RU2576103C1 - Floating wind generator - Google Patents

Floating wind generator Download PDF

Info

Publication number
RU2576103C1
RU2576103C1 RU2015102269/06A RU2015102269A RU2576103C1 RU 2576103 C1 RU2576103 C1 RU 2576103C1 RU 2015102269/06 A RU2015102269/06 A RU 2015102269/06A RU 2015102269 A RU2015102269 A RU 2015102269A RU 2576103 C1 RU2576103 C1 RU 2576103C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
generator
cable
shells
winches
Prior art date
Application number
RU2015102269/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Губанов
Original Assignee
Александр Владимирович Губанов
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 Александр Владимирович Губанов filed Critical Александр Владимирович Губанов
Priority to RU2015102269/06A priority Critical patent/RU2576103C1/en
Priority to PCT/RU2015/000762 priority patent/WO2016122348A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2576103C1 publication Critical patent/RU2576103C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D5/00Other wind motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/30Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • 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
    • 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
    • Y02E10/728Onshore wind turbines
    • 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
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/20Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy

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)
  • Power Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: energy.
SUBSTANCE: invention relates to power plants with a wind rotor. Floating wind generator includes a power unit in wind rotor and generator, air module of positive buoyancy of two identical gas-filled shells at same level, a mooring assembly with ropes, rope-cable, two winches on a freely rotating platform. Shells are made in form of parallel semi-cylinders, their rigid bottoms are interconnected by means of at least one transverse bridge truss. Bridge frame has vertically descending central beam with bearing supports. Axis of wind rotor equipped with raised above bridge truss orthogonal blades, rotates perpendicular to air flow. Generator is suspended to central beams from below. On freely rotating platform of mooring assembly diametrically relative to winches there is a rope coil.
EFFECT: invention is aimed at stable production of electric power and high spatial stability of wind generator.
1 cl, 3 dwg

Description

Применяется для генерации энергии ветра в электроэнергию больших и крупных промышленных мощностей, достигаемых в высотных скоростных слоях атмосферы.It is used to generate wind energy in electricity of large and large industrial capacities achieved in high-altitude high-speed layers of the atmosphere.

Настоящий ветрогенератор относится к энергетическим установкам с ветряным ротором, имеющим ортогональные лопасти крыловидного профиля, ось вращения которого перпендикулярна воздушному потоку, входящему в ротор.The present wind generator relates to power plants with a wind rotor having orthogonal wing-shaped blades, the axis of rotation of which is perpendicular to the air flow entering the rotor.

Одной из основных проблем ветроэнергетики больших и крупных промышленных мощностей является необходимость поднятия силовых блоков на большую высоту в зону скоростных ветров, что сопровождается строительством материалоемких сооружений в виде массивных колонн и башен. При массе в 712 тонн ветросилового блока установки Enercon E126 мощностью 7,58 МВт вес его основания и башни высотой 198 метров составляет 5300 тонн. В результате стоимость строительных работ в составе цены сооружения ветроэнергетических объектов составляет по меньшей мере половину всех инвестиционных затрат, которые при создании, например, новейшего ветропарка Dominica I в Мексике на скальных грунтах, благоприятных для фундаментов 50-и ВЭУ, каждая мощностью в 2 МВт, достигли суммы в размере 196 млн USD.One of the main problems of wind energy of large and large industrial capacities is the need to raise power blocks to a high height in the zone of high-speed winds, which is accompanied by the construction of material-intensive structures in the form of massive columns and towers. With a mass of 712 tons of a wind power unit of the Enercon E126 installation with a capacity of 7.58 MW, the weight of its base and tower 198 meters high is 5300 tons. As a result, the cost of construction work as part of the cost of constructing wind power facilities is at least half of all investment costs, which when creating, for example, the latest Dominica I wind farm in Mexico on rocky soils favorable for the foundations of 50 wind turbines, each with a capacity of 2 MW, reached an amount of $ 196 million.

