[go: up one dir, main page]

WO2009031926A1 - Centrale éolienne - Google Patents

Centrale éolienne Download PDF

Info

Publication number
WO2009031926A1
WO2009031926A1 PCT/RU2008/000439 RU2008000439W WO2009031926A1 WO 2009031926 A1 WO2009031926 A1 WO 2009031926A1 RU 2008000439 W RU2008000439 W RU 2008000439W WO 2009031926 A1 WO2009031926 A1 WO 2009031926A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shell
cross
turbine
section
inlet
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2008/000439
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexsandr Ivanovich Ovchinnikov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ARTER Tech Ltd
Original Assignee
ARTER Tech Ltd
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 ARTER Tech Ltd filed Critical ARTER Tech Ltd
Priority to CN200880101920A priority Critical patent/CN101772638A/zh
Priority to BRPI0815600-0A2A priority patent/BRPI0815600A2/pt
Priority to JP2010521807A priority patent/JP2010537112A/ja
Priority to CA2697069A priority patent/CA2697069A1/en
Priority to US12/733,110 priority patent/US20100156109A1/en
Priority to EP08794056A priority patent/EP2189652A1/en
Publication of WO2009031926A1 publication Critical patent/WO2009031926A1/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

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
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/13—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
    • F05B2240/133—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines with a convergent-divergent guiding structure, e.g. a Venturi conduit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/10—Geometry two-dimensional
    • F05B2250/13—Geometry two-dimensional trapezial
    • F05B2250/131—Geometry two-dimensional trapezial polygonal
    • 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
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to energy, in particular to wind power plants for converting wind energy into electrical or other energy and can be used in industry, agriculture, etc.
  • a wind power installation which comprises an annular inlet shell located coaxially inside a turbine inlet shell and a mechanism for converting mechanical energy kinematically coupled to a turbine (see, for example, U.S. Patent JYs 4218175, class F03D1 / 04, publ. 19.081980).
  • the disadvantages of the known device include the uneven effect of the air flow on the turbine blades, which causes variable dynamic loads, leading to instability of the parameters of the electric current generated by the mechanism for converting mechanical energy, as well as the relatively low efficiency of the device due to the incomplete use of air flow energy .
  • the closest in technical essence and the achieved technical result is a wind power installation, including a ring-shaped input shell, a turbine coaxially located inside the input shell, a mechanism for converting mechanical energy kinematically connected to the turbine, and a ring-shaped outer shell (see, for example, RF patent JVs 2261362 , CL FOZSh / 04, publ. 02/10/2005).
  • the design of the known device partially eliminates the disadvantages of the above-described wind power installation by installing an outer shell of an annular shape that acts as an ejector, increasing the speed of the air flow on the turbine and, therefore, increasing the efficiency of the wind power installation.
  • the disadvantages of the known device selected as the closest analogue include the relatively low reliability of its operation.
  • a wind power plant works optimally in a certain range of air flow rates. With an increase in the air flow rate (with gusts of wind) above the design range, both the energy of the air flow entering the inlet shell and the vacuum generated by the outer shell increase accordingly, which will entail an increase in the speed of rotation of the turbine above the calculated value.
  • the invention is aimed at solving the problem of creating such a wind power installation that would ensure its reliable operation and maintain the stability of the parameters of the received energy by protecting the device from a sharp increase in air velocity due to automatic control of the amount of energy supplied to the turbine.
  • the technical result that can be obtained by implementing the invention is to stabilize the speed of rotation of the turbine by reducing the degree of vacuum behind the turbine while increasing the speed of the air flow above the calculated value.
  • the problem is solved due to the fact that in a wind power installation that contains an input shell of a circular shape, a turbine coaxially located inside the input shell, a mechanism kinematically connected to the turbine for converting mechanical energy and an annular outer shell with a cross section of its inner surface of circular shape, at least at least a part of the outer surface of the inlet shell has the shape of a regular polygon in cross section, while the radius of the regular polygon, fissioning cross-sectional shape of the outer surface of the inlet shell at the inlet of the latter is not less than 0.55 and not more than 0.95 of the radius of the circle defining the cross section of the inside surface of the outer shell in its minimal cross section.
