RU170559U1 - ENVIRONMENTAL ENERGY CONVERTER DEVICE - Google Patents

ENVIRONMENTAL ENERGY CONVERTER DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU170559U1
RU170559U1 RU2016123898U RU2016123898U RU170559U1 RU 170559 U1 RU170559 U1 RU 170559U1 RU 2016123898 U RU2016123898 U RU 2016123898U RU 2016123898 U RU2016123898 U RU 2016123898U RU 170559 U1 RU170559 U1 RU 170559U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flywheel
working wing
pendulum
connecting rod
wing
Prior art date
Application number
RU2016123898U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Викторович Стариков
Original Assignee
Анатолий Викторович Стариков
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 Анатолий Викторович Стариков filed Critical Анатолий Викторович Стариков
Priority to RU2016123898U priority Critical patent/RU170559U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU170559U1 publication Critical patent/RU170559U1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D5/00—Other wind motors
    • F03D5/06—Other wind motors the wind-engaging parts swinging to-and-fro and not rotating
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к устройствам, использующимся в области использования возобновляемой энергии.Задачей, на решение которой направлено заявленное устройство, является расширение диапазона рабочих скоростей потока среды при обеспечении надежности и простоты изготовления устройства; расширение возможных технологий и устройств, служащих для преобразования энергии потока среды в электрическую энергию; упрощение технологии изготовления и сборки устройства; преобразование энергии потока среды во время движения на транспорте.Поставленная задача решается устройством преобразования энергии потока среды, состоящим из рабочего крыла, установленного на маятник при помощи опорно-поворотного шарнира, который позволяет поворачиваться рабочему крылу при колебаниях маятника из стороны в сторону; согласно полезной модели через поводок опорно-поворотного шарнира, соединенный с тягой, поворотом рабочего крыла управляет автомат перекоса, установленный на одной оси с маятником и имеющий механический привод от вала маховика, маятник, на который установлено рабочее крыло, имеет противовес рабочего крыла и шарнир шатуна, через который передается усилие от рабочего крыла на маховик и вращает его, маховик в своем теле имеет эксцентрик с шарниром шатуна, вращаемый червячным приводом, управляемым сигналом с контроллера управления для изменения места крепления шарнира шатуна на маховике относительно центра его вращения, при этом устройство содержит редуктор, установленный на одном валу с маховиком, электрогенератор, установленный на раму устройства, как и валы вращения маятника и маховика, которая имеет места креплений на поворотную платформу, имеющую электропривод, управляющийся сигналом с контроллера управления для изменения ориентации устройства по направлению к потоку среды и относительно основания, на которое установлено устройство, а между поворотной платформой и основанием установлен подшипник.The utility model relates to devices used in the field of renewable energy. The task to which the claimed device is directed is to expand the range of operating medium flow rates while ensuring reliability and ease of manufacture of the device; expansion of possible technologies and devices for converting the energy of a medium flow into electrical energy; simplification of manufacturing technology and assembly of the device; the transformation of the energy of the medium flow during movement in transport. The problem is solved by a device for converting the energy of the medium flow, consisting of a working wing mounted on a pendulum using a rotary hinge that allows the working wing to rotate when the pendulum oscillates from side to side; according to the utility model, a swash plate mounted on the same axis as the pendulum and mechanically driven by the flywheel shaft, the pendulum on which the working wing is mounted has a counterweight to the working wing and a connecting rod hinge controls the swivel-joint hinge connected to the thrust and rotates the working wing. , through which the force is transmitted from the working wing to the flywheel and rotates it, the flywheel in its body has an eccentric with a connecting rod hinge rotated by a worm drive controlled by a signal from the control controller to measure the place of attachment of the connecting rod hinge on the flywheel relative to the center of its rotation, the device comprising a gearbox mounted on the same shaft as the flywheel, an electric generator mounted on the device’s frame, as well as the rotation shafts of the pendulum and the flywheel, which has fasteners on a rotary platform having an electric drive controlled by a signal from a control controller to change the orientation of the device in the direction of the medium flow and relative to the base on which the device is installed, and between the turntable A bearing base.

Description

Полезная модель относится к возобновляемой энергетике и предназначена для использования в ветроэнергетике или гидроэнергетике для получения полезной работы в неограниченных количествах.The utility model relates to renewable energy and is intended for use in wind energy or hydropower to obtain useful work in unlimited quantities.

