[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2329398C2 - Wind-energetic plant with vertical axis - Google Patents

Wind-energetic plant with vertical axis Download PDF

Info

Publication number
RU2329398C2
RU2329398C2 RU2006117325/06A RU2006117325A RU2329398C2 RU 2329398 C2 RU2329398 C2 RU 2329398C2 RU 2006117325/06 A RU2006117325/06 A RU 2006117325/06A RU 2006117325 A RU2006117325 A RU 2006117325A RU 2329398 C2 RU2329398 C2 RU 2329398C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blade
wind
blades
vertical axis
shaft
Prior art date
Application number
RU2006117325/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006117325A (en
Inventor
Масахико СУЗУКИ (JP)
Масахико СУЗУКИ
Original Assignee
Глобал Энерджи Ко., Лтд.
КАБУСИКИ КАЙСЯ ЭфДжейСи
Масахико СУЗУКИ
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
Priority claimed from JP2003362284A external-priority patent/JP4546715B2/en
Priority claimed from JP2003412043A external-priority patent/JP2005171852A/en
Priority claimed from JP2004016436A external-priority patent/JP4625259B2/en
Priority claimed from JP2004305014A external-priority patent/JP4907073B2/en
Application filed by Глобал Энерджи Ко., Лтд., КАБУСИКИ КАЙСЯ ЭфДжейСи, Масахико СУЗУКИ filed Critical Глобал Энерджи Ко., Лтд.
Publication of RU2006117325A publication Critical patent/RU2006117325A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2329398C2 publication Critical patent/RU2329398C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention is related to wind-energetic plant with vertical axis and system of wind energy generation and, in particular, to wind-energetic plant with vertical axis, which contains support frame; main vertical shaft, which is installed in support frame with the possibility of rotation; fixing element that is fastened to the main vertical shaft; support cantilever that is fastened to fixing element with one end; and blade that passes along vertical and is installed on the other end of support cantilever, at that blade has inclined part, which is created on the top and bottom ends, inclined inside at the angle from 30 to 45 degrees in respect to vertical axis of main shaft, at that blade width makes from 45 to 55% from blade orbit radius, when blade rotates around the main vertical shaft. Blade is installed vertically in multiple levels for creation of multiplicity of blades, every of which passes in different directions without overlapping by vertical so when looking from top they are distant substantially at the same angles. Plant may be installed in steel mast of high-voltage line.
EFFECT: increase of wind-receiving area with increased wind-receiving energy; low net cost and increase of total power generation in specific area.
5 cl, 12 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к ветроэнергетической установке с вертикальной осью и, в частности, к ветроэнергетической установке с вертикальной осью, которая позволяет сформировать ряд секций для установки вала с опорными рамами, в которой множество лопастей установлены на многочисленных уровнях на основном вертикальном валу для увеличения ветроприемной скорости, тем самым обеспечивая увеличение ветроприемной площади и эффективности вращения при низких затратах на установку и большое общее генерируемое количество электрической энергии на конкретную площадь.The present invention relates to a vertical axis wind turbine and, in particular, to a vertical axis wind turbine, which allows a series of sections for mounting a shaft with support frames to be formed in which a plurality of blades are mounted at multiple levels on a main vertical shaft to increase wind receiving speed, thereby providing an increase in the wind-receiving area and rotation efficiency at low installation costs and a large total generated amount electrically energy to a specific area.

Известная ветроэнергетическая установка с вертикальной осью для ветрогенератора, такая как, например, описанная в JP 2000-234582, содержит множество вертикальных лопастей вокруг основного вертикального вала. Но когда одна из лопастей подвергается воздействию ветра, другая подвергается воздействию турбулентности, которая уменьшает силу вращения, так что небольшой крутящий момент делает невозможным практическое использование такой ветроэнергетической установки с вертикальной осью. Ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращается с высокой скоростью даже при слабом ветре, но уменьшение количества лопастей приводит к использованию меньшей ветроприемной площади, в то время как увеличение количества лопастей, по-видимому, вызывает турбулентность при ветре с большой скоростью.A known vertical axis wind turbine for a wind generator, such as, for example, described in JP 2000-234582, comprises a plurality of vertical blades around a main vertical shaft. But when one of the blades is exposed to wind, the other is affected by turbulence, which reduces the rotation force, so that a small torque makes it impossible to use such a vertical-axis wind power plant. A vertical-axis wind turbine rotates at a high speed even with a weak wind, but a decrease in the number of blades leads to the use of a smaller wind-receiving area, while an increase in the number of blades seems to cause turbulence in the wind at a high speed.

Принимая во внимание недостатки, целью настоящего изобретения является создание ветроэнергетической установки с вертикальной осью, пригодной для ветрогенератора, и со значительно увеличенной ветроприемной площадью относительно установочной площади ветроэнергетической установки, что позволяет выполнять ветроэнергетическую установку с меньшими размерами и более легкой, тем самым снижая себестоимость.Taking into account the disadvantages, the aim of the present invention is to provide a wind power installation with a vertical axis, suitable for a wind generator, and with a significantly increased wind receiving area relative to the installation area of the wind power installation, which allows the wind power installation to be smaller and lighter, thereby reducing cost.

Согласно настоящему изобретению создана ветроэнергетическая установка с вертикальной осью, содержащая опорную раму; основной вертикальный вал, установленный с возможностью вращения на опорной раме; крепежный элемент, закрепленный на основном вертикальном валу; опорную консоль, прикрепленную одним концом к крепежному элементу, и проходящую по вертикали лопасть, установленную на другом конце опорной консоли, при этом лопасть имеет наклонную часть, образованную на верхнем и нижнем концах, наклоненную внутрь под углом от 30 до 45 градусов по отношению к вертикальной оси основного вала, причем ширина лопасти составляет от 45 до 55% от радиуса орбиты лопасти, когда лопасть вращается вокруг основного вертикального вала.According to the present invention, a vertical axis wind turbine is provided comprising a support frame; the main vertical shaft mounted rotatably on the support frame; a fastener mounted on a main vertical shaft; a support console attached at one end to the fastener and a vertically extending blade mounted on the other end of the support console, the blade having an inclined portion formed at the upper and lower ends, inclined inwardly at an angle of 30 to 45 degrees with respect to the vertical axis of the main shaft, and the blade width is from 45 to 55% of the radius of the orbit of the blade when the blade rotates around the main vertical shaft.

Предпочтительно, лопасть, установленная на опорной консоли, установлена вертикально во множестве уровней для образования множества лопастей, каждая из которых проходит в различных направлениях без перекрытия по вертикали таким образом, что они отстоят по существу на равные углы, если смотреть сверху.Preferably, the blade mounted on the support console is mounted vertically in a plurality of levels to form a plurality of blades, each of which extends in different directions without overlapping vertically so that they are spaced substantially at equal angles when viewed from above.

Преимущественно, лопасть расположена вертикально во множестве уровней.Advantageously, the blade is arranged vertically in a plurality of levels.

Установка может быть установлена в стальной мачте высоковольтной линии электропередачи.The installation can be installed in a steel mast of a high voltage power line.

Предпочтительно, пара лопастей установлена на основном вертикальном валу, причем одна из лопастей расположена ближе к валу и является длиннее, в то время как другая из лопастей расположена дальше от вала и является короче.Preferably, a pair of blades is mounted on a main vertical shaft, with one of the blades being closer to the shaft and being longer, while the other of the blades is located farther from the shaft and is shorter.

