EA014153B1 - Ветроэнергетическая парусная установка (варианты) и ветроагрегат - Google Patents

Ветроэнергетическая парусная установка (варианты) и ветроагрегат Download PDF

Info

Publication number
EA014153B1
EA014153B1 EA200900303A EA200900303A EA014153B1 EA 014153 B1 EA014153 B1 EA 014153B1 EA 200900303 A EA200900303 A EA 200900303A EA 200900303 A EA200900303 A EA 200900303A EA 014153 B1 EA014153 B1 EA 014153B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
wind
contour
sail
wind power
internal
Prior art date
Application number
EA200900303A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200900303A1 (ru
Inventor
Александр Александрович МИХЕЕВ
Original Assignee
Александр Александрович МИХЕЕВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Александрович МИХЕЕВ filed Critical Александр Александрович МИХЕЕВ
Publication of EA200900303A1 publication Critical patent/EA200900303A1/ru
Publication of EA014153B1 publication Critical patent/EA014153B1/ru

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D5/00Other wind motors
    • F03D5/02Other wind motors the wind-engaging parts being attached to endless chains or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/31Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape
    • F05B2240/311Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape flexible or elastic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/31Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape
    • F05B2240/312Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape capable of being reefed
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к ветроэнергетике. Парусная ВЭУ представляет собой установку, преобразующую энергию ветра в электрическую энергию. Технический результат заключается в использовании большой площади ветра для получения электроэнергии. Парусная ветроэнергетическая установка содержит раму-опору с установленными на ней внешним и внутренним бесконечно замкнутыми тягово-несущими контурами. ВЭУ содержит три или более прямоугольных паруса. Каждый парус прикреплён одной реей к двум тяговым элементам противоположных направляющих внешнего контура, а второй реей - к двум тяговым элементам противоположных направляющих внутреннего контура. Реи, закреплённые на тяговых элементах внешнего контура, размещены с одинаковым шагом. Внутренний замкнутый контур в горизонтальном измерении примерно на 10%, а в вертикальном измерении на 70-90% меньше внешнего контура. Горизонтальный рабочий путь паруса в два и более раз превышает высоту (размер) развёрнутого паруса. Если скорость ветра на входе ВЭУ равна 10 м/с, то на выходе скорость ветра 2 м/с. То есть 80% ветра будет трансформироваться в электричество. Значит, прогнозируемый КПД будет примерно 80%. Один квадратный метр паруса производит 2-3 кВт электроэнергии. Если площадь паруса составляет 20 м, то мощность ВЭУ будет 40-60 кВт. ВЭУ-3 снабжена кожухом или боковыми бортами-стенками. Основание рамы-опоры в месте входа ветрового потока закреплено на оси с возможностью поворота установки вокруг оси на 360°. Противоположная сторона рамы-опоры в месте выхода ветрового потока поставлена на колёса. ВЭУ-3 сама ориентируется по направлению ветра. Парусная ВЭУ вырабатывает электроэнергию по низкой цене. Монтаж и сервис проще и дешевле, чем у лопастных ветряков. Также парусная ВЭУ используется как ветродвигатель для транспортного средства. Например, яхта с установленной на ней парусной ветроэнергетической установкой на самоориентирующейся платформе будет двигаться за счёт ветра в любом направлении, не снижая скорости, даже если будет двигаться строго против ветра.

Description

Изобретение относится к области использования возобновляющихся источников энергии и служит для преобразования ветровой энергии в электрическую.
Известна ветроэнергетическая установка (ВЭУ) типа карусельного колеса (Авт.свид. № 1017814, опубл. 1982 г.), которая состоит из вертикальной оси и закрепленных на ней парусных элементов. Парусные элементы расположены таким образом, что открытость паруса с одной стороны максимальная, а с противоположной - минимальная. Эта схема создает вращающий момент.
Известна ветроэнергетическая установка с использованием основного рабочего элемента в виде паруса, установленного на платформе. Платформы соединены в состав, начало и конец которого соединены вместе, т.е. образуют кольцо. Состав устанавливается на круговой рельсовый путь. Мощность, развиваемая установкой, отбирается от вала колес платформы (патент РФ №2125182).
Недостатки этой ВЭУ.
1. Парус работает на полную мощность только 25% кругового пути.
2. 50% пути платформы идут вхолостую и отбирают энергию у ВЭУ.
3. Платформы имеют очень тяжелый вес, что также снижает КПД ВЭУ.
4. Замкнутый рельсовый путь с платформами занимает большую площадь.
5. ВЭУ требует постоянного контроля.
Современные лопастные ВЭУ (ветряки), которые используются в Германии и других западных странах, имеют следующие недостатки.