Для получения полезной работы (энергии) потока среды используются различные винты, лопасти, лопатки, турбины, паруса. Недостатками таких устройств является малая надежность и (или) ограниченность использования, большая стоимость оборудования, они очень прихотливы. Немногие из них защищены устройствами остановки или отключения, что спасает эти энергоустановки в критических условиях, но такие защитные устройства лишают энергоустановки целесообразности, весьма материально затратные и малоэффективные, проектируются специально и поэтому дороги в обслуживании.To obtain the useful work (energy) of the medium flow, various screws, blades, blades, turbines, sails are used. The disadvantages of such devices are low reliability and (or) limited use, high cost of equipment, they are very whimsical. Few of them are protected by shutdown or shutdown devices, which saves these power plants in critical conditions, but such protective devices deprive the power plants of expediency, which are very financially expensive and inefficient, are specially designed and therefore expensive to maintain.

Известна ветроэнергетическая установка (патент РФ на ИЗ №2397361, 2010), содержащая, по меньшей мере, один ветрогенератор, состоящий из лопастей, воспринимающих энергию ветра, и связанного с ним, по меньшей мере, одного электромеханического преобразователя. Лопасти ветрогенератора закреплены так, что они имеют возможность совершать изгибные колебания - поперек потока, и крутильные колебания - вдоль собственной оси жесткости (флаттер). Ветрогенераторы размещены в ячейках сети с возможностью поворота вокруг вертикальной оси на 180°, для чего лопасти расположены сзади от оси поворота. Сети, растянутые на рамах, закреплены на одной мачте в перпендикулярных вертикальных плоскостях и с помощью мачт и растяжек вывешены в несколько рядов, причем одна система рядов расположена перпендикулярно другой системе рядов и поверхности земли. Каждый ветрогенератор снабжен связанной с торсионом ступицей, в которой с возможностью поворота вокруг своей оси установлены лопасти, каждая из которых снабжена установленным в ней торсионом, ось которого совпадает с продольной осью лопасти и который соединяет лопасть и ступицу, а центр масс каждой лопасти вынесен назад по направлению потока ветра по отношению к оси лопасти. Электромеханический преобразователь связан муфтой с горизонтальным торсионом в месте крепления ступицы.Known wind power installation (RF patent for IZ No. 2397361, 2010), containing at least one wind generator, consisting of blades that receive wind energy, and associated with it at least one electromechanical transducer. The blades of the wind generator are fixed so that they have the ability to perform bending vibrations - across the flow, and torsional vibrations - along their own axis of rigidity (flutter). Wind generators are placed in the grid cells with the possibility of rotation around the vertical axis by 180 °, for which the blades are located behind the axis of rotation. Networks stretched on frames are fixed on one mast in perpendicular vertical planes and, using masts and extensions, are hung in several rows, and one row system is located perpendicular to another row system and the surface of the earth. Each wind generator is equipped with a hub connected with a torsion bar, in which blades are mounted with a possibility of rotation around its axis, each of which is equipped with a torsion bar installed in it, the axis of which coincides with the longitudinal axis of the blade and which connects the blade and hub, and the center of mass of each blade is moved back along direction of wind flow relative to the axis of the blade. The electromechanical converter is connected by a coupling with a horizontal torsion bar in the place of attachment of the hub.

Известна ветроэнергетическая установка профессора Меркулова (патент РФ на ИЗ №2384730, 2010), содержащая ветрогенератор, состоящий из лопастей, воспринимающих энергию ветра, и связанных с ними электромеханических преобразователей, при этом лопасти ветрогенератора закреплены так, что они имеют возможность совершать изгибные поперек потока и крутильные вдоль собственной оси жесткости колебания (флаттер), ветрогенератор размещен в ячейках сетки с возможностью поворота вокруг вертикальной оси на 180° под действием ветра, для чего лопасти располагаются сзади от оси поворота. Схожих по принципу действия, состоящих из электропреобразователя, оснащенного лопастями и установленного на произвольной конструкции.Known wind power installation of Professor Merkulov (RF patent for IZ No. 23384730, 2010), containing a wind generator, consisting of blades that receive wind energy, and associated electromechanical converters, while the blades of the wind generator are fixed so that they are able to bend across the flow and torsional vibrations (flutter) along its own axis of rigidity, the wind generator is placed in the mesh cells with the possibility of rotation around the vertical axis by 180 ° under the influence of wind, for which the blades are located They are shining behind the axis of rotation. Similar in principle, consisting of an electric converter equipped with blades and mounted on an arbitrary structure.