  • the task is solved due to the fact that the vertices of the regular polygon that determines the cross-sectional shape of the outer surface of the input shell are made with a rounding, the shape of which is determined by a curve of at least second order.
  • the task is solved due to the fact that at least part of the outer surface of the outer shell is formed of the lateral surface of the cylinder of revolution.
  • the problem is solved due to the fact that at least part of the inner surface of the inlet shell and / or outer shell is formed of the side surface of the cone of rotation.
  • the problem is solved due to the fact that at least part of the inner surface of the inlet shell and / or outer shell is formed by the lateral surface of the cylinder of revolution.
  • FIG. 1 shows a wind power installation
  • FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1
  • FIG. 3 one of the options for constructive implementation of the wind power installation
  • FIG. 4 is a view along arrow D in FIG. 3.
  • the wind power installation contains an input shell 1 of a ring shape, which in a longitudinal section may have a streamlined shape, for example, the shape of a wing.
  • At least one turbine 2 is coaxially located inside the inlet shell 1, that is, the longitudinal axis of symmetry of the turbine 2 is located on the longitudinal axis of symmetry 3 of the inlet shell 1.
  • a fairing 4 can be located, which with brackets (not shown in the drawings ) is mounted on the input shell 1.
  • Turbine 2 is kinematically connected with the mechanism 5 for converting mechanical energy.
  • the turbine 2 can be mounted on a support (not shown in the drawings), made, for example, in the form of a column for fixing on the ground or a base for fixing on a vehicle.
  • the turbine 2 can be connected to the support by a swivel for turning the device into the wind in any direction of the latter.
  • the mechanism 5 for converting mechanical energy can be performed, for example, in the form of an electric current generator, hydraulic pump or compressor.
  • the kinematic connection of the turbine 2 with the mechanism 5 for converting mechanical energy can be performed, for example, in the form of a belt drive, cardan shafts or gear transmission.
  • the mechanism 5 for converting mechanical energy can be located in the Central body 6.
  • the input shell 1, for example, using brackets 7 is connected to the outer shell 8 of an annular shape.
  • the outer shell 8 in longitudinal section may have a streamlined shape, for example, the shape of a wing.
  • the device can be performed with a weather vane located on the outer shell 8 or on the central body 6 (not shown in the drawings) to ensure installation orientation in the wind.
  • the outer shell 8 is installed coaxially with the inlet shell 1, i.e. the longitudinal axis of symmetry 3 of the input shell 1 is the longitudinal axis of symmetry of the outer shell 8.
  • At least a portion of the outer surface 9 of the input shell 1 has a cross section in the form of a regular polygon, for example, a regular triangle (not shown in the drawings), a regular quadrangle (Fig. 4), a regular pentagon (Fig. 2), a regular hexagon (not shown in the drawings), etc.
  • radius (B) of a regular polygon defining the shape of the cross section the outer surface 9 of the input shell 1 at the entrance to the latter is not less than 0.55 and not more than 0.95 of the radius (P) of the circle defining the cross-sectional shape of the inner surface 10 of the outer shell 8 in its minimum cross section, i.e. 0.95 P>B> 0.55 P.
  • the indicated relationship between the geometric parameters of the device was obtained empirically by conducting appropriate studies on an aerodynamic bench.
  • the lower limit of the specified range of relations between the geometric parameters of the device determines the value of (B) the radius of the regular polygon, which determines the cross-sectional shape of the outer surface 9 of the input shell 1 at the entrance to the latter, provided that the maximum excess of the air flow rate from its calculated value is about 25 %
  • the values of the value (B) of the radius of the regular polygon determine the cross-sectional shape of the outer surface 9 of the input shell 1 at the entrance to the last
  • the input shell 1 due to its geometric shape, creates such local resistance to air flow at the entrance to the outer the shell 8, which adversely affects the operation of the installation and at the estimated air flow rates, reduces the efficiency of the wind power installation.
