергетическое устройство для выработки регенеративной и возобновляемой энергии в соответствии с настоящим изобретением в первом варианте его осуществления. Как показано на фиг.1, устройство 1 в соответствии с изобретением содержит генератор 3, который может быть соединен посредством редуктора 4 и ремня 6 с приводным валом 5. Ремень может быть плоским, V-образным или также зубчатым ремнем.

На своих концевых участках ведущий вал 5 вращается в подшипниках 13, а кроме того, вращается в подшипниках 87, причем все подшипники поддерживаются посредством опор 79.

Как очевидно из фиг.1, устройство в соответствии с изобретением содержит в этом варианте осуществления плавучие объекты или поплавки 61, что очевиднее из фиг.2 на виде сбоку вдоль линии II-II, показанной на фиг.1.

Помимо этого, как очевидно из фиг.1, вдоль ведущего вала расположено множество репеллеров 19, имеющих одинаковую форму пропеллеров. Каждый репеллер 19 содержит две лопасти 21, смещенные относительно друг друга на 180°, которые приводятся во вращение проходящим воздухом. Как уже упоминалось, репеллеры 19 также могут содержать лишь одну лопасть или более двух лопастей 21.

Лопасти 21 и репеллеры 19 соответственно расположены вдоль ведущего вала 5 со смещением по окружности относительно друг друга, что подробнее поясняется ниже.

Поплавки 61 предпочтительно снабжены фалом 63, гарантирующим ориентацию устройства 1 в соответствии с изобретением навстречу ветру, как показано стрелкой 10. Этой ориентации устройства 1 в соответствии с изобретением способствует наличие рулевого узла 14, с помощью которого устройство 1 в соответствии с изобретением ориентируется навстречу потоку воздуха.

В соответствии с фиг.2 показано, насколько просто выполнено устройство в соответствии с изобретением. Два поплавка 61 соединены, по меньшей мере, одним соединительным средством 16, например, в форме поперечины, а опоры 79 каркаса соответственно поддерживаются поплавками 61.

Как показано стрелкой 18, лопасти 21 устройства в соответствии с изобретением вращаются против часовой стрелки, при этом лопасти, как показано на фиг.2, расположены со смещением по окружности относительно друг друга вдоль ведущего вала 5, как показано на фиг.1, что и приводит к изображенному здесь контуру.

Конечно, с тем же успехом возможно и расположение лопастей по-другому, как в том, что касается промежутка между ними вдоль ведущего вала 5, так и в том, что касается угла их установки относительно друг друга. Иными словами, лопасти 21 одного репеллера 19 повернуты относительно лопастей 21 следующего репеллера 19 на регулируемый угол для достижения оптимального отбора энергии потока.

В соответствии с фиг.3 схематически изображены оптимальные возможности регулирования лопастей 21 репеллеров 19 на ведущем валу 5.

Каждая лопасть 21 преимущественно выполнена с возможностью поворота, как показано двойной стрелкой 39, в опоре 41, так что каждая поверхность лопасти может быть ориентирована под индивидуальным углом в потоке проходящего воздуха.

Кроме того, можно переместить репеллеры 19 вдоль ведущего вала, как показано двойными стрелками 43. Возможности, показанные на фиг.3, являются лишь примерами, а показанная компоновка отдельных репеллеров 19 может и не соответствовать их реальной установке, при этом двойные стрелки 45 указывают возможность поворота лопастей, например, как показано на фиг.1 и 2.

Эта возможность оптимальной установки, достигаемая в соответствии с изобретением, приводит к оптимальным аэродинамическим характеристикам ведущего вала с дополнительной возможностью использования не только идентичных лопастей, как показано на фиг.3, но также и различных лопастей, имеющих разные поверхности, что позволяет провести оптимизацию устройства в соответствии с изобретением.