Указанные и другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут лучше понятны из нижеприведенного описания вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных на прилагаемых чертежах, на которых:These and other distinguishing features and advantages of the present invention will be better understood from the following description of embodiments of the present invention, illustrated in the accompanying drawings, in which:

фиг.1 - вид спереди в разрезе первого варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением;figure 1 is a front view in section of a first embodiment of a vertical axis wind power plant in accordance with the present invention;

фиг.2 - вид сверху первого варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением;figure 2 is a top view of a first embodiment of a vertical axis wind power plant in accordance with the present invention;

фиг.3 - комбинированный вид сверху и спереди, показывающий лопасть в соответствии с настоящим изобретением;figure 3 is a combined top and front view showing a blade in accordance with the present invention;

фиг.4 - вид спереди в разрезе второго варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением;4 is a front view in section of a second embodiment of a vertical axis wind power plant in accordance with the present invention;

фиг.5 - вид сверху второго варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением;5 is a top view of a second embodiment of a vertical axis wind power plant in accordance with the present invention;

фиг.6 - вид сверху, показывающий форму лопасти ветроэнергетической установки с вертикальной осью;6 is a top view showing the shape of the blade of a wind turbine with a vertical axis;

фиг.7 - вид спереди в разрезе третьего варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением;7 is a front view in section of a third embodiment of a vertical axis wind turbine in accordance with the present invention;

фиг.8 - вид спереди в разрезе четвертого варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением;Fig. 8 is a front cross-sectional view of a fourth embodiment of a vertical axis wind turbine in accordance with the present invention;

фиг.9 - вид сверху пятого варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением;Fig.9 is a top view of a fifth embodiment of a vertical axis wind turbine in accordance with the present invention;

фиг.10 - вид спереди в разрезе шестого варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением;10 is a front cross-sectional view of a sixth embodiment of a vertical axis wind turbine in accordance with the present invention;

фиг.11 - вид сверху седьмого варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением; и11 is a top view of a seventh embodiment of a vertical axis wind turbine in accordance with the present invention; and

фиг.12 - вид спереди в разрезе восьмого варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением.12 is a front cross-sectional view of an eighth embodiment of a vertical axis wind power plant in accordance with the present invention.

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи.Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

На фиг.1 показан вид спереди в разрезе первого варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью, а на фиг.2 показан вид сверху лопастей ветроэнергетической установки с вертикальной осью. В опорной раме 4 промежуточные крепежные консоли и диагональные распорки не показаны. Опорная рама 4 закреплена на бетонном фундаменте "В".Figure 1 shows a front sectional view of a first embodiment of a vertical axis wind turbine, and figure 2 shows a top view of the blades of a vertical axis wind turbine. In the support frame 4, intermediate mounting brackets and diagonal struts are not shown. The supporting frame 4 is mounted on a concrete foundation "B".

Как показано на фиг.1, ветроэнергетическая установка 1 с вертикальной осью имеет секцию 4а для установки вала в прямоугольной опорной раме 4, содержащей множество опор 2 и крепежных консолей 3.As shown in figure 1, the wind turbine 1 with a vertical axis has a section 4A for mounting the shaft in a rectangular support frame 4, containing many supports 2 and mounting brackets 3.

Вертикальный вал 5 секции 4а для установки вала расположен вертикально и поддерживается с возможностью вращения верхним и нижним подшипниками 6. Опора 2 содержит трубку, L-образный элемент, Н-образный элемент и U-образный элемент. При этом может быть присоединено множество коротких элементов.The vertical shaft 5 of the shaft mounting section 4a is arranged vertically and rotatably supported by the upper and lower bearings 6. The support 2 comprises a tube, an L-shaped element, an H-shaped element and a U-shaped element. In this case, many short elements can be attached.

Основание 7 на фиг.1 содержит коробку, в которой подшипник (не показан) поддерживает нижний конец основного вертикального вала 5. В основании 7 генератор (не показан) может быть соединен с основным вертикальным валом 5 через передающее устройство, чтобы вся опорная рама 4 играла роль ветрогенератора.The base 7 in figure 1 contains a box in which a bearing (not shown) supports the lower end of the main vertical shaft 5. At the base 7, a generator (not shown) can be connected to the main vertical shaft 5 through a transmitting device so that the entire supporting frame 4 plays the role of a wind generator.

Согласно фиг.1 основной вертикальный вал 5 имеет высоту, составляющую, например, 7 м, и его наружная поверхность закрыта усиливающим элементом 5а, за исключением окрестности подшипников. Усиливающий элемент 5а изготавливается из волокнита, алюминия или их комбинации.According to figure 1, the main vertical shaft 5 has a height of, for example, 7 m, and its outer surface is covered by a reinforcing element 5A, with the exception of the vicinity of the bearings. The reinforcing element 5a is made of fiberglass, aluminum, or a combination thereof.

В усиливающем элементе 5а крепежные элементы 8 закрыты для повышения устойчивости к атмосферному воздействию опорных консолей 9a-9d. Соединение форм усиливающих элементов 5а заполняется волокнитовой смолой и отверждается для того, чтобы формы можно было соединить.In the reinforcing element 5a, the fastening elements 8 are closed to increase the weather resistance of the support arms 9a-9d. The joining of the shapes of the reinforcing elements 5a is filled with fiber resin and cured so that the shapes can be joined.

Множество крепежных элементов 8 закреплено на основном вертикальном валу 5. Крепежный элемент 8 является кольцевым и скользящим на основном вертикальном валу 5. Крепежный элемент 8 может состоять из двух половинок, которые прижимают к валу 5 и закрепляют винтами. Крепежные элементы 8 могут использоваться в качестве маховиков для сохранения инерции вращения ветроэнергетической установки.A plurality of fasteners 8 are mounted on the main vertical shaft 5. The fastener 8 is annular and sliding on the main vertical shaft 5. The fastener 8 may consist of two halves that are pressed against the shaft 5 and fixed with screws. The fastening elements 8 can be used as flywheels to maintain the inertia of rotation of the wind power installation.

Пара верхних и нижних крепежных элементов 8 расположена на одинаковом расстоянии в качестве четырех узлов, как показано на фиг.1. На каждой одной паре крепежных элементов 8 верхняя и нижняя опорные консоли 9 расположены параллельно в вертикальном направлении и закреплены на крепежных элементах 8 с помощью винтов. Вертикальное расстояние между верхними и нижними опорными консолями 9 определяется высотой лопасти 10. Если три опорные консоли 9 отстоят друг от друга по вертикали, то три крепежных элемента 8 отстоят друг от друга по вертикали в виде одного узла.A pair of upper and lower fasteners 8 is located at the same distance as four nodes, as shown in figure 1. On each one pair of fasteners 8, the upper and lower support arms 9 are arranged in parallel in the vertical direction and are fixed to the fasteners 8 with screws. The vertical distance between the upper and lower support consoles 9 is determined by the height of the blade 10. If the three support consoles 9 are spaced apart from each other vertically, then the three fasteners 8 are spaced apart from each other vertically in the form of a single assembly.

Направления опорных консолей отличаются друг от друга в каждом узле. Как показано на фиг.2, самая верхняя опорная консоль 9а проходит вперед, в то время как опорная консоль 9b второго уровня проходит под прямыми к ней углами.The directions of the support consoles differ from each other in each node. As shown in FIG. 2, the uppermost support console 9a extends forward, while the second level support console 9b extends at right angles to it.

Опорная консоль 9с третьего уровня проходит далее под прямыми углами, в то время как четвертая опорная консоль 9d проходит далее под прямыми от нее углами. Направление вращения может осуществляться по часовой стрелке или против часовой стрелки.The support console 9c of the third level extends further at right angles, while the fourth support console 9d extends further at right angles from it. The direction of rotation can be clockwise or counterclockwise.

Общие углы от самой верхней опорной консоли 9а к самой нижней опорной консоли 9d составляют 360 градусов, и как показано на фиг.2, каждая из опорных консолей 9a-9d находятся на одинаковом расстоянии под прямыми углами.The total angles from the uppermost support console 9a to the lowest support console 9d are 360 degrees, and as shown in FIG. 2, each of the support consoles 9a-9d are equally spaced at right angles.

На фиг.1 на наружных торцевых поверхностях каждого узла опорных консолей 9a-9d вертикальная лопасть 10 закреплена посредством внутренней поверхности, расположенной напротив основного вертикального вала 5. Опорные консоли 9a-9d прикрепляются к лопастям 10 посредством винтов, причем соединение или крепление волокнитом зависит от размера и веса лопасти 10.In figure 1, on the outer end surfaces of each node of the support consoles 9a-9d, the vertical blade 10 is fixed by means of an inner surface opposite the main vertical shaft 5. The support consoles 9a-9d are attached to the blades 10 by screws, and the connection or fastening by fiber depends on the size and the weight of the blade 10.

