Ветроэнергетическая установка

Авторы патента:

F03D3/00 - Ветряные двигатели с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра (регулирование F03D 7/00)

Владельцы патента RU 2622678:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет им. М.К.Аммосова" (RU)

Изобретение относится к ветряным двигателям. Ветроэнергетическая установка содержит, по меньшей мере, одну ветротурбину и электрогенератор 1, валы которых соединены на одной оси, установленные на устройстве подвеса. Устройство подвеса представляет собой упругий элемент 2, например пружину, а ветротурбина составлена, по меньшей мере, из двух – верхней и нижней – крыльчаток 3, соединенных между с собой посредством прямых вертикальных лопастей 4, при этом верхний конец упругого элемента с помощью устройств фиксации подвешен к естественному возвышению, искусственным конструкциям или постройкам 5. Изобретение направлено на повышение безопасности работы при сильных ветрах. 1 ил.

Изобретение относится к ветряным двигателям и может найти применение для получения электрической энергии при использовании ветровых потоков.

Известно множество видов ветроэнергетических установок: с горизонтальной или с вертикальной осью вращения, при этом для их размещения требуются, зачастую, дорогостоящие сложные инженерные сооружения.

Существует мнение, что с развитием технологии композитных материалов, более к расширенному использованию подлежат технические решения ветроэнергетических установок с вертикальной осью вращения взамен классических пропеллерных горизонтально-осевых установок. Это объясняется еще и тем, что наиболее эффективны при слабых ветрах (до 2 м/c) турбины с вертикальной осью вращения. При этом необходимо использовать ветрогенераторы, имеющие большой размер лопастей, так как энергия ветра изменяется пропорционально кубу скорости ветра.

При сильных же ветрах в целях безопасности работы более предпочтительны пропеллерные ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения. В данном случае, установки могут быть оснащены дополнительными устройствами торможения, отличающимися сложностью устройства.

Известен роторный ветродвигатель (см. RU №2210000, МПК F03D3/00, опубл. 10.08.2003), содержащий каркас, с закрепленным в нем с помощью подшипников валом с рабочими лопастями в виде пластин с переменной толщиной и шириной. Эти лопасти еще и изогнуты в вертикальной плоскости по спирали, а в горизонтальной плоскости - по дуге. Все это обеспечивает обращение лопастей всегда к поступающему потоку воздуха, минимальный стартовый момент и стабильность работы. Для отбора мощности в ветродвигателе предусмотрен второй вал, а сам он выполнен в виде отдельно стоящей конструкции, требующей основательного фундамента.

Недостатками такого устройства являются сложность его конструкции, необходимость наличия прочного фундамента, малоэффективность при слабых ветрах.

Известен ветроэнергетический агрегат (см. SU №1250697, МПК F03D 5/00, опубл. 15.08.1986), содержащий аэростат с винтовыми лопастями и надувным рукавом, соединенным шарнирно с валом генератора. При сильном ветре конструкция пригибается к земле.

Недостаток такого устройства в большой парусности и габаритах всего устройства. При угрозе ураганного ветра его необходимо сдувать.

Известен консольный ветроагрегат (см. RU №2115826, МПК F03D 5/00, опубл. 20.07.1998), содержащий наклонный шнековый ротор с демпфирующим устройством, закрепленным консольно к мачте. При сильном ветре демпфирующее устройство позволяет изменить угол наклона шнекового ротора для уменьшения парусности.

Недостатком такой конструкции является большая материалоёмкость и сложность практической реализации.

Известна вантовая ветроэнергетическая установка (см. RU №2484295, МПК F03D3/00, опубл. 10.06.2013), в которой используется ветрогенератор и электрогенератор, установленные на устройстве подвеса, нижний конец которого закреплен к фундаменту. Верхний конец внутренней оси, посредством гибкой тяги и с помощью устройств фиксации, подвешен к естественному возвышению, искусственным конструкциям или постройкам.

Недостатком указанного устройства является сложность практической реализации и отсутствие устройства торможения.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в создании ветроэнергетической установки упрощенной конструкции, обеспечивающей надежную работу при любых ветрах.

Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в конструкции ветроэнергетической установки, удобной для ее установки и использования в выработке электрической энергии. Кроме того, решение может быть реализовано в малогабаритных вариантах для использования, например, в походных условиях.

Для решения поставленной задачи ветроэнергетическая установка, содержащая, по меньшей мере, одну ветротурбину и электрогенератор, валы которых соединены на одной оси, установленные на устройстве подвеса, отличающаяся тем, что устройство подвеса представляет собой упругий элемент, например пружину, а ветротурбина составлена, по меньшей мере, из двух – верхней и нижней - крыльчаток, соединенных между с собой посредством прямых вертикальных лопастей, при этом верхний конец упругого элемента с помощью устройств фиксации подвешен к естественному возвышению, искусственным конструкциям или постройкам.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналога свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Совокупность признаков изобретения обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно создание надежного источника электроэнергии при помощи установки несложной конструкции и удобного в использовании.

Заявленное устройство иллюстрируется чертежом, где на фигуре схематично показана ветроэнергетическая установка, установленная на устройстве подвеса.

Ветроэнергетическая установка (см. фиг.) содержит электрогенератор 1, вал которого соединен соосно с валом ветротурбины, корпус которой составлен из нижней и верхней крыльчаток 3, соединенных посредством прямых вертикальных лопастей 4. Причем вертикальные лопасти 4 в поперечном срезе имеют изогнутую форму для улучшения подхвата ветра. Корпус электрогенератора 1 закреплен сверху пружиной 2 к естественному возвышению, искусственным конструкциям или постройкам, например посредством гибкой тяги, и с помощью устройств фиксации. Верхняя точка пружины 2 к месту крепления 5 устанавливается неподвижно.

Количество лопастей крыльчатки 3 и, соответственно, количество вертикальных лопастей 4 зависит от требуемой величины потребляемой мощности, парусности ветрогенератора и может составить, по меньшей мере, 2 лопасти.

Заявленное решение обеспечивает работу ветроэнергетической установки в большом динамическом диапазоне ветровых нагрузок. При малой скорости ветра вращение вала генератора 1 обеспечивают вертикальные лопасти 4 ветротурбины, имеющие большую парусность. При увеличении скорости ветра в зависимости от того, на сколько поперечный профиль ветротурбины меньше его фронтального профиля, устройство, преодолевая силу упругости пружины 2 и силы тяжести, принимает наклонное или горизонтальное положение, при этом уменьшая парусность. В этом случае вращение ветротурбины обеспечивают крыльчатки 3. При сильном ветре вращение ветротурбины притормаживается парусностью вертикальных лопастей 4, обеспечивая при этом целостность устройства и безопасность его использования.

Предлагаемое изобретение расширяет парк ветроэнергетических установок с вертикальной осью вращения в направлении упрощения, мобильности и снижения требований как к размещению, так и к уменьшению занимаемого пространства. Устройство может быть использовано в тех случаях, когда необходимо обеспечивать постоянство выработки электроэнергии, например в системах сотовой передачи информации в труднодоступных районах, где использование в них аккумуляторов нецелесообразно, так как срок их службы ограничен, а обслуживание этих станций затруднительно.

Ветроэнергетическая установка, содержащая, по меньшей мере, одну ветротурбину и электрогенератор, валы которых соединены соосно, установленные на устройстве подвеса, отличающаяся тем, что устройство подвеса представляет собой упругий элемент, а ветротурбина составлена, по меньшей мере, из двух крыльчаток, соединенных между с собой посредством прямых вертикальных лопастей, при этом верхний конец упругого элемента с помощью устройств фиксации подвешен к естественному возвышению, искусственным конструкциям или постройкам.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ортогональный ветродвигатель с наклонными складными лопастями содержит ветряное колесо, установленное на корпусе шестеренчатого планетарного редуктора, размещенного на полом валу отбора мощности с посаженными на нем силовым зубчатым колесом и четырехконтактным коллекторным токосъемником, центральную заторможенную ось с закрепленными на ней на нижнем конце реверсивным червячным приводом и на верхнем конце флюгерным узлом самоориентации лопастей на ветер, муфты и толкатели для размыкания кинематических связей складывающихся лопастей, ролики для разворота плоскостей сложенных лопастей перпендикулярно центральной оси вращения, устройство отбора мощности и опорную мачту.