  • the upper limit of the specified range of relations between the geometric parameters of the device determines the value of (B) the radius of the regular polygon, which determines the cross-sectional shape of the outer surface 9 of the input shell 1 at the entrance to the latter, provided that the maximum excess of the air flow rate from its calculated value is about 200 %
  • the value of the value (B) of the radius of the regular polygon defining the cross-sectional shape of the outer surface 9 of the input shell 1 at the entrance to the last, outside the upper value of the specified range the input shell 1 practically does not create local resistance to air flow at the input of the outer shell 1 and, therefore, there is no decrease in the speed of rotation of the turbine due to a decrease in the degree of vacuum behind the turbine.
  • the specific value of the value (B) of the radius of the regular polygon which determines the cross-sectional shape of the outer surface 9 of the input shell 1 at the entrance to the last one, is selected from the stated range of its values taking into account statistical data on air flow velocities in a given region, geometric characteristics of the installation, and other parameters.
  • the vertices of a regular polygon defining the cross-sectional shape of the outer surface 9 of the input shell 1 can be made with a rounding 11 (Fig. 4), the shape of which is defined by a curve of at least second order, for example, a circle, a parabola cycloid, etc.
  • At least a part of the inner surface 13 of the input shell 1 and / or at least a part of the inner surface 10 of the outer shell 8 can be formed by the lateral surface of the rotation cone (Fig. 3).
  • At least a portion of the inner surface 13 of the inlet shell 1 and / or at least a portion of the inner surface 10 (not shown in the drawings) of the outer shell 8 may be formed by the lateral surface of the cylinder of revolution.
  • Wind power installation works as follows.
  • the input section of the outer shell 8 has an annular shape with a decrease in its width in several symmetrically located sections.
  • the reduction in the width of the input section of the outer shell 8 is due to the implementation of at least part of the outer surface 9 of the input shell 1 in cross section in the form of a regular polygon, in the area of the vertices of which local constrictions form.
  • the radius (B) of the regular polygon defining the cross-sectional shape of the outer surface 9 of the inlet shell 1 at the inlet of the latter is selected in such a way that, at the estimated air flow rate, reducing the width of the inlet section of the outer shell 8 does not affect the efficiency of the air flow, involved in the creation of vacuum, that is, the wind turbine will operate in the mode of maximum energy flow of the air stream.
  • the energy flow arriving at the turbine 2 from the input shell is simultaneously increased and the energy flow arriving at the turbine 2 from the output cross-section of the outer shell 8 decreases.
  • the total energy flow is supplied to the turbine 2 remains almost constant, both at the estimated air flow rate and with a significant increase in air flow rate.
  • the area of local resistance to the air flow entering the outer shell 8 will also increase, that is, there will be a further decrease in the rate of passage of the air flow through the outer shell 8.
  • the energy flows supplied to the turbine are inversely redistributed, i.e., the amount of energy supplied to the turbine 2 through the input shell 1 will decrease, and to For the energy supplied to the turbine 2 due to the ejection of the air flow using the outer shell 8, will increase.
  • the area of local resistance to the air flow will decrease until the cross-sectional shape of the outer surface 9 of the inlet shell 1 at the inlet of the latter generally affects the air flow (at the estimated air velocity flow).
  • the energy flows to the turbine 2 are automatically regulated due to their redistribution, which ensures a stable speed of rotation of the output shaft of the turbine 2 regardless of changes in external conditions (gusts of wind).
  • the stability of the speed of rotation of the turbine during operation reduces the magnitude of the peak loads on the parts of the device and, therefore, increases the reliability and durability of the device as a whole.
  • the value of the radius (B) of the regular polygon, which determines the cross-sectional shape of the outer surface 9 of the input shell 1 at the entrance to the last, should be at least 0.825 m and not more than 1.425 m.
  • the specific value of the radius (B) of the regular polygon that defines cross-sectional shape of the outer surface 9 of the inlet shell 1 at the inlet of the latter is selected from a certain range depending on the magnitude of wind maximum speeds active in the climatic region. For example, if the maximum air velocity is 9.0 m / s, then the radius (B) should be about 1.35 m, and if the maximum air velocity is 14.0 m / s, then the radius (B) should be be about 0.85 m.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Description