Описанные технические решения зависят от подбора материалов с определенными свойствами, от чего срок эффективной работы этих установок резко ограничен, так как в конструкции заложен противоречивый принцип - лопасти жесткие и одновременно изгибно-пластичные. Из чего следует вывод, что устройства такого типа очень дорогие при изготовлении.The technical solutions described depend on the selection of materials with certain properties, on which the term of effective operation of these plants is sharply limited, as the contradictory principle is laid in the design - the blades are rigid and at the same time flexible-plastic. From which it follows that devices of this type are very expensive to manufacture.

Наиболее близким к заявленному решению по совокупности существующих признаков является выбранное в качестве прототипа устройство для получения энергии от потока среды, содержащее крыло или парус, соединенное стропами с условным валом отбора мощности (патент РФ на ИЗ №2491445, 2013). Данное устройство отличается видимой простотой, напоминающей конструкцию воздушного змея, привязанного стропой к коленвалу отбора мощности, что в реализации вызывает огромные сложности. В потоке среды с непостоянными скоростями встает вопрос о способе введения рабочего крыла или аэродинамического профиля в поток среды после его полной остановки. Если указанное устройство используется в потоке воды, то будут необходимы дополнительные устройства для распутывания запутавшихся строп, если рабочий аэродинамический профиль имеет значительную собственную массу. Кроме того, при изготовлении подобного устройства необходимы специальные материалы, а технологии использования жестко регламентированы, что делает устройство дорогим и сложным.Closest to the claimed solution for the totality of existing features is a device selected for use as a prototype for generating energy from a medium flow, containing a wing or sail connected by slings to a conventional power take-off shaft (RF patent for IZ No. 2491445, 2013). This device is notable for its apparent simplicity, reminiscent of the design of a kite, tied with a sling to the power take-off crankshaft, which is of great difficulty in the implementation. In a medium flow with variable speeds, the question arises of how to introduce a working wing or an aerodynamic profile into the medium stream after it has completely stopped. If the specified device is used in a stream of water, then additional devices will be needed to unravel the tangled lines, if the working aerodynamic profile has a significant net weight. In addition, in the manufacture of such a device, special materials are needed, and the use technologies are strictly regulated, which makes the device expensive and complicated.

Технической задачей является расширение эксплуатационных возможностей устройства, служащего для преобразования энергии потока среды в электрическую энергию.The technical task is to expand the operational capabilities of the device, which is used to convert the energy of the flow of the medium into electrical energy.

Поставленная задача решается устройством преобразования энергии потока среды, состоящим из рабочего крыла, установленного на маятник при помощи опорно-поворотного шарнира, который позволяет поворачиваться рабочему крылу при колебаниях маятника из стороны в сторону, согласно полезной модели через поводок опорно-поворотного шарнира, соединенный с тягой, поворотом рабочего крыла управляет автомат перекоса, установленный на одной оси с маятником и имеющий механический привод от вала маховика, маятник, на который установлено рабочее крыло, имеет противовес рабочего крыла и шарнир шатуна, через который передается усилие от рабочего крыла на маховик и вращает его, маховик в своем теле имеет эксцентрик с шарниром шатуна, вращаемый червячным приводом, управляемым сигналом с контроллера управления для изменения места крепления шарнира шатуна на маховике относительно центра его вращения, при этом устройство содержит редуктор, установленный на одном валу с маховиком, электрогенератор, установленный на раму устройства, как и валы вращения маятника и маховика, которая имеет места креплений на поворотную платформу, имеющую электропривод, управляющийся сигналом с контроллера управления для изменения ориентации устройства по направлению к потоку среды и относительно основания, на которое установлено устройство, а между поворотной платформой и основанием установлен подшипник.The problem is solved by a device for converting the energy of a medium flow, consisting of a working wing mounted on a pendulum using a pivot-swivel joint, which allows the working wing to pivot when the pendulum oscillates from side to side, according to a utility model, through a leash of a pivot-swivel joint connected to a rod , the rotation of the working wing is controlled by a swashplate mounted on the same axis as the pendulum and having a mechanical drive from the flywheel shaft, the pendulum on which the working wing is mounted oh, it has a counterweight to the working wing and a connecting rod hinge through which the force is transmitted from the working wing to the flywheel and rotates it, the flywheel in its body has an eccentric with a connecting rod hinge, rotated by a worm drive controlled by a signal from the control controller to change the mounting location of the connecting rod hinge on the flywheel relative to the center of its rotation, while the device contains a gearbox mounted on the same shaft with the flywheel, an electric generator mounted on the frame of the device, as well as shafts of rotation of the pendulum and flywheel, which has a month and mounts on a rotatable platform having a drive, controlled by signals from controller to change the orientation of the device in the direction of flow of the medium relative to the base and to which the unit is installed, and between the turntable and the base of a bearing.