В соответствии с фиг.4 изображен схематический вид в перспективе варианта осуществления конструкции ведущего вала 5, характерной особенностью которого является шлицевой вал 40, имеющий продольное расположение шлицев, что лучше всего видно из фиг.5, которая иллюстрирует выполнение с пространственной деталировкой. Опора 41 выполнена разрезной с двумя обечайками 47, каждая из которых содержит шлицевой внутренний контур, взаимосвязанный со шлицами вала 40 для гарантированного зажима шлицевого вала 40.

В каждой обечайке 47 вставлена установочная втулка 48. При такой компоновке оси втулок 48 направлены вдоль одной линии таким образом, что лопасти 21 располагаются со смещением относительно друг друга точно на 180 градусов. Установочные втулки 48 имеют внутри шлицевой профиль, точно согласующийся со шлицевым профилем муфты 49 каждой лопасти 21. Это гарантированное шлицевое соединение обеспечивает расположение лопастей 21 с возможностью их поворота по необходимости, одновременно делая очень простым закрепление пары лопастей 21 со смещением по окружности относительно соседней пары (соседних пар) путем закрепления обечайки 47 вокруг шлицевого вала 40 со смещением по окружности. Для прикрепления обечаек 47 друг к другу и соответственно установочных втулок 48 к обечайкам служат обычные крепежные детали 51, включающие в себя гайки и болты.

В соответствии с фиг.6 изображено устройство 1 в соответствии с изобретением в первом варианте его осуществления, в котором компоновка репеллеров 19 или лопастей 21 соответствует компоновке, показанной на фиг.1, причем фиг.6 представляет собой вид спереди этой компоновки.

В соответствии с фиг.7 показано, что устройство 1 в соответствии с изобретением содержит каркас 7, по существу, круглой конфигурации, установленный с возможностью вращения вокруг оси 8, что делает возможным поворот устройства 1 в соответствии с изобретением вокруг оси 8 в направлении стрелок 22 и, таким образом, обуславливает оптимальную ориентацию устройства по потоку, чему способствует рулевой узел 14.

В соответствии с фиг.8-10 изображено устройство в соответствии с изобретением в альтернативном варианте его осуществления. На фиг.8 представлен вид в перспективе, на фиг.9 - вид спереди, а на фиг.10 - вид сбоку.

В соответствии с фиг.11а-11с изображены в увеличенном масштабе две лопасти 24 репеллера, смещенные относительно друг друга на 180°, совместно образующие трубчатый профиль 26, в котором выполнена удлиненная полость 28. Эта удлиненная полость 28 уплотнена от окружающей среды и содержит текучую среду 30, предпочтительно воду, которая заполняет полость 28 не полностью, а в сущности лишь наполовину. Когда лопасти 24 пары, образующей трубчатый профиль 26, поворачиваются из горизонтального положения, показанного на фиг.11а, в котором текучая среда 30 оказывается, по существу, равномерно распределенной в полости 28, в одну сторону, как показано стрелкой 32, текучая среда 30 резко перемещается, опускаясь под действием силы тяжести в часть полости (см. фиг.11b), что приводит к внезапному приложению крутящего момента в соответствующих лопастях 24. На фиг.11с показана находящаяся в своем самом нижнем положении заполненная полость 28, которая в дальнейшем снова поворачивается в положение, показанное на фиг.11a, и т.д.

В соответствии с фиг.12а-12с изображена разновидность варианта осуществления, показанного на фиг.11а-11с. На обеих сторонах и обоих концах лопастей 24 предусмотрены законцовки 34 типа лопастей, позволяющие получить еще лучшую поверхность лопастей, особенно когда набегающий поток слаб, т.е. особые разновидности, показанные на фиг.8-12с, оказываются, таким образом, пригодными, в частности, в случае слабого набегающего потока.

В соответствии с фиг.13 на схематическом виде сверху вниз изображена система 101 в соответствии с изобретением. Система 101 содержит два устройства в соответствии с изобретением, каждое из которых включает в себя трубу 77, в которой заключены, по меньшей мере, один ведущий вал 5, а также лопасти 21 и репеллеры 19 соответственно. Устройства содержат каркас 7, допускающий вращение трубы 77, способствуя адаптации к направлению воздушного потока, как показано стрелкой 104. Устройства 1 расположены на корпусе 60 судна, функционирующем как поплавки 61. Генератор может находиться либо внутри, либо снаружи трубы 77. Устройства 1 служат для выработки энергии в море, при этом энергия, вырабатываемая генератором (генераторами), подается по соответствующим силовым кабелям в подсоединенные энергосети.