Ветроэнергетическая установка
Изобретение относится к энергетике, в частности к ветроэнергетическим установкам для преобразования энергии ветра в электрическую или иную энергию и может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве и т. п.
Известна ветроэнергетическая установка, которая содержит входную оболочку кольцевой формы, расположенную коаксиально внутри входной оболочки турбину и кинематически связанный с турбиной механизм для преобразования механической энергии (см., например, патент США JYs 4218175, кл. F03D1/04, опубл. 19.081980).
К недостаткам известного устройства можно отнести неравномерность воздействия воздушного потока на лопасти турбины, что вызывает переменные динамические нагрузки, приводящие к нестабильности параметров электрического тока, вырабатываемого механизмом для преобразования механической энергии, а также сравнительно низкий коэффициент полезного действия устройства из-за неполного использования энергии воздушного потока.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является ветроэнергетическая установка, включающая входную оболочку кольцевой формы, расположенную коаксиально внутри входной оболочки турбину, кинематически связанный с турбиной механизм для преобразования механической энергии и наружную оболочку кольцевой формы (см., например, патент РФ JVs 2261362, кл. FOЗШ/04, опубл. 10.02.2005).
Конструкция известного устройства частично устраняет недостатки описанной выше ветроэнергетической установки за счет установки наружной оболочки кольцевой формы, выполняющей функции эжектора, увеличивающего скорость воздушного потока на турбине и, следовательно, повышающей коэффициент полезного действия ветроэнергетической установки. К недостаткам известного устройства, выбранного в качестве ближайшего аналога можно отнести относительно низкую надежность его работы. Как известно ветроэнергетическая установка оптимально работает в определенном диапазоне скоростей воздушного потока. При увеличении скорости воздушного потока (при порывах ветра) выше расчетного диапазона соответственно увеличивается как энергия воздушного потока поступающего во входную оболочку, так и величина разряжения, создаваемого с помощью наружной оболочки, что повлечет за собой увеличение скорости вращения турбины выше расчетной величины. Увеличение скорости вращения турбины приведет к увеличению скорости кинематически связанного с ней механизма для преобразования механической энергии. Таким образом, указанные элементы конструкции устройства будут работать при повышенных нагрузках, что повлечет снижение надежности работы устройства в целом. При этом следует отметить, что переменные динамические нагрузки, возникающие при увеличении скорости воздушного потока выше расчетного диапазона приведут к нестабильности параметров энергии (например, электрического тока), вырабатываемых механизмом для преобразования механической энергии.
Изобретение направлено на решение задачи по созданию такой ветроэнергетической установки, которая обеспечивала бы ее надежную работу и поддерживала бы стабильность параметров получаемой энергии путем защиты устройства от резкого увеличения скорости воздушного потока за счет автоматического регулирования величины энергии, подводимой к турбине. Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения, заключается в стабилизации скорости вращения турбины за счет снижения степени разряжения за турбиной при увеличении скорости воздушного потока выше расчетной величины.
Поставленная задача решена за счет того, что в ветроэнергетической установке, которая содержит входную оболочку кольцевой формы, расположенную коаксиально внутри входной оболочки турбину, кинематически связанный с турбиной механизм для преобразования механической энергии и кольцевую наружную оболочку с поперечным сечением ее внутренней поверхности круговой формы, по меньшей мере, часть наружной поверхности входной оболочки имеет в поперечном сечении форму правильного многоугольника, при этом радиус правильного многоугольника, определяющего форму поперечного сечения наружной поверхности входной оболочки на входе в последнюю, составляет не менее 0,55 и не более 0,95 от радиуса окружности, определяющей форму поперечного сечения внутренней поверхности наружной оболочки в ее минимальном поперечном сечении.
Кроме того, поставленная задача решена за счет, того, вершины правильного многоугольника, определяющего форму поперечного сечения наружной поверхности входной оболочки, выполнены со скруглением, форма которого определена кривой не менее второго порядка.
Кроме того, поставленная задача решена за счет, того, что, по меньшей мере, часть наружной поверхности наружной оболочки образована боковой поверхности цилиндра вращения. Кроме того, поставленная задача решена за счет, того, что, по меньшей мере, часть внутренней поверхности входной оболочки и/или наружной оболочки образована боковой поверхности конуса вращения.
Кроме того, поставленная задача решена за счет, того, что, по меньшей мере, часть внутренней поверхности входной оболочки и/или наружной оболочки образована боковой поверхностью цилиндра вращения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена ветроэнергетическая установка, на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1, на фиг. 3 - один из вариантов конструктивного выполнения ветроэнергетической установки и на фиг. 4 - вид по стрелке Г на фиг. 3.
