РОТОРНО-ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА Российский патент 2007 года по МПК F03D1/02 

Описание патента на изобретение RU2295058C2

Изобретение относится к области ветроэнергетики и касается двигателей с осью вращения, совпадающей с направлением ветра.

Заявителю известен ближайший аналог (прототип) заявляемого изобретения как наиболее близкий ему по совокупности существенных признаков. Данный аналог представляет собой роторно-ветровую энергоустановку, содержащую вертикальную опору, на которой установлен электрогенератор с горизонтальным валом, несущим ветроколесо, лопасти которого выполнены в виде цилиндров Магнуса, снабженных для их вращения приводами в виде роторов Савониуса, установленных на осях вращения цилиндров и жестко с ними связанных (RU 2189494, F 03 D 1/00, 20.09.2002).

Недостатком этой ветроустановки с роторами Магнуса является то, что ветроколесо расположено по одну сторону электрогенератора, что вызывает возникновение дополнительных радиальных сил, действующих на корпус электрогенератора и требует энергетических затрат на их преодоление. Кроме того, третья часть лопасти занята ротором Савониуса, что снижает аэродинамическую силу, возникающую за счет эффекта Магнуса.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение выходной мощности электрогенератора.

Техническим результатом изобретения является улучшение рабочих характеристик роторно-ветровой энергоустановки за счет увеличения крутящего момента на валу электрогенератора.

Упомянутая задача достигается тем, что роторно-ветровая энергоустановка содержит вертикальную опору, на которой установлен электрогенератор с горизонтальным валом, несущим ветроколесо, лопасти которого выполнены в виде цилиндров Магнуса, снабженных приводами для их вращения, при этом роторно-ветровая энергоустановка оснащена дополнительным ветроколесом, а ветроколеса размещены на противоположных концах горизонтального вала, в средней части которого расположена флюгерная лопатка, обеспечивающая вращение электрогенератора на вертикальной опоре с помощью подшипника, причем приводы вращения цилиндров Магнуса выполнены в виде электродвигателей и анемометрических чашек.

Предлагаемая роторно-ветровая энергоустановка иллюстрируется чертежами, предоставленными на фиг.1-3.

На фиг.1 показан общий вид роторно-ветровой энергоустановки, вид спереди.

На фиг.2 - то же, вид сбоку.

На фиг.3 - принципиальная схема эффекта Магнуса.

Роторно-ветровая энергоустановка содержит два ветроколеса, лопасти которых представляют собой полые цилиндры 1 Магнуса, приводимые во вращение с помощью анемометрических чашек 2 и электродвигателей 3 малой мощности. Полые цилиндры 1 Магнуса с помощью подшипников 4 насажены на оси 5, закрепленные жестко с двух сторон горизонтального вала 6, служащего осью электрогенератора 7, на котором жестко закреплена флюгерная лопатка 8 через упорный подшипник 9, насаживающая энергоустановку на вертикальную опору 10. На чертежах представлена энергоустановка, каждое ветроколесо которой имеет два цилиндра Магнуса. Электродвигатели 3 получают энергию через токосъемники 11 от аккумулятора 12, подзаряжаемого зарядно-выходным устройством 13.

В основе работы роторно-ветровой установки (Фиг.3) лежит эффект Магнуса. Он заключается в том, что вращающийся цилиндр в потоке воздуха создает аэродинамическую силу, направленную перпендикулярно к этому потоку за счет того, что с одной стороны цилиндра вектор скорости вращения цилиндра и вектор скорости потока воздуха направлены в одну сторону, а с другой стороны вектор скорости вращения цилиндра и вектор скорости потока направлены навстречу друг другу. Поэтому с одной стороны цилиндра создается разрежение, а с другой - повышенное давление. Разность давлений по обеим сторонам цилиндра создает аэродинамическую силу - Р, вектор которой направлен в сторону пониженного давления, т.е. в ту сторону, где вектора скоростей потока и вращения цилиндра совпадают по направлению.

Работа роторно-ветровой энергоустановки осуществляется следующим образом.

Полые цилиндры 1 Магнуса, вращаясь вокруг своих осей и находясь в ветровом потоке Vв, предварительно сориентировавшись по потоку с помощью флюгерной лопатки 8 и получая вращение от анемометрических чашек 2 или от электродвигателей 3, создают аэродинамическую силу Рц (фиг.1), которая направлена перпендикулярно ветровому потоку Vв (фиг.2). Т.к. сила Рц (тяга цилиндра) направлена перпендикулярно потоку ветра Vв (фиг.2), то создается крутящий момент, который заставляет вращаться ротор электрогенератора 7.

