| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2136958
вітроенергетичних ПРИСТРІЙ
З ПНЕВМАТИЧНОЇ ПЕРЕДАЧЕЮ ПОТУЖНОСТІ І СПОСІБ ПНЕВМАТИЧНОЇ ПЕРЕДАЧІ ПОТУЖНОСТІ В ВЕТРОПРІЕМНИХ ПРИСТРОЯХ
Ім'я винахідника: Малишкін Віктор Михайлович; Калашников Сергій Петрович
Ім'я патентовласника: Малишкін Віктор Михайлович; Калашников Сергій Петрович
Адреса для листування: 392000, Тамбов, ул.М.Горького 16, кв.7, Калашникову Сергію Петровичу
Дата початку дії патенту: 1998.05.14
Винахід відноситься до вітроенергетики, а саме до безредукторним вітроенергетичним двигунів для використання енергії вітру і вироблення електричної енергії. Технічний результат, що полягає в забезпеченні рівномірно розподіленим передачі реакції вітрового потоку від лопатей вітроколеса до електрогенератори, усунення пристроїв перетворення і передачі крутного моменту, зменшенні маси пристрою і монтажу, завдяки тому, що вітроенергетичне пристрій з пневматичної передачею потужності, що містить горизонтальну вісь обертання, повітряну турбіну , електрогенератор, систему управління і вітроколесо, згідно винаходу містить центральний підшипник, концентратор енергії у вигляді вхідного звужується конусоподібного дифузора, кільцевої обертається обід вітроколеса, з'єднаний з лопатями, керовані клапани, що з'єднують внутрішні порожнини обода і / або лопатей з атмосферою, при цьому лопаті вітроколеса мають дугоподібну форму з прогином в напрямку, протилежному напрямку обертання. При здійсненні способу пневматичної передачі потужності, що полягає в прокачуванні через повітряну турбіну повітряного потоку, створюваного в порожнистих лопатях при обертанні вітроколеса, згідно винаходу повітряний потік захоплюється обертовим вітроколеса на периферії і проходить через вітроколесо в напрямку від периферії до центру обертання при тиску більше атмосферного.
ОПИС ВИНАХОДИ
Вітроенергетичне пристрій з пневматичної передачею потужності відноситься до області вітроенергетики, а саме, до безредукторним вітроенергетичним двигунів для використання енергії вітру і вироблення електричної енергії.
Відомо вітроенергетичне пристрій з пневматичної передачею потужності, що містить горизонтальну вісь обертання, повітряну турбіну, електрогенератор, систему управління і вітроколесо, прийняте за прототип. (Див. Я.І. Шефтер "Винахідникові про вітродвигуна та вітроустановках", М., видавництво Міністерства сільського господарства СРСР, 1957, с. 53-54, рис. 43).
До недоліків описаного пристрою відносяться менший ККД пристрою, наявність зовнішніх навантажень, що діють на конструкцію лопатей за рахунок розрідження в робочих порожнинах вітроколеса, велика матеріаломісткість, масивність.
Відомий спосіб пневматичної передачі потужності в ветропріемних пристроях, що полягає в прокачуванні через повітряну турбіну повітряного потоку, створюваного в порожнистих лопатях при обертанні вітроколеса, прийнятий за прототип (див. SU 55996, кл. F 03 D 1/00, 30.11.39).
Технічний результат, що полягає в забезпеченні рівномірно розподіленим передачі реакції вітрового потоку від лопатей вітроколеса до електрогенератори, усунення пристрої перетворення і передачі крутного моменту, зменшенні маси вітроенергетичного пристрою, спрощення монтажу конструкції вітроенергетичного пристрою, використанні енергії вітру для приведення вітроколеса в робоче положення, зменшенні собівартості електроенергії , досягається тим, що вітроенергетичне пристрій з пневматичної передачею потужності, що містить горизонтальну вісь обертання, повітряну турбіну, електрогенератор, систему управління і вітроколесо, згідно винаходу містить центральний підшипник, концетратор енергії у вигляді вхідного звужується конусоподібного дифузора, кільцевої обертається обід вітроколеса, з'єднаний з лопатями , керовані клапани, що з'єднують внутрішні порожнини обода і / або лопатей з атмосферою, при цьому лопаті вітроколеса мають дугоподібну форму з прогином в напрямку, протилежному напрямку обертання. При реалізації способу пневматичної передачі потужності, що полягає в прокачуванні через повітряну турбіну повітряного потоку, створюваного в порожнистих лопатях при обертанні вітроколеса, згідно винаходу повітряний потік захоплюється обертовим вітроколеса на периферії і проходить через вітроколесо в напрямку від периферії до центру обертання при тиску більше атмосферного.