Опорные консоли 9 имеют достаточную жесткость, чтобы поддерживать лопасти 10 и формы, на которые ветровое сопротивление не оказывает влияния. Опорные консоли 9a-9d изготавливаются, например, из волокнитовых пластин.The support arms 9 have sufficient rigidity to support the blades 10 and shapes that are not affected by wind resistance. The support consoles 9a-9d are made, for example, of fiber plates.

Например, лопасть имеет высоту, составляющую 100-180 см, и толщину, составляющую 4-6 см. Длина пояса фермы изменяется в зависимости от радиуса орбиты и количества лопастей. Длина пояса фермы одной лопасти определяется в пределах диапазона 50-65% от радиуса.For example, a blade has a height of 100-180 cm and a thickness of 4-6 cm. The length of the truss belt varies depending on the radius of the orbit and the number of blades. The length of the belt of the truss of one blade is determined within the range of 50-65% of the radius.

Верхняя и нижняя торцевые поверхности лопасти 10 наклонены для образования наклонных частей 10а. Если угол наклонной части 10а больше 45 градусов, то, вероятно, возникает турбулентность воздуха, тогда как если он слишком малый, скорость восстановления энергии ветра уменьшается. Таким образом, подходящим углом является угол, составляющий 30-45 градусов. Если наклонная часть 10а является слишком длинной, то, вероятно, она становится прочной и, предпочтительно, может составлять менее 10% от длины лопасти.The upper and lower end surfaces of the blade 10 are inclined to form inclined parts 10a. If the angle of the inclined part 10a is greater than 45 degrees, then air turbulence is likely to occur, whereas if it is too small, the wind energy recovery rate decreases. Thus, a suitable angle is an angle of 30-45 degrees. If the inclined portion 10a is too long, then it probably becomes strong and, preferably, can be less than 10% of the length of the blade.

При вращении лопасти 10 воздух вращается с боковой поверхностью лопасти 10 благодаря вязкости текучей среды. В результате, ветер, который проникает в траекторию вращения лопасти 10, проходит в вертикальном направлении и имеет меньшее сопротивление на поверхности лопасти. Когда наклонные части 10а образованы внутрь на верхней и нижней торцевых поверхностях лопасти 10, поток воздуха, который стремится проходить внутрь и вниз, гасится наклонными частями 10a для увеличения давления воздуха, таким образом толкая лопасть 10 в направлении вращения. При этом эффективность вращения лопасти 10, имеющей наклонные части 10а, увеличивается на 10-40% по сравнению с той, которая не имеет наклонные части, как описано далее.As the blade 10 rotates, air rotates with the side surface of the blade 10 due to the viscosity of the fluid. As a result, the wind, which penetrates the path of rotation of the blade 10, passes in the vertical direction and has less resistance on the surface of the blade. When the inclined parts 10a are formed inwardly on the upper and lower end surfaces of the blade 10, the air flow that tends to pass inward and downward is suppressed by the inclined parts 10a to increase air pressure, thereby pushing the blade 10 in the direction of rotation. In this case, the rotation efficiency of the blade 10 having inclined parts 10a is increased by 10-40% compared to that which does not have inclined parts, as described below.

В лопасти 10 в соответствии с настоящим изобретением длина пояса фермы или ширина являются очень большими. Поскольку наклонные части 10а образованы на верхней и нижней торцевых поверхностях лопасти 10, ясно, что лопасть 10 достигает идеального количества вращения по сравнению с простой прямой вертикальной лопастью, несмотря на большую длину пояса фермы.In the blade 10 in accordance with the present invention, the truss belt length or width is very large. Since the inclined parts 10a are formed on the upper and lower end surfaces of the blade 10, it is clear that the blade 10 achieves an ideal amount of rotation compared to a simple straight vertical blade, despite the large length of the truss belt.

На фиг.3 показан схематический вид, включающий вид сверху, обозначенный сплошными линиями, и вид спереди, обозначенный воображаемыми линиями.3 is a schematic view including a plan view indicated by solid lines and a front view indicated by imaginary lines.

Наружная поверхность лопасти 10 содержит кривую поверхность вдоль траектории "Т" вращения. Таким образом, во время вращения ветроэнергетической установки 1 с вертикальной осью, наружная поверхность лопасти 10 перемещается вдоль кривой поверхности вращения для уменьшения потери сопротивления ветра в радиальной части лопасти.The outer surface of the blade 10 contains a curved surface along the trajectory "T" of rotation. Thus, during rotation of the wind turbine 1 with a vertical axis, the outer surface of the blade 10 moves along the curve of the surface of rotation to reduce the loss of wind resistance in the radial part of the blade.

Выступ 10b образован на внутренней поверхности лопасти 10. Таким образом, во время вращения задний торец внутренней поверхности лопасти 10 вращается снаружи траектории "Та" вращения выступа 10b, и соответственно ветер, который проходит вдоль внутренней поверхности лопасти 10, проходит назад на наружную сторону траектории "Та" вращения выступа 10b.The protrusion 10b is formed on the inner surface of the blade 10. Thus, during rotation, the rear end of the inner surface of the blade 10 rotates outside the trajectory "Ta" of the protrusion of the protrusion 10b, and accordingly, the wind that passes along the inner surface of the blade 10 passes back to the outer side of the trajectory " That "rotation of the protrusion 10b.

Таким образом, когда встречный ветер сталкивается с передней поверхностью лопасти 10 (см. фиг.3), он толкает задний торец внутренней поверхность лопасти 10.Thus, when the headwind collides with the front surface of the blade 10 (see figure 3), it pushes the rear end of the inner surface of the blade 10.

Так как выступ 10b образован на внутренней поверхности лопасти 10, то скорость ветра, который проходит вдоль наружной поверхности лопасти 10, выше скорости ветра, который проходит вдоль внутренней поверхности. Ветер с более высокой скоростью делает воздух более разреженным для образования отрицательного давления или разрежения, так что лопасть 10 прижимается внутрь и вперед с наружной стороны для создания противодействия, которое обеспечивает самовращающееся усилие.Since the protrusion 10b is formed on the inner surface of the blade 10, the speed of the wind that runs along the outer surface of the blade 10 is higher than the speed of the wind that runs along the inner surface. Wind at a higher speed makes the air more rarefied to form negative pressure or rarefaction, so that the blade 10 is pressed inward and forward from the outside to create a reaction that provides a self-rotating force.

Как показано на фиг.3, ветер, который сталкивается с внутренней поверхностью вращающейся лопасти 10 с левой передней стороны и проходит вертикально, сталкивается с наклонной частью 10а лопасти 10. Так как траектория "Tb" вращения находится с внутренней стороны траектории "Та" вращения выступа 10b, то поток ветра, который проходит назад над выступом 10b, не распространяется вверх и вниз, а проходит назад при большой скорости, в то время как на него оказывается давление со стороны верхней и нижней наклонных частей 10а и создается высокое давление, таким образом, толкая заднюю сторону внутренней поверхности лопасти 10 для образования силы вращения.As shown in FIG. 3, a wind that collides with the inner surface of the rotating blade 10 from the left front side and extends vertically collides with the inclined portion 10a of the blade 10. Since the rotation path "Tb" is located on the inside of the rotation path "Ta" 10b, the wind flow that passes back over the protrusion 10b does not spread up and down, but flows back at high speed, while it is pressured by the upper and lower inclined parts 10a and high pressure is created, manner, pushing the rear side of the inner surface of the blade 10 to form a rotational force.

На виде сбоку с фиг.3 стрелка "А", которая направлена на левую боковую поверхность наклонной части 10а, отталкивается в направлении стрелки "а". На виде сверху с фиг.3 ветер, обозначенный стрелкой "В", отталкивается в направлении стрелки "b". Отталкивающийся ветер влияет на силу вращения лопасти в качестве обратного действия.In the side view of Fig. 3, the arrow "A", which is directed to the left side surface of the inclined part 10a, is repelled in the direction of the arrow "a". In the top view of FIG. 3, the wind indicated by arrow “B” is repelled in the direction of arrow “b”. The repulsive wind affects the force of rotation of the blade as a reverse action.

