Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию



Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию
Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию
Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию
Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию

 


Владельцы патента RU 2522129:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию путем воздействия на струны набегающего потока воздуха. Колебания струн под действием потока воздуха усиливают за счет увеличения их поверхности путем навешивания на них полотнищ. Преобразование энергии колебаний в полезную энергию концентрируют в одном месте между центром струн и точкой поверхности, являющейся проекцией центра струн на указанную поверхность. Струны располагают так, что их центры пересекаются в одной центральной точке. Изобретение позволяет получать большее количество полезной энергии от потока воздуха. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а точнее, к безлопастным ветряным преобразователям и может быть использовано в автономных источниках, преобразующих энергию ветрового потока в полезную энергию.

Известен способ преобразования ветровой энергии в полезную энергию, в котором ветроприемники вырабатывают электроэнергию за счет колебания упругонатянутых на вертикальных стойках струн, соединенных посредством тяг с подпружиненной подвижной частью линейных электрогенераторов (RU 2391556 C1, 10.06.2010).

Недостаток известного способа преобразования ветровой энергии в полезную энергию заключается в том, что его КПД невысок. Кроме того, его конструкция сложна, а для его работы необходимо учитывать направление ветра.

В качестве прототипа выбран способ преобразования ветровой энергии в полезную энергию, описанный в патенте RU 2244850 C2 (20.01.2005).

В известном способе полезная энергия генерируется за счет колебания струн, расположенных в набегающем потоке воздуха, путем помещения электропроводящих струн в магнитном поле.

Достоинством прототипа является простота конструкции.

Его недостаток заключается в невысоком КПД. Кроме того, для генерации сигнала необходимо учитывать направление ветра, что приводит к усложнению устройства.

Задачей данного изобретения является создание способа, обеспечивающего получение полезной энергии от потока воздуха, позволяющего существенно упростить конструкцию устройств, широко использующих энергию ветра.

Техническим результатом является повышение КПД и надежности устройств преобразования ветровой энергии в полезную энергию, выполненных по данному способу.

Дополнительным техническим результатом является также обеспечение универсальности и упрощение конструкции.

Технический результат достигается за счет того, что в способе преобразования ветровой энергии в полезную энергию путем воздействия на струны набегающего потока воздуха согласно изобретению колебания струн под действием потока воздуха усиливают за счет увеличения их поверхности путем навешивания на них полотнищ, а преобразование энергии колебаний в полезную энергию концентрируют в одном месте между центром струн и точкой поверхности, являющейся проекцией центра струн на указанную поверхность

Струны могут располагать так, что их центры пересекаются в одной центральной точке.

Навешивание на струны полотнищ позволяет обеспечивать колебания струн под действием даже слабого ветра и в то же время позволяет упростить конструкции, выполненные по данному способу.

Преобразование энергии колебаний в полезную энергию в одной центральной точке позволяет создавать компактный преобразователь - генератор полезной энергии.

Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию иллюстрируется четырьмя фигурами.

На фиг.1 представлен общий вид ветроприемника с полотнищами, навешанными на струны.

На фиг.2 изображен преобразователь энергии, выполненный в виде линейного электрогенератора.

На фиг.3 начерчена принципиальная электрическая схема преобразователя энергии колебаний.

На фиг.4 показан ветроприемник, струны которого расположены по диаметру окружности обруча так, чтобы они пересекались в его центре, вид сверху.

Ветроприемник, обеспечивающий реализацию предложенного способа преобразования энергии ветра в полезную энергию, выполнен следующим образом. На поверхности 1 (фиг.1) установлены стойки 2. Между стойками 2 натянута струна 3, на которую с целью повышения поверхности воздействия на струны потока воздуха навешаны полотнища 4. В свою очередь верхние кромки полотнищ 4 содержат кулисы (не показаны), в которые вздеваются струны 3. Полотнища 4 навешивают равномерно с таким расчетом, чтобы они делили струну между стойками 2 на равные половины. Полотнища 4 должны быть зафиксированы в своем положении на струнах 3 для предупреждения их возможного смещения вдоль струны. Для того чтобы преобразователь энергии выполнить компактным, место расположения преобразователя концентрируют в одном месте, а именно между центром струн 3 и точкой, являющейся проекцией центра струн на поверхности 1. Преобразователь энергии колебаний выполнен на основе линейного электрического генератора 5.