1. Маленький коэффициент отбора энергии у ветра; лопасть забирает энергию ветра только на 30% от кругового пути, а 70% кругового пути остаются нерабочими.
2. Лопасть работает с очень узким потоком ветра, равным рабочей площади лопасти; основной поток ветра проходит мимо.
3. Лопастные ВЭУ боятся шквальных ветров.
4. Сооружение лопастной ВЭУ требует значительных капиталовложений; 1 кВт энергии стоит дорого.
5. Лопастная ВЭУ опасна для птиц; производит вредные для здоровья инфразвуки и радиоволны.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание ВЭУ, которая эффективно использует большую площадь ветрового потока. Поставленная задача решается применением новой конструкции ВЭУ.
Изобретение поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - общий вид парусной ветроэнергетической установки (далее ВЭУ-1) с гибкими передачами внешнего и внутреннего контура (вариант 1);
фиг. 2 - общий вид парусной ветроэнергетической установки (далее ВЭУ-2) с жесткими направляющими внешнего и внутреннего контура (вариант 2);
фиг. 3 - общий вид парусной ветроэнергетической установки на самоориентирующейся платформе (далее ВЭУ-3), вид сверху (вариант 3).
Парусная ветроэнергетическая установка (вариант 1) изображенная на фиг. 1, содержит раму-опору (на чертеже не показана);
по меньшей мере две бесконечно замкнутые гибкие (ременные, или цепные, или канатные) передачи внешнего контура 1;
минимум два, лучше четыре и более, шкива или звездочки 3 гибкой передачи (цепной, ременной или канатной передачи) внешнего контура.
Внутренний контур 2 выполнен из двух линий бесконечно-замкнутых цепных, или ременных, или канатных передач. Гибкие передачи на каждой линии внутреннего контура движутся независимо друг от друга, установлены на шкивах 4 и движутся только вперед и не могут двигаться назад. Это сделано для того, чтобы на поворотах гибкие передачи внутреннего контура не откатывались назад. Число гибких передач на каждой линии внутреннего контура 2 равно числу парусов 7; три или более парусов прямоугольной, трапециевидной или иной формы 7. Реи 8 или боковые края парусов закреплены креплениями 5 к внешнему контуру 1. По внешнему контуру паруса расположены с одинаковым шагом, т.е. равноудалены между собой. Реи 9 или боковые края парусов 7 закреплены креплениями 6. Каждый край реи или боковые края парусов прикреплены к одной гибкой передаче внутреннего контура 2 на каждой стороне.
Паруса могут выполняться без рей, особенно на небольших ВЭУ. В этом случае четыре края парусов крепятся к гибким передачам внутреннего и внешнего контуров напрямую. Но реи в парусах делают прохождение паруса по рабочему пути более надежным и механически стабильным, особенно на больших ВЭУ и при сильных порывах ветра.
Крутящиеся оси-валы шкивов 3 и 4 передают вращательную энергию через муфту свободного хода на маховик. Маховик крутит генератор электрической или другой энергии. Направление ветрового потока 10.
Ветроэнергетическая установка (ВЭУ 1) работает следующим образом.
Ветер двигает паруса 7. Парус 7 тянет за собой посредством рей 8 гибкие передачи внешнего контура (цепь или канат или ремень) 1. Гибкие передачи 1 и 2 вращают звездочки или шкивы 3 и 4. Крутящиеся валы-оси шкивов 3 и 4 через муфту свободного хода передают вращение на маховик. Маховик вращает генератор энергии.
- 1 014153
Гибкие передачи 1 с прикрепленными к ним реями 8 при движении обегают шкивы или звездочки
3. Как минимум один парус всегда является раскрытым и ведущим, а два (или более) других являются закрытыми и ведомыми. Открытый рабочий парус, пройдя рабочий путь, складывается и идет через узкий нерабочий путь. Рабочим, т.е. открытым, становится следующий парус. Паруса 7 выполняют функцию ведущих и раскрытых поочередно. Цикл повторяется бесконечно.
Реи внешнего контура 8 паруса 7, прикрепленные к гибким передачам 1, равноудалены между собой. Реи 9 парусов 7, прикрепленные к гибким передачам внутреннего контура 2, меняют расстояние между собой. На поворотах движение рей 9 приостанавливается.
При больших порывах ветра может происходить прокручивание ременных и канатных передач вокруг шкивов. Передачи энергии вращения на генератор в этом случае не происходит. А замкнутая цепная передача быстро выходит из строя. Цепь не выдерживает больших и долгих нагрузок.
