Ветроэнергетическая установка

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроэнергетическая установка содержит платформу, выполненную в виде многолучевой звезды с возможностью вращения вокруг собственной оси симметрии, и парусные элементы, установленные на концах лучей указанной звезды, выполненные с возможностью вращения вокруг собственных осей симметрии. Платформа снабжена устройством, обеспечивающим поддержание неизменным отношения скоростей вращения платформы и парусных элементов между собой. Парусные элементы выполнены с возможностью дополнительного углового вращения вокруг собственных осей под действием набегающего потока воздуха. Угол радиального вращения парусного элемента от исходного положения, определяемого вращением платформы, в любую сторону до крайнего положения, составляет ∝=180°/n, где: ∝ - угол, n - количество парусных элементов. Изобретение направлено на исключение действия отрицательного момента от парусных элементов, находящихся в нерабочей зоне. 2 ил.

 

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для создания как автономных малоразмерных ветровых силовых установок, так и промышленных ветроэнергетических установок, преобразующих энергию ветра в механическую или другие виды энергии.

Известна ветроэнергетическая установка типа карусельного колеса, состоящая из вертикальной оси и закрепленных на ней парусных элементов таким образом, что парусность их с одной стороны максимальная, а с другой - минимальная, что создает вращательный момент (А.с. СССР №1017814, МПК: F03D 3/00, 1982 г.).

Известна энергетическая установка, в которой используется круговой рельс с установленной на нем платформой, на которой закреплены два винтовых ветроагрегата таким образом, что изменение направления ветра поворачивает платформу так, чтобы более эффективно использовать ветровую энергию (Патент №1119, МПК: F03D 3/00,1922 г.).

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая парусные элементы, которые установлены на платформах, соединенных в состав так, что начало и конец их соединены вместе, а состав передвигается по замкнутому рельсовому пути. При этом за два прохода платформы по круговому рельсовому пути парусные элементы делают один оборот вокруг своей оси и поворот корректируется при изменении направлении ветра, (патент РФ №2125182, МПК: F03D 3/00,1999 г.).

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая вращающиеся вокруг собственной оси парусные элементы, установленные на платформе, при этом она снабжена приспособлением, обеспечивающим поддержание неизменным отношения скоростей вращения платформы и парусных элементов, причем платформа выполнена в виде многолучевой звезды с осью вращения в центре симметрии, а парусные элементы установлены на концах лучей звезды (Патент РФ№2287084, заявка на изобретение №2003105000 от 19.02.2003, МПК: F03D 3/00 - прототип).

Указанная ветроэнергетическая установка содержит вращающиеся вокруг собственной оси жесткие парусные элементы, установленные на платформе, выполненной в виде двух, трех, четырех, пяти и более лучевой звезды с осью вращения в центре симметрии и снабженной приспособлением, обеспечивающим поддержание неизменным соотношением скоростей вращения платформы и парусных элементов, при этом парусные элементы установлены на концах лучей звезды и их положение принудительно корректируется в зависимости от направления ветра.

Основным недостатком указанных установок является недостаточно высокая эффективность их работы, обусловленная тем, что вращающий момент создается парусными элементами, находящимися в одной рабочей зоне от вертикальной оси вращения, при этом остальные парусные элементы, находящиеся в другой нерабочей зоне, создают вращающий момент, направленный в противоположную сторону, что приводит к потерям суммарного вращающего момента, приводящего в действие установку.

Задачей предложенного технического решения является устранение указанных недостатков и повышение эффективности работы ветроэнергетической установки за счет исключения действия отрицательного момента от парусных элементов, находящихся в нерабочей зоне.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенной ветроэнергетической установке, содержащей платформу, выполненную в виде многолучевой звезды с возможностью вращения вокруг собственной оси симметрии, парусные элементы, установленные на концах лучей указанной звезды, выполненные с возможностью вращения вокруг собственных вертикальных осей, при этом платформа снабжена устройством, обеспечивающим поддержание неизменным отношения скоростей вращения платформы и парусных элементов между собой, согласно изобретению, парусные элементы выполнены с возможностью дополнительного углового вращения вокруг собственных осей под действием набегающего потока воздуха, при этом угол радиального вращения парусного элемента от исходного положения, определяемого вращением платформы, в любую сторону до крайнего положения, составляет ∝=180°/n, где: ∝ - угол, n - количество парусных элементов.

