Ветроэнергетическая установка

Авторы патента:

Исмагилов Флюр Рашитович (RU)

Вавилов Вячеслав Евгеньевич (RU)

Хайруллин Ирек Ханифович (RU)

Якупов Айнур Махмутович (RU)

F03D5/06 - с рабочими органами, совершающими колебательное движение, но не вращающимися

Владельцы патента RU 2528793:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в устройствах для преобразовании энергии текучих сред в электрическую. Ветроэнергетическая установка содержит рабочий орган, преобразователь энергии и устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок. Рабочий орган выполнен в виде упругого элемента, а преобразователь энергии - в виде трехкоординатного генератора колебательного типа, соединенного через устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок с упругим элементом. Устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок состоит из первого и второго постоянных магнитов сферической формы, расположенных разноименными полюсами относительно друг друга. Упругий элемент может быть выполнен в виде конуса. Изобретение обеспечивает повышение коэффициента полезного действия и энергетической эффективности путем расширения функциональных возможностей благодаря обеспечению восприятия потока среды во всех координатных плоскостях и минимизации потерь энергии за счет использования магнитного устройства защиты от запредельных ветровых нагрузок. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в устройствах для преобразовании энергии текучих сред в электрическую.

Известна ветровая энергетическая установка [патент РФ №2277642 С2, F03D 3/00, 06.10.2006], содержащая опору и стержень, прикрепленный одним окончанием к опоре при помощи шарнирного соединения, при этом стержень соединен с устройством, которое обладает поверхностной площадью и способностью сопротивляться ветровому потоку, а также в автоматическом и(или) ручном режиме может менять величину своей поверхностной площади и перемещаться вдоль стержня, при этом устройство, сопротивляясь ветровому потоку, осуществляет отклонение стержня относительно шарнирного соединения при воздействии на это устройство ветрового потока, стержень также соединен с компенсатором, удерживающим этот стержень в исходном вертикальном положении при отсутствии воздействия ветрового потока на установку и возвращающим стержень в исходное вертикальное положение после окончания воздействия ветрового потока на ветровую энергетическую установку.

Недостатком данного изобретения является использование гидравлических устройств для выработки электроэнергии, которые могут воспринимать возмущение только по одной оси с незначительными отклонениями от оси, что снижает коэффициент полезного действия, также в данном устройстве предусмотрен механизм для поворота органа, воспринимающий возмущение в зависимости от направления возмущения, что ведет к затратам энергии.

Известен электростатический генератор, преобразующий механическую энергию в виде вращательного движения в электрическую [патент США №4897592 A, H02N 1/08, 30.01.1990], содержащий два электрода возбуждения, электростатически заряженных до равных и противоположных по знаку потенциалов, статор с электродами в виде секторов, расположенных между электродами возбуждения для наведения в нем посредством созданного электродами электрического поля зарядов разной полярности, ротор, вращающийся в электрическом поле между электродами возбуждения и электродами статора и периодически экранирующий поле электродов возбуждения, выходное устройство, соединенное со статором, для отделения его от рабочего напряжения в зависимости от движения экранирующего статор ротора.

Недостатком данной конструкции является то, что входной механической энергией является вращательное движение ротора, что неудобно для преобразования поступательного движения ветрового потока, и требуются дополнительные затраты на повороты против направление ветра.

Известна электростатическая емкостная машина для преобразования энергии ветрового потока [патент РФ №2241300 С2, H02N 1/08, 27.11.2004], содержащая корпус, подвижный электрод, неподвижный электрод с кольцевыми секторами на диэлектрической подложке и вспомогательный электрод, обеспечивающий подвод потенциала возбуждения к подвижному электроду, при этом машина снабжена потокоприемником с поворотными лопатками и фокусирующим каналом, расположенным над поверхностью подвижного электрода, последний выполнен в виде слоя электролита, в котором размещен вспомогательный электрод, неподвижный электрод выполнен в виде набора проводящих концентрических колец, имеющих покрытие из диэлектрического материала и соединенных через блок диодов возбуждения, при этом пространство между подвижным и неподвижным электродами заполнено жидким сегнетоэлектриком, а блок диодов нагрузки электрически соединен с блоком диодов возбуждения и неподвижным электродом.