Нужно объединить цепь+ремень или цепь+канат в одну рабочую нить. Вся тяговая нагрузка ложится на долговечный канат или ремень. Цепь вступает в работу только при порыве ветра. Эта комбинация не допускает прокрутки ремня или каната вокруг шкива.
Предлагаемая ВЭУ-1 эффективно использует энергию ветра. Большая площадь паруса дает высокий КПД. Медленное движение парусов (1-2 м/с) не создает шумовых инфразвуков и радиопомех. Благодаря медленным оборотам ВЭУ комплектующие используются в течение длительного времени. Предложенная установка хорошо подходит для ферм, коттеджей и экспедиций. ВЭУ-1 можно выпускать в разборном виде.
Для промышленного производства электроэнергии предлагается более мощная установка (вариант
2). На фиг. 2 изображена парусная ВЭУ-2 для промышленного производства электрической и других видов энергии.
Установка для промышленного производства электроэнергии состоит из рамы-опоры (на чертеже не показана). На противоположных сторонах рамы-опоры установлены по меньшей мере две одинаковые бесконечно замкнутые жесткие направляющие. Они образуют внешний контур 11. Направляющие снабжены по меньшей мере тремя элементами качения 13 (например, каретками), на каждой направляющей. Также установлен меньший по размеру внутренний контур 12, содержащий по меньшей мере две одинаковые бесконечно замкнутые жесткие направляющие, которые также расположены на противоположных сторонах рамы-опоры. Жесткие направляющие внутреннего контура 12 снабжены по меньшей мере тремя элементами качения (каретки) 14, на каждой направляющей. Каретки внутреннего контура движутся только вперед и не могут двигаться назад. Это сделано для того, чтобы на поворотах, при переходе кареток с нижней линии на верхнюю линию внутреннего контура каретки не откатывались назад. Иначе их сложно будет вытянуть через поворот и поднять на верхнюю линию внутреннего контура. ВЭУ-2 содержит по меньшей мере три паруса прямоугольной, или трапециевидной, или иной формы 7. Паруса закреплены одной стороной с помощью рей 8 или боковыми краями к элементам качения 13 внешнего контура 11, другой стороной с помощью рей 9 или боковыми краями паруса - к элементам качения 14 на направляющих внутреннего контура 12. Элементы качения 13 (каретки) с прикрепленными реями 8 парусов 7 внешнего контура 11 всегда будут равноудалены. Равноудаление обеспечивает гибкая связь (ремень, цепь, канат) между каретками или реями внешнего контура. Поддерживают эту гибкую связь направляющие шкивы (на чертеже не показаны). Шкивы расположены по траектории внешнего контура.
Реи 9 внутреннего контура 12 меняют расстояние между собой. При работе на поворотах реи 9 на каретках 14 приостанавливаются.
Паруса на ВЭУ-2 также могут выполняться без рей, особенно на небольших ВЭУ. В этом случае края парусов крепятся к кареткам внутреннего и внешнего контуров напрямую. Однако реи в парусах делают прохождение паруса по рабочему пути более надежным и механически стабильным, особенно на больших ВЭУ и при сильных порывах ветра.
В ВЭУ-2 установлены по бокам или сверху и снизу трансмиссионные замкнутые гибкие передачи 15 на шкивах 16. Число передач 15 две или более. Они предназначены для передачи вращательной энергии от ВЭУ-2 на генератор. Они приводятся в движение каретками 13 и 14 и/или реями 8 и 9. Гибкие передачи выполнены из замкнутой цепи, или ремня, или каната. Каретки 13 и 14 и реи 8 и 9 имеют элементы зацепления с трансмиссионными гибкими передачами.
В случае цепной передачи каретки внешнего и внутреннего контура снабжены зубьями. Зубья входят в зацепление с цепными передачами 15. Зубья на каретках имеют шаг, равный шагу звена цепи. Реи также снабжены элементами зацепления с цепной передачей.
На фиг. 2 показана трансмиссионная гибкая передача 15 на звездочках и/или шкивах 16. Трансмиссионные гибкие передачи передают энергию от внутреннего контура (на чертеже не показаны). От них через муфту свободного хода приводится в движение маховик, затем вал генератора энергии.
В ВЭУ-2 расстояние между направляющими внешнего контура 11 и направляющими внутреннего контура 12, где паруса являются рабочими и раскрытыми, равно высоте развернутого паруса.
Расстояние между направляющими контуров 11 и 12, где паруса являются нерабочими, минимально. Это расстояние достаточно для прохождения паруса в собранном виде.
- 2 014153
В обоих вариантах ВЭУ внутренний замкнутый контур в горизонтальном измерении равен или немного меньше внешнего замкнутого контура. В вертикальном измерении внешний контур в два и более раз больше внутреннего контура.