Опорно-поворотный шарнир позволяет поворачиваться рабочему крылу на 180° относительно своей продольной оси при колебаниях маятника из стороны в сторону.The rotary hinge allows the working wing to rotate 180 ° relative to its longitudinal axis when the pendulum oscillates from side to side.

Полезная модель поясняется следующими иллюстративными материалами.The utility model is illustrated by the following illustrative materials.

На фиг. 1 представлено устройство преобразования потока среды (вид по оси направления потока среды на плоскость колебаний маятника и вращения маховика, где плоскость основания показана горизонтально, а на эксцентрике маховика показаны возможные варианты положения эксцентрика на маховике по отношению к его центру вращения: А, В, С).In FIG. 1 shows a device for converting a medium flow (view along the axis of the medium’s flow into the plane of oscillation of the pendulum and the rotation of the flywheel, where the base plane is shown horizontally, and the flywheel eccentric shows possible options for the position of the eccentric on the flywheel with respect to its rotation center: A, B, C )

На фиг. 2 представлено устройство преобразования потока среды (вид сверху на плоскость основания с указанием направления потока среды).In FIG. 2 shows a device for converting a medium flow (a top view of the plane of the base indicating the direction of medium flow).

На фиг. 3–5 представлены три диаграммы, которые показывают зависимость величины амплитуды колебаний рабочего крыла и величины угла атаки рабочего крыла во времени и потоке среды (при наблюдении сверху использовано одно и то же сечение рабочего крыла).In FIG. 3-5, three diagrams are presented that show the dependence of the amplitude of the oscillations of the working wing and the angle of attack of the working wing in time and flow of the medium (when observing from above, the same section of the working wing was used).

На фиг.3 представлены повороты рабочего крыла.Figure 3 presents the rotations of the working wing.

На фиг.4 представлено плавное уменьшение шага поворотов рабочего крыла автоматом перекоса. Figure 4 presents a smooth decrease in the pitch of the rotations of the working wing automatic swash.

На фиг.5 представлено уменьшение амплитуды колебаний рабочего крыла до 0°. Figure 5 presents a decrease in the amplitude of the oscillations of the working wing to 0 °.

Устройство преобразования потока среды содержит рабочее крыло 1; опорно-поворотный шарнир 2, соединяющий подвижно рабочее крыло 1 с маятником 4, который имеет поводок 6; маятник 4 установлен на валу 3 маятника, имеет противовес 5 рабочего крыла 1; шатун 8 соединяет маятник 4 и маховик 7 со встроенным эксцентриком 20, имеющим червячный привод 9; на валу 11 маховика установлен редуктор 10, передающий вращение от вала 11 маховика на электрогенератор 12; вал 11 маховика через привод 17 управляет работой автомата перекоса 15, установленного на одном валу 3 с маятником 4; автомат перекоса 15 соединен тягой 16 с поводком 6 опорно-поворотного шарнира 2; вал 3 маятника 4, вал 11 маховика 7, электрогенератор 12 установлены на раму 14, имеющую места креплений 13, для соединения с поворотной платформой 18, способной поворачиваться относительно основания на подшипнике 19.A device for converting a medium stream comprises a working wing 1; supporting-rotary hinge 2, connecting movably working wing 1 with a pendulum 4, which has a leash 6; the pendulum 4 is mounted on the shaft 3 of the pendulum, has a counterweight 5 working wing 1; a connecting rod 8 connects the pendulum 4 and the flywheel 7 with an integrated eccentric 20 having a worm gear 9; a reducer 10 is mounted on the flywheel shaft 11, transmitting rotation from the flywheel shaft 11 to the generator 12; the flywheel shaft 11 through the drive 17 controls the operation of the swashplate 15 mounted on the same shaft 3 with the pendulum 4; the swash plate 15 is connected by a rod 16 with a leash 6 of the support-rotary hinge 2; the shaft 3 of the pendulum 4, the shaft 11 of the flywheel 7, the electric generator 12 are mounted on the frame 14, which has fastenings 13, for connection with a rotary platform 18, which can rotate relative to the base on the bearing 19.