Как показано на фиг.3, длина пояса фермы лопасти 10 составляет до 50% от радиуса орбиты. Однако наружная поверхность лопасти 10 находится на круглой поверхности вдоль траектории "Т" вращения. Таким образом, несмотря на выступ 10b на внутренней поверхности лопасть 10 имеет толщину около 7% от радиуса вращения. Чем тоньше лопасть, тем меньше сопротивление вращения.As shown in FIG. 3, the length of the truss belt of the blade 10 is up to 50% of the radius of the orbit. However, the outer surface of the blade 10 is on a circular surface along a rotation path “T”. Thus, despite the protrusion 10b on the inner surface of the blade 10 has a thickness of about 7% of the radius of rotation. The thinner the blade, the lower the rotation resistance.

В ветроэнергетической установке 1 с вертикальной осью, в том виде, как она сконструирована выше, лопасть 10 имеет длину, составляющую 1 м. Но четыре уровня одиночной лопасти расположены вокруг основного вертикального вала 5 с высотой, составляющей 7 м, так что четырехлопастная ветроэнергетическая установка с вертикальной осью имеет широкую ветроприемную площадь и обеспечивает большой крутящий момент при вращении.In a wind turbine installation 1 with a vertical axis, as constructed above, the blade 10 has a length of 1 m. But the four levels of a single blade are located around the main vertical shaft 5 with a height of 7 m, so that the four-bladed wind turbine with vertical axis has a wide wind-receiving area and provides high torque during rotation.

На каждом уровне лопасть 10 является единичной, чтобы избежать сопротивления ветра на противоположной стороне того же самого уровня и увеличить эффективность вращения. Несмотря на ветер, который мгновенно меняет направление, лопасть 10 на каждом уровне меняет направление под прямыми углами для обеспечения плавного вращения вала с постоянной энергией ветра подобно четырехцилиндровому двигателю автомобиля и достижения мощного крутящего момента.At each level, the blade 10 is single in order to avoid wind resistance on the opposite side of the same level and increase rotation efficiency. Despite the wind, which instantly changes direction, the blade 10 at each level changes direction at right angles to ensure smooth rotation of the shaft with constant wind energy like a four-cylinder car engine and achieve powerful torque.

Единичная лопасть 10 расположена на единственном основном вертикальном валу 5 на каждом из множества уровней при фиксированных углах для обеспечения устойчивого равновесия при вращении основного вертикального вала.A single blade 10 is located on a single main vertical shaft 5 at each of a plurality of levels at fixed angles to ensure stable equilibrium during rotation of the main vertical shaft.

В многоуровневых лопастях вокруг единственного основного вертикального вала 5 коэффициент мощности не равен величине, умноженной на количество уровней, а больше его, что подтверждено. Подъемная сила четырехуровневых лопастей в четыре раза больше подъемной силы единичной лопасти, активная нагрузка на лопасть 10 уменьшается до единицы, поделенной на количество уровней для увеличения эффективности вращения и увеличения скорости вращения лопасти 10, таким образом, увеличивая коэффициент мощности.In multi-level blades around a single main vertical shaft 5, the power factor is not equal to the value multiplied by the number of levels, but more than that, which is confirmed. The lifting force of the four-level blades is four times greater than the lifting force of a single blade, the active load on the blade 10 is reduced to a unit divided by the number of levels to increase the rotation efficiency and increase the speed of rotation of the blade 10, thereby increasing the power factor.

В первом варианте осуществления изобретения лопасти 10 расположены на четырех уровнях, но три основных вертикальных вала 5 могут быть соединены вертикально для образования двенадцати уровней лопастей 10.In the first embodiment, the blades 10 are located at four levels, but the three main vertical shafts 5 can be connected vertically to form twelve levels of the blades 10.

Путем укорачивания основного вертикального вала 5 лопасти 10 могут быть расположены на трех или шести уровнях. Лопасть 10 может быть длиннее или короче.By shortening the main vertical shaft 5, the blades 10 can be located at three or six levels. The blade 10 may be longer or shorter.

На фиг.4 показан вид спереди в вертикальном разрезе второго варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением, а на фиг.5 показан вид сверху. Одни и те же ссылочные позиции используются для одних и тех же элементов, как указано выше, и их описание опущено. Промежуточные крепежные консоли или диагональные распорки не включены в опорную раму с фиг.4 и 5.Figure 4 shows a front view in vertical section of a second embodiment of a vertical axis wind turbine in accordance with the present invention, and Figure 5 shows a top view. The same reference numbers are used for the same elements as described above, and their description is omitted. Intermediate mounting brackets or diagonal struts are not included in the support frame of FIGS. 4 and 5.

Как показано на фиг.4 основной вертикальный вал 5 поддерживается множеством промежуточных подшипников 66, каждый из которых закреплен с помощью крепежной консоли 3 между опорами 2. Таким образом, основной вертикальный вал 5 может сопротивляться изгибу целиком, делая основной металлический вертикальный вал тоньше и легче, до тех пор, пока он выдерживает сдвигающую нагрузку.As shown in FIG. 4, the main vertical shaft 5 is supported by a plurality of intermediate bearings 66, each of which is fixed by means of a mounting bracket 3 between the supports 2. Thus, the main vertical shaft 5 can resist whole bending, making the main metal vertical shaft thinner and lighter, as long as it can withstand shear load.

Согласно фиг.4 основной вертикальный вал 5 расположен между двумя лопастями 10. Если радиус орбиты лопасти 10 составляет 1 м, то, предпочтительно, длина пояса фермы лопасти 10 может составлять от 40 до 55% от радиуса.According to figure 4, the main vertical shaft 5 is located between the two blades 10. If the radius of the orbit of the blade 10 is 1 m, then, preferably, the belt length of the truss of the blade 10 can be from 40 to 55% of the radius.

Опорные консоли 9a-9d расположены на одной и той же орбите. При вращении две лопасти 10 на одном уровне имеют устойчивое равновесие для повышения равновесия вращения для всей ветроэнергетической установки 1.Support consoles 9a-9d are located in the same orbit. During rotation, the two blades 10 at the same level have a stable equilibrium to increase the equilibrium of rotation for the entire wind power installation 1.

Как показано на фиг.5, самые верхние опорные консоли 9а расположены на каждой стороне вала 5. Опорная консоль 9b на втором уровне сдвигается под углом 72 градуса в направлении вращения, как показано стрелкой "А". Опорная консоль 9а на третьем уровне далее сдвигается на 72 градуса. Опорные консоли на четвертом и пятом уровнях 9d, 9e сдвигаются на 72 градуса в направлении вращения.As shown in FIG. 5, the uppermost support consoles 9a are located on each side of the shaft 5. The support console 9b at the second level is shifted at an angle of 72 degrees in the direction of rotation, as shown by arrow “A”. The support console 9a at the third level is further shifted by 72 degrees. The support arms at the fourth and fifth levels 9d, 9e are shifted by 72 degrees in the direction of rotation.

Таким образом, опорные консоли 9а-9е расположены в направлении вращения через 36 градусов в последовательности 9а, 9d, 9b, 9e, 9с, 9а, 9d, 9с, как показано на фиг.5.Thus, the support arms 9a-9e are located in the direction of rotation through 36 degrees in the sequence 9a, 9d, 9b, 9e, 9c, 9a, 9d, 9c, as shown in FIG.

Во втором варианте осуществления две лопасти расположены на пяти уровнях и общее количество лопастей равно десяти для увеличения ветроприемной площади, что обуславливает более мощный крутящий момент. В частности, ветроприемная площадь пяти уровней ветроэнергетической установки 1 больше в пять раз, чем ветроприемная площадь одноуровневой ветроэнергетической установки, и генерирование энергии ветра увеличивается пропорционально площади лопасти 10, умноженной на скорость ветра и возведенной в куб.In the second embodiment, the two blades are located at five levels and the total number of blades is equal to ten to increase the wind-receiving area, which leads to a more powerful torque. In particular, the wind-receiving area of the five levels of the wind power installation 1 is five times greater than the wind-receiving area of a single-level wind power installation, and the generation of wind energy increases in proportion to the area of the blade 10 times the wind speed and cubed.

На фиг.6 показан вид сверху двух лопастей ветроэнергетической установки с вертикальной осью. Одни и те же ссылочные позиции используются для одних и тех же частей и элементов, и их описание опущено.Figure 6 shows a top view of two blades of a wind turbine with a vertical axis. The same reference numbers are used for the same parts and elements, and their description is omitted.