В качестве альтернативы энергия, вырабатываемая системой 101 или устройствами 1, может также служить для сообщения движения корпусу 60 судна, который может двигаться в желаемом направлении, например так, как показано стрелкой 106, независимо от направления 104 ветра.

В соответствии с фиг.14 изображена система 101 в соответствии с изобретением во втором варианте ее осуществления, содержащая три устройства 1, расположенные на платформе 102, установленной в свою очередь на двух поплавках 61. Компоновка этих двух поплавков 61, аналогичная катамарану, делает вариант осуществления системы в соответствии с изобретением, показанный на фиг.14, пригодным, в частности, для морского оборудования, вырабатывающего энергию.

В соответствии с фиг.15 изображена система 101 в соответствии с изобретением в третьем варианте ее осуществления, имеющая конфигурацию тримарана с тремя поплавками 61, соединенными параллельно с помощью подходящих поперечин 103. На плавучих каркасах 7, находящихся на среднем поплавке 61, расположены два вырабатывающих энергию устройства 1.

В соответствии с фиг.16 схематически показано, как устройство 1 в соответствии с изобретением используется для сообщения движения большому судну 105.

Устройство расположено на верхней палубе 107 судна 105, имеющего конфигурацию, подобную тримарану, и содержащего три поплавка 109, которые могут иметь соответствующую известную форму.

На фиг.16 показан вид спереди в частичном сечении судна 105, приводы которого расположены позади поплавков 109, и при этом возможны дополнительные движители 111.

В поплавках 109 заключены аккумуляторы 113, выполненные с возможностью запасания энергии, вырабатываемой устройством 1, и делающие эту энергию доступной для приводов, например, 111.

Судно 105 может содержать палубу 115 для груза, например, такого как контейнеры, автомобили и т.д., а также пассажирскую палубу 117.

Конечно, с тем же успехом можно «нарастить» устройство 1 в соответствии с изобретением посредством системы в соответствии с изобретением, состоящей из множества устройств 1 для снабжения энергией, которая необходима для сообщения движения судну и которую можно использовать для подачи в движительную установку судна посредством соответствующих электродвигателей.

Помимо этого, устройство 1 в соответствии с изобретением может служить либо вместо средств снабжения энергией или выработки энергии для других потребителей энергии на борту судна, например для освещения, обогрева и т.п., либо также и для этих целей.

В соответствии с фиг.17 на виде сбоку изображено большее судно 121, в данном случае представленное в форме пассажирского судна, на верхней палубе которого расположена система 101 в соответствии с изобретением, содержащая три устройства 1 в соответствии с изобретением, каждое из которых установлено одним и тем же образом на поворотных каркасах и обращено к преобладающему ветру. Преимущество устройства и системы в соответствии с изобретением становится еще яснее при сравнении с так называемым ротором Флеттенера, который расположен, по существу, вертикально, и заключается оно в том, что при наличии устройства и системы в соответствии с изобретением нет риска крена, как в случае ротора Флеттенера, вызывающего крен судна из-за воздействия ветра.

Ветроэнергетическое устройство в соответствии с изобретением, предназначенное для выработки регенеративной и возобновляемой энергии, обладает многими преимуществами, включая:

простоту и легкость установки без проведения строительных работ, что позволяет ввести устройство в эксплуатацию при минимальных затратах времени;

возможность обеспечения основного энергоснабжения в регионе за счет расположения близко к потребителям электроэнергии;

возможность получения модульной конфигурации всей системы посредством множества устройств для оптимальной эксплуатации воздушного потока в зависимости от условий на месте применения;

универсальную и - при необходимости - автоматическую адаптацию устройства к существующим условиям течения при обеспечении, таким образом, оптимизированного отклика устройства в соответствии с изобретением;

выработку электроэнергии без ущерба для окружающей среды;

возможность оптимизации размеров устройства для требуемого энергоснабжения, например специализированное их задание для установки в отдаленных населенных пунктах и т.п.;

возможность адаптации обслуживания к любому потоку воды и разнообразным условиям течения;

выработка энергии без вредных выбросов, включая энергию для сообщения движения судам всех типов;

возможность заключения устройства в кожух в зависимости от варианта осуществления, в частности, для работы на низком уровне шума.