Горизонтальный рабочий ход паруса в два и более раз превышает размер развернутого в высоту паруса.
Установка работает следующим образом.
Ветровой поток 10 двигает паруса 7. Реи 8 и 9 и каретки 13 и 14 приводят в движение трансмиссионные гибкие передачи 15. От них через муфту свободного хода, крутится маховик. От маховика вращение поступает на генератор. Маховик стабилизирует обороты при порывах ветра. Во время работы ВЭУ-2 паруса 7 поочередно раскрываются и закрываются.
Как минимум один парус всегда является раскрытым и ведущим, а два (или более) других являются закрытыми и ведомыми. Рабочий парус (в развернутом виде) тянет за собой нерабочие паруса (в свернутом виде). Открытый парус проходит рабочий путь, складывается и становится ведомым. Свернутый парус идет по нерабочему пути между направляющими внутреннего контура 12 и внешнего контура 11. Рабочий (открытый) парус тянет за собой реи 8 закрытых парусов 7. Затем рея 8 подходит к точке внешнего контура 11, с которой начинается рабочий отрезок пути паруса 7. Рея 9, прикрепленная к кареткам 14 внутреннего контура 2, становится вертикально напротив реи 8. Парус становится полностью развернутым и начинает проходить свой рабочий отрезок пути. Указанный цикл повторяется бесконечно.
Каретки 13 внешнего контура связаны между собой гибкой передачей. Каретки 13 открытых парусов тянут за собой другие каретки 13 закрытых парусов. Каретки 13 между собой равноудалены. Расстояние между каретками 13 внешнего контура 11 всегда одинаковое. Расстояние между каретками 14 внутреннего контура 12 изменяется.
Передача вращательного движения на генератор энергии передается через трансмиссионные гибкие передачи 15 на шкивах и/или звездочках 16.
Трансмиссионные гибкие передачи 15 приводятся в движение реями и/или каретками внешнего и внутреннего контура.
В ВЭУ-2 функцию трансмиссионной цепной передачи 15 могут выполнять бесконечно замкнутые канат или ремень на шкивах. При этом каретки и реи внутреннего и внешнего контура снабжены элементами зацепления с канатной или ременной передачей.
При порывах ветра ременные и канатные передачи 15 могут прокручиваться вокруг шкивов. Передачи энергии при этом не происходит. Во избежание прокрутки применяется следующая схема.
Нужно объединить цепь+ремень или цепь+канат в одну рабочую передачу. Вся тяговая нагрузка ложится на долговечный канат или ремень. Цепь вступает в работу только при порыве ветра. Эта комбинация не допускает прокрутки ремня или каната вокруг шкива. Первая и вторая ВЭУ могут вырабатывать электрическую, химическую, тепловую или механическую энергию. При необходимости вырабатывается сразу два или более видов энергии, например электрическая+тепловая, электрическая+химическая и т. д.
В первой и второй ВЭУ жесткие направляющие и гибкие передачи могут быть расположены вертикально или горизонтально относительно поверхности земли.
В первой и второй ВЭУ жесткие направляющие и гибкие передачи каждого контура, расположенные противоположно относительно парусного элемента, являются одинаковыми по размеру и параллельными по расположению. В первой и второй ВЭУ выполнение контуров может быть следующим:
a) внутренний контур из жестких направляющих, а внешний контур из гибких передач;
b) внутренний контур выполнен из гибких передач, а внешний контур из жестких направляющих.
Жесткие направляющие ВЭУ (вариант 2) выполняются из рельсов, двутавров или профиля. Рельсы, двутавры и профиль выполнены из металла или композиционных материалов.
На Северном побережье материка ветер имеет два сезонных направления: летом - с океана на материк, зимой - обратно. Рационально парусные ВЭУ необходимо соединять по принципу батареи. В этом случае каждый тяговый контур является рабочим элементом сразу двух ВЭУ. Каждый тяговый контур несет на себе сразу две реи парусов по бокам стоящих ВЭУ. В итоге на используемую площадь используется в два раза меньше комплектующих.
ВЭУ с жесткими направляющими выдерживает порывы ветра до 50 м/с. При таком ветре нужны мощные электрогенераторы.
В лопастных ВЭУ при изменении направления ветра нужно изменять расположение установки. Это дополнительные неудобства.