Ветроэнергетическая установка 1 с вертикальной осью изготовлена для испытаний в аэродинамической трубе, и радиус орбиты лопастей 10 составляет 40 см, высота - 80 см и длина пояса фермы - 20 см.Wind turbine 1 with a vertical axis is made for testing in a wind tunnel, and the radius of the orbit of the blades 10 is 40 cm, the height is 80 cm and the length of the truss belt is 20 cm.

Наружная поверхность лопасти 10 перемещается вдоль орбиты вращения "Т". Выступ 10b образован на внутренней поверхности лопасти 10, а наклонные части 10а образованы на верхней и нижней торцевых поверхностях лопасти 10.The outer surface of the blade 10 moves along the orbit of rotation "T". The protrusion 10b is formed on the inner surface of the blade 10, and the inclined parts 10a are formed on the upper and lower end surfaces of the blade 10.

Испытания в аэродинамической трубе выполняются на основании характеристики вращения ветроэнергетической установки 1.Tests in a wind tunnel are carried out on the basis of the rotation characteristics of the wind power installation 1.

Дата: 26 июля 2004 г., облачно, 32-34°СDate: July 26, 2004, cloudy, 32-34 ° C

Устройство аэродинамической трубы, принадлежащее институту технологии г.АсикагаWind tunnel device owned by the Institute of Technology of the city of Asikaga

Открытый тип, отверстие для вдувания: 1,04 м × 1,04 м, аэродинамическая труба с переменной скоростью ветраOpen type, injection hole: 1.04 m × 1.04 m, wind tunnel with variable wind speed

Измерение скорости ветра: манометр типа Betz и трубка питоWind speed measurement: Betz pressure gauge and pitot tube

Скорость испытываемого ветра: 4, 6, 8, 10, 12, 14 м/сTest wind speed: 4, 6, 8, 10, 12, 14 m / s

Прямая лопасть: 13, 16, 20, 23 см в качестве длины пояса фермыStraight blade: 13, 16, 20, 23 cm as truss belt length

Лопасть типа Bellshion: только 20 см в качестве длины пояса фермыBellshion type blade: only 20 cm as truss belt length

Испытание крутящего момента: устройство типа инверторного двигателя, принадлежащего аспирантскому курсу Усияма института технологии г.Асикага.Torque test: an inverter-type motor device belonging to the graduate course of the Usiyama Institute of Technology in Asikaga.

При испытаниях в аэродинамической трубе прямой лопасти, не имеющей наклонных частей, получены следующие результаты эффективности "Ср" ветроэнергетической установки.When testing in a wind tunnel of a straight blade that does not have inclined parts, the following results of the "Ср" efficiency of a wind power installation are obtained.

Длина пояса фермыTruss belt length Скорость ветраWind speed CpCp Скорость ветраWind speed СрWed 13 см13 cm 4 м/с4 m / s 0,060.06 14 м/с14 m / s 0,260.26 1616 4four 0,050.05 14fourteen 0,270.27 20twenty 4four 0,170.17 14fourteen 0,280.28 2323 4four 0,100.10 14fourteen 0,290.29

На основании результатов испытаний лопасть с длиной пояса фермы 23 см является превосходной при эффективности Ср ветроэнергетической установки, когда скорость ветра является высокой и составляет 14 м/с, но неудовлетворительной, когда скорость ветра является низкой и составляет 4 м/с.Based on the test results, a blade with a truss belt length of 23 cm is excellent for the Cp efficiency of a wind turbine when the wind speed is high at 14 m / s, but unsatisfactory when the wind speed is low at 4 m / s.

Напротив, лопасть с длиной пояса фермы 20 см или 50% от радиуса орбиты обеспечивает эффективность ветроэнергетической установки 0,17, несмотря на низкую скорость ветра 4 м/с, которая является значительно лучшей по сравнению с другими.On the contrary, a blade with a truss belt length of 20 cm or 50% of the orbit radius ensures the efficiency of the 0.17 wind power plant, despite the low wind speed of 4 m / s, which is significantly better than others.

На лопастях типа Bellshion, имеющих наклонные части на верхней и нижней торцевых поверхностях и длину пояса фермы 20 см, были проведены испытания в аэродинамической трубе, и результаты приведены внизу.On blades of the Bellshion type, having inclined parts on the upper and lower end surfaces and a truss belt length of 20 cm, wind tunnel tests were carried out and the results are shown below.

Длина пояса фермыTruss belt length Скорость ветраWind speed СрWed 20 см20 cm 4 м/с4 m / s 0,250.25 88 0,270.27 1212 0,300.30 14fourteen 0,320.32

На основании результатов испытаний в аэродинамической трубе, сравнивая лопасть 10 в соответствии с настоящим изобретением с обычной прямой лопастью, лопасть 10 в соответствии с настоящим изобретением имеет длину пояса фермы, составляющую 20 см и соответствующую 50% от радиуса орбиты, но обеспечивает свыше 0,25 эффективности "Ср" ветроэнергетической установки при низкой скорости ветра 4 м/с по сравнению с эффективностью ветроэнергетической установки 0,17 прямой лопасти, имеющей длину пояса фермы, составляющую 20 см, при скорости ветра 4 м/с, которая обеспечивает хорошую эффективность.Based on the results of tests in a wind tunnel, comparing the blade 10 in accordance with the present invention with a conventional straight blade, the blade 10 in accordance with the present invention has a truss belt length of 20 cm and corresponding to 50% of the orbit radius, but provides more than 0.25 efficiency "Cp" of a wind power plant at a low wind speed of 4 m / s compared to the efficiency of a wind power plant of 0.17 straight blades having a truss belt length of 20 cm at a wind speed of 4 m / s, which It provides a good performance.

В частности, в случае одной и той же длины пояса фермы лопасть 10 в соответствии с настоящим изобретением достигает эффективность выше на 47% при низкой скорости ветра 4 м/с и на 14% при высокой скорости ветра 14 м/с, чем прямые лопасти.In particular, in the case of the same length of the truss belt, the blade 10 in accordance with the present invention achieves an efficiency higher by 47% at a low wind speed of 4 m / s and by 14% at a high wind speed of 14 m / s than straight blades.

Численные значения испытаний показывают, что ветроэнергетическая установка 1 с вертикальной осью отличается незначительно по эффективности вращения от площади с низкой скоростью ветра до площади с высокой скоростью ветра и постоянно.The numerical values of the tests show that the wind turbine 1 with a vertical axis differs slightly in rotation efficiency from the area with low wind speed to the area with high wind speed and constantly.

В частности, ветрогенератор является невыгодным, если ветер со скоростью более чем 4 м/с, не дует в течение более 2000 часов в год. В каждом районе, где много дней в году, во время которых ветер с высокой скоростью не дует, ветроэнергетическая установка 1 с вертикальной осью, имеющая Ср=0,25 при скорости ветра 4 м/с в данном изобретении подходит для генерации энергии ветра.In particular, a wind generator is disadvantageous if the wind with a speed of more than 4 m / s does not blow for more than 2000 hours per year. In each area where there are many days of the year, during which the wind does not blow at high speed, the wind turbine 1 with a vertical axis having Cp = 0.25 at a wind speed of 4 m / s in this invention is suitable for generating wind energy.

При испытаниях в аэродинамической трубе становится ясно, что эффективность ветроэнергетической установки "Ср" особенно низкая на площади с низкой скоростью, является ли длина пояса фермы лопасти 10 короче или длиннее, чем ширина, соответствующая 50% от радиуса орбиты. Таким образом, подтверждено, что длина пояса фермы лопасти 10 в двух лопастях, предпочтительно, может изменяться в пределах от 45% до 55%. Однако в зависимости от размера, количества, средней скорости ветра в конкретном месте и т.д. длина пояса фермы может составлять от 40 до 60% радиуса орбиты.When tested in a wind tunnel, it becomes clear that the efficiency of the Cp wind power plant is especially low in the area with low speed, whether the length of the belt truss of the blade 10 is shorter or longer than the width corresponding to 50% of the radius of the orbit. Thus, it is confirmed that the belt length of the truss of the blade 10 in two blades, preferably, can vary from 45% to 55%. However, depending on the size, quantity, average wind speed in a particular place, etc. the length of the truss belt can be from 40 to 60% of the radius of the orbit.

На фиг.7 показан вид спереди в вертикальном разрезе третьего варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением. Одни и те же ссылочные позиции относятся к одним и тем же элементам, также как в указанных вариантах осуществления, и их описание опущено. Промежуточные крепежные консоли и диагональные распорки не показаны в опорной раме 4 с фиг.7.7 shows a front view in vertical section of a third embodiment of a vertical axis wind turbine in accordance with the present invention. The same reference numerals refer to the same elements, as in the indicated embodiments, and their description is omitted. Intermediate mounting brackets and diagonal struts are not shown in the supporting frame 4 of Fig.7.

В ветроэнергетической установке 1 с вертикальной осью в третьем варианте осуществления изобретения стальная мачта для высоковольтной линии "L" электропередачи используется в том виде, как она существует. Электричество, генерируемое силовым генератором (не показан) в основании 7, накапливается в электросборнике 11, преобразуется трансформатором 12 и аккумулируется по линии электропередачи "L". Таким образом, экономятся капиталовложения, и обеспечивается генерация электроэнергии в отдаленных районах и аккумулирование электроэнергии. Как показано, радиус орбиты лопасти 10 изменяется в зависимости от каждого из вертикальных уровней.In the vertical axis wind turbine 1 in the third embodiment of the invention, the steel mast for the high voltage power line "L" is used as it exists. Electricity generated by a power generator (not shown) in the base 7 is stored in the electrical collector 11, converted by a transformer 12, and accumulated via an “L” power line. Thus, investment is saved, and the generation of electricity in remote areas and the accumulation of electricity are provided. As shown, the orbit radius of the blade 10 varies depending on each of the vertical levels.

На фиг.8 показан вид спереди в вертикальном разрезе четвертого варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением. Одни и те же ссылочные позиции относятся к одним и тем же элементам, также как в указанных вариантах осуществления, и их описание опущено. Промежуточные крепежные консоли и диагональные распорки не показаны в опорной раме с фиг.8. Электроколлектор, трансформатор, автоматическое устройство управления, датчик скорости вращения или тормозное устройство не показаны.FIG. 8 is a front elevational view of a fourth embodiment of a vertical axis wind turbine in accordance with the present invention. The same reference numerals refer to the same elements, as in the indicated embodiments, and their description is omitted. Intermediate mounting brackets and diagonal struts are not shown in the support frame of FIG. An electric collector, a transformer, an automatic control device, a rotational speed sensor or a brake device are not shown.

В четвертом варианте осуществления множество секций для установки вала расположено горизонтально в опорной раме 4 и основной вертикальный вал 5 расположен в каждой из секций 4а для установки вала, так что множество основных вертикальных валов 5 расположено в единственной опорной раме 4. На фиг.8 показаны две секции, но может быть расположено непрерывно десять или двенадцать секций в горизонтальном направлении.In the fourth embodiment, the plurality of shaft mounting sections are arranged horizontally in the support frame 4 and the main vertical shaft 5 is located in each of the shaft mounting sections 4a, so that the plurality of main vertical shafts 5 are located in the single supporting frame 4. FIG. 8 shows two sections, but can be located continuously ten or twelve sections in the horizontal direction.

Множество секций 4а для установки вала образовано в единственной опорной раме 4, и основной вертикальный вал 5 расположен в каждой из секций 4а для установки вала. Множество лопастей 10 установлено на каждой из основных вертикальных валов 5, хотя соседние лопасти 10 отличаются направлением для обеспечения равномерного прохождения потока ветра, тем самым уменьшая взаимодействие потока воздуха, вызванного смежными лопастями при вращении.A plurality of shaft mounting sections 4a are formed in a single support frame 4, and a main vertical shaft 5 is located in each of the shaft mounting sections 4a. Many blades 10 are mounted on each of the main vertical shafts 5, although adjacent blades 10 are different in direction to ensure uniform passage of the wind flow, thereby reducing the interaction of the air flow caused by adjacent blades during rotation.

Основные вертикальные валы 5 в четвертом варианте осуществления, сконструированные таким образом, обеспечивают работу всей опорной рамы 4 в качестве силового генератора. В результате, каждый из основных вертикальных валов 5 обеспечивает вращение генератора (не показан) в основании 7 и генерирование электроэнергии, которая накапливается для реализации высокообъемного генератора с помощью единственной опорной рамы 4.The main vertical shafts 5 in the fourth embodiment, designed in this way, ensure the operation of the entire support frame 4 as a power generator. As a result, each of the main vertical shafts 5 provides rotation of the generator (not shown) in the base 7 and the generation of electricity that is accumulated for the implementation of the high-volume generator using a single support frame 4.

Лопасти 10 в данном варианте осуществления могут содержать две лопасти с фиг.4. Как показано на фиг.4, основной вертикальный вал 5 может поддерживаться промежуточными подшипниками 66.The blades 10 in this embodiment may comprise two blades of FIG. 4. As shown in FIG. 4, the main vertical shaft 5 can be supported by intermediate bearings 66.

Секции 4а для установки вала непрерывно расположены рядом, и количество уровней лопастей 10 может изменяться и составлять, например, пять, четыре, три и пять уровней. Это подходит, когда установка осуществляется на неровных площадках.The shaft mounting sections 4a are continuously arranged side by side, and the number of levels of the blades 10 can vary and be, for example, five, four, three and five levels. This is suitable when installation is carried out on uneven sites.

На фиг.9 показан вид сверху пятого варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением. Одни и те же ссылочные позиции относятся к одним и тем же элементам, также как в указанных вариантах осуществления, и их описание опущено. Промежуточные крепежные консоли и диагональные распорки не показаны в опорной раме 4 с фиг.9.Figure 9 shows a top view of a fifth embodiment of a vertical axis wind turbine in accordance with the present invention. The same reference numerals refer to the same elements, as in the indicated embodiments, and their description is omitted. Intermediate mounting brackets and diagonal struts are not shown in the supporting frame 4 of Fig.9.

Ветроэнергетическая установка 1 с вертикальной осью в пятом варианте осуществления содержит опорную раму Y-образной формы. Показано двенадцать секций 4а для установки вала, но могут быть непрерывными десять или пятьдесят секций в одном направлении. В зависимости от формы поверхности, количество секций 4а увеличивают в длину в одном направлении, но уменьшают в другом направлении. Кроме того, в одном направлении секции 4а для установки вала можно перемещать взад и вперед.The vertical axis wind turbine 1 in the fifth embodiment comprises a Y-shaped support frame. Shown are twelve sections 4a for mounting the shaft, but ten or fifty sections can be continuous in one direction. Depending on the shape of the surface, the number of sections 4a is increased in length in one direction, but reduced in the other direction. In addition, in one direction, the shaft mounting sections 4a can be moved back and forth.

На фиг.10 показан вид спереди в вертикальном разрезе шестого варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью. Одни и те же ссылочные позиции относятся к одним и тем же элементам, и их описание опущено. В опорной раме с фиг.10 промежуточные крепежные консоли и диагональные распорки не показаны.10 is a front elevational view of a sixth embodiment of a vertical axis wind turbine. The same reference numerals refer to the same elements, and their description is omitted. In the support frame of FIG. 10, intermediate mounting brackets and diagonal struts are not shown.

В шестом варианте осуществления опорные консоли 9 для лопастей 10 отличаются друг от друга по длине, а также предусмотрены удаленная лопасть 10А и ближняя лопасть 10В. Отношение более длинной опорной консоли 9А к более короткой консоли 9В составляет 2:1 как максимум. На фиг.10 удаленные лопасти 10А и ближние лопасти 10В расположены на двух уровнях, и более длинные и более короткие опорные консоли 9А, 9В расположены прямо. В случае четырех уровней более длинные и более короткие опорные консоли 9А, 9В отстоят друг от друга под прямыми углами.In a sixth embodiment, the support arms 9 for the blades 10 are different in length, and a remote blade 10A and a proximal blade 10B are provided. The ratio of the longer support console 9A to the shorter console 9B is 2: 1 as a maximum. 10, the remote blades 10A and the proximal blades 10B are located at two levels, and the longer and shorter support arms 9A, 9B are straight. In the case of four levels, the longer and shorter support arms 9A, 9B are spaced apart at right angles.

Как показано на фиг.10, удаленная лопасть 10А короче, в то время как ближняя лопасть 10 В длиннее. Отношение более короткой опорной консоли 9В к более длинной опорной консоли 9А составляет 1:2. Более длинная опорная консоль 9А имеет длину, равную 100 см, а более короткая опорная консоль 9В имеет длину, равную 50 см. Удаленная лопасть 10А имеет длину, равную 100 см, а ближняя лопасть 10 В имеет длину, равную 200 см, так что ветроприемные площади являются одинаковыми.As shown in FIG. 10, the remote blade 10A is shorter, while the proximal blade 10 V is longer. The ratio of the shorter support console 9B to the longer support console 9A is 1: 2. The longer support arm 9A has a length of 100 cm and the shorter support arm 9B has a length of 50 cm. The remote blade 10A has a length of 100 cm and the proximal blade of 10 V has a length of 200 cm, so that wind areas are the same.

Удаленная лопасть 10А и ближняя лопасть 10В не проходят через одну и ту же траекторию вращения при вращении и вряд ли подвергаются воздействию турбулентности при вращении. Эти варианты осуществления являются большими по ветроприемной площади, чем единичная лопасть одного уровня, поэтому наличие преимущества единичной лопасти усиливается за счет наличия преимущества двух лопастей.The remote blade 10A and the proximal blade 10B do not pass through the same rotation path during rotation and are unlikely to be affected by turbulence during rotation. These embodiments are larger in wind-receiving area than a single blade of one level, therefore, the advantage of a single blade is enhanced by the advantage of two blades.

На фиг.11 показан вид сверху седьмого варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением. Одни и те же ссылочные позиции относятся к одним и тем же элементам, и их описание опущено. В опорной раме 4 с фиг.11 промежуточные крепежные консоли и диагональные распорки не показаны.11 shows a top view of a seventh embodiment of a vertical axis wind turbine in accordance with the present invention. The same reference numerals refer to the same elements, and their description is omitted. In the supporting frame 4 of FIG. 11, intermediate mounting brackets and diagonal struts are not shown.

В седьмом варианте осуществления более длинная опорная консоль 9А расположена поперек более короткой опорной консоли 9В, и две удаленные лопасти 10А и две ближние лопасти 10В установлены на более длинной опорной консоли 9А и более короткой опорной консоли 9В соответственно. На фиг.11 опорная консоль 9А для удаленных лопастей 10А установлена на верхней поверхности крепежного элемента 8, в то время как опорная консоль 9В для двух ближних лопастей 10В установлена на нижней поверхности крепежного элемента 8. Однако более длинная и более короткая опорные консоли 9А и 9В обе могут быть установлены на верхней поверхности крепежного элемента 8. Лопасти 10 могут быть расположены на единственном основном вертикальном валу 5 на множестве уровней аналогично другим вариантам осуществления изобретения.In the seventh embodiment, the longer support arm 9A is located across the shorter support arm 9B, and two remote blades 10A and two proximal blades 10B are mounted on the longer support arm 9A and the shorter support arm 9B, respectively. 11, the support console 9A for the remote blades 10A is mounted on the upper surface of the fastener 8, while the support console 9B for the two proximal blades 10B is mounted on the lower surface of the fastener 8. However, the longer and shorter support consoles 9A and 9B both can be mounted on the upper surface of the fastener 8. The blades 10 can be located on a single main vertical shaft 5 at a variety of levels similar to other embodiments of the invention.

На фиг.12 показан вид спереди в вертикальном разрезе восьмого варианта осуществления ветроэнергетической установки с вертикальной осью в соответствии с настоящим изобретением. Одни и те же ссылочные позиции относятся к одним и тем же элементам, также как в указанных вариантах осуществления, и их описание опущено. На фиг.12 промежуточные крепежные консоли и диагональные распорки не показаны.12 is a front elevational view of an eighth embodiment of a vertical axis wind turbine in accordance with the present invention. The same reference numerals refer to the same elements, as in the indicated embodiments, and their description is omitted. 12, intermediate mounting brackets and diagonal struts are not shown.

В восьмом варианте осуществления три лопасти расположены на четырех уровнях. Длина пояса фермы лопасти 10, предпочтительно, составляет 40-45% от радиуса орбиты, которая меньше, чем длина пояса фермы двух лопастей. Лопасти 10 отклоняются от лопастей на следующем уровне на 30 или 60 градусов. Силовой генератор 13 расположен на каждом уровне для генерирования электроэнергии при вращении основного вертикального вала 5 через передающее устройство 14. Автоматическое сцепляющее устройство или автоматический переключатель нагрузки (не показаны) расположены в каждом из генераторов 13. Предусмотрены подшипник, устройство передачи, датчик скорости вращения, автоматическое устройство управления, автоматический тормоз и двигатель для обеспечения вращения (не показан).In the eighth embodiment, the three blades are located at four levels. The length of the truss belt of the blade 10 is preferably 40-45% of the radius of the orbit, which is less than the length of the truss belt of the two blades. The blades 10 deviate from the blades at the next level by 30 or 60 degrees. A power generator 13 is located at each level to generate electricity when the main vertical shaft 5 rotates through the transmission device 14. An automatic coupling device or an automatic load switch (not shown) are located in each of the generators 13. A bearing, a transmission device, a rotation speed sensor, are provided a control device, an automatic brake and an engine for providing rotation (not shown).

Датчик скорости вращения регистрирует скорость вращения основного вертикального вала 5 для управления соответствующим оборудованием с помощью автоматического устройства управления на основании зарегистрированного значении. Скорость ветра менее 4 м/с приводит в действие автоматическое сцепляющее устройство для размыкания и замыкания на каждом уровне конкретной скорости ветра. Таким образом, автоматическое сцепляющее устройство размыкается в четырех генераторах 13 для обеспечения количества генераторов 13 от одного до трех, в которые не передается сила вращения основного вертикального вала 5, таким образом, осуществляя вращение основного вертикального вала с нагрузкой, соответствующей низкой скорости ветра, для осуществления генерирования электроэнергии, пригодной при низкой скорости ветра.The rotational speed sensor detects the rotational speed of the main vertical shaft 5 to control the corresponding equipment using an automatic control device based on the registered value. A wind speed of less than 4 m / s activates an automatic coupling device for opening and closing at each level a specific wind speed. Thus, the automatic coupling device is opened in four generators 13 to provide the number of generators 13 from one to three to which the rotation force of the main vertical shaft 5 is not transmitted, thus, rotating the main vertical shaft with a load corresponding to a low wind speed, to implement generating electricity suitable for low wind speeds.

При запуске при низкой скорости ветра только один из генераторов 13, соединенный с основной вертикальной осью 5, включается, и соединенные генераторы 13 начинают включаться один за другим при увеличении скорости ветра. Следовательно, может быть установлен только один генератор, который по объему генерирования электроэнергии уступает другим.When starting at low wind speed, only one of the generators 13 connected to the main vertical axis 5 is turned on, and the connected generators 13 begin to turn on one after another with increasing wind speed. Therefore, only one generator can be installed, which is inferior to the others in the volume of electricity generation.

Во время безветрия двигатель для обеспечения вращения (не показан) приводится в действие автоматическим устройством управления для обеспечения пускового усилия для ветроэнергетической установки 1 с вертикальной осью. Во время тайфуна приводится в действие автоматический тормоз. Автоматическим тормозом может быть электрическое устройство нагрузки, а не механическое устройство. Автоматическим устройством переключения нагрузки может быть размыкающее/замыкающее переключающее устройство, состоящее из множества батарей и электромагнитной катушки. Например, если скорость тайфуна превысит заданную скорость ветра, то переключатель разомкнется с помощью автоматического устройства управления на основании зарегистрированной величины в анемометре и станет нагрузкой, которая предотвращает генерирование электроэнергии при данной скорости, так что ветроэнергетическая установка перестает работать.During idleness, an engine for providing rotation (not shown) is driven by an automatic control device to provide starting force for a wind turbine 1 with a vertical axis. During the typhoon, an automatic brake is activated. An automatic brake may be an electrical load device, rather than a mechanical device. The automatic load transfer device may be an opening / closing switching device consisting of a plurality of batteries and an electromagnetic coil. For example, if the typhoon’s speed exceeds a predetermined wind speed, the switch will open using an automatic control device based on the recorded value in the anemometer and become a load that prevents the generation of electricity at this speed, so that the wind power installation stops working.