Указанная проблема может быть решена при помощи использования аэростатных модулей, чьи полые оболочки наполнены газом легче воздуха, на практике гелием, и доставляют с меньшими затратами тяжелые ветросиловые блоки промышленной мощности массой 80 и более тонн на высоту от 300 метров в зону скоростных ветров.This problem can be solved by using aerostat modules, whose hollow shells are filled with gas lighter than air, in practice, helium, and deliver with less cost heavy wind power units of industrial power weighing 80 or more tons to a height of 300 meters in the zone of high-speed winds.

В данном технологическом направлении существуют устройства (патенты DE 29811094 U1, 08.101998; UA 69547 А, 15.09.2004; RU 2535427 С1, 24.12.2013; RU 2537664 С1, 04.02.2014), в которых газонаполненные оболочки имеют аэродинамические формы конуса, двояковыпуклой и плосковыпуклой линз, применены роторы вертикально-осевого вращения. Крепление аэростатных модулей к земле, их подъем-спуск осуществляется при помощи причальных узлов, включающих тросы и наземные лебедки.In this technological direction, there are devices (patents DE 29811094 U1, 08.101998; UA 69547 A, September 15, 2004; RU 2535427 C1, 12/24/2013; RU 2537664 C1, 02/04/2014) in which gas-filled shells have aerodynamic cone, biconvex and plano-convex lenses, vertical-axial rotation rotors are used. The attachment of aerostat modules to the ground, their ascent and descent is carried out using mooring units, including cables and ground winches.

Из развития техники известно устройство (патент SU 8970 А1, 30.04.1929), аэростатный модуль которого представляет собой газонаполненную оболочку сигарообразной формы, оси вращения роторов совпадают с направлением ветра и установлены в ферме, кольцом обхватывающим оболочку. Состав и конструкция причального наземного узла аналогична вышеупомянутым устройствам.From the development of technology, a device is known (patent SU 8970 A1, 04/30/1929), the balloon module of which is a gas-filled cigar-shaped shell, the rotational axes of the rotors coincide with the direction of the wind and are installed in the truss ring encircling the shell. The composition and design of the mooring ground node is similar to the above devices.

Общим недостатком перечисленных устройств являются пространственная неустойчивость аэростатных модулей, их сильные раскачивания под переменной ветровой нагрузкой, отклонение оси вращения ротора от оптимального положения, вследствие чего происходят потери генерируемой мощности, ускоренный износ оборудования, скручивание и разрушение причальных тросов. Большинство устройств имеют одну газонаполненную оболочку, которую для подъема тяжелых силовых блоков промышленной мощности потребуется наполнить столь значительным объемом гелия, что оболочковые габариты превысят прочностные возможности аэростатных модулей.A common drawback of these devices is the spatial instability of aerostat modules, their strong swaying under variable wind load, deviation of the rotor axis of rotation from the optimal position, resulting in loss of generated power, accelerated wear of equipment, twisting and destruction of mooring cables. Most devices have one gas-filled shell, which for lifting heavy power units of industrial power will need to be filled with such a significant amount of helium that the shell dimensions will exceed the strength capabilities of the balloon modules.