Предлагается парусная ВЭУ-3 на самоориентирующейся платформе. Парусная ветроэнергетическая установка (вариант 3), изображенная на фиг. 3, содержит парусную ВЭУ (1 или 2 вариант), устанавливаемую на платформу 17. Платформа снабжена кожухом или боковыми бортами-стенками 18. Боковые стенки 18 выполняют функцию флюгерных элементов. Основание платформы (в месте входа ветрового потока) жестко закреплено на оси 19. Платформа может поворачиваться вокруг этой оси на 360°. Противоположная сторона платформы (в месте выхода ветрового потока) поставлена на элементы качения (колеса или катки) 20. Катки движутся по замкнутому вкруг монорельсу 21. Для компактности ВЭУ-3 элек
- 3 014153 трогенератор закреплен на раме-опоре. Тоководы ВЭУ-3 выведены через полость вала оси вращения или рядом с ним.
Парусная ветроэнергетическая установка (вариант-3) на самоориентирующейся платформе работает следующим образом.
Стенки кожуха (борта) 18 выполняют функции флюгерных элементов. Ветер будет стремиться устанавливать стенки кожуха 18 вдоль направления ветра 10. Закрепленное на оси 19 основание платформы 17 (место входа ветрового потока) и поставленная на колеса 20 противоположная сторона платформы (место выхода ветрового потока) будут позволять ветровому потоку 10 держать самоориентирующуюся платформу 17 вдоль направления ветра.
Паруса всегда будут поперек ветрового потока. Будет происходить максимальное использование энергии ветра.
Площадь для использования парусной ВЭУ-3 на самоориентирующейся платформе бывает ограничена, например на корабле. В этом случае рама-опора крепится на оси по центру или между входом ветра и центром, а стороны рамы-опоры в месте входа и выхода ветрового потока поставлены на колеса. Это делает установку компактной.
В ВЭУ-3 электрогенератор закреплен на раме-опоре, а тоководы выведены через полость вала оси вращения самоориентирующейся платформы или рядом с ним.
Для усиления ветра ВЭУ-1, 2, и 3 снабжаются концентраторами ветровых потоков. Концентраторы представляют собой пластины. Пластины установлены по бокам ВЭУ под углом 45±15° по бокам ветроустановки. Широкая площадь ветра направляется на паруса ВЭУ. Ветер со скоростью 5 м/с превращается в ветер со скоростью 15 м/с. Это дает возможность вырабатывать больше электроэнергии при небольшой силе ветра. В отличие от лопастных ВЭУ на наземную парусную ВЭУ ставить концентраторы ветра легко и просто. Площадь пластин можно уменьшать при скорости ветра 20 м/с. При скорости ветра 5 м/с площадь пластин можно увеличивать. Ветер всегда будет нужной силы. Также можно строить здания под углом к парусной ВЭУ 45°, и эти здания будут концентрировать ветровые потоки. Стены зданий должны выполнятся из обтекаемых материалов.
Парусная ВЭУ-3, заключенная в кожух, дает следующие положительные эффекты:
a) кожух не позволяет ветру расходиться в стороны. ВЭУ вырабатывает больше энергии;
b) кожух служит флюгерным элементом и устанавливает ВЭУ в нужном положении. Человек освобождается от контроля за ВЭУ;
c) кожух выполняет функцию рамы-опоры. Это упрощает конструкцию;
й) кожух выполняет функцию гильзы, парус - функцию поршня, а ветер - функцию пара. Система аналогична большому паровому двигателю.
Наземная парусная ВЭУ дешевле, безопаснее и экологичнее башенных лопастных ВЭУ. Монтаж, сервис и ремонт проще и дешевле.
Скорость движения паруса при ветре 30 м/с будет равняться 1-3 м/с. Значит, не будут вырабатываться вредные инфразвуки и радиопомехи в отличие от лопастных ВЭУ. Парусная ВЭУ безопасна для птиц.
Если ветер входит в ВЭУ со скоростью 10 м/с, то выходит из ВЭУ со скоростью 2 м/с. Утилизированные 8 м/с полностью превращаются в электроэнергию. Значит, КПД будет примерно 80%. Цена за производимый 1 кВт-ч снизится в пять и более раз.
Парусная ВЭУ может служить не только для выработки электроэнергии, но и для движения транспортных средств. В 1924 г. французский инженер Константен, воскрешая идею XVIII века, предложил применить ветродвигатели для движения судов. Вращение вала ветродвигателя передается с помощью трансмиссии, содержащей двойную угловую зубчатую передачу и вал, на обычный гребной винт, движущий судно. Отдаленный аналог - это водное транспортное средство, патент КН2052658. Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является изобретение французского корабела М. Мар (патент Франции № 2607557), который предложил в качестве движителя использовать ветряк (пропеллер).