Если струны 3 располагают в несколько параллельных рядов, то каждая такая струна должна иметь собственный преобразователь энергии колебаний.

В свою очередь линейный электрический генератор 5 установлен так, что его статор 6 (фиг.2) сочленен с поверхностью 1 с помощью шарового шарнира 7, а вторичное тело - бегун 8 прикреплен непосредственно к пружинным растяжкам 9 и 10. Шарнир 7 сочленен с поверхностью в точке, являющейся проекцией центральной точки струны на поверхность. Причем растяжка 9 прикреплена к шарниру 7, а растяжка 10 располагается между центром струны 3 и верхней точкой вторичного тела - бегуна 8.

На принципиальной электрической схеме (фиг.3) выходные зажимы линейного электрогенератора 5 подключены к двухполупериодному мостовому выпрямителю 11. Параллельно цепи постоянного тока выпрямителя подключены конденсатор 12 и аккумулятор 13. На выходе схемы установлен преобразователь 14 постоянного тока в переменный промышленной частоты.

В варианте исполнения струны 3 ветроприемника расположены по диаметру окружности обруча 16 (фиг.4) так, чтобы они пересекались в ее центре, где их скрепляют. При этом требуется только один линейный электрогенератор 5, помещаемый в центре обруча 16, который установлен так же, как это показано на фиг.2. Полотнища также должны быть навешаны равномерно с таким расчетом, чтобы они делили каждую струну между стойками 2 на равные половины.

Устройства, реализующие способ преобразования энергии ветра в полезную энергию, работают следующим образом. При воздействии ветра на конструкцию, показанную на фиг.1, полотнища 4 начинают колыхаться. Их движение передается на струну 3, и последняя приходит в возвратно-поступательное движение. Это движение воспринимается генератором 5. Колебания бегуна 8 относительно статора 6 создает знакопеременное напряжение, которое мостовым выпрямителем 12 преобразуется в постоянный ток.

Особенность данного способа заключается в том, что благодаря полотнищам суммарная поверхность струн возрастает многократно. Такая система имеет сверхвысокую чувствительность к ветру и реагирует на него практически в небольшой зависимости от направления ветрового потока.

Вариант исполнения, в котором струны расположены по диаметру окружности обруча 16 (фиг.4), дает возможность реагировать системе на ветровую нагрузку вне зависимости от направления ветра, и в то же время суммарная реализуемая энергия увеличивается пропорционально количеству струн. При этом отклонение генератора 5 от оси, соединяющей центр окружности обруча 16 и место его соединения с шарниром 7, будет минимальной, что приведет к большей надежности системы и повышению ее срока службы.

1. Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию путем воздействия на струны набегающего потока воздуха, отличающийся тем, что колебания струн под действием потока воздуха усиливают за счет увеличения их поверхности путем навешивания на них полотнищ, а преобразование энергии колебаний в полезную энергию концентрируют в одном месте между центром струн и точкой поверхности, являющейся проекцией центра струн на указанную поверхность

2. Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию по п.1, отличающийся тем, что струны располагают так, что их центры пересекаются в одной центральной точке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к установкам по использованию ветровой энергии.Ветроэлектрический генератор содержит крыльчатый ветродвигатель и электрогенератор, имеющий ротор, выполненный в виде сегментных элементов, закрепленных на крыльях ветродвигателя, и дуговой статор.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии. Ветроэнергетическая установка содержит ветрогенератор с лопастной ветровой турбиной с вертикальным валом вращения, расположенной внутри неподвижного лопастного воздухонаправляющего аппарата с основанием и крышкой, электрогенератор, блок управления, дополнительный источник электроэнергии.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для выработки электроэнергии. Аэроэлектростанция для использования энергии ветра содержит горизонтальный воздуховод, вертикальный воздуховод и электрогенераторы, которые кинематически соединены с рамами, последовательно установленными в плоскостях поперечного сечения воздуховодов с возможностью возвратно-поступательного движения, ограниченного упругими упорами.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано при создании ветро- и гидроустановок разной мощности, работающих в свободных воздушных или водных потоках.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано в ветряных энергетических установках, рабочие органы которых совершают колебательные движения.