Известны высотные станции, работающие циклически: в активной фазе подъема воздухоплавательной части устройства под действием аэростатических сил и воздушного напора генерирующие энергию ветра, в пассивной фазе принудительного спуска воздухоплавательной части к наземному причальному узлу потребляющие в этих целях энергию от стороннего (не атмосферного) источника. Такая система (патент US 20130307274 А1, 21.11.2013) имеет две раздвинутые газонаполненные оболочки в одном уровне, скрепленные тросами и надувными трубами, парашютные купола, наземные лебедки. Устройство не способно ориентироваться на ветер, теряет его энергию в пассивной фазе работы, зависит от сторонних энергетических источников, конструкция не обладает жесткостью и высокой прочностью, включает ненадежные аэродинамические элементы. В другой аналогичной установке (патент RU 2467201 С2, 20.11.2012) парашютные купола заменены парусом, а проблема ориентации на ветер решена за счет установки лебедок на свободно поворачивающейся платформе причального узла. Все, за исключением ориентации на ветер, прочие недостатки ветроэнергетической установки сохраняются. Второй вариант надземной ветрогенераторной системы (патент RU 2457358 С1, 27.07.2012) содержит две оболочки в одном уровне и канал между ними, где размещены горизонтально-осевые роторы с лопастями Савониуса, что имеют самый большой вес и самое высокое лобовое сопротивление воздушному потоку из всех известных ветровых устройств. Оболочки соединены поперечными горизонтальными пластинами. Установка низкоэффективна, поскольку основная масса ветра будет обтекать препятствие на своем пути, каковым в данном случае является сравнительно узкий канал с роторными устройствами упомянутого отрицательного свойства. Увеличить габариты канала, вместе с этим нарастить площадь, ометаемую роторами, не имеет смысла, все равно канал остается полностью перекрытым лопастями Савониуса, к тому же значительно раздвинуть оболочки невозможно вследствие неизбежного прогиба скрепляющих их пластин и осей тяжеловесных роторов. Центр тяжести воздухоплавательной части расположен высоко, на уровне оболочек, что ведет к ее пространственной неустойчивости.Known high-altitude stations operating cyclically: in the active phase of the lifting of the aeronautical part of the device under the influence of aerostatic forces and air pressure generate wind energy, in the passive phase of the forced descent of the aeronautical part to the land mooring unit consuming energy for this purpose from an external (non-atmospheric) source. Such a system (patent US 20130307274 A1, 11/21/2013) has two extended gas-filled shells at the same level, fastened with cables and inflatable tubes, parachute domes, ground winches. The device is not able to focus on the wind, loses its energy in the passive phase of operation, depends on third-party energy sources, the design does not have rigidity and high strength, includes unreliable aerodynamic elements. In another similar installation (patent RU 2467201 C2, 11/20/2012), the parachute canopies were replaced with a sail, and the problem of orientation to the wind was solved by installing winches on a freely rotating platform of the mooring unit. All except orientation to the wind, other disadvantages of the wind power installation remain. The second version of the above-ground wind generator system (patent RU 2457358 C1, July 27, 2012) contains two shells at the same level and a channel between them, where horizontal-axis rotors with Savonius blades are placed, which have the largest weight and the highest frontal resistance to air flow from all famous wind devices. The shells are connected by transverse horizontal plates. The installation is low efficient, since the bulk of the wind will flow around the obstacle in its path, which in this case is a relatively narrow channel with rotor devices of the mentioned negative property. It does not make sense to increase the dimensions of the channel, and at the same time to increase the area swept by the rotors, all the same, the channel remains completely blocked by Savonius blades, and it is also impossible to significantly expand the shells due to the inevitable deflection of the plates and axes of heavy rotors that fasten them. The center of gravity of the aeronautical part is located high, at the level of the shells, which leads to its spatial instability.

Сущность изобретения состоит в том, что массивный силовой блок с ортогонально-лопастным ротором, ось вращения которого перпендикулярна воздушному потоку, размещен на большей, чем с помощью опорных башен и колонн, высоте скоростных ветров аэростатным модулем в составе двух идентичных и параллельных оболочек в форме полуцилиндров, наполненных гелием и связанных на одном уровне по меньшей мере одной поперечной мостовой фермой. Удержание воздухоплавательной части устройства на месте дислокации осуществляется тросами и трос-кабелем, связывающим модуль с причальным узлом, содержащим свободно поворачивающуюся платформу с установленными на ней двумя лебедками и диаметрально расположенной к ним кабельной бухтой, благодаря чему парящая в воздухе упомянутая часть устройства описывает круговые траектории и занимает оптимальное положение на ветер.The essence of the invention lies in the fact that a massive power unit with an orthogonal-vane rotor, the axis of rotation of which is perpendicular to the air flow, is located at a height of high-speed winds of high-speed winds by an aerostat module, which consists of two identical and parallel shells in the form of half cylinders filled with helium and connected at the same level by at least one transverse bridge farm. The aeronautical part of the device is held at the place of deployment by cables and a cable connecting the module with a berth unit containing a freely rotating platform with two winches installed on it and a cable bay diametrically located to them, due to which the above-mentioned part of the device describes circular paths and occupies an optimal position in the wind.