Трехлопастной ротор приводит в движение генератор, полученная электроэнергия питает электродвигатель, который вращает гребной винт. Недостатки этого ветроагрегата следущие:
1) низкая скорость судна из-за низкого КПД лопастного ВЭУ;
2) неустойчивость судна из-за больших габаритов ВЭУ и вибрации при порывах ветра;
3) радиосвязь на судне с внешним миром будет осложнена из-за радиопомех, вызываемых ВЭУ;
4) близость крутящихся лопастей угнетающе действует на экипаж судна.
Технической задачей изобретения является создание ветроагрегата, удобного в использовании, компактного по размерам и с высоким КПД.
Поставленная задача решается применением новой конструкции.
Ветроагрегат состоит из водного или наземного транспортного средства и установленной на нем парусной ВЭУ на самоориентирующейся платформе. Работа Ветроагрегата осуществляется следующим образом.
- 4 014153
На водном транспортном средстве крутящий момент с парусной ВЭУ на самоориентирующейся платформе передается с помощью трансмиссии прямо на гребной винт, если судно небольших размеров. Если длина морского судна больше 10 м, то крутящий момент сначала идет на электрогенератор, затем электроэнергия по тоководам идет к двигателю, снова преобразуется в механическую энергию и передается гребным винтам. При изменении направления ветра или курса корабля парусная ВЭУ на самоориентирующейся платформе поворачивается парусом поперек ветра, что позволит кораблю или яхте идти против ветра с той же скоростью, что и по ветру.
Также парусная ВЭУ может устанавливаться и на наземное транспортное средство. В этом случае механическая энергия от ВЭУ идет на вращение колесного механизма или на другой установленный приводной механизм транспортного средства.
Например, на крайнем Севере всегда сильный ветер. Энергия ветра способна заменить углеводородное топливо. Транспорт может идти против ветра почти с той же скоростью, что и по ветру. При этом не тратится ни грамма горючего. А во время стоянки идет зарядка аккумуляторов, т.е. преобразование механической энергии в химическую энергию.
Устанавливается парусная ВЭУ на самоориентирующейся платформе на транспортном средстве над салоном водителя или под салоном в зависимости от конструкционной необходимости.
Для безопасности птиц место входа ветрового потока ограждается сеткой, которая не позволит птицам попасть внутрь установки и при этом не будет препятствовать самому ветровому потоку.
Если все же в установку случайно залетит птица, то, пройдя вместе с парусом рабочий путь, она вылетит невредимой вместе с остатками ветрового потока.
Если на установке три парусных элемента, то 20% времени два паруса будут раскрыты и являются рабочими, а 80% времени один парус раскрыт, а два являются нерабочими. Для более полного использования ветровой энергии используется пять и более парусов.

Claims (10)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Ветроэнергетическая парусная установка, содержащая по меньшей мере две бесконечно замкнутые гибкие передачи, образующие внешний тяговый контур и меньший по размеру внутренний тяговый контур, состоящий по меньшей мере из двух линий замкнутых гибких передач, числом передач на каждой линии, равным числу парусов, и по меньшей мере три паруса, каждый из которых закреплен одной реей или боковыми краями паруса к противоположным гибким передачам внешнего контура, а другой реей или боковыми краями паруса к противоположным передачам внутреннего контура, при этом тяговые и/или вращающиеся элементы внешнего и/или внутреннего контура кинематически связаны с генератором электрической, и/или механической, и/или тепловой, и/или химической энергии.
  2. 2. Ветроэнергетическая парусная установка по п.1, отличающаяся тем, что каждая линия внутреннего контура выполнена из бесконечно замкнутых цепных, или ременных, или канатных передач, на шкивах, движущихся независимо друг от друга, с числом передач, равным числу парусов, а реи парусов закреплены, каждый край реи, к одной гибкой передаче на каждой стороне, при этом гибкие передачи внутреннего контура могут двигаться только вперед, т.е. не могут откатываться назад.
  3. 3. Ветроэнергетическая парусная установка по п.1, отличающаяся тем, что каждая линия внешнего контура содержит два, или четыре, или более шкива и/или звездочки, на которых установлены гибкие передачи, а сами гибкие передачи на каждой линии внешнего контура выполняются в одинарном виде (цепь, или ремень, или канат) или в комбинированном виде (цепь+ремень или цепь+канат), при этом реи, прикрепленные к гибким элементам внешнего контура, размещены с одинаковым шагом, т. е. равноудалены.