Недостатком данной конструкции является сложность конструкции и низкий коэффициент полезного действия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является парусная импульсная ветроэлектрическая установка [патент РФ 2469209 C2, F03D 5/06, 10.12.2012], содержащая рабочий орган, преобразователь энергии и устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок, при этом рабочим органом в ней является гибкий парус, преобразователь выполнен в виде объединенных в общую схему генераторов импульсов с электромагнитами, якоря которых связаны с секциями паруса, с возможностью автоматического управления силой действующего на него ветрового потока путем, например, изменения угла между крыльями паруса.

Недостатками данной конструкции являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные восприятием энергии потока только в одном направлении.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей благодаря восприятию потока среды во всех координатных плоскостях за счет введения трехкоординатного генератора колебательного типа, минимизация потерь энергии за счет использования магнитного устройства защиты от запредельных ветровых нагрузок.

Техническим результатом является повышение коэффициента полезного действия и энергетической эффективности ветроэнергетической установки.

Поставленная задача решается и указанный технический результат достигается тем, что в колебательной ветроэнергетической установке, содержащей рабочий орган, преобразователь энергии и устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок, согласно изобретению рабочий орган выполнен в виде упругого элемента, преобразователь энергии выполнен в виде трехкоординатного генератора колебательного типа, соединенного через устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок с упругим элементом, при этом устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок состоит из первого и второго постоянных магнитов сферической формы, расположенных разноименными полюсами относительно друг друга.

Кроме того, согласно изобретению упругий элемент может быть выполнен в виде конуса.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображена колебательная ветроэнергетическая установка. На фиг.2 изображено устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок.

Предложенное устройство содержит (фиг.1) рабочий орган 1, выполненный в виде упругого элемента, связанного магнитной связью с преобразователем энергии 2, выполненного в виде трехкоординатного генератора колебательного типа, состоящего из активной системы 3 и стержня 4, устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок 5, (фиг.2) состоящее из первого постоянного магнита сферической формы 6, второго сферической формы постоянного магнита 7, расположенные разноименными полюсами относительно друг друга, причем стержень 4 жестко соединен с вторым постоянным магнитом сферической формы 7, а рабочий орган 1, выполненный в виде упругого элемента, жестко соединен с первым постоянным магнитом сферической формы 6.

Предложенная ветроэнергетическая установка работает следующим образом: при воздействии на рабочий орган 1, выполненный в виде упругого элемента потоком текучей среды (жидкости или газа) он начинает колебаться, при этом колебания передаются на первый постоянный магнит сферической формы 6, который притянут ко второму постоянному магниту сферической формы 7, за счет этого колебания передаются на стержень 4 преобразователя энергии 2, выполненного в виде трехкоординатного генератора колебательного типа, который начинает вырабатывать электрическую энергию.

При воздействии на рабочий орган 1, выполненный в виде упругого элемента, запредельной нагрузкой текучей среды происходит разрыв магнитной связи между первым постоянным магнитом сферической формы 6 и вторым постоянным магнитом сферической формы 7, в результате чего связь между рабочим органом 1, выполненным в виде упругого элемента и преобразователем энергии 2, выполненным в виде трехкоординатного генератора колебательного типа, прекращается. В результате повреждения рабочего органа 1, выполненного в виде упругого элемента, под действием запредельных нагрузок текучей среды преобразователь энергии 2, выполненный в виде трехкоординатного генератора колебательного типа, остается целым.

Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности благодаря введению восприятия потока среды во всех координатных плоскостях и минимизации потерь энергии за счет использования магнитного устройства защиты от запредельных ветровых нагрузок.

В результате повышается коэффициент полезного действия и энергетическая эффективность ветроэнергетической установки.

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая рабочий орган, преобразователь энергии и устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок, отличающаяся тем, что рабочий орган выполнен в виде упругого элемента, преобразователь энергии выполнен в виде трехкоординатного генератора колебательного типа, соединенного через устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок с упругим элементом, при этом устройство защиты от запредельных ветровых нагрузок состоит из первого и второго постоянных магнитов сферической формы, расположенных разноименными полюсами относительно друг друга.

2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что упругий элемент выполнен в виде конуса.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию путем воздействия на струны набегающего потока воздуха.

Ветроэлектрический генератор // 2511856

Изобретение относится к установкам по использованию ветровой энергии.Ветроэлектрический генератор содержит крыльчатый ветродвигатель и электрогенератор, имеющий ротор, выполненный в виде сегментных элементов, закрепленных на крыльях ветродвигателя, и дуговой статор.

Ветроэнергетическая установка (варианты) // 2501973

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии. Ветроэнергетическая установка содержит ветрогенератор с лопастной ветровой турбиной с вертикальным валом вращения, расположенной внутри неподвижного лопастного воздухонаправляющего аппарата с основанием и крышкой, электрогенератор, блок управления, дополнительный источник электроэнергии.

Аэроэлектростанция для использования энергии ветра // 2500920

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для выработки электроэнергии. Аэроэлектростанция для использования энергии ветра содержит горизонтальный воздуховод, вертикальный воздуховод и электрогенераторы, которые кинематически соединены с рамами, последовательно установленными в плоскостях поперечного сечения воздуховодов с возможностью возвратно-поступательного движения, ограниченного упругими упорами.

Способ преобразования энергии течения воздушных или водных потоков и энергоустановка для его осуществления // 2492356

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэнергетических или в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии или для выполнения механической работы.

Энергоустановка для преобразования энергии течения воздушных или водных потоков // 2492355

Способ преобразования энергии течения воздушных или водных потоков // 2491445

Ветро- и гидроустановка с колеблющимися вертикальными лопастями // 2484298

Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано при создании ветро- и гидроустановок разной мощности, работающих в свободных воздушных или водных потоках.

Способ преобразования кинетической энергии потока текучей среды в полезную работу и устройство для преобразования кинетической энергии потока текучей среды в полезную работу // 2478830

Способ преобразования ветровой энергии в механическую // 2473820

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано в ветряных энергетических установках, рабочие органы которых совершают колебательные движения.

Колеблющаяся консоль с поворотными закрылками основной лопасти ветро-и гидроустановки // 2546373

Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано при создании новых невращающихся преобразователей кинетической энергии для ветро- и гидроустановок, работающих в свободных воздушных или водных потоках. Для повышения эффективности разворота лопастей в крайних левом и правом положениях, а также улучшения самопроизвольного запуска консоли после ее остановки во время бури или проведения профилактических работ на торцах верхней и нижней секций основной лопасти со стороны набегающего потока дополнительно размещены на концевых штифтах поворотные закрылки обтекаемой формы, удерживаемые в пределах ограничивающих углов пружинящими вилками и возвратными пружинами с регулируемым натяжением. Полые секции основной лопасти дополнительно усилены внутри гофрированными ребрами жесткости, особенно в местах контакта с демпфирующими накладками пружинящих вилок. Изобретение способствует созданию новых типов экологически чистых и бесшумных ветро- и погружаемых гидроустановок. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Сбалансированная ветроустановка с колеблющимися вертикальными лопастями // 2547199

Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано при разработке новых типов ветроустановок разной мощности, работающих в свободных воздушных потоках. Для создания компактной конструкции и компенсации образуемых лопастями больших опрокидывающих усилий генератор с мультипликатором и узел крепления поворотной консоли с лопастями смещены относительно дополнительного неподвижного несущего корпуса в сторону набегающего воздушного потока и установлены на верхней площадке наклонной поворотной рамы. При этом рама жестко связана внизу с размещенным в несущем корпусе на подшипниках центральным вертикальным валом, заторможенным червячным редуктором, который кинематически связан через пару конических шестерен с реверсивным электродвигателем постоянного тока, управляемым флюгером и контактной группой переключателей, размещенных на верхнем конце центрального вала. Изобретение способствует созданию компактных, устойчивых к опрокидыванию, бесшумных и безопасных ветроустановок, позволяющих размещать их на крышах зданий и палубах несамоходных плавсредств, способных при этом плавать неограниченное время без потребления углеводородного топлива и без парусной оснастки, а также дополнительно использоваться в качестве малых мобильных и автономных электростанций. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Ветро-пьезоэлектрогенератор // 2576075

Изобретение относится к области производства электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием. Ветро-пьезоэлектрогенератор, содержащий пьезоэлектрические элементы, флюгер, полотно, электроды. Полотно закреплено на флюгере. Пьезоэлектрические элементы закреплены внутри полотна. Полотно удерживает пьезоэлектрические элементы и не позволяет им деформироваться до более максимального значения. Электроды расположены на противоположных поверхностях пьезоэлектрических элементов. Выходы всех электродов являются выходами ветро-пьезоэлектрогенератора. Заявленное изобретение направлено на упрощение и повышение эффективности производства электрической энергии для маломощных автономных устройств. 4 ил.

Ветроэлектрогенератор // 2576086

Изобретение относится к ветроэлектрогенераторам. Ветроэлектрогенератор содержит ряд установленных в вертикальной плоскости прямоугольных ячеек, каждая из которых снабжена подпружиненным горизонтальным магнитным сердечником с возможностью осевого перемещения внутри соленоида и двумя вертикальными ветровыми щитками, установленными на концах сердечника, при этом ветровые щитки образуют две вертикальные стенки по обе стороны от плоскости ячеек. Изобретение направлено на получение электроэнергии за счет энергии ветра. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Исполнительные системы для управления полетом силового профиля крыла для преобразования энергии ветра в электрическую или механическую энергию // 2576396

Изобретение относится к системам управления полетом силового профиля крыла или буксировочного воздушного змея для преобразования энергии ветра в электрическую или механическую энергию. Исполнительная система для управления полетом силового профиля крыла или буксировочного воздушного змея, управляемого посредством, по меньшей мере, двух тросов (8) для преобразования энергии ветра в электрическую или механическую энергию, содержащая первый модуль (11, 12) для оказания воздействия путем разматывания-наматывания тросов на одинаковую величину, а также второй модуль (2a, 2b, 4a, 4b), установленный между буксировочным воздушным змеем (7) и первым модулем (11, 12), для оказания воздействия путем управления разностью длин тросов (8). В системе применяется одиночный двигатель (3) или двигатель/генератор (15). Изобретение направлено на управление этапами взлета с земли и возврата на землю буксировочных воздушных змеев. 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

Ветрогенератор (варианты) // 2612484

Настоящее изобретение относится к ветрогенераторам. Ветрогенератор по первому варианту содержит корпус, выполненный сетчатым в виде флюгера, вдоль продольной оси передней цилиндрической части которого горизонтально расположен плоский магнит, на переднем конце которого установлена ветровая ловушка, выполненная в виде боковой поверхности полого усеченного конуса. При этом задняя сторона магнита упирается в опорный диск, за которым установлена пружина, прижимающаяся к задней стороне корпуса, на внутренней поверхности цилиндрического корпуса размещена катушка, а магнит опирается на опоры с колесами на конце, входящими в прикрепленные к внутренней поверхности цилиндрической части корпуса жёлобы. Ветрогенератор по второму варианту содержит корпус, выполненный сетчатым в виде флюгера, в передней цилиндрической части которого установлена скользящая вдоль продольной оси корпуса катушка с внутренним неподвижно закрепленным вдоль ее продольной оси плоским магнитом, задний конец катушки контактирует с опорной стенкой, прижимающейся к пружине. При этом катушка скользит по шаровым опорам, установленным в желобах на внутренней поверхности корпуса, на переднем конце катушки установлена ветровая ловушка, выполненная в виде боковой поверхности полого усеченного конуса. При этом магнит через щель в опорной стенке закреплен неподвижно на штанге, соединенной с задней стенкой корпуса. Изобретение направлено на повышение надежности, снижение трения в опорных узлах, исключение трения в узлах передачи, исключение возможности разрушения при сильных порывах ветра, во время бурь и ураганов. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Преобразователь внешней кинетической энергии в электроэнергию // 2637529