Целью изобретения является устойчивое получение электроэнергии большой и крупной промышленной мощности от высотных скоростных ветров.The aim of the invention is the sustainable generation of electricity of large and large industrial power from high-speed winds.

Поставленная цель достигается равномерным распределением большого объема гелия, необходимого для подъема тяжелого ветросилового блока на заданную высоту, между двумя газонаполненными оболочками в виде полуцилиндров, каждая с верхним гребнем, которые имеют в одной горизонтальной плоскости аэродинамические поверхности - жесткие днища, создающие под воздействием скоростных ветров дополнительную подъемную силу. Оболочки значительно раздвинуты и параллельны общей продольной оси симметрии аэростатного модуля, совпадающей с направлением ветра, связаны поперечными мостовыми фермами, предпочтительно, чтобы одна из них совпадала с центром масс воздухоплавательной части устройства или близка к этому. Площадь внутри внешнего контура такого модуля превышает сумму площадей обеих оболочковых днищ, чем усиливается пространственная устойчивость воздухоплавательной конструкции в целом и чрезвычайно важное стабильно-оптимальное положение оси вращения ротора, строго перпендикулярное относительно направленности ветра. Элементы силового блока установлены на вертикальных балках по центру поперечно-осевой фермы, причем ортогональные лопасти ротора с осью вертикального вращения приподняты над фермой, а генератор подвешен к тем же балкам снизу, своей тяжестью и положением, выполняя роль стабилизирующего балласта. Необходимая ориентация воздухоплавательной части устройства на ветер достигается тем, что связывающие аэростатный модуль с местом дислокации тросы и трос-кабель снизу присоединены соответственно к двум лебедкам и диаметральной бухте, которые все вместе установлены на свободно поворачивающейся платформе причального узла.The goal is achieved by the uniform distribution of a large amount of helium, necessary for lifting a heavy wind power unit to a predetermined height, between two gas-filled shells in the form of half-cylinders, each with an upper crest, which have aerodynamic surfaces in the same horizontal plane - rigid bottoms, which create additional under the influence of high-speed winds lift force. The shells are significantly spaced and parallel to the general longitudinal axis of symmetry of the aerostat module, coinciding with the direction of the wind, connected by transverse bridge trusses, it is preferable that one of them coincides with the center of mass of the aeronautical part of the device or close to it. The area inside the outer contour of such a module exceeds the sum of the areas of both shell bottoms, which enhances the spatial stability of the aeronautical structure as a whole and the extremely important stable-optimal position of the axis of rotation of the rotor, strictly perpendicular to the direction of the wind. Elements of the power unit are mounted on vertical beams in the center of the transverse axial truss, and the orthogonal rotor blades with the axis of vertical rotation are raised above the truss, and the generator is suspended from the bottom of the same beams, with its weight and position, acting as a stabilizing ballast. The necessary orientation of the aeronautical part of the device to the wind is achieved by connecting the aerostat module to the place of deployment and the cables and cable from below attached to two winches and a diametrical bay, which are all together mounted on a freely rotating platform of the mooring unit.

На фиг. 1 показан общий вид аэростатно-плавательного ветрогенератора; на фиг. 2 - воздухоплавательная часть то же устройства, вид со стороны ветра; на фиг. 3 - вид А.In FIG. 1 shows a general view of a balloon-swimming wind generator; in FIG. 2 - aeronautical part of the same device, view from the side of the wind; in FIG. 3 - view A.