Автономная ветряная электростанция // 2618152

Изобретение относится к ветросиловым установкам для преобразования ветряной энергии в электрическую энергию. Автономная ветряная электростанция содержит вертикальный вал вращения (2), у которого рабочими органами являются лопасти (3), выполненные в виде части полой сферы или части полого цилиндра, закрепленные на вертикальном валу.

Ортогональная турбина (варианты) // 2616334

Изобретение относится к области ветровых или гидравлических энергетических установок. Ортогональная турбина по первому варианту содержит изогнутую по цилиндрической винтовой линии, по крайней мере, одну лопасть с аэродинамическим профилем в ее поперечном сечении, причем лопасть установлена поперек набегающего на нее потока воздуха или воды с возможностью вращения вокруг оси цилиндрической винтовой линии, а входная кромка аэродинамического профиля направлена в сторону вращения лопасти, при этом концы лопасти закреплены относительно вала, установленного с возможностью вращения, соосно оси цилиндрической винтовой спирали и соединенного с валом электрогенератора, концы лопасти закреплены относительно вала посредством консольных балок, при этом вал образован двумя полувалами, каждый из которых соединен с одной из консольных балок и установлен на своей опоре, лопасть изогнута без промежуточных опор по цилиндрической винтовой линии с постоянным радиусом кривизны так, что в каждом поперечном сечении аэродинамический профиль лопасти выполнен под острым углом наклона к касательной к окружности, описываемой входной кромкой аэродинамического профиля лопасти, при этом концы лопасти повернуты друг относительно друга на 360°.

Ветродвигатель // 2612662

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель содержит вертикальный вал, смонтированные на нем лопасти, вращающиеся в горизонтальной плоскости.

Ротор ветроэнергетической установки парусного типа с тремя или более лопастями, установленный внутри концентратора потока, разделяющего поток на активную зону и мертвую зону // 2610875

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ротор ветровой электрогенерирующей установки оснащен тремя или более лопастями парусного типа, каждая из которых представляет собой часть цилиндра, ограниченную углом менее 180°, с вершиной в центре вертикальной оси цилиндра, размещенными на консолях с общим для всех лопастей постоянным углом атаки, составляющим от 35 до 60 градусов между хордой сегмента цилиндра лопасти и консолью, на которой она установлена, в точке их пересечения.

Преобразователь энергии движущейся среды // 2599097

Изобретение относится к области возобновляющихся источников энергии движущихся сред для выработки электрической и механической энергии. Преобразователь энергии движущейся среды, выполненный в виде колеса-ротора с перпендикулярной к скорости потока осью вращения, установленный на платформе или мачте и снабженный одной или несколькими сбалансированными лопастями, жестко связанными с валом и выполненными составными из несущих конструкций, плоскости которых проходят через ось вращения вала колеса-ротора и жалюзи, снабженных смещенными к одному краю осями вращения, установленными вдоль несущей конструкции лопасти на равных ширине жалюзи расстояниях, и ограничителями поворота жалюзи, установленными вдоль несущих конструкций лопастей.

Ветродвигатель с вертикальной осью вращения, ветродинамическим контуром и его гиревым регулятором, сопряжённым с полиспастно-протяжным устройством // 2597705

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветродвигатель с вертикальной осью вращения, ветродинамическим контуром и его гиревым регулятором, сопряженным с полиспастно-протяжным устройством, содержащий вращающуюся ветротурбину с вертикальной осью вращения.

Способ преобразования кинетической энергии потока во вращательное движение крыла и установка для осуществления этого способа // 2589569

Изобретение относится к области нетрадиционной энергетики и может быть использовано как источник электрической и механической энергии в гидро- и ветроустановках.

Ветро-гидросиловая установка // 2587731

Изобретения относятся к области ветроэнергетики и гидроэнергетики и могут быть использованы для привода различных устройств, а также для производства электроэнергии.

Ветроэлектрическая станция // 2583169

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэлектрическим станциям. Ветроэлектрическая станция содержит поворотное в горизонтальной плоскости основание с двумя вертикальными роторами, обтекатель и стабилизатор.