Относительно управления автоматическим переключателем нагрузки в генераторе 13 в данном варианте осуществления, может быть применен другой вариант осуществления.Regarding the control of the automatic load switch in the generator 13 in this embodiment, another embodiment may be applied.

Силовой генератор соединяется с основным вертикальным валом ветроэнергетической установки для образования ветрогенератора. В частности, опорная рама выполняется из легких опор для прохождения в горизонтальном направлении, таким образом увеличивая высоту, предотвращая потерю устойчивости и создавая ветрогенератор большого объема, состоящего из ряда небольших ветроэнергетических установок.The power generator is connected to the main vertical shaft of the wind power plant to form a wind generator. In particular, the support frame is made of light supports for passing in the horizontal direction, thereby increasing the height, preventing loss of stability and creating a large volume wind generator, consisting of a number of small wind power plants.

Вышеуказанное относится только к вариантам осуществления настоящего изобретения. Специалистами в данной области техники могут быть осуществлены различные модификации и изменения, не выходя из объема настоящего изобретения, определенного в формуле изобретения.The foregoing applies only to embodiments of the present invention. Various modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention defined in the claims.

Claims (9)

1. Ветроэнергетическая установка с вертикальной осью, содержащая опорную раму; основной вертикальный вал, установленный с возможностью вращения на опорной раме; крепежный элемент, закрепленный на основном вертикальном валу; опорную консоль, прикрепленную одним концом к крепежному элементу; и проходящую по вертикали лопасть, установленную на другом конце опорной консоли, при этом лопасть имеет наклонную часть, образованную на верхнем и нижнем концах, наклоненную внутрь под углом от 30 до 45° по отношению к вертикальной оси основного вала, причем ширина лопасти составляет от 45 до 55% от радиуса орбиты лопасти, когда лопасть вращается вокруг основного вертикального вала.1. Wind turbine with a vertical axis, containing a support frame; the main vertical shaft mounted rotatably on the support frame; a fastener mounted on a main vertical shaft; a support console attached at one end to the fastener; and a vertically extending blade mounted on the other end of the support console, the blade having an inclined portion formed at the upper and lower ends, inclined inwardly at an angle of 30 to 45 ° with respect to the vertical axis of the main shaft, the blade being between 45 up to 55% of the radius of the orbit of the blade when the blade rotates around the main vertical shaft. 2. Установка по п.1, в которой лопасть, установленная на опорной консоли, установлена вертикально во множестве уровней для образования множества лопастей, каждая из которых проходит в различных направлениях без перекрытия по вертикали таким образом, что они отстоят, по существу, на равные углы, если смотреть сверху.2. The installation according to claim 1, in which the blade mounted on the support console is mounted vertically in a plurality of levels to form a plurality of blades, each of which extends in different directions without overlapping vertically so that they are spaced essentially equal angles when viewed from above. 3. Установка по п.1, в которой лопасть расположена вертикально во множестве уровней.3. The installation according to claim 1, in which the blade is located vertically in many levels. 4. Установка по п.1, установленная в стальной мачте высоковольтной линии электропередачи.4. Installation according to claim 1, installed in a steel mast of a high-voltage power line. 5. Установка по п.1, в которой пара лопастей установлена на основном вертикальном валу, причем одна из лопастей расположена ближе к валу и является длиннее, в то время как другая из лопастей расположена дальше от вала и является короче.5. Installation according to claim 1, in which a pair of blades is mounted on the main vertical shaft, one of the blades being located closer to the shaft and is longer, while the other of the blades is located further from the shaft and is shorter. Приоритеты:Priorities: 22.10.2003 - пп.5;10/22/2003 - paragraph 5; 26.01.2004 - пп.3, 4;01/26/2004 - paragraphs 3, 4; 30.06.2004 - п.2;06/30/2004 - Clause 2; 20.10.2004 - п.1.10/20/2004 - p.1.
RU2006117325/06A 2003-10-22 2004-10-21 Wind-energetic plant with vertical axis RU2329398C2 (en)

Applications Claiming Priority (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003362284A JP4546715B2 (en) 2003-10-22 2003-10-22 Vertical axis windmill
JP2003-362284 2003-10-22
JP2003-412043 2003-12-10
JP2003412043A JP2005171852A (en) 2003-12-10 2003-12-10 Vertical axis windmill and its rotor and blade
JP2003-433854 2003-12-26
JP2004-016436 2004-01-26
JP2004016436A JP4625259B2 (en) 2004-01-26 2004-01-26 Vertical axis windmill
JP2004-194381 2004-06-30
JP2004-305014 2004-10-20
JP2004305014A JP4907073B2 (en) 2004-10-20 2004-10-20 Vertical axis windmill

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006117325A RU2006117325A (en) 2007-11-27
RU2329398C2 true RU2329398C2 (en) 2008-07-20

Family

ID=38960013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006117325/06A RU2329398C2 (en) 2003-10-22 2004-10-21 Wind-energetic plant with vertical axis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2329398C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488020C2 (en) * 2010-06-04 2013-07-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" Wind-powered engine mockup for adjustment of wind-powered engine for specified wind conditions
RU2572151C1 (en) * 2014-10-15 2015-12-27 Александр Владимирович Губанов Pair-wind rotary power generator
RU2572356C1 (en) * 2014-11-18 2016-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Rotor-type windmill with circular airflow concentrator
RU2689650C1 (en) * 2018-04-17 2019-05-28 Гафтдин Газдалиевич Газдалиев Wind-hydraulic plant
RU2727108C1 (en) * 2019-08-12 2020-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Rotary wind generator
RU2770771C2 (en) * 2020-08-19 2022-04-21 Гафтдин Газдалиевич Газдалиев Hydraulic wind power plant

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488020C2 (en) * 2010-06-04 2013-07-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" Wind-powered engine mockup for adjustment of wind-powered engine for specified wind conditions
RU2572151C1 (en) * 2014-10-15 2015-12-27 Александр Владимирович Губанов Pair-wind rotary power generator
RU2572356C1 (en) * 2014-11-18 2016-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Rotor-type windmill with circular airflow concentrator
RU2689650C1 (en) * 2018-04-17 2019-05-28 Гафтдин Газдалиевич Газдалиев Wind-hydraulic plant
RU2727108C1 (en) * 2019-08-12 2020-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Rotary wind generator
RU2770771C2 (en) * 2020-08-19 2022-04-21 Гафтдин Газдалиевич Газдалиев Hydraulic wind power plant

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006117325A (en) 2007-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2543399C (en) Vertical axis windmill
US8167533B2 (en) Wind energy system
US10253755B2 (en) Wind energy conversion devices
US8157501B2 (en) Vertical axis sail-type windmill power transfer device
US7484363B2 (en) Wind energy harnessing apparatuses, systems, methods, and improvements
US7315093B2 (en) Wind turbine system for buildings
US20090169354A1 (en) Apparatus for Use of Flow Energy
US9404474B2 (en) System and method for efficient wind power generation
US7802967B2 (en) Vertical axis self-breaking wind turbine
US8810057B2 (en) Wind energy systems and methods of use
US8851839B2 (en) Wide blade multiple generator wind turbine
US20030025334A1 (en) Fluid-powered energy conversion device
WO2006119648A1 (en) Helical wind turbine
US20090045634A1 (en) Linear wind-powered electric generator
CN101943127A (en) Wind collecting vertical type wind power generating system
US20120070293A1 (en) Wind turbine apparatus, wind turbine system and methods of making and using the same
US20120020788A1 (en) Wind energy system
RU2329398C2 (en) Wind-energetic plant with vertical axis
US20240068369A1 (en) Fluid turbine
CN210239906U (en) Vertical axis wind power energy-saving generator
US9217421B1 (en) Modified drag based wind turbine design with sails
US11898537B2 (en) Wind generator
CN113982832B (en) Distributed micro-grid system
US20240280081A1 (en) Energymaster - a floating hybrid tidal/wave/wind harvesting system
EA046037B1 (en) WIND GENERATOR

Legal Events

Date Code Title Description
HK4A Changes in a published invention
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20100210