Ветроэлектрическая станция с двумя парами ветроприводов пропеллерного типа

Авторы патента:

F03D11/00 - Конструктивные элементы и принадлежности, не отнесенные к предшествующим группам или представляющие интерес независимо от них

F03D1/02 - с несколькими роторами

Владельцы патента RU 2563055:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный аграрный университет" (RU)

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрическим станциям. Ветроэлектрическая станция содержит опорную конструкцию с железобетонным фундаментом, неподвижную башню в верхней части опорной конструкции с взаимно перпендикулярными друг другу ветроприводами пропеллерного типа. Ветроприводы пропеллерного типа соединены через обгонные муфты с общим для них зубчатым редуктором. Рабочее вращение каждой пары ветроприводов выполнено взаимно противоположным. Зоны вращения каждой пары ветроприводов выполнены с исключением возможности их взаимного пересечения. При этом одна из двух взаимно перпендикулярных осей ветроприводов расположена в господствующем направлении ветра в данной местности. Изобретение направлено на более полное использование энергии ветрового потока и повышение генерируемой мощности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрическим станциям, как наиболее экологически чистым источникам энергии.

Известны многочисленные конструкции ветроэлектрических станций (ВЭС), содержащих ветропривод пропеллерного типа, преобразующих энергию ветрового потока в механическую энергию вращения ротора электрического генератора постоянного или переменного тока и дополнительную аккумуляторную батарею для питания потребителей во время отсутствия ветра [1, 2, 3].

Известна оригинальная конструкция ветропривода с плавным изменением «угла атаки» ветроколеса планчатого типа [4].

Известна конструкция ВЭС комбинированного типа, содержащая два ветропривода, один из которых вращает через обгонную муфту ротор генератора под действием ветрового потока, второй также выполнен с возможностью вращения того же ротора генератора, но под воздействием разностного давления в вертикально возведенных трубах или вытяжных каналах многоэтажных зданий и сооружений, преобразованным ветроприводом пропеллерного типа в механическую энергию [5].

Известны конструкции ветроприводов, содержащих два ветропривода пропеллерного типа с разным направлением вращения под действием одного и того же потока воздуха [6].

Общим недостатком указанных разновидностей ВЭС является зависимость их работы от наличия ветра и относительно небольшая генерируемая мощность.

В качестве прототипа рассмотрим конструкцию ветропривода, содержащего два ветропривода пропеллерного типа, выполненных с возможностью их вращения в горизонтальной плоскости с помощью флюгера вместе с башней, расположенной в верхней части опорной конструкции ВЭС [6].

Отличительной особенностью данной конструкции является использование с целью увеличения мощности ВЭС двух ветроприводов пропеллерного типа, вращающихся под воздействием ветрового потока в противоположных друг другу направлениях. Последнее обеспечено соответствующим выбором угла атаки одного из ветроприводов. По утверждению авторов такая конструкция повышает генерируемую мощность ВЭС в 1,1-1,5 раза. Это заявление авторов вызывает определенные сомнения, поскольку ветровой поток, выполнив определенную работу (отдав свою кинетическую энергию) по вращению первого ветропривода будет ослаблен и его дальнейшее воздействие на второй ветропривод будет значительно меньшим. Кроме того, часть энергии ветрового потока будет затрачена на вращение башни с помощью флюгера. Кроме того, поскольку части земной поверхности и участки ее атмосферы, прогреваемые солнечной энергией, последовательно перемещаются, следуя за вращением Солнца, то и основное направление движения ветровых потоков также не остается постоянным в течение светового дня.

Для более полного использования энергии ветрового потока и повышения генерируемой мощности предлагается конструкция ВЭС, представленная на рис. 1. Она содержит две пары ветроприводов пропеллерного типа 1 и 2, связанных через обгонные муфты 3 с зубчатым редуктором 4, размещенных на неподвижной башне в верхней части опорной конструкции 8, оси каждой пары ветроприводов выполнены взаимно перпендикулярными друг другу, причем одна из них расположена параллельно направлению «розы ветров», характерного для конкретной территории (региона). Обе пары ветроприводов 1, 2 соединены с зубчатым редуктором 4 через обгонные муфты 3 для исключения взаимно тормозного действия ветроприводов при изменении направлений движений ветрового потока. Рабочее вращение каждой пары ветроприводов выполнено взаимно противоположным путем выбора соответствующих углов атак, сдвинутых относительно друг друга на угол 90°. Вращение вала 5 зубчатого редуктора 4 относительно вертикальной оси преобразуется редуктором 6 во вращение ротора генератора 7. Опорная конструкция 8 высотой не менее 25-30 м, выполненная в трубном или ином исполнении, содержит в своем основании фундамент 9 железобетонного типа.

Работа данной конструкции ВЭС происходит следующим образом. Под воздействием набегающего потока воздуха любого из возможных направлений будет осуществлено в наихудшем случае вращение одной из двух пар ветроприводов 1 и 2, разнесенных в пространстве таким образом, чтобы их зоны вращения не пересекались. При этом вращение вала 5 зубчатого редуктора 4 будет передано через редуктор 6 ротору генератора 7.

Достоинства этой конструкции следующие:

- нет необходимости иметь вращающуюся башню с ветроприводами и флюгером, потребляющими значительную часть энергии ветрового потока;

- ослабленный ветровой поток, отдавший энергию первому из каждой пары ветроприводов в дальнейшем вновь не используется;

- исключено возможное тормозное влияния обратного вращения ветроприводов при изменении направлений ветрового потока путем применения обгонных муфт.

ЛИТЕРАТУРА

1. Заявка №95105665/06 от 12.04.1995 г.

2. 3аявка №94043158/06 от 06.12.1994 г.

3. Заявка №200 111 5817/06 от 08.06.2001 г.

4. Ветродвигатель планетарного типа. Ж. «Наука и жизнь». - №9, 2002. - С.17-18.

5. Тахо-Годи А.З., Тахо-Годи Г.А. Ветроэлектрическая станция для многоэтажных зданий и сооружений. Патент РФ на изобретение №2426004.

6. Шефтер Я.И., Рожденственский И.В. Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. - М.: изд. МСХ СССР. - 1957. - с.104-105; Пустынников С.В. Торцевой двухроторный ветрогенератор. Патент РФ №2395715 C1. - Бюллетень изобретений №21 от 27.07.2010 и др.

1. Ветроэлектрическая станция с двумя парами ветроприводов пропеллерного типа, содержащая опорную конструкцию с железобетонным фундаментом, башню в верхней части опорной конструкции с ветроприводами пропеллерного типа, отличающаяся тем, что башня выполнена неподвижной с двумя парами взаимно перпендикулярных друг другу ветроприводов пропеллерного типа, соединенных через обгонные муфты с общим для них зубчатым редуктором, при этом рабочее вращение каждой пары ветроприводов выполнено взаимно противоположным путем выбора соответствующего угла атаки ветроприводов и их сдвига относительно друг друга на угол 90°, а зоны вращения каждой пары ветроприводов выполнены с исключением возможности их взаимного пересечения.

2. Ветроэлектрическая станция по п. 1, отличающаяся тем, что одна из двух взаимно перпендикулярных осей ветроприводов располагается в господствующем направлении ветра в данной местности.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Вертикально-осевая ветроустановка состоит из опорных колец с приваренными к ним вертикальными лопастями, ступицы, жестко зафиксированной на мачте.

Способ формования узла композитного подшипника, композитный подшипник и композитный подшипник для ветровой турбины // 2558401

Изобретение относится к композитным стальным подшипникам, более конкретно изобретение относится к композитным стальным подшипникам, способам и применениям, включая, но не ограничиваясь этим, ветряные генераторы и другое тяжелое оборудование.

Турбинная система на текучей среде (варианты) // 2555786

Изобретение относится к турбинам на текучей среде и, в частности, к турбинам на текучей среде, имеющим вертикальную ось. Турбина (100) представляет собой имеющую вертикальную ось ветровую турбину, предназначенную для получения электроэнергии из энергии ветра.

Статор ветроэлектроагрегата // 2555605

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэлектрогенераторам. Cтатор ветроэлектроагрегата содержит катушки, торцевой и радиальный магнитопроводы, источник возбуждения.

Способ эксплуатации ветровой энергетической установки // 2553846

Изобретение касается способа эксплуатации ветровой энергетической установки, причем ветровая энергетическая установка имеет аэродинамический ротор, выполненный в виде ротора с горизонтальной осью, со ступицей по меньшей мере с одной лопастью ротора и предусмотрено по меньшей мере одно установленное на роторе средство измерения нагрузки для регистрации ветровой нагрузки ротора; способ включает этапы: вращения ротора ветровой энергетической установки без или с малой ветровой нагрузкой для калибрования средства измерения нагрузки и при этом регистрации измерений нагрузки с помощью средства измерения нагрузки, калибрования средства измерения нагрузки на основе измерения нагрузки и заранее известных возникающих в роторе силах тяжести.

Способ определения теряемой энергии // 2543367

Изобретение относится к способу создания базы данных, которая содержит несколько закономерностей корреляции, в частности коэффициентов корреляции, для определения теряемой энергии, которая во время останова/простоя или дросселирования первой ветроэнергетической установки не может быть преобразована в электрическую энергию, из потребленной мощности по меньшей мере одной опорной ветроэнергетической установки, эксплуатируемой с дросселированием или без дросселирования, содержащему этапы одновременного определения мгновенной мощности первой ветроэнергетической установки и, по меньшей мере, одной опорной ветроэнергетической установки в режиме эксплуатации с дросселированием или без дросселирования; определения соответственно одной закономерности корреляции, в частности коэффициента корреляции, описывающего взаимосвязь между мощностью первой ветроэнергетической установки и мощностью опорной ветроэнергетической установки; и сохранения по меньшей мере одной закономерности корреляции или коэффициента корреляции в зависимости от по меньшей мере одного краевого условия.

Воздушный винт ветросиловой установки с адаптивными лопастями // 2536442

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам, а именно к конструкции роторов ветросиловых установок с горизонтальным валом. Воздушный винт состоит из ступицы, двух соединительных пластин и зажатых между ними посредством болтов трех труб для подсоединения комлевых участков лопастей.

Лопасть ротора, элемент лопасти ротора и способ изготовления // 2532869

Изобретение относится к лопасти ротора или элементу лопасти ротора, ветроэнергетической установке, способу изготовления лопасти ротора или элемента лопасти ротора и способу ремонта элемента лопасти ротора.

Система повышения производительности ветровой турбины // 2532077

Изобретение относится к системе и способу повышения производительности ветровой турбины. Система повышения производительности ветровой турбины содержит средства впрыскивания воздуха в качестве первой текучей среды в набегающий на турбину поток второй текучей среды.

Поливиндротор модифицированный // 2529990

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии среднескоростных ветров в условиях континентального климата. Поливиндротор включает в себя несущую мачту, заканчивающуюся наверху поворотным узлом, от которого отходят в подветренную сторону горизонтальные платформы, стянутые вертикальными стойками в обойму, содержащую виндроторы, выставленные клином на ветер, и хвостовые оперения.

Безредукторный ветроэлектроагрегат // 2554705

Изобретение относится к ветроэнергетике. Безредукторный ветроэлектроагрегат содержит башню, поворотное основание, тихоходное колесо, быстроходные колеса, роторные элементы, статор и направляющее устройство.

Ветродвигатель // 2552017

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения ветроколеса с набегающим воздушным потоком.

Система питания электроприводов транспортных средств с различными движителями // 2540888

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Система привода транспортного средства содержит, по меньшей мере, один электрогенератор, аккумуляторную батарею, зарядное устройство и инвертор, электрически соединенные между собой, электродвигатель, электрически соединенный с аккумуляторной батареей и кинематически связанный со средством перемещения транспортного средства.

Ветроэнергетическая установка // 2538976

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в устройствах, преобразовывающих энергию ветра в другие виды энергии. Ветроэнергетическая установка, содержащая поворотное основание, башню, стрелу, перекладину с шарнирами и растяжками и тяги с головками ветроколес, согласно изобретению дополнительно содержит вторую перекладину с дополнительными шарнирами, которые соединены с шарнирами основной перекладины дополнительными кронштейнами, к которым прикреплен замкнутый канат, охватывающий шкивы, установленные на стреле.

Ветроэнергетическая установка // 2529613

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии. Ветроэнергетическая установка содержит башню, две соединенные под углом стрелы, связанные с верхней частью башни, а также поворотные рамы с роторами-ветроколесами, ступицы которых закреплены на рамах, подвешенных к стрелам.

Составная роторная система ветроэнергетической установки (вэу) (варианты) и вэу // 2526606

Группа изобретений относится к области ветроэнергетики и может быть использована для преобразования и использования энергии ветра в широком диапазоне скоростей.

Ветроэлектростанция с плотиной // 2523705

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электроэнергию. Ветроэлектростанция содержит концентратор воздушных потоков, ветроколеса, электрогенераторы, систему регулирования подачи воздуха на лопасти ветроколес и систему защиты от ураганных ветров.

Ветровая электростанция // 2504685

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики и может быть использовано для преобразования кинетической энергии воздушного потока в механическую и электрическую энергию.

Ветроэнергетическая установка с многоступенчатым ротором // 2501972

Изобретение относится к области альтернативной энергетики с использованием возобновляемых источников энергии. Ветроэнергетическая установка содержит ротор, промежуточный редуктор, гидравлическую систему, гидравлический насос, гидравлический мотор, регулятор оборотов гидравлического мотора и генератор электрического тока.

Ветроколесо // 2494283

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к регулируемым ветроколесам. Ветроколесо содержит основание с подшипниками, горизонтальный вал, лопасти, роторы, имеющие магнитный контакт со статорами, установленными на основании, редукторы.

Двухроторная ветроэнергетическая установка (варианты) // 2574194

Изобретение относится к группе двухроторных ветроэнергетических установок. Каждая из двухроторных ветроэнергетических установок включает размещенные на башне ветротурбину с двумя соосными роторами на поворотной платформе, трансмиссию, системы управления углами установки лопастей и положения платформы, электрогенератор. При этом каждый ротор ветротурбины имеет число лопастей более 3-х, которые спроектированы как вращающиеся крылья, суммарная лобовая площадь лопастей на номинальном режиме работы составляет 0,3÷0,5 от площади, ометаемой лопастями поверхности. Лопасти во втулке установлены на подшипниках скольжения, в которых применяется твердая смазка на основе дихалькогенидов металлов в сочетании с керамической втулкой. Электрогенератор с вертикальной осью вращения ротора размещен в верхней части неподвижной башни, статор генератора закреплен к башне, ось ротора электрогенератора расположена вертикально и совпадает с осью вращения поворотной платформы. Привод от ветротурбины к генератору выполнен с помощью конической зубчатой передачи. Мультипликатор представляет собой двухконтурный зубчатый механизм, размещенный в одном корпусе, каждый контур которого передает движение и крутящий момент от одного из роторов ветротурбины независимо от движения другого контура, а кинематическая схема контура представляет собой планетарный редуктор и зубчатый одноступенчатый перебор. Трехвальный соосный зубчатый редуктор установлен между мультипликатором и ротором электрогенератора, кинематическая схема которого выполнена по условиям Δω1=К·Δω2, где Δω1 - изменение угловой скорости входного внутреннего вала; Δω2 - изменение угловой скорости входного внешнего вала; К - постоянный коэффициент, который зависит только от кинематической схемы редуктора; число лопастей ветротурбины выбрано по условию: число лопастей одного ротора - Z, число лопастей другого ротора - (Z+1). На внешнем валу ветротурбины выполнена удлиняющая проставка, в конце которой установлен передний подшипник внутреннего вала. Алгоритм управления углами поворота лопастей одного ротора β1=f(υ), т.е. угол установки лопасти есть функция только скорости ветра, а другого ротора nген=const, β2=υar, т.е. обороты генератора поддерживаются постоянными за счет изменения углов установки лопастей другого ротора, где β1 - угол установки одного ротора; υ - скорость ветра; nген - обороты электрогенератора; β2 - угол установки другого ротора; υar - переменная величина. Изобретение направлено на расширение арсенала двухроторных ветроэнергетических установок. 9 н.п. ф-лы, 12 ил., 3 табл.