Ветроэнергетическая установка содержит входную оболочку 1 кольцевой формы, которая в продольном сечении может иметь обтекаемую форму, например, форму крыла. Внутри входной оболочки 1 коаксиально расположена, по меньшей мере, одна турбина 2, то есть продольная ось симметрии турбины 2 расположена на продольной оси 3 симметрии входной оболочки 1. Перед турбиной 2 может быть расположен обтекатель 4, который с помощью кронштейнов (на чертежах не изображены) закреплен на входной оболочке 1. Турбина 2 кинематически связана с механизмом 5 для преобразования механической энергии. Турбина 2 может быть установлена на опоре (на чертежах не изображена), выполненной, например, в виде колонны для закрепления на земле или основания для закрепления на транспортном средстве. Турбина 2 может быть соединена с опорой посредством шарнирного соединения для разворота устройства на ветер при любом направлении последнего. Механизм 5 для преобразования механической энергии может быть выполнен, например, в виде генератора электрического тока, гидравлического насоса или компрессора. Кинематическая связь турбины 2 с механизмом 5 для преобразования механической энергии может быть выполнена, например, в виде ременной передачи, карданных валов или зубчатой передачи. Механизм 5 для преобразования механической энергии может быть расположен в центральном теле 6. Входная оболочка 1, например, с помощью кронштейнов 7 соединена с наружной оболочкой 8 кольцевой формы. Наружная оболочка 8 в продольном сечении может иметь обтекаемую форму, например, форму крыла. Устройство может быть выполнено с расположенной на наружной оболочке 8 или на центральном теле 6 флюгерной поверхностью (на чертежах не изображена) для обеспечения ориентации установки по ветру. Наружная оболочка 8 установлена соосно с входной оболочкой 1, то есть продольная ось 3 симметрии входной оболочки 1 является продольной осью симметрии наружной оболочки 8. По меньшей мере, часть наружной поверхности 9 входной оболочки 1 имеет в поперечном сечении форму правильного многоугольника, например, правильного треугольника (на чертежах не изображено), правильного четырехугольника (фиг. 4), правильного пятиугольника (фиг. 2), правильного шестиугольника (на чертежах не изображено) и т. п. При этом соблюдается следующее условие: радиус (Б) правильного многоугольника, определяющего форму поперечного сечения наружной поверхности 9 входной оболочки 1 на входе в последнюю составляет не менее 0,55 и не более 0,95 от радиуса (P) окружности, определяющей форму поперечного сечения внутренней поверхности 10 наружной оболочки 8 в ее минимальном поперечном сечении, то есть 0,95 P > Б > 0,55 P. Указанное соотношение между геометрическими параметрами устройства получено эмпирическим путем при проведении соответствующих исследований на аэродинамическом стенде. Нижний предел указанного диапазона соотношений между геометрическими параметрами устройства определяет значение величины (Б) радиуса правильного многоугольника, определяющего форму поперечного сечения наружной поверхности 9 входной оболочки 1 на входе в последнюю, при условии, что максимальное превышение скорости воздушного потока от его расчетной величины составляет около 25%. При выходе значений величины (Б) радиуса правильного многоугольника, определяющего форму поперечного сечения наружной поверхности 9 входной оболочки 1 на входе в последнюю, за пределы нижнего значения указанного диапазона входная оболочка 1 в силу своей геометрической формы создает такое местное сопротивление воздушному потоку на входе в наружную оболочку 8, которое отрицательно влияет на работу установки и при расчетных скоростях воздушного потока, снижает коэффициент полезного действия ветроэнергетической установки. Верхний предел указанного диапазона соотношений между геометрическими параметрами устройства определяет значение величины (Б) радиуса правильного многоугольника, определяющего форму поперечного сечения наружной поверхности 9 входной оболочки 1 на входе в последнюю, при условии, что максимальное превышение скорости воздушного потока от его расчетной величины составляет около 200%. При выходе значение величины (Б) радиуса правильного многоугольника, определяющего форму поперечного сечения наружной поверхности 9 входной оболочки 1 на входе в последнюю, за пределы верхнего значения указанного диапазона входная оболочка 1 практически не создает местного сопротивления воздушному потоку на входе наружной оболочки 1 и, следовательно, не происходит снижение скорости вращения турбины за счет снижения степени разряжения за турбиной. Конкретное значение величины (Б) радиуса правильного многоугольника, определяющего форму поперечного сечения наружной поверхности 9 входной оболочки 1 на входе в последнюю, из заявленного диапазона его значений выбирают с учетом статистических данных о скоростях воздушного потока в данном регионе, геометрических характеристик установки и других параметров.
Один из вариантов конструктивного выполнения устройства предусматривает, что вершины правильного многоугольника, определяющего форму поперечного сечения наружной поверхности 9 входной оболочки 1, могут быть выполнены со скруглением 11 (фиг. 4), форма которого определена кривой не менее второго порядка, например, кругом, параболой, циклоидой и т. п.
Другой вариант конструктивного выполнения ветроэнергетической установки предусматривает, что, по меньшей мере, часть наружной поверхности 12 (фиг. 3) наружной оболочки 8 может быть образована боковой поверхностью цилиндра вращения.
При другом варианте конструктивного выполнения устройства, по меньшей мере, часть внутренней поверхности 13 входной оболочки 1 и/или, по меньшей мере, часть внутренней поверхности 10 наружной оболочки 8 может быть образована боковой поверхностью конуса вращения (фиг. 3).
По меньшей мере, часть внутренней поверхности 13 входной оболочки 1 и/или, по меньшей мере, часть внутренней поверхности 10 (на чертежах не изображено) наружной оболочки 8 может быть образована боковой поверхностью цилиндра вращения.