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии из колебательных движений различной природы. Преобразователь выполнен с возможностью преобразования волновой энергии в электроэнергию и содержит статор с витками электрической обмотки 4, снабженный контактными клеммами 5, и ротор 9 линейного генератора. Статор содержит несущую раму 1, снабженную сквозным продольным пазом 2, у одной стороны которого закреплены магнитная система 3 статора с обмоткой 4. В проеме паза 2 установлена упругая пластина 6, один конец которой жестко связан с рамой 1, а на ее свободном конце закреплен ротор 9, выполненный в виде магнитного тела, размещенный с рабочим зазором относительно поверхности статора, с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно нее, через паз 2. Пластина 6 выполнена с собственной частотой резонансных колебаний большей частоты колебаний воды в волнах и обращена к их потоку одной своей стороной. Изобретение направлено на повышение выходной мощности и упрощение конструкции устройства. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство для преобразования ветра // 2638232

Изобретение относится к устройству по преобразованию ветра в электрическую энергию. Устройство по преобразованию энергии ветра, содержащее опорно-несущую конструкцию, с преобразователями и аккумуляторами электрической энергии. Опорно-несущая конструкция выполнена в виде фиберглассового центрального стержня с уменьшающимися сечением от основания к вершине, при этом стержень снабжен горизонтально расположенными полками, уменьшающимися от основания к вершине, каждая полка снабжена гибкими элементами, одна сторона которых закреплена на центральном стержне, а другая - на стержнях с пружинами или демпферами по середине стержней, соединяющих полки; при этом на полках установлены трубки из немагнитного материала, радиально расположенные относительно центрального стержня, каждая из трубок содержит неподвижные и подвижные части, установленные с зазором в этих трубках и выполненные в виде постоянных магнитов, направленных одноименными полюсами друг к другу, подвижные части установлены с зазором вдоль всей длины трубок, неподвижные части выполнены в виде ограничителей движения подвижных, в них установлены штоки, жестко соединенные с ближайшими подвижными частями, а на внешней поверхности каждой трубки из немагнитного материала установлена изолированная электропроводящая обмотка, соединенная с аккумулятором электрической энергии. Изобретение направлено на повышение выработки электроэнергии при незначительных ветровых нагрузках. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство для преобразования возобновляемой энергии // 2641176

Изобретение относится к устройствам для преобразования возобновляемой энергии. Устройство для преобразования возобновляемой энергии содержит раму, установленный на раме кривошипно-шатунный механизм, вал которого шарнирно связан шатуном и соединительным звеном с рамой; лопасть, жестко закрепленную на шатуне; при этом соединительное звено выполнено в виде ползуна, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль направляющей, расположенной в плоскости, перпендикулярной оси вращения вала, шатун расположен под углом к плоскости лопасти, определяемым соотношением sin |α|<d/(L-R), где R - длина кривошипа, L - длина шатуна, d - смещение направляющей ползуна относительно оси вала, с противоположной стороны от шатуна на вале установлен противовес, а направляющая ползуна смещена относительно оси вращения вала. Изобретение направлено на повышение надежности устройства, а также на снижение его габаритов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.