Устройство состоит из воздухоплавательной части и причального узла, соединенных тросами 1 и трос-кабелем 2. В свою очередь воздухоплавательная часть включает в себя аэростатный модуль из двух идентичные полуцилиндрических оболочек 3, наполненных гелием, имеющих жесткие гребни 4 и горизонтальные днища 5, связанные между собой параллельно на одном уровне поперечными мостовыми фермами: наветренной 6, поперечно-осевой 7 и подветренной 8. Здесь же располагается силовой блок устройства с ветряным ротором 9, имеющим ортогональные лопасти (фиг. 1, 2), его ось 11 вращается перпендикулярно воздушному потоку, опирается на подшипники 12 и сообщается с генератором 13. Причальный узел устройства имеет наземную тумбу 14 со свободно поворачивающимися осью 15 и платформой 16, на которой размещены (фиг. 3) две соосные лебедки 17, диаметрально расположенная к ним трос-кабельная бухта 18.The device consists of an aeronautic part and a mooring unit connected by ropes 1 and a cable-cable 2. In turn, the aeronautical part includes a balloon module of two identical half-cylindrical shells 3 filled with helium, having rigid ridges 4 and horizontal bottoms 5, interconnected parallel at the same level by transverse bridge trusses: windward 6, transverse-axial 7 and leeward 8. Here is also located the power unit of the device with a wind rotor 9 having orthogonal blades (Fig. 1, 2), its axis 11 rotates perpendicular to the air flow, rests on bearings 12 and communicates with the generator 13. The mooring unit of the device has a ground curb 14 with freely rotating axis 15 and platform 16, on which are located (Fig. 3) two coaxial winches 17, diametrically located to cable cable bay 18.

Аэростатно-плавательный ветрогенератор работает следующим образом. После монтажа и крепления на открытой местности причального узла, сборки воздухоплавательной части устройства оболочки 3 заполняются гелием до достижения положительной плавучести и совместно балансируются в горизонтальной плоскости, упомянутые элементы соединяются тросами 1 и трос-кабелем 2, которые затем медленно стравливаются с лебедок 17 и бухты 18 до тех пор, пока под воздействием аэростатической подъемной силы модуль с силовым блоком не достигнет высоты подъема, где среднегодовые скорости ветра составляют 25-30 м/с. При этом воздухоплавательная часть ветрогенератора разворачивается по круговой траектории воздушным потоком вокруг причального узла и фиксируется так, что ее продольная ось симметрии совпадает с направлением ветра. Скоростной напор ветра вращает ротор 9, воздействуя на ортогональные лопасти, и вертикальную, перпендикулярную воздушному потоку ось 11 в подшипниках 12, это вращение передается в генератор 13, который вырабатывает электроэнергию большой промышленной мощности до 2 МВт, направляемую потребителям через трос-кабель 2.Balloon swimming wind generator operates as follows. After mounting and fastening in the open area of the mooring unit, assembling the aeronautical part of the device, the shells 3 are filled with helium until positive buoyancy is achieved and are balanced together in the horizontal plane, the mentioned elements are connected by cables 1 and cable 2, which are then slowly etched from winches 17 and bay 18 until, under the influence of aerostatic lifting force, the module with the power unit reaches the lifting height, where the average annual wind speeds are 25-30 m / s. In this case, the aeronautical part of the wind generator rotates along a circular path with air flow around the mooring unit and is fixed so that its longitudinal axis of symmetry coincides with the direction of the wind. The high-pressure wind rotates the rotor 9, affecting the orthogonal blades, and the vertical axis 11 perpendicular to the air flow in the bearings 12, this rotation is transmitted to a generator 13, which generates electricity of large industrial power up to 2 MW, sent to consumers through a cable-cable 2.

При изменении направленности воздушного потока его напор воздействует на наветренные боковые поверхности оболочек 3, гребни 4 и ротор 9, которые все вместе под этим давлением стремятся переместиться туда же, куда стал дуть ветер. Данное движение через тросы 1 и трос-кабель 2, лебедки 17 и бухту 18 передается платформе 16, свободно поворачивающейся на оси 15 относительно неподвижной наземной тумбы 14. Круговое перемещение воздухоплавательной части устройства и соответствующий разворот платформы причального узла завершается в том момент, когда продольная ось симметрии аэростатного модуля совпадет с направлением ветра и не возобновляется без новых динамических изменений в атмосфере. Синхронный характер движения рассмотренных элементов конструкции исключает скручивание и разрушение тросов 1 и трос-кабеля 2.When the direction of the air flow changes, its pressure acts on the windward side surfaces of the shells 3, ridges 4 and rotor 9, which together under this pressure tend to move to the same place where the wind began to blow. This movement through the cables 1 and cable 2, winches 17 and bay 18 is transmitted to the platform 16, freely turning on the axis 15 relative to the stationary ground pedestals 14. The circular movement of the aeronautical part of the device and the corresponding turn of the platform of the mooring unit ends when the longitudinal axis the symmetry of the aerostat module coincides with the direction of the wind and does not resume without new dynamic changes in the atmosphere. The synchronous nature of the movement of the considered structural elements eliminates twisting and destruction of the cables 1 and cable 2.