  4. 4. Ветроэнергетическая парусная установка, содержащая по меньшей мере две бесконечно замкнутые жесткие направляющие, снабженные по меньшей мере тремя элементами качения на каждой направляющей, образующие внешний тяговый контур, и по меньшей мере две бесконечно замкнутые жесткие направляющие, снабженные по меньшей мере тремя элементами качения на каждой направляющей, образующие внутренний тяговый контур, и по меньшей мере три паруса, каждый из которых прикреплен одной реей или боковыми краями паруса к двум элементам качения противоположных жестких направляющих внешнего замкнутого контура, а второй реей или боковыми краями паруса - к двум элементам качения противоположных жестких направляющих внутреннего замкнутого контура.
  5. 5. Ветроэнергетическая парусная установка по п.1 или 4, отличающаяся тем, что расстояние между направляющими внешнего и внутреннего контура рабочей части установки равно высоте развернутого паруса, а расстояние между направляющими внешнего и внутреннего контура нерабочей части лишь достаточно для прохождения паруса в собранном виде, а сами паруса имеют прямоугольную, или трапециевидную, или иную форму.
  6. 6. Ветроэнергетическая парусная установка по п.4, отличающаяся тем, что реи или боковые края паруса, закрепленные на элементах качения (каретках) внешнего контура, размещены по траектории внешнего контура с одинаковым шагом, т. е. равноудалены при помощи прикрепленного к элементам качения (кареткам) или реям гибкого элемента, охватывающего направляющие шкивы, установленные
    - 5 014153 по траектории внешнего контура, а каретки внутреннего замкнутого контура могут двигаться только вперед (не могут двигаться назад).
  7. 7. Ветроэнергетическая парусная установка, отличающаяся тем, что внутренний контур выполнен из жестких направляющих, а внешний контур - из гибких передач, или внутренний контур выполнен из гибких передач, а внешний контур - из жестких направляющих.
  8. 8. Ветроэнергетическая парусная установка, отличающаяся тем, что две или более ветроэнергетических парусных установки соединены в один ряд, т.е. в одну батарею, и каждый тяговый контур является рабочим элементом сразу двух ветроэнергетических парусных установок.
  9. 9. Ветроэнергетическая парусная установка, содержащая раму-опору с установленным на ней внешним бесконечно замкнутым тягово-несущим контуром и внутренним бесконечно замкнутым тяговонесущим контуром и по меньшей мере тремя прямоугольными или трапециевидными парусами, каждый из которых прикреплен одной реей или боковыми краями паруса к двум тяговым элементам противоположных направляющих внешнего контура, а второй реей или боковыми краями паруса - к двум тяговым элементам противоположных направляющих внутреннего контура, при этом реи или боковые края паруса, закрепленные на тяговых элементах внешнего контура, размещены с одинаковым шагом; снабжена кожухом или боковыми бортами-стенками, основание рамы-опоры закреплено на оси, а сторона в месте выхода ветрового потока или противоположные стороны рамы-опоры поставлены на элементы качения автомобильного типа или катки, движущиеся по замкнутому в круг монорельсу.
  10. 10. Ветроагрегат, включающий наземное или водное транспортное средство с установленной на нем ветроэнергетической установкой, отличающийся тем, что в качестве ветроэнергетической установки используется парусная ветроэнергетическая установка на самоориентирующейся платформе.
EA200900303A 2007-03-05 2008-02-15 Ветроэнергетическая парусная установка (варианты) и ветроагрегат EA014153B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007108125/06A RU2346182C2 (ru) 2007-03-05 2007-03-05 Ветроэнергетическая парусная установка (варианты)
PCT/RU2008/000087 WO2008108684A1 (ru) 2007-03-05 2008-02-15 Ветроэнергетическая парусная установка (варианты), самоориентирующаяся платформа парусной ветроэнергетической установки и ветроагрегат

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200900303A1 EA200900303A1 (ru) 2009-06-30
EA014153B1 true EA014153B1 (ru) 2010-10-29

Family

ID=39738474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200900303A EA014153B1 (ru) 2007-03-05 2008-02-15 Ветроэнергетическая парусная установка (варианты) и ветроагрегат

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2119908A4 (ru)
EA (1) EA014153B1 (ru)
RU (1) RU2346182C2 (ru)
WO (1) WO2008108684A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201122223A (en) * 2009-12-22 2011-07-01 fu-zhang Liao Wind-powered propelling device having lateral-rotating blade.