Указанное значение величины угла выбрано исходя из того, что, при его дальнейшем уменьшении/увеличении, парусный элемент не будет занимать положения, параллельного набегающему потоку, и будет создавать дополнительное сопротивление в нерабочей зоне, кроме того, при дальнейшем увеличении угла происходит ослабление прочностных свойств мест крепления.

Техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности работы ветроэнергетических установок с использованием рабочих элементов в виде парусов/парусных элементов, расположенных на концах консолей двух/ трех/четырех/пяти- и более звездочной платформы, вращающейся вокруг собственной центральной оси, причем парусные элементы совершают один оборот вокруг собственной оси, тогда как платформа за это время делает два оборота.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана ветроэнергетическая установка, вид сверху, на фиг. 2 - механизм синхронизации вращения платформы и парусных установок. Пунктиром показано положение парусных элементов, задаваемое вращением платформы. Стрелками показано направление ветра.

Ветроэнергетическая установка содержит платформу 1, выполненную в виде многолучевой звезды, вращающейся вокруг оси симметрии 2. На концах лучей звезды установлены парусные элементы 3, имеющие ось вращения 4.

В качестве механизма синхронизации может быть рассмотрен следующий механизм.

На одной оси 4, вместе с парусными элементами 3, установлены звездочки 5 цепной передачи. На оси 2 подвижно установлены звездочки 6 цепной передачи и зубчатое колесо 7, неподвижно соединенные друг с другом. Зубчатое колесо 7 находится в зацеплении с зубчатым колесом 8, расположенным на одной оси с зубчатым колесом 9. Зубчатое колесо 9 находится в зацеплении с зубчатым колесом 10, жестко закрепленным на оси 2. Зубчатые колеса 9 и 10 расположены на водиле 11, подвижно установленном на оси 2. Один конец оси 2 расположен в подшипниковом узле 12, установленном в опорной плите 13. Опорная плита выполнена с возможностью вращения относительно оси 2 и обеспечения положения, обеспечивающего необходимую ориентацию парусных элементов относительно воздушного потока.

В местах крепления 14 парусных элементов 3 выполнены пазы 15, обеспечивающие возможность дополнительного углового вращения парусных элементов 3 вокруг собственных осей под действием набегающего потока воздуха, при этом угол радиального вращения парусного элемента от исходного положения, определяемого вращением платформы 1, в любую сторону до крайнего положения, составляет ∝=180°/n, где: ∝ - угол, n - количество парусных элементов.

Передаточное отношение механизма синхронизации подобрано таким образом, что парусные элементы 3 совершают один оборот вокруг собственной оси, тогда как платформа 1 за это время делает два оборота.

Предложенная ветроэнергетическая установка работает следующим образом.

При набегании воздушного потока на парусные элементы 3, расположенные справа от оси вращения 2, за счет значительного превышения аэродинамического сопротивления парусных элементов, находящихся с правой стороны от оси вращения 2 платформы 1 по отношению к аэродинамическому сопротивлению парусных элементов, находящихся с левой стороны от оси вращения, в нерабочей зоне, появляется момент силы, сообщающий вращение платформе 1.

Платформа 1 вместе с осью 2 начинает вращаться и приводит во вращение зубчатое колесо 10, неподвижно расположенное на оси 2. Зубчатое колесо 10, в свою очередь, приводит во вращение зубчатое колесо 9, расположенное на подвижном водиле 11, и жестко соединенное с зубчатым колесом 8. Зубчатое колесо 8 приводит во вращение зубчатое колесо 7, жестко связанное со звездочкой 6 цепной передачи. От звездочки 6 вращение при помощи цепи передается звездочке 5, установленной на одной оси 4 с парусным элементом 3. Парусный элемент 3 проворачивается на оси 4 и изменяет свое положение по отношению к набегающему потоку воздуха.