Для проведения ремонта и технического обслуживания установки, включая дозаправку оболочек 3 гелием, при штормовых предупреждениях об ожидаемом превышении скоростью ветра критического порога в 50 м/с тросы 1 и трос-кабель 2 наматываются соответственно на лебедки 17 и бухту 18, воздухоплавательная часть устройства снижается к земле, становится легкодоступной или размещается на безопасной высоте нормативных ветров.To carry out repairs and maintenance of the installation, including refueling of the shells 3 with helium, during storm warnings about the expected exceeding of the critical threshold by the wind speed of 50 m / s, cables 1 and cable 2 are wound on winches 17 and bay 18, respectively, the aeronautical part of the device decreases to land becomes easily accessible or is placed at a safe height of regulatory winds.

Независимые признаки изобретения направлены на устойчивое получение электроэнергии большой до 2 МВт мощности от силового блока с ротором на вращающейся оси, перпендикулярной воздушному потоку. Пространственная стабильность воздухоплавательной части устройства обеспечивается применением двух идентичных газонаполненных оболочек упомянутой обтекаемой формы, имеющих относительное параллельное смещение в одном уровне и опирающиеся на ветер горизонтальными днищами большой площади, что создает дополнительную аэродинамическую подъемную силу, оптимально-вертикальное и устойчивое положение оси вращения ветряного ротора. Тот же технический результат дает крепление генератора под мостовой фермой со смещение центра тяжести ветросилового блока ниже уровня оболочковых днищ аэростатного модуля. Ориентация силового блока на ветер, также необходимая для работы без потерь мощности, достигается конструкцией причального узла, наличием у оболочек верхних жестких гребней.Independent features of the invention are directed to the sustainable generation of electricity of large power up to 2 MW from a power unit with a rotor on a rotating axis perpendicular to the air flow. The spatial stability of the aeronautical part of the device is ensured by the use of two identical gas-filled shells of the aforementioned streamlined shape, having relative parallel displacement at the same level and resting on the wind with horizontal bottoms of a large area, which creates additional aerodynamic lifting force, an optimal vertical and stable position of the axis of rotation of the wind rotor. The same technical result is obtained by fixing the generator under the bridge truss with a shift of the center of gravity of the wind-power unit below the level of the shell bottoms of the balloon module. The orientation of the power unit to the wind, also necessary for work without power loss, is achieved by the design of the mooring unit, the presence of upper rigid ridges in the shells.

Массогабаритные характеристики аэростатного модуля могут быть уменьшены, если без ущерба для его прочности и жесткости поперечные мостовые фермы 6, 8 исключаются из конструкции или заменяются на тросовые стяжки. Уникальным преимуществом аэростатно-плавательного ветрогенератора является его высочайшая мобильность - возможность без демонтажа силового блока и всей воздухоплавательной части устройства быть без проблем перемещенным от места первичной дислокации в любые новые точки стационарного базирования.The overall dimensions of the aerostat module can be reduced if, without prejudice to its strength and rigidity, transverse bridge trusses 6, 8 are excluded from the structure or replaced with cable ties. A unique advantage of a balloon-swimming wind generator is its high mobility - the ability to without disassembling the power unit and the entire aeronautical part of the device be easily moved from the primary location to any new stationary-based locations.