Автономная ветряная электростанция // 2618152

Модульная ветроэнергетическая установка // 2607711

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветроэнергетической установки (ВЭУ) с использованием ветророторов барабанного типа. Модульная ветроэнергетическая установка, содержащая вертикально установленную поворотную мачту с зафиксированными на ней двумя параллельными траверсами, концы которых соединены вертикальными перекладинами, и по меньшей мере один ветромодуль, состоящий из четырех ветророторов, объединенных в пары и установленных с двух сторон от мачты.

Способ получения и использования углеводородного топлива // 2606948

Изобретение относится к способу получения и использования углеводородного топлива. Способ включает либо добычу СO2 из дымового газа объекта, сжигающего покупное углеводородное топливо, либо CO2 со стороны, либо добычу СО2 из воздуха, либо одновременное или частичное использование всех трех указанных источников СО2, и включающего добычу Н2 из воды способом ее электролиза с использованием электроэнергии ветровой энергетической установки (ВЭУ), с последующим соединением СО2 и Н2, реакция которых дает углеводородное топливо.

Способ придания движения рабочему колесу (варианты) и рабочее колесо // 2599096

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в гидроэнергетике, но может быть использовано и в других отраслях техники. Способ придания движения рабочему колесу состоит в том, что крутящий момент образуют с максимальным использованием реакции втекающей жидкости.

Циклоидный ветродвигатель со складными лопастями // 2596295

Изобретение относится к возобновляемой энергетике, в частности к ветродвигателям со складными лопастями. Циклоидный ветродвигатель со складными лопастями содержит полый вертикальный вал с установленной внутри центральной заторможенной осью, кинематически связанной с планетарным редуктором, корпус которого посредством размещенных вокруг него горизонтальных кронштейнов и расположенных в них сателлитных валов соединен с осями лопастей, противобуревый флажковый узел и флюгерный узел самоориентации лопастей на ветер с реверсивным приводом.

Ветроэнергетическая установка // 2594839

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэнергетическая установка содержит по меньшей мере одну аэродинамическую поверхность в виде крыла 1 с внутренним сквозным каналом 2, в котором установлена турбина 5, соединенная с электрическим генератором.

Аэростатное крыло ветроэнергетического назначения // 2594827

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Аэростатное крыло ветроэнергетического назначения содержит аэростатный модуль положительной плавучести из двух газонаполненных оболочковых баллонов в одном уровне, виндротор в составе ветроколеса и генератора, соответственно поднятого выше и опущенного ниже тех же баллонов, троса и трос-кабель, свободно вращающуюся платформу причального узла, установленные на ней две лебедки и трос-кабельную бухту.

Ветроэлектрическая установка // 2593572

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэлектрическая установка содержит ротор, установленный на горизонтальном валу, генератор электрического тока, элементы крепления.

Ветрогенератор // 2584054

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветрогенератор, использующий силу ветра, содержащий станину с неподвижной и подвижной частями, генератор с лопастями, обтекатель генератора, кожухи лопастей, флюгер.

Турбина для ветродвигателя (варианты) // 2581986

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветряным двигателям. Турбина для ветродвигателя, содержащая радиальные лопасти, соединенные с расположенным на валу диском.

Ветроэнергетическая установка // 2622728

Изобретение относится к вертикально-осевым ветроэнергетическим установкам карусельного типа. Ветроэнергетическая установка содержит подставку, генератор, устройство для преобразования крутящего момента в электрическую энергию и сообщенный с ним вертикальный вал, на котором расположены не менее двух полусферических лопастей. В отличие от прототипа в вертикальный вал соосно установлен дополнительный вал, при этом вертикальные валы выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны и снабжены горизонтальными стержнями. На концах горизонтальных стержней расположены полусферические лопасти с осевым отверстием и полым усеченным конусом внутри, жестко соединенным большим основанием с отверстием, при этом меньшее основание конуса снабжено заслонкой с обратным клапаном. Изобретение направлено на повышение устойчивости при одновременном увеличении модуля быстроходности установки при экстремальных погодных условиях. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.