Похожие патенты RU2295058C2

название год авторы номер документа
РОТОРНО-ЛОПАСТНОЕ РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩЕГО АГРЕГАТА НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА МАГНУСА 2011
  • Локтионов Владимир Петрович
RU2477811C2
РОТОРНАЯ ЛОПАСТЬ ВЕТРОДВИГАТЕЛЯ С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ МОМЕНТОМ КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ 2010
  • Кондрашов Борис Никанорович
  • Салдина Елена Александровна
  • Бычкунов Георгий Алексеевич
RU2449168C2
ВЕТРОГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С СОСТАВНЫМИ ЛОПАСТЯМИ, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ В ПОТОКЕ ЭФФЕКТ МАГНУСА (ВАРИАНТЫ) 2015
  • Щеклеин Сергей Евгеньевич
  • Попов Александр Ильич
  • Бурдин Игорь Анатольевич
  • Горелый Константин Александрович
RU2615287C1
ВЕТРОУСТАНОВКА С РОТОРАМИ МАГНУСА 1993
  • Соловьев А.П.
RU2189494C2
ЭНЕРГОУСТАНОВКА С АКТИВНЫМ МЕТОДОМ ОБРАБОТКИ ВЕТРА НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА МАГНУСА 2006
  • Комарова Наталья Михайловна
RU2327898C1
ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ С ЭФФЕКТОМ МАГНУСА (ВАРИАНТЫ) 2012
  • Щеклеин Сергей Евгеньевич
  • Попов Александр Ильич
RU2526127C2
ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ 2001
  • Кесель Б.А.
  • Баширов А.А.
  • Воскобойников Д.В.
RU2193687C2
Ветроэнергетическая установка 2017
  • Платонов Алексей Владимирович
  • Гуревич Алексей Сергеевич
  • Атращенко Александр Васильевич
RU2684068C1
ВЕТРОСОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2022
  • Перевалов Валерий Викторович
RU2802564C1
ВЕТРОСОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2022
  • Перевалов Валерий Викторович
RU2802563C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 295 058 C2

Реферат патента 2007 года РОТОРНО-ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА

Изобретение относится к области ветроэнергетики и позволяет обеспечить высокую выходную мощность электрогенератора. Роторно-ветровая энергоустановка содержит вертикальную опору, на которой установлен электрогенератор с горизонтальным валом, несущим ветроколесо. Лопасти ветроколеса выполнены в виде цилиндров Магнуса, снабженных приводами для их вращения. Энергоустановка оснащена дополнительным ветроколесом, при этом ветроколеса размещены на противоположных концах горизонтального вала, а в средней части горизонтального вала расположена флюгерная лопатка, обеспечивающая вращение электрогенератора на вертикальной опоре с помощью подшипника. Приводы вращения цилиндров Магнуса выполнены в виде электродвигателей и анемометрических чашек. Изобретение обеспечивает улучшение рабочих характеристик за счет увеличения крутящего момента на валу электрогенератора. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 295 058 C2

Роторно-ветровая энергоустановка, содержащая вертикальную опору, на которой установлен электрогенератор с горизонтальным валом, несущим ветроколесо, лопасти которого выполнены в виде цилиндров Магнуса, снабженных приводами для их вращения, отличающаяся тем, что она оснащена дополнительным ветроколесом, при этом ветроколеса размещены на противоположных концах горизонтального вала, а в средней части горизонтального вала расположена флюгерная лопатка, обеспечивающая вращение электрогенератора на вертикальной опоре с помощью подшипника, причем приводы вращения цилиндров Магнуса выполнены в виде электродвигателей и анемометрических чашек.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2295058C2

ВЕТРОУСТАНОВКА С РОТОРАМИ МАГНУСА 1993
  • Соловьев А.П.
RU2189494C2
ВЕТРОАГРЕГАТ 2001
  • Плешанов Е.В.
  • Майоров В.А.
  • Шишкин В.П.
RU2210001C1
ПЛАНЕТАРНЫЙ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ 2000
  • Михненков Л.В.
  • Маркотенко Г.А.
RU2169858C1
Приспособление для регулировки ветряного двигателя с вращаемыми вокруг своих осей цилиндрами 1927
  • Баграков А.А.
SU10198A1
Ветродвигатель 1989
  • Швыркунов Владимир Маркианович
SU1724922A1
DE 3246694 A, 20.06.1984
US 4366386 A, 28.12.1982.

RU 2 295 058 C2

Авторы

Лисин Сергей Петрович

Шевченко Игорь Петрович

Бойченко Александр Николаевич

Заболотный Александр Михайлович

Даты

2007-03-10Публикация

2005-03-09Подача