За счет выполнения в местах крепления 14 парусных элементов 3 пазов 15, обеспечивающих возможность дополнительного углового вращения парусных элементов 3 вокруг собственных осей под действием набегающего потока воздуха, парусные элементы 3, вышедшие из рабочей зоны, расположенной справа от оси вращения платформы, под действием набегающего потока воздуха принимают положение, обеспечивающее минимальное сопротивление потоку. Такое положение сохраняется до принудительного введения, при помощи платформы 1, парусных элементов 3 в рабочую зону. В этом случае, набегающий поток воздуха разворачивает парусные элементы 3 в пазах 15 таким образом, что обеспечивается максимальная площадь проекции поверхности парусного элемента 3 на вертикальную плоскость и максимальное воздействие набегающего потока на парусный элемент 3, и, соответственно, возрастает вращающий момент, приводящий платформу 1 во вращение.

Далее процесс ввода/вывода парусных элементов в набегающий поток повторяется.

Использование предложенного технического решения позволит повысить эффективность работы ветроэнергетической установки за счет исключения действия отрицательного момента от парусных элементов, находящихся в нерабочей зоне.

Ветроэнергетическая установка, содержащая платформу, выполненную в виде многолучевой звезды с возможностью вращения вокруг собственной оси симметрии, парусные элементы, установленные на концах лучей указанной звезды, выполненные с возможностью вращения вокруг собственных вертикальных осей, при этом платформа снабжена устройством, обеспечивающим поддержание неизменным отношения скоростей вращения платформы и парусных элементов между собой, отличающаяся тем, что парусные элементы выполнены с возможностью дополнительного углового вращения вокруг собственных осей под действием набегающего потока воздуха, при этом угол радиального вращения парусного элемента от исходного положения, определяемого вращением платформы, в любую сторону до крайнего положения, составляет ∝=180°/n, где: ∝ - угол, n - количество парусных элементов.



 

Похожие патенты:

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.

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

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.

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.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Сдвоенная ортогональная циклоидная ветротурбина, содержащая два встречно и соосно установленных ветроагрегата с противоположным направлением вращения их ветряных колес, генераторные узлы, несущую раму с каркасом, удерживающие их в вертикальном положении тросовые растяжки и трубчатую мачту с цапфой в нижней части.

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.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэнергетическая установка содержит беговую дорожку в виде кольцевого рельсового пути, на котором установлены тележки, соединенные поводками с валом привода генератора электрического тока.

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

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Роторный ветродвигатель содержит вращающиеся основания с приемниками энергии, центральную стойку с поворотным основанием.

Изобретение относится к ветротехнике. Карусельный ветродвигатель содержит вертикальный вал, опорную плиту, верхние и нижние горизонтальные поворотные лопасти.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель, установленный на основание, содержащий вертикальные лопасти, установленные вокруг лопастей между верхней и нижней плитами ветронаправляющие стены, одни концы которых расположены у окружности, описывающей лопасти, а другие концы отведены к периферии, причем противоположные концы соседних стен размещены по одной прямой линии, проходящей через ось ветродвигателя, при этом лопасти дополнительно снабжены верхней крышкой и нижней крышкой с кольцевыми буртиками, соответствующими кольцевым пазам, выполненным в верхней и нижней плитах и образующим с ними лабиринтное уплотнение, верхняя плита накрыта выпуклым кожухом, нижняя плита образует верхнее основание усеченной пирамиды, грани которой жестко соединены с основанием, причем плоскости соседних лопастей сопряжены цилиндрическими поверхностями, а каждый кольцевой буртик снабжен не менее чем тремя колесами, снабженными муфтами, механически связанными с электрогенераторами.

Изобретение относится к ветродвигателям с горизонтальной осью вращения. Ветродвигатель содержит горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное ветроколесо с внутренней и наружной обечайками, между которыми расположены основные лопасти первого уровня.

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам. Ветроэнергетическая установка содержит модульный ветродвигатель с силовым валом и преобразователь энергии, причем в модульном ветродвигателе роторы выполнены по типу роторов Савониуса с, по меньшей мере, тремя криволинейными лопастями между торцевыми дисками в пределах каждого модуля, а соседние модули выполнены с угловым смещением лопастей, силовой вал выполнен в виде полого конуса, поперечное сечение которого в нижней части не превосходит нижнего торцевого диска.

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.

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.

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.

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.

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°.

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

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.
Наверх