Винахід ілюструється кресленнями, на яких зображено
 |
 |
 |
 |
 |
Фіг. 1 - вітроенергетичне пристрій в робочому положенні; на фіг. 2 - схема пневматичної передачі потужності (подовжній перетин); на фіг. 3 - схема пневматичної передачі потужності (поперечний переріз); на фіг. 4 - схема кріплення лопатей пристрої передніми і задніми розтяжками; на фіг. 5 - вітроенергетичне пристрій в неробочому положенні. Пропоноване вітроенергетичне пристрій з пневматичної передачею потужності містить опорну вежу 1 (фіг. 1) з поворотним вузлом 2 для орієнтації вітроколеса на горизонтальній осі 3 у напрямку вітру. Порожня горизонтальна вісь 3 обертається на центральному підшипнику 4, розміщеному в поворотному вузлі 2 (фіг. 2). Вітроколесо виконано з жорстких, напівжорстких або гнучких повітронепроникних матеріалів, наприклад з тканини, містить діффузорний підсилювач у вигляді кільцевого обода 5, що охоплює лопаті 6 (фіг. 1). Кільцевій обід 5 і лопаті 6 мають сполучені поздовжні порожнини 7, які з'єднані з прийомним соплом 8 повітряної турбіни 9 (фіг. 3). На зовнішньому периметрі кільцевого обода 5 знаходяться керовані повітряні клапани 10, через які внутрішні порожнини обода 5 з'єднуються з атмосферою. Лопаті 6 вітроколеса (на вигляді з боку вітрового потоку) мають дугоподібну форму з прогином в напрямку, протилежному напрямку обертання, і забезпечує при обертанні вітроколеса переміщення нагнітається уздовж поздовжніх порожнин 7 в лопатях 6 від периферії до турбіни 9. Повітряна турбіна 9 розміщена на горизонтальній осі 3 і з'єднана валом 11, що проходить по внутрішній порожнині осі 3, з електрогенератором 12, який може працювати як в режимі електрогенератора, так і в режимі електродвигуна. Електрогенератор 12 розміщений в поворотному вузлі 2 (фіг. 2). |
Для кріплення і утримання вітроколеса в робочому положенні воно містить радіально розташовані передні троси 13 і задні троси 14. Передні троси 13 підвішені одним кінцем на передньому ребрі обода 5, а іншим кінцем на фланці 15 горизонтальній осі 3. Задні троси 14 підвішені одним кінцем на задньому ребрі обода 5, а іншим кінцем на фланці 15 горизонтальній осі 3. Довжини передніх і задніх тросів 13 і 14 визначають кут атаки обода 5 до набігаючого вітрового потоку, який встановлюється в залежності від необхідної величини конусності диффузорного підсилювача.
Передні розтяжки 16 кріпляться одним кінцем до проміжних точках передніх кромок 17 лопатей 6, а іншим кінцем до переднього ребру жорсткості 18 обіду 5 в напрямку, протилежному реакції вітрового потоку (фіг. 4). Задні розтяжки 19 кріпляться одним кінцем до проміжних точках задніх крайок 20 лопатей 6, а іншим кінцем до заднього ребру жорсткості 21 обіду 5 і в напрямку, протилежному реакції вітрового потоку. Довжини передніх і задніх розтяжок 16 і 19 визначають кут атаки лопатей 6, який встановлюється в залежності від швидкості вітру, радіусу розглянутого поперечного перерізу лопаті 6 і необхідної кутової швидкості обертання вітроколеса.
По периметру вихідного сопла 22 (фіг. 2) повітряної турбіни 9 розміщені повертаються регулюючі заслінки 23, які дозволяють змінювати площа перетину вихідного сопла 22 і регулювати кількість повітря, що проходить через повітряну турбіну 9. Управління регулюючими заслінками здійснюється системою автоматичного управління (на схемі не показана ).
В неробочому положенні ветроколесо під власною вагою складається і провисає на осі 3 і тросах 13, 14 і розтяжках 16 і 19 в стані, показаному на фіг. 5.
Для приведення вітроенергетичного пристрою в робоче положення електрогенератора 12 включається в режимі електродвигуна і обертає повітряну турбіну 9. Обертова турбіна 9 при закритих клапанах 10 нагнітає повітря з атмосфери у внутрішні порожнини 7 лопатей 6 і кільцевого обода 5. Під дією надлишкового тиску повітря відбувається надування і освіту вітроколеса з аеродинамічній формою лопатей 6, необхідної і достатньої для його розкручування під дією набігаючого потоку вітру. У міру збільшення кутової швидкості вітроколеса під дією відцентрових сил триває його розгортання в форму тіла обертання, збільшується його жорсткість. Після досягнення розрахункової кутової швидкості вітроколеса, при якій лопаті 6 і кільцевої обід 5 вітроколеса набувають необхідні форми, системою автоматичного управління припиняється примусове обертання турбіни 9, відкриваються клапани 10 на зовнішньому контурі обода 5. Вітроколесо, що обертається вітровим потоком, захоплює через клапани 10 зовнішнє повітря і нагнітає його у внутрішні порожнини 7 обода 5. з внутрішньої порожнини 7 обода 5 потік повітря, що нагнітається по поздовжнім каналам в лопатях 6 подається до приймального соплу турбіни 9, проходить через турбіну 9, призводить її в обертання і через заднє сопло виходить в атмосферу. Турбіна 9, що обертається потоком повітря, приводить в обертання електрогенератор 12, що виробляє електроенергію.