1. Ветроэнергетическое устройство (1) для выработки регенеративной и возобновляемой энергии, содержащее, по меньшей мере, один генератор (3) для выработки электрической энергии и ведущий вал (5), который соединен с генератором (3) и который содержит множество лопастей (21, 24), которые приводятся во вращение проходящим воздухом, причем лопасти (21, 24) расположены вдоль ведущего вала (5) со смещением относительно друг друга в окружном направлении, отличающееся тем, что лопасти (21, 24) выполнены в виде репеллеров, при этом расстояние между лопастями (21, 24) в продольном направлении ведущего вала (5) является регулируемым.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол установки поверхности (22) лопасти является регулируемым относительно ведущего вала (5).

3. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что регулирование лопастей (21, 24) осуществляется компьютером с помощью механических, электромеханических, пневматических или гидравлических средств.

4. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что лопасти (21, 24) установлены на ведущем валу (5) с возможностью демонтажа.

5. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что ведущий вал (5) непосредственно соединен с генератором (3).

6. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что ведущий вал (5) установлен в каркасе (7).

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что каркас расположен практически горизонтально с возможностью вращения вокруг вертикальной оси.

8. Устройство по любому пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно расположено в трубе (77)

9. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно расположено над корпусом судна, содержащего один или более плавучих объектов или поплавков (61) и предпочтительно фал (63).

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно содержит самоориентирующийся рулевой узел.

11. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что ведущий вал (5) вращается в подшипниках, находящихся на обоих концах, а также, по меньшей мере, в одном дополнительном месте (87) между концами.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что в качестве подшипников ведущего вала (5) предусмотрены самосмазывающиеся, снабженные уплотнением, рассчитанным на весь срок службы, а также выполненные из пластмассы или керамики подшипники скольжения или шариковые подшипники.

13. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что ведущий вал (5) выполнен как шлицевой вал (40), а опора каждой лопасти (21) - как шлицевая опора (48).

14. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что предусмотрена сеточная клетка, окружающая устройство.

15. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что каждые две лопасти (24), смещенные друг от друга на 180°, образуют общий трубчатый профиль (26), содержащий полость (28), в которой заключена текучая среда (30).

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что текучая среда (30) в полости (28) является водой.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что текучая среда (30) заполняет, по существу, половину полости (28).

18. Ветроэнергетическая система (101) для выработки регенеративной и возобновляемой энергии, отличающаяся тем, что она содержит множество устройств (1) по любому из пп.1 и 17, расположенных друг за другом, и/или друг возле друга, и/или друг над другом.

19. Ветроэнергетическая система по п.18, отличающаяся тем, что все ведущие валы (5) устройств (1) взаимосвязаны.

20. Применение, по меньшей мере, одного устройства (1) по любому из пп.1-17 для сообщения движения судну (105, 121).

21. Применение системы (101) по п.18 или 19 для сообщения движения судну.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. .

Изобретение относится к ВЭУ, имеющим доказанное на практике преимущество в виде совпадающих с направлением ветра осей вращения турбины и генератора, установленных на валу, выполненном за одно целое, или на двух раздельных коаксиальных валах, а также имеющих возможность вращения как ротора, так и статора (контрротора) в противоположные стороны.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования ветровой энергии в электрическую. .

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики и гидроэнергетики, в частности к установкам преобразования энергии потока среды, которые предназначены для преобразования энергии потока среды в электрическую энергию.