Claims (1)

Аэростатно-плавательный ветрогенератор, содержащий силовой блок в составе ветряного ротора и генератора, аэростатный модуль положительной плавучести из двух идентичных газонаполненных оболочек в одном уровне, причальный узел с тросами, трос-кабелем, двумя лебедками на свободно поворачивающейся платформе, отличающийся тем, что оболочки выполнены в виде параллельных полуцилиндров, их жесткие днища связаны между собой при помощи по меньшей мере одной поперечной мостовой фермы, имеющей опускающиеся вертикально вниз центральные балки с подшипниковыми опорами, вращающейся перпендикулярно воздушному потоку оси ветряного ротора, оснащенного поднятыми над мостовой фермой ортогональными лопастями, генератор подвешен к тем же балкам снизу; на свободно поворачивающейся платформе причального узла диаметрально лебедкам располагается бухта трос-кабеля. Aerostat-swimming wind generator containing a power unit comprising a wind rotor and a generator, a positive buoyancy aerostat module of two identical gas-filled shells at the same level, a mooring unit with cables, a cable-cable, two winches on a freely rotating platform, characterized in that the shells are made in the form of parallel half-cylinders, their rigid bottoms are interconnected using at least one transverse bridge truss having central beams falling vertically downwards with bearing bearings rotating perpendicular to the air flow of the axis of the wind rotor, equipped with orthogonal blades raised above the bridge truss, the generator is suspended from the same beams from below; on a freely rotating platform of the mooring unit, a cable-cable bay is located diametrically to the winches.
RU2015102269/06A 2015-01-27 2015-01-27 Floating wind generator RU2576103C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015102269/06A RU2576103C1 (en) 2015-01-27 2015-01-27 Floating wind generator
PCT/RU2015/000762 WO2016122348A1 (en) 2015-01-27 2015-11-11 Aerostatic floating wind turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015102269/06A RU2576103C1 (en) 2015-01-27 2015-01-27 Floating wind generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2576103C1 true RU2576103C1 (en) 2016-02-27

Family

ID=55435611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015102269/06A RU2576103C1 (en) 2015-01-27 2015-01-27 Floating wind generator

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2576103C1 (en)
WO (1) WO2016122348A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2637589C1 (en) * 2016-12-15 2017-12-05 Александр Владимирович Губанов Wind mill aerostat-floating engine
RU2662101C1 (en) * 2017-12-11 2018-07-23 Александр Владимирович Губанов Wind powered balloon
CN109306937A (en) * 2018-08-07 2019-02-05 赵国强 Distributed suspended wind power generation system
RU2721014C1 (en) * 2019-11-08 2020-05-15 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна") Method of wind and energy air flows energy conversion at medium altitudes in troposphere and device for its implementation
DE102019004106B3 (en) * 2019-06-12 2020-11-26 Andreas Nuske Balloon-guided high-altitude wind turbine generator for generating electrical energy

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017206747A1 (en) * 2017-04-21 2018-10-25 Sanfritsch Gmbh Rope for stationary fixation of a high-altitude wind power plant
CN108547723A (en) * 2018-04-09 2018-09-18 刘宇 A kind of novel sea can be acquired with oscillating floater system
CN108644056A (en) * 2018-04-09 2018-10-12 刘宇 A kind of novel sea can be acquired with oscillating floater system
RU2729306C1 (en) * 2020-02-14 2020-08-05 Александр Владимирович Губанов Catamaran aeroenergostat

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU8970A1 (en) * 1927-08-11 1929-04-30 Б.Б. Кажинский High altitude wind power installation
DE10240890A1 (en) * 2001-09-05 2003-03-20 Miroslaw Bargiel Wind energy utilization to generate electrical energy, involves placing current generating system in without fixed support in gondola whose entire interior space is filled with light gas
KR20030057245A (en) * 2001-12-28 2003-07-04 김종성 Gyro Kite
RU2457358C1 (en) * 2008-04-21 2012-07-27 Энергейл Ко., Лтд. Above-ground wind-driven generator system using flying body
RU2467201C2 (en) * 2010-10-20 2012-11-20 Региональный некоммерческий фонд поддержки и развития петербургской науки, культуры и спорта High-altitude sail wind-driven power plant with auxiliary cable and aerostat
US20130307274A1 (en) * 2012-04-26 2013-11-21 Yik Hei Sia Power Generating Windbags and Waterbags
RU2535427C1 (en) * 2013-12-24 2014-12-10 Александр Владимирович Губанов Aero-high-altitude wind power generator