Устройство преобразования потока среды работает следующим образом (на примере ветра).The device converts the flow of the medium as follows (for example, wind).

В условиях полного штиля устройство подключено к контроллеру (контроллер управления выбирается отдельно, установлен в щите управления и на чертежах не показан), рабочее крыло 1 (можно использовать крыло самолета или лопасть от вертолела) удерживается автоматом перекоса 15 через тягу 16 и поводок 6 опорно-поворотного шарнира 2, повернутым на максимальный угол атаки, как показано на Фиг. 2. При появлении ветра с силой, способной отклонить рабочее крыло в сторону со своего пути, срабатывает датчик направления и силы ветра (датчик выбирается отдельно, на чертежах не показан, предпочтительно, чтобы этот датчик был установлен на противоположном от противовеса конце рабочего крыла), который подает сигнал о возникновении ветра с определенной стороны на контроллер управления. Контроллер управления посылает сигнал на электропривод поворотной платформы 18 (поворотная платформа с электроприводом изготовлена по принципу поворота башни танка или телескопа) для ориентации устройства по направлению к ветру. Рабочее крыло 1 воспринимает силу ветра и отклоняется от вертикального положения, передает усилие на маховик 7, имеющий эксцентрик 20 (эксцентрик в положении В) через шатун 8, приводя его во вращение. Вращение маховика 7 через редуктор 10 передается генератору 12, который начинает вырабатывать электрический ток. Как только рабочее крыло 1 приближается к крайней точке амплитуды колебаний, автомат перекоса 15 (повторяющий полностью конструкцию автомата перекоса на вертолете), имеющий механический привод 17 от вала 11, поворачивает рабочее крыло 1, воздействуя на поводок 6 (по принципу действия повторяющий назначение поводка на лопасти вертолета) опорно-поворотного шарнира 2 через тягу 16, в положение наименьшего аэродинамического сопротивления и наименьшего угла атаки. В крайней точке амплитуды колебаний рабочее крыло 1 не передает усилия на шатун 8 и останавливается. В этот момент шатун 8, пройдя мертвую точку при помощи инерции вращения маховика 7, воздействует на маятник 4, имеющий противовес 5 рабочего крыла 1, что приводит к смещению рабочего крыла 1 от крайней точки амплитуды колебаний в обратном направлении. Рабочее крыло 1 разворачивается на максимальный угол атаки, так как автомат перекоса 15, имеющий привод 17 от вала 11, воздействует на поводок 6 шарнира 2, после чего рабочее крыло 1 начинает воспринимать усилие ветра и передавать его на маховик 7 через шатун 8, действуя как усиливающий рычаг. Дойдя до противоположной крайней точки амплитуды колебаний, рабочее крыло 1 под воздействием автомата перекоса 15 поворачивается на нулевой угол атаки и останавливается. Дождавшись, когда при помощи инерции вращения маховика 7 шатун 8 пройдет мертвую точку и начнет воздействовать на маятник 4, рабочее крыло 1 поворачивается на максимальный угол атаки под воздействием автомата перекоса 15 и снова начинает воспринимать силу ветра, преобразовывая ее во вращение маховика 7 (повороты рабочего крыла показывает диаграмма на фиг. 3). Такие повороты из стороны в сторону рабочего крыла напоминают работу руля направления в аэродинамике. При увеличении скорости (силы) ветра контроллер управления посылает сигнал на червячный привод 9 эксцентрика 20, чтобы уменьшить амплитуду колебаний рабочего крыла 1 и повысить число оборотов маховика 7. Механический привод 17 сконструирован таким образом, что при увеличении оборотов вала 11 автомат перекоса 15 плавно уменьшает шаг поворотов рабочего крыла 1 (как показано на диаграмме фиг. 4). При увеличении скорости (силы) ветра до критической контроллер управления при помощи червячного привода 9 поворачивает эксцентрик 20 маховика 7 в положение А, чтобы уменьшить амплитуду колебаний рабочего крыла 1 до 0° (как показано на диаграмме фиг. 5), так как в этом положении шатун 8 остается неподвижен из-за совпадения положения А эксцентрика 20 с центром вала 11. Рабочее крыло 1 остановилось полностью, удерживаемое неподвижно шатуном 8 и автоматом перекоса 15, а маховик 7 может вращаться по инерции и не создавать ударов в механизмах устройства. При понижении скорости (силы) ветра до расчетной контроллер управления подает сигнал на червячный привод 9 эксцентрика 20, выводя эксцентрик 20 из положения А, что дает механическую свободу маятнику 4. Так как сила ветра очень большая, рабочему крылу 1 удается раскрутить маховик до максимальных оборотов при малом плече усилия. При дальнейшем затухании силы ветра описанная работа устройства происходит в обратном порядке.In conditions of complete calm, the device is connected to the controller (the control controller is selected separately, installed in the control panel and not shown in the drawings), the working wing 1 (you can use the wing of an airplane or a blade from a helicopter) is held by the swashplate 15 through the rod 16 and the support lead 6 swivel joint 2 rotated by the maximum angle of attack, as shown in FIG. 2. When there is wind with a force capable of deflecting the working wing to the side from its path, a wind direction and force sensor is activated (the sensor is selected separately, not shown in the drawings, it is preferable that this sensor be installed on the end of the working wing opposite to the counterweight), which sends a signal about the occurrence of wind from a certain side to the control controller. The control controller sends a signal to the electric drive of the turntable 18 (the rotary platform with the electric drive is made according to the principle of turning the turret of a tank or telescope) to orient the device in the direction of the wind. The working wing 1 senses the force of the wind and deviates from the vertical position, transfers the force to the flywheel 7, having an eccentric 20 (eccentric in position B) through the connecting rod 8, bringing it into rotation. The rotation of the flywheel 7 through the gearbox 10 is transmitted to the generator 12, which begins to generate an electric current. As soon as the working wing 1 approaches the extreme point of the oscillation amplitude, the swashplate 15 (repeating the complete design of the swashplate on a helicopter), having a mechanical drive 17 from the shaft 11, turns the working wing 1, acting on the leash 6 (repeating the purpose of the leash on the principle of action helicopter blades) of the pivot joint 2 through the thrust 16, to the position of the lowest aerodynamic drag and the smallest angle of attack. At the extreme point of the amplitude of oscillation, the working wing 1 does not transmit force to the connecting rod 8 and stops. At this moment, the connecting rod 8, having passed the dead point by inertia of rotation of the flywheel 7, acts on the pendulum 4 having a counterweight 5 to the working wing 1, which leads to the displacement of the working wing 1 from the extreme point of the oscillation amplitude in the opposite direction. The working wing 1 is deployed at the maximum angle of attack, since the swash plate 15, having a drive 17 from the shaft 11, acts on the leash 6 of the hinge 2, after which the working wing 1 begins to absorb the force of the wind and transmit it to the flywheel 7 through the connecting rod 8, acting as reinforcing lever. Having reached the opposite extreme point of the oscillation amplitude, the working wing 1 under the influence of the swashplate 15 turns at a zero angle of attack and stops. Having waited for, when using the inertia of rotation of the flywheel 7, the connecting rod 8 will pass the dead point and begin to act on the pendulum 4, the working wing 1 turns to the maximum angle of attack under the influence of the swashplate 15 and again starts to perceive the wind force, converting it to the rotation of the flywheel 7 (rotation of the worker wing shows the diagram in Fig. 3). Such turns from side to side of the working wing resemble the work of the rudder in aerodynamics. When the wind speed (force) increases, the control controller sends a signal to the worm drive 9 of the eccentric 20 to reduce the amplitude of the working wing 1 and increase the speed of the flywheel 7. The mechanical drive 17 is designed so that with an increase in the speed of the shaft 11, the swash plate 15 gradually decreases rotational pitch of the working wing 1 (as shown in the diagram of Fig. 4). When the wind speed (force) increases to a critical value, the control controller, by means of the worm drive 9, turns the eccentric 20 of the flywheel 7 to position A in order to reduce the amplitude of oscillations of the working wing 1 to 0 ° (as shown in the diagram of Fig. 5), since in this position the connecting rod 8 remains stationary due to the coincidence of the position A of the eccentric 20 with the center of the shaft 11. The working wing 1 stopped completely, held motionless by the connecting rod 8 and the swash plate 15, and the flywheel 7 can rotate by inertia and not create impacts in the mechanisms of the device. When the wind speed (force) decreases to the calculated control controller sends a signal to the worm drive 9 of the eccentric 20, removing the eccentric 20 from position A, which gives the pendulum 4 mechanical freedom. Since the wind force is very large, the working wing 1 manages to spin the flywheel to maximum speed with a small shoulder effort. With further attenuation of the wind force, the described operation of the device occurs in the reverse order.

Такие колебания рабочего крыла 1 напоминают движения плавника у рыб в воде или движения крыла птиц в воздухе.Such oscillations of the working wing 1 resemble the movements of the fin in fish in water or the movements of the wing of birds in the air.

При таких колебаниях рабочего крыла в потоке воздуха ветер не срывается с него, как в случае с лопастью винта самолета, а действует на рабочее крыло как на парус корабля в море совершенно беззвучно.With such fluctuations of the working wing in the air stream, the wind does not break away from it, as is the case with the propeller blade of an aircraft, but acts on the working wing as if it were a sail of a ship at sea.

Сопоставимый анализ заявляемого устройства с прототипом показывает, что оно отличается от известного тем, что:A comparable analysis of the claimed device with the prototype shows that it differs from the known one in that:

- колебания рабочего крыла совершаются поперек направления потока, а не совпадают с ним по направлению, что повышает производительность на малых скоростях потока,- fluctuations of the working wing are transverse to the direction of flow, but do not coincide with it in direction, which increases productivity at low flow rates,

- устройство имеет возможность заводить рабочее крыло в поток среды под любым углом к направлению силы тяжести (сверху, снизу, сбоку…),- the device has the ability to lead the working wing into the fluid flow at any angle to the direction of gravity (above, below, side ...),

- в конструкции участвует надежная система управления углами атаки рабочего крыла - автомат перекоса (устанавливается на все вертолеты),- a reliable control system for the angles of attack of the working wing is involved in the design - a swashplate (installed on all helicopters),

- наличие рамы создает возможность компактного использования любых систем контроля, анализа, управления и трансформации процессов при работе устройства,- the presence of a frame makes it possible to compactly use any control systems, analysis, control and transformation of processes during operation of the device,

- универсальность позволяет заменить рабочее крыло и использовать устройство мобильно (в других условиях и средах),- versatility allows you to replace the working wing and use the device mobile (in other conditions and environments),

- конструктивное решение устройства позволяет его эксплуатацию в любых климатических условиях,- a constructive solution of the device allows its operation in any climatic conditions,

- распределение масс в устройстве позволяет его эксплуатацию в ветроэнергетике без использования мачты (например, установив устройство на автокран вместо кабины крана и стрелы на его опорно-поворотную платформу).- the distribution of masses in the device allows its operation in wind energy without the use of a mast (for example, by installing the device on a truck crane instead of a crane cabin and a boom on its slewing platform).

В результате решения поставленной технической задачи достигается технический результат - создание надежного и высокопроизводительного в эксплуатации мобильного ветрогенератора с возможностью его установки на автомобиле или на корабле.As a result of solving the technical problem, a technical result is achieved - the creation of a reliable and highly efficient mobile wind generator in operation with the possibility of installing it on a car or on a ship.

Claims (1)

Устройство преобразования энергии потока среды, состоящее из рабочего крыла, установленного на маятник при помощи опорно-поворотного шарнира, который позволяет поворачиваться рабочему крылу при колебаниях маятника из стороны в сторону, отличающееся тем, что через поводок опорно-поворотного шарнира, соединенный с тягой, поворотом рабочего крыла управляет автомат перекоса, установленный на одной оси с маятником и имеющий механический привод от вала маховика, маятник, на который установлено рабочее крыло, имеет противовес рабочего крыла и шарнир шатуна, через который передается усилие от рабочего крыла на маховик и вращает его, маховик в своем теле имеет эксцентрик с шарниром шатуна, вращаемый червячным приводом, управляемым сигналом с контроллера управления для изменения места крепления шарнира шатуна на маховике относительно центра его вращения, при этом устройство содержит редуктор, установленный на одном валу с маховиком, электрогенератор, установленный на раму устройства, как и валы вращения маятника и маховика, которая имеет места креплений на поворотную платформу, имеющую электропривод, управляющийся сигналом с контроллера управления для изменения ориентации устройства по направлению к потоку среды и относительно основания, на которое установлено устройство, а между поворотной платформой и основанием установлен подшипник.A device for converting the energy of a medium flow, consisting of a working wing mounted on a pendulum using a pivot-swivel joint, which allows the working wing to rotate when the pendulum oscillates from side to side, characterized in that through the leash of the pivot-swivel joint connected to the rod, rotates the working wing is controlled by a swashplate mounted on the same axis as the pendulum and having a mechanical drive from the flywheel shaft, the pendulum on which the working wing is mounted has a counterweight to the working wing and the connecting rod hinge, through which the force is transmitted from the working wing to the flywheel and rotates it, the flywheel in its body has an eccentric with the connecting rod hinge, rotated by a worm drive controlled by a signal from the control controller to change the mounting location of the connecting rod hinge on the flywheel relative to its rotation center, this device contains a gearbox mounted on the same shaft with the flywheel, an electric generator mounted on the device’s frame, as well as rotation shafts of the pendulum and the flywheel, which has fastenings on the rotary platform y, having a drive, controlled by signals from controller to change the orientation of the device in the direction of flow of the medium relative to the base and to which the unit is installed, and between the turntable and the base of a bearing.
RU2016123898U 2016-06-15 2016-06-15 ENVIRONMENTAL ENERGY CONVERTER DEVICE RU170559U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123898U RU170559U1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 ENVIRONMENTAL ENERGY CONVERTER DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123898U RU170559U1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 ENVIRONMENTAL ENERGY CONVERTER DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU170559U1 true RU170559U1 (en) 2017-04-28

Family

ID=58697100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016123898U RU170559U1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 ENVIRONMENTAL ENERGY CONVERTER DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU170559U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU26735A1 (en) * 1930-10-09 1932-06-30 В.В. Астанович Stranded telephone plug
DE3616350A1 (en) * 1986-05-15 1987-11-19 Edward Vogel Device for converting wind power
US20030123983A1 (en) * 2001-12-20 2003-07-03 Bolduc Maxime Lambert Self-trimming oscillating wing system
RU2448271C2 (en) * 2008-07-01 2012-04-20 Андрей Алексеевич Терентьев Engine for fluid utilisation
RU2491445C1 (en) * 2012-05-02 2013-08-27 Константин Серафимович Павлович Method to convert energy of air or water flow currents

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU26735A1 (en) * 1930-10-09 1932-06-30 В.В. Астанович Stranded telephone plug
DE3616350A1 (en) * 1986-05-15 1987-11-19 Edward Vogel Device for converting wind power
US20030123983A1 (en) * 2001-12-20 2003-07-03 Bolduc Maxime Lambert Self-trimming oscillating wing system
RU2448271C2 (en) * 2008-07-01 2012-04-20 Андрей Алексеевич Терентьев Engine for fluid utilisation
RU2491445C1 (en) * 2012-05-02 2013-08-27 Константин Серафимович Павлович Method to convert energy of air or water flow currents

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4435646A (en) Wind turbine rotor control system
US9327845B2 (en) Spar buoy platform
CA2735345C (en) Vibration control apparatus of wind turbine generator and wind turbine generator
JP5186383B2 (en) Air converter
US9080550B2 (en) Airborne wind energy conversion system with fast motion transfer
US9976540B2 (en) Floating wind turbine structure
US20050263057A1 (en) Cyclosail wind turbine
KR20130026490A (en) Vertical-axis wind turbine
EA037252B1 (en) Megawatt-class wind turbine for generating electricity
RU2703863C1 (en) Aero-energystat
CN103291551B (en) A kind of overall yaw type floating marine wind energy turbine set
JPH02275100A (en) Flying generating device
US20040069899A1 (en) Power generation
US4439105A (en) Offset-axis windmill having inclined power shaft
CN106029495A (en) A dual-pitch support for a propeller
EP3622173B1 (en) A wind energy park comprising airborne wind energy systems
JP2023127122A (en) Floating body type offshore wind power generator
RU170559U1 (en) ENVIRONMENTAL ENERGY CONVERTER DEVICE
US10837425B2 (en) Hub mating mechanism applicable to single blade installation of offshore wind turbines
CN210239915U (en) Offshore floating type wind turbine unsteady aerodynamic characteristic test research system
EP3622172B1 (en) A wind installation comprising a wind turbine and an airborne wind energy system
JP2023106292A (en) Floating body of ocean wind power generator
CN213862713U (en) Unmanned aerial vehicle take-off and landing self-stabilizing platform on water
CN210101938U (en) Self-elevating wind power installation platform
RU2588914C2 (en) Method of orienting windmills with horizontal axial propeller-type turbines

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180616