Ветроэнергетическая установка работает следующим образом.
Воздушный поток, движущийся вдоль продольной оси 3 симметрии установки, ориентированной по ветру с помощью флюгерной поверхности, попадает через входную оболочку 1 на турбину 2 и заставляет ее вращаться. Поскольку турбина 2 кинематически связана с механизмом 5 для преобразования механической энергии, то последний также начинает работать, преобразовывая энергию воздушного потока в соответствующий вид энергии. Одновременно воздушный поток движется вдоль поверхности наружной оболочки 8 и за счет эжекции создает разряжение в задней части установки за турбиной 2. Под действием двух потоков энергии со стороны входного сечения входной оболочки 1 и со стороны выходного сечения наружной оболочки 8 воздушный поток достигает максимальной скорости, что способствует максимальному отбору энергии из воздушного потока.
Следует отметить, что входное сечение наружной оболочки 8 имеет кольцевую форму с уменьшением его ширины на нескольких симметрично расположенных участках. Уменьшение ширины входного сечения наружной оболочки 8 обусловлено выполнением, по меньшей мере, части наружной поверхности 9 входной оболочки 1 в поперечном сечении в виде правильного многоугольника, в зоне вершин которого и образуются местные сужения. При этом величина радиуса (Б) правильного многоугольника, определяющего форму поперечного сечения наружной поверхности 9 входной оболочки 1 на входе в последнюю, выбрана таким образом, что при расчетной скорости воздушного потока уменьшение ширины входного сечения наружной оболочки 8 не оказывает влияния на эффективность потока воздуха, участвующего в создании разряжения, то есть ветроэнергетическая установка будет работать в режиме максимального отбора энергии воздушного потока.
При увеличении скорости воздушного потока выше расчетной величины, например, при сильных порывах ветра, увеличивается величина потока энергии, поступающего на турбину 2 через входную оболочку 1. При этом величина второго потока энергии, поступающего со стороны выходного сечения наружной оболочки 8, снизится. Указанное снижение эффективности потока воздуха, участвующего в создании разряжения, вызвано тем фактом, что при увеличении скорости воздушного потока, поступающего в наружную оболочку 8, выше расчетной величины, сужение входного сечения наружной оболочки 8 выполняет функции местного сопротивления, которое снижает скорость прохода воздушного потока через наружную оболочку 8. Снижение скорости прохода воздушного потока через наружную оболочку 8 вызывает снижение эффективности влияния этого потока на создание разряжения. Таким образом, при превышении скорости воздушного потока выше расчетной величины происходит одновременное увеличение потока энергии поступающего на турбину 2 со стороны входной оболочки и уменьшение потока энергии поступающего на турбину 2 со стороны выходного сечения наружной оболочки 8. При этом величина суммарного потока энергии подводимого к турбине 2 остается практически постоянной, как при расчетной скорости воздушного потока, так и при существенном увеличении скорости воздушного потока. При этом следует отметить, что при дальнейшем увеличении скорости воздушного потока (ветра) будет возрастать и площадь местного сопротивления воздушному потоку, поступающему в наружную оболочку 8, то есть произойдет дальнейшее снижение скорости прохода воздушного потока через наружную оболочку 8. При последующем уменьшении скорости воздушного потока до расчетной величины происходит обратное перераспределение потоков энергии, подводимых к турбине, то есть величина энергии, подводимой к турбине 2 через входную оболочку 1, уменьшится, а доля энергии, подводимой к турбине 2 за счет эжекции воздушного потока с помощью наружной оболочки 8, увеличится. Таким образом, при снижении скорости воздушного потока до его расчетной величины будет уменьшаться площадь местного сопротивления воздушному потоку до тех пор, пока форма поперечного сечения наружной поверхности 9 входной оболочки 1 на входе в последнюю вообще не будет оказывать влияние на воздушный поток (при расчетной скорости воздушного потока). В процессе изменения скорости воздушного потока происходит автоматическое регулирование потоков энергии, поступающих на турбину 2, за счет их перераспределения, что позволяет обеспечить стабильную скорость вращения выходного вала турбины 2 в не зависимости от изменения внешних условий (порывов ветра). Стабильность скорости вращения турбины в процессе эксплуатации снижает величину пиковых нагрузок на детали устройства и, следовательно, увеличивает надежность и долговечность работы устройства в целом.
Так, например, если расчетная скорость ветра в данном климатическом районе составляет 6 - 7 м/с, а радиус (P) окружности, определяющей форму поперечного сечения внутренней поверхности 10 наружной оболочки 8 в ее минимальном поперечном сечении, выбран равным 1,5 м, то величина радиуса (Б) правильного многоугольника, определяющего форму поперечного сечения наружной поверхности 9 входной оболочки 1 на входе в последнюю, должна составлять не менее 0,825 м и не более 1,425 м. Конкретное значение величины радиуса (Б) правильного многоугольника, определяющего форму поперечного сечения наружной поверхности 9 входной оболочки 1 на входе в последнюю, из определенного диапазона выбирают в зависимости от величины максимальных скоростей ветра действующих в данном климатическом районе. Например, если максимальная скорость воздушного потока составляет 9, 0 м/с, то величина радиуса (Б) должна составлять около 1,35 м, а если максимальная скорость воздушного потока составляет 14, 0 м/с, то величина радиуса (Б) должна составлять около 0,85 м.