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

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в устройствах для преобразовании энергии текучих сред в электрическую. Ветроэнергетическая установка содержит рабочий орган, преобразователь энергии и устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок. Рабочий орган выполнен в виде упругого элемента, а преобразователь энергии - в виде трехкоординатного генератора колебательного типа, соединенного через устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок с упругим элементом. Устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок состоит из первого и второго постоянных магнитов сферической формы, расположенных разноименными полюсами относительно друг друга. Упругий элемент может быть выполнен в виде конуса. Изобретение обеспечивает повышение коэффициента полезного действия и энергетической эффективности путем расширения функциональных возможностей благодаря обеспечению восприятия потока среды во всех координатных плоскостях и минимизации потерь энергии за счет использования магнитного устройства защиты от запредельных ветровых нагрузок. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано при создании новых невращающихся преобразователей кинетической энергии для ветро- и гидроустановок, работающих в свободных воздушных или водных потоках. Для повышения эффективности разворота лопастей в крайних левом и правом положениях, а также улучшения самопроизвольного запуска консоли после ее остановки во время бури или проведения профилактических работ на торцах верхней и нижней секций основной лопасти со стороны набегающего потока дополнительно размещены на концевых штифтах поворотные закрылки обтекаемой формы, удерживаемые в пределах ограничивающих углов пружинящими вилками и возвратными пружинами с регулируемым натяжением. Полые секции основной лопасти дополнительно усилены внутри гофрированными ребрами жесткости, особенно в местах контакта с демпфирующими накладками пружинящих вилок. Изобретение способствует созданию новых типов экологически чистых и бесшумных ветро- и погружаемых гидроустановок. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано при разработке новых типов ветроустановок разной мощности, работающих в свободных воздушных потоках. Для создания компактной конструкции и компенсации образуемых лопастями больших опрокидывающих усилий генератор с мультипликатором и узел крепления поворотной консоли с лопастями смещены относительно дополнительного неподвижного несущего корпуса в сторону набегающего воздушного потока и установлены на верхней площадке наклонной поворотной рамы. При этом рама жестко связана внизу с размещенным в несущем корпусе на подшипниках центральным вертикальным валом, заторможенным червячным редуктором, который кинематически связан через пару конических шестерен с реверсивным электродвигателем постоянного тока, управляемым флюгером и контактной группой переключателей, размещенных на верхнем конце центрального вала. Изобретение способствует созданию компактных, устойчивых к опрокидыванию, бесшумных и безопасных ветроустановок, позволяющих размещать их на крышах зданий и палубах несамоходных плавсредств, способных при этом плавать неограниченное время без потребления углеводородного топлива и без парусной оснастки, а также дополнительно использоваться в качестве малых мобильных и автономных электростанций. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области производства электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием. Ветро-пьезоэлектрогенератор, содержащий пьезоэлектрические элементы, флюгер, полотно, электроды. Полотно закреплено на флюгере. Пьезоэлектрические элементы закреплены внутри полотна. Полотно удерживает пьезоэлектрические элементы и не позволяет им деформироваться до более максимального значения. Электроды расположены на противоположных поверхностях пьезоэлектрических элементов. Выходы всех электродов являются выходами ветро-пьезоэлектрогенератора. Заявленное изобретение направлено на упрощение и повышение эффективности производства электрической энергии для маломощных автономных устройств. 4 ил.

Изобретение относится к ветроэлектрогенераторам. Ветроэлектрогенератор содержит ряд установленных в вертикальной плоскости прямоугольных ячеек, каждая из которых снабжена подпружиненным горизонтальным магнитным сердечником с возможностью осевого перемещения внутри соленоида и двумя вертикальными ветровыми щитками, установленными на концах сердечника, при этом ветровые щитки образуют две вертикальные стенки по обе стороны от плоскости ячеек. Изобретение направлено на получение электроэнергии за счет энергии ветра. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к системам управления полетом силового профиля крыла или буксировочного воздушного змея для преобразования энергии ветра в электрическую или механическую энергию. Исполнительная система для управления полетом силового профиля крыла или буксировочного воздушного змея, управляемого посредством, по меньшей мере, двух тросов (8) для преобразования энергии ветра в электрическую или механическую энергию, содержащая первый модуль (11, 12) для оказания воздействия путем разматывания-наматывания тросов на одинаковую величину, а также второй модуль (2a, 2b, 4a, 4b), установленный между буксировочным воздушным змеем (7) и первым модулем (11, 12), для оказания воздействия путем управления разностью длин тросов (8). В системе применяется одиночный двигатель (3) или двигатель/генератор (15). Изобретение направлено на управление этапами взлета с земли и возврата на землю буксировочных воздушных змеев. 18 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх