SK1222018U1 - Floating wind turbine - Google Patents

Abstract

Plávajúca veterná turbína umiestnená na kotvenej bóji alebo na mobilnom plavidle (6) je napojená na generátor (11) s prevodovkou (10). Turbína má vertikálnu os uloženia v stĺpe (2) a jej listy (1) sú uchytené na nosnú konštrukciu tak, že zvierajú so zvislou osou uloženia v stĺpe (2) uhol odklonu ?, pričom uhol nastavenia ? profilu listov (1) proti dotyčnici kruhovej dráhy rotácie listov (l) je daný dorazmi vo výkyvnom uložení listov (l) na nosnej konštrukcii a stabilizačnými prvkami. Plavidlo (6) má plutvy (4) na konci ramien (5), ktoré sú spojené pákami (7), ktoré sú kĺbovo uchytené na ťahadlá (8) a tie na ojnicu (9), ktorej kľuka je priamo na osi uloženia veternej turbíny alebo na osi výstupu prevodovky (10), na ktorom je tiež generátor (11). Veterná turbína je určená na pohon lodí, jácht a člnov, ako aj na výrobu akumulovanej energie v moriach.A floating wind turbine located on an anchored buoy or on a mobile vessel (6) is connected to a gearbox generator (11) (10). The turbine has a vertical bearing axis in the column (2), and its leaves (1) are mounted on the supporting structure so that they have an inclination angle with the vertical bearing axis in the column (2), with the angle of adjustment? the profile of the leaves (1) against the tangent of the circular path of rotation of the leaves (1) is given by the stops in the pivoting mounting of the sheets (1) on the support structure and the stabilizing elements. The vessel (6) has fins (4) at the end of the arms (5) which are connected by levers (7) which are articulated to the rods (8) and those to the connecting rod (9) whose crank is directly on the axis of the wind turbine. or on the output axis of the gearbox (10), on which there is also a generator (11). The wind turbine is designed to drive ships, yachts and boats, as well as to produce accumulated energy in the seas.

Description

Technické riešenie sa týka plávajúcich veterných turbín, ktoré sú kotvené na upútaných bójkach alebo mobilných plavidlách s voľným pohybom so zámerom využiť energiu vetra aj v hlbokých vodách.The technical solution relates to floating wind turbines which are anchored on tethered buoys or mobile free-floating vessels with the intention of using wind energy even in deep waters.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Veterné turbíny pre využitie hodnotného morského vetra sú stavané na veterných formách v plytkej vode blízko pobrežia a známe ako off shore lokality. Napriek nízkej hladine sú nároky na zakladanie turbín vysoké v porovnaní s umiestnením na zemi. Pri stavbe základov dochádza tiež k záťaži životného prostredia pre morskú faunu. Prototypy plávajúcich veterných turbín používajú masívne bóje kotvené lanami a umožňujú prevádzku s väčšou hĺbkou mora než typ off shore do 50 m Malé veterné turbíny pre vnútornú elektrickú potrebu na rekreačných jachtách sú využívané len v rozsahu malých výkonov, bez vplyvu na pohon lodí, alebo pre externé energetické účely.Wind turbines for exploiting valuable sea winds are built on windy forms in shallow water near the coast and known as off shore sites. Despite the low level, the demands on the foundation of turbines are high compared to the location on the ground. When building the foundations, there is also a burden on the environment for marine life. Floating wind turbine prototypes use massive buoys anchored by ropes and allow operation with a greater depth of the sea than offshore type up to 50 m. Small wind turbines for internal electrical use on recreational yachts are used only in low power range, without impact on boat propulsion energy purposes.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Podstatou je plávajúca veterná turbína, ktorá je typu s axiálnou osou a jej listy majú odklon α od axiálne j osi zodpovedajúci smerovaniu aerodynamických síl do koreňa stĺpa, takže ich výslednica F nevytvára nadmernú momentovú záťaž na stĺp a zanedbateľne na plavidlo. Použitie takéhoto typu axiálnej veternej turbíny v súčinnosti s jej nízkou hmotnosťou pri využití jej skladateľnosti a odstredivých síl ťahovo namáhajúcich jednotlivé konštrukčné členy umožňuje zvýšiť priemer rotácie jednotlivých dvojíc a tým aj výkon zariadenia. Výkyvné uchytenie listov umožňuje zmenu uhlu nastavenia β počas otáčky na doraz, čo znižuje straty v porovnaní s Dariusovým typom turbíny s pevným a asymetrickým profilomThe essence is a floating wind turbine of the axial axis type and its blades have a deviation α from the axial j axis corresponding to the direction of the aerodynamic forces towards the column root, so that their resultant F does not create excessive moment load on the column and negligibly per vessel. The use of this type of axial wind turbine in conjunction with its low weight, using its foldability and centrifugal forces tensile to the individual members, allows to increase the diameter of rotation of the individual pairs and thus the performance of the device. Swiveling of the blade allows the angle β to be adjusted during rotation to a stop, reducing losses compared to the Darius type fixed and asymmetric profile turbine

Tlak vetra na veternú turbínu vyrovnáva reakcia síl proti smeru vetra, ktoré vznikajú na plutvách umiestnených na konci ramien v zvislých čapoch a v pravom uhle spojené s pákami, ktoré sú klbovo uchytené na ťahadlá a tie na ojnicu, ktorej kľuka je buď priamo na osi axiálnej veternej turbíny, alebo je na osi výstupu prevodovky, na ktorú je napojený tiež generátor elektrickej energie s vlastnou prevodovkou. Plutvy umožňujú buď pohyb plavidla a tým energetické využitie výkonnej veternej turbíny bez energetických prevodov a pohybom v každom smere, alebo umožňuje stabilizáciu plavidla proti vetru a možnosťou produkovať vodík elektrolýzou vody vygenerovaným prúdom a to kdekoľvek na mori. Blízko pobrežia je možné odovzdávať energiu káblom, ďalej od pobrežia tlakovým potrubím s rovnakým tlakom vodíka ako tlak okolitej vody.The wind pressure on the wind turbine is counterbalanced by the reaction of the upwind forces on the fins located at the ends of the arms in vertical pins and at right angles to the levers that are articulated to the drawbar and those to the connecting rod. turbine, or it is on the axis of the output of the gearbox, to which is also connected the electric generator with its own gearbox. The fins either allow the vessel to move, thereby utilizing a powerful wind turbine without energy gears and moving in any direction, or to stabilize the vessel against the wind and the ability to produce hydrogen by electrolysis of the water generated by the current anywhere in the sea. Near the coast it is possible to transmit energy by cable, further from the coast through a pressure line with the same hydrogen pressure as the pressure of the surrounding water.

Stabilizácia plavidla konvenčne je tiež uplatniteľná ale vyžaduje prevody, elektromotory a lodné skrutky.Conventional stabilization of the vessel is also applicable but requires gears, electric motors and propellers.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na obr. 1 je čelný pohľad na plávajúcu veternú turbínu na plavidle.In FIG. 1 is a front view of a floating wind turbine on a vessel.

Na obr. 2 je pohľad zhora so znázornením štyroch profiloch listov a rozvodu pák a ramien ku plutvám od osi veternej turbíny.In FIG. 2 is a top view showing four leaf profiles and the distribution of levers and arms to the fins from the wind turbine axis.

Príklady uskutočneniaEXAMPLES

Rekreačná jachta s prevažne veterným pohonomRecreational yacht with predominantly wind power

Jachta je vybavená veternou turbínou s axiálnou osou. Jej listy 1 sú v rotačnom priemere väčšou než dĺžka jachty a to dve dvojice na profiloch s kĺbmi s možnosťou zložiť rozvinutý tvar do úložného tvaru pri ochrane pred nadmerným vetrom, alebo na miestach priestorovo obmedzených. Veterná turbína je preto dimenzovaná na menovitý výkon a skladá sa z ľahčených a penových materiálov. Veľké rozpätie vodorovného nosníka je vystužené vzperovými lankami. Stĺp 2 je teleskopický ako aj vodorovný nosník. Výkon veternej turbíny pri 10 m/s vetre je postačujúci na primeranú cestovnú rýchlosť. Čiastočný prebytok výkonu slúži na dobíjanie Lilon batérií generátorom 11 s primeranou kapacitou. Hlavný výkon z osi ide cez prevodovku 10 na kľuku s ojnicou 9, ktorá spôsobuje cez ťahadlá 8 vratný pohyb pák 7 v zvislom čape 3 lomených do ramien 5, na konci ktorých sú výkyvne uložené plutvy 4. Dorazy v koreni každej protismerne sa pohybujúcej plutvy 4 zachytia záklon plutvy 4 v danej perióde výkmitu. Ramená 5 sú vzadu nad vodou, plutvy 4 sú ponorené. Zvislé čapy 3 zachytávajú torz.it u ramien 5. V čase kľudu veterná turbína dobíja akumulátory, príp. sa vyrába vodík, alebo je zložená. Veterná turbína môže byť variantne zložená z listov na malom priemere so stálym tvarom schopných funkcie aj pri nadmerných rýchlostiach vetra a udržovať funkčnosť za každýchThe yacht is equipped with an axial axis wind turbine. Its blades 1 are in rotation diameter larger than the length of the yacht, namely two pairs on profiles with joints with the possibility of folding the developed shape into a storage shape for protection against excessive wind or in places confined to space. The wind turbine is therefore rated for rated power and consists of lightweight and foamed materials. The wide span of the horizontal beam is reinforced with strings. Column 2 is both telescopic and horizontal beam. Wind turbine power at 10 m / s wind is sufficient for adequate cruising speed. A partial excess of power is used to charge the Lilon batteries by a generator 11 of adequate capacity. The main power from the axle goes through the crank gear 10 with the connecting rod 9, which causes the levers 7 in the vertical pin 3 to be bent into the arms 5, at the end of which the fins 4 are pivoted. capture the flip flop 4 at a given period of oscillation. The arms 5 are above the water at the back, the fins 4 are submerged. The vertical pins 3 catch torz.it at the arms 5. At the time of rest the wind turbine recharges the accumulators, resp. hydrogen is produced or is compounded. The wind turbine can alternatively consist of small-diameter, stable-shape blades capable of functioning even at excessive wind speeds and maintaining functionality at any time

SK 122-2018 U1 okolností. V inej variante je možná kombinácia rôznych pohonov pri menšom rozmere veterných turbín. Podstatnou výhodou je schopnosť plavby proti vetru nakoľko kubický nárast výkonu zvyšuje rozdiel medzi ziskom výkonu a odporom plavby v protivetre.SK 122-2018 U1 circumstances. In another variant, a combination of different drives is possible with a smaller wind turbine size. An essential advantage is the ability to navigate against the wind as the cubic increase in power increases the difference between the power gain and the drag resistance in the headwind.

Iným uskutočnením je využitie mechanizmu prenosu výkonu na plutvy 4 na ručný pohon malých člán5 kov, kedy malá veterná turbína za bezvetria stráca funkčnosť. Pohon je racionálnejší než veslami nakoľko je v každom takte a bez vírov na ploche vesla a za člnom Snímateľná veterná turbínka sa nasadí pri vhodných podmienkach.Another embodiment is the use of a power transmission mechanism for fins 4 to manually drive small metal cells, where a small wind turbine loses functionality when it is windless. The propulsion is more rational than the oars as it is in any tact and without vortices on the oar surface and behind the boat. The removable wind turbine is fitted under suitable conditions.

Iným uskutočnením je prídavný výkon pre riečne lode. Plavba pod mostmi je umožnená spustením teleskopického stĺpa 2. Veterný výkon počas plavby a dobíjanie batérií za kľudu pre prídavné pohony znižujú 10 spaľovanie fosílnych palív.Another embodiment is the additional power for river ships. Sailing under bridges is made possible by lowering the telescopic pole 2. The wind power during the sailing and the recharging of the batteries at rest for the auxiliary drives reduce the 10 burning of fossil fuels.

Iným uskutočnením sú veterné farmy v moriach bez obmedzenia hĺbkou. Skladovanú energiu vo vodíku alebo batériách možno odovzdať predchádzajúcim hybridným lodiam pre ich elektropohon alebo pre dodávku vodíkového paliva na pobrežie a ďalšie použitie.Another embodiment is offshore wind farms. The stored energy in hydrogen or batteries can be handed over to previous hybrid ships for their electric propulsion or for the supply of hydrogen fuel to the coast and other uses.

Claims (2)

1. Plávajúca veterná turbína, ktorá je prispôsobená umiestneniu na kotvenej bóji, alebo mobilnom plavidle svojou hmotnosťou a hmotným ťažiskom, vyznačujúca sa tým, že je umiestnená1. A floating wind turbine, adapted to be placed on the moored buoy or mobile vessel by its weight and its center of gravity, characterized in that it is located 5 na plavidle (6) a napojená na generátor (11) s prevodovkou (10), má vertikálnu os uloženia v stĺpe (2) a jej listy (1) sú uchytené na nosnú konštrukciu tak, že zvierajú so zvislou osou uloženia v stĺpe(2) uhol odklonu α, pričom uhol nastavenia β profilu listov (1) voči dotyčnici kruhovej dráhy rotácie listov (1) je daný dorazmi vo výkyvnom uložení listov(l) na nosnej konštrukcii a stabilizačnými prvkami.5 on the vessel (6) and connected to the generator (11) with the gearbox (10), has a vertical column bearing axis (2) and its blades (1) are attached to the support structure so as to clamp with the vertical column bearing axis ( 2) a deflection angle α, wherein the angle of adjustment of the β profile of the leaves (1) with respect to the tangent of the circular rotation path of the leaves (1) is given by stops in the pivot bearing of the leaves (1) on the supporting structure and stabilizing elements. 2. Plávajúca veterná turbína podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že plavidlo (6) nesúceFloating wind turbine according to claim 1, characterized in that the vessel (6) carries 10 plávajúcu veternú turbmu obsahuje plutvy (4) na konci ramien (5) v zvislých čapoch a v pravom utlie spojených s pákami (7), ktoré sú klbovo uchytené na ťahadlá (8) a tie na ojnicu (9), ktorej kľ uka je priamo na osi uloženia veternej turbíny alebo na osi výstupu prevodovky (10), na ktorom je tiež generátor (11).10, the floating wind turbine comprises fins (4) at the ends of the arms (5) in vertical pins and in right hand engagement with the levers (7) which are articulated to the rods (8) and those to the connecting rod (9) whose handle is directly on the wind turbine bearing axis or on the transmission output axis (10), which also has a generator (11).