Claims

Формула изобретения
1. Ветроэнергетическая установка, включающая входную оболочку кольцевой формы, расположенную коаксиально внутри входной оболочки турбину, кинематически связанный с турбиной механизм для преобразования механической энергии и кольцевую наружную оболочку с поперечным сечением ее внутренней поверхности круговой формы, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть наружной поверхности входной оболочки имеет в поперечном сечении форму правильного многоугольника, при этом радиус правильного многоугольника, определяющего форму поперечного сечения наружной поверхности входной оболочки на входе в последнюю, составляет не менее 0,55 и не более 0,95 от радиуса окружности, определяющей форму поперечного сечения внутренней поверхности наружной оболочки в ее минимальном поперечном сечении.
2. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что вершины правильного многоугольника, определяющего форму поперечного сечения наружной поверхности входной оболочки, выполнены со скруглением, форма которого определена кривой не менее второго порядка.
3. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть наружной поверхности наружной оболочки образована боковой поверхности цилиндра вращения.
4. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть внутренней поверхности входной оболочки и/или наружной оболочки образована боковой поверхности конуса вращения.
5. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть внутренней поверхности входной оболочки и/или наружной оболочки образована боковой поверхностью цилиндра вращения.
PCT/RU2008/000439 2007-08-20 2008-07-07 Centrale éolienne Ceased WO2009031926A1 (fr)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200880101920A CN101772638A (zh) 2007-08-20 2008-07-07 风力驱动式发电设备
BRPI0815600-0A2A BRPI0815600A2 (pt) 2007-08-20 2008-07-07 Usina elétrica eólica.
JP2010521807A JP2010537112A (ja) 2007-08-20 2008-07-07 風力電気装置
CA2697069A CA2697069A1 (en) 2007-08-20 2008-07-07 Wind-driven electric plant
US12/733,110 US20100156109A1 (en) 2007-08-20 2008-07-07 Wind-driven electric plant
EP08794056A EP2189652A1 (en) 2007-08-20 2008-07-07 Wind power plant

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007131488 2007-08-20
RU2007131488/06A RU2345247C1 (ru) 2007-08-20 2007-08-20 Ветроэнергетическая установка

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009031926A1 true WO2009031926A1 (fr) 2009-03-12

Family

ID=40429100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2008/000439 Ceased WO2009031926A1 (fr) 2007-08-20 2008-07-07 Centrale éolienne