При зміні напрямку вітрового потоку поворотний вузол 2 для орієнтації осі 3 обертання вітроколеса за напрямком вітру повертається електроприводом в потрібному напрямку по командам системи управління (на схемі не показана).
При зміні швидкості вітру всередині робочого діапазону швидкостей можливо управління ветроколесом за кількома параметрами: зміною форми і / або розмірів диффузорного підсилювача (обода 5), зміною кутів атаки лопатей 6, зміною кількості повітря проходить через порожнини 7 і турбіну 9.
Зміна форми і розмірів диффузорного підсилювача здійснюється зміною довжини радіально розташованих передніх і задніх тросів 13 і 14. Наприклад, збільшення довжини задніх тросів 14 при незмінній довжині передніх тросів 13 дозволить під дією вітру перемістити точки заднього ребра обода 5 щодо точок переднього ребра і зменшити кут атаки обода до набігаючого потоку повітря. Збільшення кута атаки обода 5 і, відповідно, концентрації вітрового потоку виробляється збільшенням довжини передніх тросів 13 і / або зменшенням довжини задніх тросів 14.
Кути атаки лопатей 6 регулюються зміною довжини передніх і задніх розтяжок 16 і 19. Наприклад, зменшення довжини передніх розтяжок 16 призводить до зміщення передньої кромки 17 лопаті 6 в напрямку до осі обертання і щодо задніх крайок 20 і, відповідно, зменшення кута атаки щодо набігаючого потоку повітря. Зменшення довжини задніх розтяжок 19 призводить до зміщення задніх крайок 20 лопатей 6 в напрямку до осі обертання і щодо передніх кромок 17 і, відповідно, збільшення кута атаки лопаті 6 щодо набігаючого потоку повітря.
При збільшенні швидкості вітрового потоку відбувається збільшення швидкості і кількості повітря, що прокачується через турбіну 9 і, відповідно, збільшення частоти обертання повітряного турбіни 9 і елекрогенератора 12, що може вплинути на якість вироблюваної електроенергії. Тому для підтримки частоти обертання турбіни 9 в заданому діапазоні система автоматичного управління закриває заслінки 21, зменшуючи площу перетину вихідного сопла і зменшуючи кількість повітря, що проходить через турбіну 9 і, відповідно, зменшується частота обертання повітряної турбіни 9 і електрогенератора 12. При зменшенні швидкості вітру повітряні заслінки 21 розкриваються, збільшуючи площу перетину вихідного сопла, кількість повітря, що проходить через турбіну 9 і, відповідно, збільшується частота обертання повітряної турбіни 9 і електрогенератора 12.
При різкому збільшенні швидкості вітру до значень, що перевищують розрахункове (робоче) система автоматичного управління закриває клапани 10 на кільцевому ободі 5, включає електрогенератор 12 в режим електродвигуна з живленням від резервного джерела і повністю відкриває регулюючі заслінки 21 на вихідному соплі повітряної соплі повітряної турбіни 9. обертається повітряна турбіна 9 створює у внутрішніх порожнинах 7 лопатей 6 і кільцевого обід 5 розрідження (тиск менше атмосферного), під дією більш високого атмосферного тиску геометричні розміри лопатей 6 і обода 5 зменшуються і, відповідно, зменшується лобове опір вітрового потоку. При певній гнучкості елементів вітроколеса відбувається його згортання в безпечне положення.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Вітроенергетичне пристрій з пневматичної передачею потужності, що містить горизонтальну вісь обертання, повітряну турбіну, електрогенератор, систему управління і вітроколесо, яке відрізняється тим, що пристрій містить центральний підшипник, концентратор енергії у вигляді вхідного звужується конусоподібного дифузора, кільцевої обертається обід вітроколеса, з'єднаний з лопатями , керовані клапани, що з'єднують внутрішні порожнини обода і / або лопатей з атмосферою, при цьому лопаті вітроколеса мають дугоподібну форму з прогином в напрямку, протилежному напрямку обертання.
2. Спосіб пневматичної передачі потужності в ветропріемних пристроях, що полягає в прокачуванні через повітряну турбіну повітряного потоку, створюваного в порожнистих лопатях при обертанні вітроколеса, що відрізняється тим, що повітряний потік захоплюється обертовим вітроколеса на периферії і, при тиску більше атмосферного, проходить через вітроколесо в напрямку від периферії до центру обертання.
Версія для друку
Дата публікації 18.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.