Изобретение относится к конструкциям установок для преобразования энергии течения воздушного потока в электрическую энергию. .

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для производства электроэнергии. .

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для превращения энергии ветра, искусственно созданных потоков воздуха или газов, которые имеют вертикальную составляющую по отношению к поверхности земли, а также гравитационной энергии в механическую энергию.

Изобретение относится к области гелио- и ветроэнергетики и может быть использовано для преобразования ветровой и солнечной энергии в электрическую с целью обеспечения электроэнергией автономных потребителей различной мощности и назначения.

Изобретение относится к энергетике и может использоваться для преобразования кинетической энергии ветра в механическую или электрическую энергию. .

Изобретение относится к энергетике, а именно к устройствам для получения электрической энергии

Изобретение относится к ветроэнергетике

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии

Изобретение относится к ветроэнергетике

Изобретение относится к ветроэнергетике

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к регулируемым ветроколесам. Ветроколесо содержит основание с подшипниками, горизонтальный вал, лопасти, роторы, имеющие магнитный контакт со статорами, установленными на основании, редукторы. Роторы соединены с входными валами редукторов, на выходных валах которых установлены дополнительные лопасти, выполненные с возможностью вращения относительно главной оси. Профили основных и дополнительных лопастей выполнены с возможностью наложения друг на друга при повороте дополнительных лопастей. При увеличении ветра на статоры подается напряжение, приводящее к вращению роторов, выходных валов редукторов и, соответственно, повороту дополнительных лопастей. Конструкция ветроколеса обеспечивает возможность изменения количества лопастей в зависимости от скорости ветра, а также повышение надежности из-за отсутствия вращающегося токосъема, обеспечения бесконтактности. 7 ил.

Изобретение относится к области альтернативной энергетики с использованием возобновляемых источников энергии. Ветроэнергетическая установка содержит ротор, промежуточный редуктор, гидравлическую систему, гидравлический насос, гидравлический мотор, регулятор оборотов гидравлического мотора и генератор электрического тока. Ротор разбит на независимые ступени по диаметру, установленные на коаксиальных валах. Установка снабжена промежуточным валом, обеспечивающим передачу крутящего момента валу гидронасосов, датчиком секундного расхода жидкости и гидравлическим переходником. Коаксиальные валы сообщены посредством промежуточного редуктора и муфт свободного хода с промежуточным валом. Общая мощность установки разбита на отдельные энергоблоки. Крутящий момент от каждой ступени передается через телескопические валы, муфты свободного хода, промежуточный редуктор на вал гидронасосов. Гидромоторы вращают ротор генератора с постоянными оборотами независимо от скорости ветра, т.к. имеют регуляторы постоянных оборотов. Муфты обеспечивают независимость работы ступеней друг от друга. Поэтому каждая ступень ротора вращается с разной угловой скоростью. Суммирование крутящих моментов ступеней осуществляется промежуточным редуктором. Использование установки обеспечит повышение коэффициента использования энергии ветра за счет разбивки ротора на ступени при том же диаметре ротора. 13 ил.

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики и может быть использовано для преобразования кинетической энергии воздушного потока в механическую и электрическую энергию. Ветровая электростанция на постоянном воздушном потоке включает множество ветроэнергетических установок, содержащих ветровые колеса с электрогенератором, нагревательный элемент и аэродинамическую трубу. Ветровые колеса с электрогенератором расположены в подземных туннелях, соединенных с башней, в которой расположены газовые горелки, создающие постоянный воздушный поток. Башня выполнена из полимерных материалов, снабжена ребрами жесткости в виде обручей и подвешена на тросах к аэростату. На башне в устье аэродинамической трубы смонтирован барабан с лопастями, установленный с возможностью вращения и создания разрежения под действием горизонтальных потоков воздуха. Ветроэнергетическая установка пригодна для установки в труднодоступных местах и обеспечивает возможность бесперебойного получения электроэнергии, а также уменьшение шумовых и вибрационных воздействий на окружающую среду. 2 ил.
Наверх