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20100156109A1 (ru)
EP (1) EP2189652A1 (ru)
JP (1) JP2010537112A (ru)
CN (1) CN101772638A (ru)
BR (1) BRPI0815600A2 (ru)
CA (1) CA2697069A1 (ru)
RU (1) RU2345247C1 (ru)
WO (1) WO2009031926A1 (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2345246C1 (ru) * 2007-08-20 2009-01-27 Артер Текнолоджи Лимитед Ветроэнергетическая установка
TW201326542A (zh) * 2011-12-19 2013-07-01 Univ Nat Pingtung Sci & Tech 風能蒐集器
CN103233863B (zh) * 2013-05-22 2015-10-21 江苏中蕴风电科技有限公司 双涵道轴流式风力发电系统
ES2525967B2 (es) * 2014-10-15 2015-07-07 Eficiencia Energética Aplicada, S.L. Aerogenerador con turbina de reacción horizontal
US10830982B2 (en) * 2014-12-24 2020-11-10 Ultimems, Inc. Autofocus system
US10831036B2 (en) * 2014-12-24 2020-11-10 Ultimems, Inc. Zoom function system
JP2019163711A (ja) * 2018-03-19 2019-09-26 トヨタ自動車株式会社 風力発電装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1007883A (fr) * 1948-04-10 1952-05-12 Scient Et Tech Bureau Et Installation éolienne pour exploitation isolée
US4218175A (en) 1978-11-28 1980-08-19 Carpenter Robert D Wind turbine
DE4034383A1 (de) * 1990-10-29 1992-04-30 Behnke Klaus Windturbine nach der turbinentheorie
RU2124142C1 (ru) * 1998-03-25 1998-12-27 Орлов Игорь Сергеевич Ветроэнергетическая установка
RU21072U1 (ru) * 2001-04-19 2001-12-20 Беззубов Анатолий Вениаминович Ветроэнергетическая установка
RU2261362C2 (ru) * 2003-07-10 2005-09-27 Миодраг Шкобаль Аэротермодинамическая ветроэнергетическая установка (атву)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL165233A (en) * 2004-11-16 2013-06-27 Israel Hirshberg Energy conversion facility
US20110027067A1 (en) * 2007-03-23 2011-02-03 Flodesign Wind Turbine Corporation Coated shrouded wind turbine
US20100270802A1 (en) * 2007-03-23 2010-10-28 Flodesign Wind Turbine Corporation Wind turbine
JP5328681B2 (ja) * 2007-03-23 2013-10-30 フローデザイン ウインド タービン コープ． ミキサーおよびエゼクターを有する風力タービン
US8021100B2 (en) * 2007-03-23 2011-09-20 Flodesign Wind Turbine Corporation Wind turbine with mixers and ejectors

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1007883A (fr) * 1948-04-10 1952-05-12 Scient Et Tech Bureau Et Installation éolienne pour exploitation isolée
US4218175A (en) 1978-11-28 1980-08-19 Carpenter Robert D Wind turbine
DE4034383A1 (de) * 1990-10-29 1992-04-30 Behnke Klaus Windturbine nach der turbinentheorie
RU2124142C1 (ru) * 1998-03-25 1998-12-27 Орлов Игорь Сергеевич Ветроэнергетическая установка
RU21072U1 (ru) * 2001-04-19 2001-12-20 Беззубов Анатолий Вениаминович Ветроэнергетическая установка
RU2261362C2 (ru) * 2003-07-10 2005-09-27 Миодраг Шкобаль Аэротермодинамическая ветроэнергетическая установка (атву)

Also Published As

Publication number Publication date
CN101772638A (zh) 2010-07-07
US20100156109A1 (en) 2010-06-24
RU2345247C1 (ru) 2009-01-27
CA2697069A1 (en) 2009-03-12
EP2189652A1 (en) 2010-05-26
JP2010537112A (ja) 2010-12-02
BRPI0815600A2 (pt) 2015-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2345245C1 (ru) Ветроэнергетическая установка
RU2345247C1 (ru) Ветроэнергетическая установка
US4218175A (en) Wind turbine
US20100215502A1 (en) Multistage wind turbine with variable blade displacement
EP2592265B1 (en) Power producing spinner for a wind turbine
MX2011002427A (es) Sistemas de turbinas de fluidos.
US10100808B2 (en) Rotor blade extension body and wind turbine
US8864455B2 (en) Impulse wind machine
WO2009025580A1 (en) Wind-driven powerplant
WO2014136032A1 (en) A stream turbine
EP3183427B1 (de) Profilierung von leitschaufeln von eintrittsleitapparaten bei radialverdichtern
EP3334927A1 (en) Wind turbine
CN101668944A (zh) 风车轮
DE10118858A1 (de) Mantelwindturbine
KR101566501B1 (ko) 휘어진 블레이드 팁을 갖는 다운윈드 풍력 발전 장치
CN105473849B (zh) 用于电动车的风力涡轮机
RU2498106C1 (ru) Ветроустановка с принудительным разрежением затурбинного пространства
RU2399790C1 (ru) Ветродвигательное устройство - "виндротор"
CA2527782A1 (en) Hydro turbine
AU2005224278A2 (en) Turbine and rotor therefor
WO2012125128A1 (en) Wind turbine with flexible cowling
DE102011016499A1 (de) Gondel für einen als Leeläufer augebildeten Rotor einer Energieanlage
UA119881C2 (uk) Ротор для вітряної турбіни
DE202011005032U1 (de) Gondel für einen als Leeläufer ausgebildeten Rotor einer Energieanlage

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200880101920.5

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08794056

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12733110

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1064/DELNP/2010

Country of ref document: IN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2010521807

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2697069

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008794056

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: PI0815600

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20100219