SE535217C2 (sv) * 2010-10-01 2012-05-29 Cosmomind Ab Anordning för båtframdrivning eller energiproduktion
RU2556479C2 (ru) * 2013-12-09 2015-07-10 Вячеслав Антонович Якимчук Ветроэнергетическая установка
CN111852791B (zh) * 2020-07-30 2022-06-03 国电龙源江永风力发电有限公司 一种风力发电机组法兰连接螺栓断裂定位预警方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1020622A1 (ru) * 1982-02-01 1983-05-30 Grankovskij Tadeush A Парусный ветродвигатель
SU1372096A1 (ru) * 1986-08-07 1988-02-07 П.В. Гончаренко Конвейерный ветродвигатель П.В.Гончаренко
SU1254810A1 (ru) * 1983-07-18 1992-02-07 Дагестанский Филиал Государственного Научно-Исследовательского Энергетического Института Им.Г.М.Кржижановского Ветросилова установка транспортного средства
RU2063544C1 (ru) * 1991-10-31 1996-07-10 Эрих Семенович Клюдт Ветровой конвейерный двигатель
RU2082647C1 (ru) * 1986-05-06 1997-06-27 Василий Андреевич Викторук Плавучее транспортное средство - ротор-волноход
DE19841517A1 (de) * 1998-09-10 2000-03-30 Nikolaus Wendel Windenergie-Gewinnungs-Anlage

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3957390A (en) * 1974-10-30 1976-05-18 Miller Denver W Wind driven power mechanism
DE3330650C2 (de) * 1983-08-25 1985-07-11 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Strömungskraftmaschine
FR2607557B1 (fr) 1986-12-01 1990-05-04 Legallic Michel Dispositif actionnant des mobiles par l'energie du vent
DE3730301A1 (de) * 1987-09-10 1989-03-30 Ferdinand Klute Windkraftanlage
DE8813208U1 (de) * 1988-10-21 1988-12-15 Buttkus, Siegfried, 2000 Hamburg Windkraftbetriebene Stromerzeugungsvorrichtung
RU2052658C1 (ru) 1992-06-23 1996-01-20 Виталий Григорьевич Федчишин Ветроагрегат и гидроагрегат
NL1004508C2 (nl) * 1996-11-12 1998-05-14 Wubbo Johannes Ockels Windgedreven aandrijfinrichting.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1020622A1 (ru) * 1982-02-01 1983-05-30 Grankovskij Tadeush A Парусный ветродвигатель
SU1254810A1 (ru) * 1983-07-18 1992-02-07 Дагестанский Филиал Государственного Научно-Исследовательского Энергетического Института Им.Г.М.Кржижановского Ветросилова установка транспортного средства
RU2082647C1 (ru) * 1986-05-06 1997-06-27 Василий Андреевич Викторук Плавучее транспортное средство - ротор-волноход
SU1372096A1 (ru) * 1986-08-07 1988-02-07 П.В. Гончаренко Конвейерный ветродвигатель П.В.Гончаренко
RU2063544C1 (ru) * 1991-10-31 1996-07-10 Эрих Семенович Клюдт Ветровой конвейерный двигатель
DE19841517A1 (de) * 1998-09-10 2000-03-30 Nikolaus Wendel Windenergie-Gewinnungs-Anlage

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008108684A1 (ru) 2008-09-12
EP2119908A4 (de) 2013-03-06
EP2119908A1 (de) 2009-11-18
RU2346182C2 (ru) 2009-02-10
EA200900303A1 (ru) 2009-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8174135B1 (en) Marine energy hybrid
US4350895A (en) Wind turbine and method for power generation
EP1183463B1 (en) Water current turbine sleeve mounting
US8164213B2 (en) Orbital track wind turbine
EP2893186B1 (en) Vertical axis wind turbine
CA1212333A (en) Wind-driven generation plant
CN102275779A (zh) 控缆机、两种筝、三种风力及水流发电机暨风筝电船
CN105649884A (zh) 海上风能与海洋潮流能联合发电平台
CN103075308A (zh) 具有单级紧凑型传动系的风力涡轮机
CN103089553A (zh) 一种铰接式桁架定变桨组合叶片装置
JP2014152725A (ja) 風力発電装置
CN100504064C (zh) 风叶全自动调速风力机
CN1730934A (zh) 风力及海流发电叶片调速机
EA014153B1 (ru) Ветроэнергетическая парусная установка (варианты) и ветроагрегат
CN208456781U (zh) 浮式高效能抗强台风风电***
CN110454311A (zh) 一种履带式水轮机
CN113785121A (zh) 采用被引导的车组的垂直轴风力发电机
CN108825441A (zh) 浮式高效能抗强台风风电***
RU2335428C1 (ru) Ветросиловая установка
CN106351798B (zh) 一种叶帆可开合的立轴风力发电站
RU101504U1 (ru) Ветроэнергетическая парусная установка (варианты)
CN103629053A (zh) 仿生垂直轴风力发电机
KR101199459B1 (ko) 풍력발전장치
Dumpleton Wind energy from ship to shore
CN113431730A (zh) 一种水风两用发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM KZ KG MD TJ TM RU

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ BY