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1509560A1 (en) * 1987-09-02 1989-09-23 Ч.-К.А. Будрёвич Wind mill

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU8970A1 (en) * 1927-08-11 1929-04-30 Б.Б. Кажинский High altitude wind power installation
DE10240890A1 (en) * 2001-09-05 2003-03-20 Miroslaw Bargiel Wind energy utilization to generate electrical energy, involves placing current generating system in without fixed support in gondola whose entire interior space is filled with light gas
KR20030057245A (en) * 2001-12-28 2003-07-04 김종성 Gyro Kite
RU2457358C1 (en) * 2008-04-21 2012-07-27 Энергейл Ко., Лтд. Above-ground wind-driven generator system using flying body
RU2467201C2 (en) * 2010-10-20 2012-11-20 Региональный некоммерческий фонд поддержки и развития петербургской науки, культуры и спорта High-altitude sail wind-driven power plant with auxiliary cable and aerostat
US20130307274A1 (en) * 2012-04-26 2013-11-21 Yik Hei Sia Power Generating Windbags and Waterbags
RU2535427C1 (en) * 2013-12-24 2014-12-10 Александр Владимирович Губанов Aero-high-altitude wind power generator

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2637589C1 (en) * 2016-12-15 2017-12-05 Александр Владимирович Губанов Wind mill aerostat-floating engine
WO2018111153A3 (en) * 2016-12-15 2018-08-09 Александр Владимирович ГУБАНОВ Aerostatic floating wind motor with wind rotors
RU2662101C1 (en) * 2017-12-11 2018-07-23 Александр Владимирович Губанов Wind powered balloon
WO2019117751A1 (en) * 2017-12-11 2019-06-20 Александр Владимирович ГУБАНОВ Wind energy aerostat
CN109306937A (en) * 2018-08-07 2019-02-05 赵国强 Distributed suspended wind power generation system
DE102019004106B3 (en) * 2019-06-12 2020-11-26 Andreas Nuske Balloon-guided high-altitude wind turbine generator for generating electrical energy
RU2721014C1 (en) * 2019-11-08 2020-05-15 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна") Method of wind and energy air flows energy conversion at medium altitudes in troposphere and device for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016122348A1 (en) 2016-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2576103C1 (en) Floating wind generator
AU2016279059B2 (en) Floating wind turbine platform structure with optimized transfer of wave and wind loads
RU2662101C1 (en) Wind powered balloon
NO812544L (en) WIND DRIVE ELECTRIC POWER GENERATOR.
RU2703863C1 (en) Aero-energystat
EA000588B1 (en) Shut-down chimney used as a tower for a wind turbine
CN102177335A (en) Air-floating stable wind turbine system
JP2014515446A (en) Floating wind power generation facility with energy storage equipment
CN102713278A (en) Vibration control device for windmill for wind-powered electricity generation, and windmill for wind-powered electricity generation
US9989037B2 (en) Vertical axis wind turbine with low visual impact
CN104508299B (en) Wind power plant with horizontal armature spindle and with rotatable pylon
RU2535427C1 (en) Aero-high-altitude wind power generator
US11319929B2 (en) Ducted wind turbine and support platform
RU2537664C1 (en) Balloon-borne wind generator
RU2602650C1 (en) Aerostatic balloon natatorial wind turbine
RU2594827C1 (en) Aerostat wing for wind energy purposes
CN103195660B (en) A kind of pylon of truss structure
RU2572469C1 (en) Aerofloating windrotor
RU2656521C1 (en) Aerial high-attitude wind power plant with double wind-rotor
WO2016020709A1 (en) Improvements in or relating to wind turbines
RU2612492C1 (en) Terrestrial aeronautical wind turbine generator
RU2638237C1 (en) Ground-generator wind engine
RU2482328C1 (en) Polywindrotor power unit
RU2637589C1 (en) Wind mill aerostat-floating engine
RU2729306C1 (en) Catamaran aeroenergostat