Welcome to
December 17, 2017  
 .:Billing


 .:Language
Выберете язык интерфейса:



 .:О нас

Home. Наши предложения

Этапы развития наших исследований

Ген.д-р, к.т.н.,
Евгений Дмитриевич Сорокодум


Контакты

Пресса о нас

Видео о нашей лаборатории


Ветроэлектростанция с колеблющимся вертикальным цилиндром





 

 

1.Целесообразность поиска ветрогенераторов нового типа

Сейчас, для решения энергетических проблем делается большая ставка на традиционные возобновляемые источники энергии: использование энергии ветра, энергии течений, энергии морских волн, энергии солнца и т. п. Разрабатывается большое число различных типов ветроэлектростанций, гидроэлектростанций использующих энергию ветра, течений и волн, солнечных электростанций, биотоплива и др. Но широкое распространение эти электростанции не получают потому, что имеют ряд серьезных недостатков:

1. Большая стоимость электростанций и большая цена электроэнергии.

2. Необходимость строительства больших мачт ветроэлектростанций, плотин или других сложных сооружений.

3. Отрицательное влияние на окружающую среду.

4. Сложность конструкции и эксплуатации.

5. Длительный и трудоемкий процесс сооружения электростанций.

Поэтому необходим поиск и разработка новых типов источников возобновляемой энергии, которые не имели бы этих недостатков.

 

 

2. Принцип экстракции энергии ветра с помощью цилиндра приводимого в колебание ветром

Одним из таких новых типов электростанций могут быть ветроэлектростанции экстрагирующие энергию ветра с помощью цилиндров приводимых в колебательное движение энергией ветра.

Известно, что при обтекании цилиндра за ним образуется Кармановская вихревая дорожка, - два вихря, которые образуются и отрываются не одновременно. В результате этого на цилиндр будет действовать в поперечном к потоку направлении знакопеременная сила.

Эта сила может, если цилиндр укреплен на подвижном креплении, приводить в колебательное движение цилиндр. Если правильно организовать систему съема механической энергии, то эту механическую энергию можно преобразовать в электрическую. Это будет источник энергии.

 

 

 

3. Аналоги

Традиционные ветроветроэлектростанции, использующие вращающиеся лопасти имеют ряд существенных недостатков, из-за которых они не могут найти широкого применение (очень высокая стоимость, громоздкость, низкое кпд, сложность конструкции и др.).

Сейчас в ведущих странах начинают разрабатывать ветроэлектростанции с колеблющимися рабочими органами (крыльями, цилиндрами, пластинками и др. формы).

Американская фирма Atelier DNA разрабатывает ветроэлектростацию экстрагирующую энергию ветра с помощью вертикальных цилиндов приводимых в колебание ветром.

Atelier DNA считает, что для Масдара (ОАЭ) будет достаточно 1 203 ветростеблей, отстоящих друг от друга на 10–20 метров, каждый в 55 метров высоты, с бетонным основанием. Диаметр ветростеблей, выполненных из пропитанного смолой углеволокна, у основания составляет 0,3 м ; к вершине конструкция сужается до 0,05 м . Каждый ветростебель содержит электродные слои и керамические диски из пьезоэлектрического материала, при сжатии генерирующие ток.

Планируется снимать с таких ветроферм снимать электрическую мощность десятки мегаватт.

http://www.gearfuse.com/windstalk-concept-could-replace-turbine-powered-energy/

 

 

Vortex Bladeless

Эта новая ветровая турбина элегантно качается на ветру, создавая электричество без вращающихся лопастей. "Это выглядит как спаржа," говорит David Suriol, один из основателей компании Vortex Bladeless .

Испанская компания Vortex Bladeless произвела ветряк, который использует вихри, образующиеся при движении ветра вокруг препятствия.
Если поставить любой объект на пути ветра, это создаст волнообразный вихрь позади барьера. Это проблема, которая преследует инженеров в течение многих лет: многие мосты разрушались из-за вихрей, в том числе Такомский.
Инженеры Vortex Bladeless разработали генератор, использующий эти вихри. Тонкие конусообразные турбины выполнены из углеродного волокна и стекловолокна с мотором на дне, а не сверху (как у традиционных турбин) для улучшения прочности. Разработка гарантирует, что вихри ветров вращаются синхронно по всей длине конуса. "Наши генераторы должны работать вместе, чтобы добиться хорошей производительности" объясняет Villarreal. Существует также кольцо магнитов на основании конуса, которые дают импульс вращений независимо от скорости ветра.

Есть много преимуществ новой конструкции турбин Vortex Bladeless: они дешевле в производстве, чем нынешние лопастные ветрогенераторы. Техническое обслуживание также дешевле, потому что там нет трения с механизмами движущихся частей (как, например, у лопасти на традиционном ветрогенераторе), что снижает потребность в смазывании и замены болта. Также это тихая работа, и безопасность для летящих птиц.
Изобретатели утверждают, что их ветрогенератор может приспособиться к любой скорости ветра с помощью магнитов в его ядре.
Устройство Vortex было математически смоделировано, испытано в аэродинамической трубе, и имеются прототипы, однако подробностей испытаний, проведенных компанией или независимыми лабораториями в настоящее время недостаточно. Это не первая ветровая турбина, основанная на колебательной технологии. Исследователи в 80-х обнаружили, что циркулирующие колебания были слишком случайными для надежного производства электроэнергии, и скорость колебаний давала много стресса на структуру объекта, что могло привести к неожиданной поломке.

Австралийская фирма BioPower Systems разрабатывает подводные электростанции, экстрагирующие энергию подводных течений с помощью колеблющихся цилиндров и других форм.

Она планирует создать гидроэлектростанции мощностью 250kW, 500kW и 1000kW.

http://www.biopowersystems.com/

 

 

David Labrecque  и команда Университета штата Мэн студентов (Eugene Katsman, Dan Wheeler, Nate Laspina, Eric Lovejoy, Ben Commeau и другие) разработали революционный, дешевый, высокоэффективный, вихревой гидрогенератор. Энергетическая система состоит из крыла, которое "плавает" в воде, как рыба по траектории восьмерки. Эксперименты показывают 30% эффективности преобразования энергии в воде. Это сравнимо с традиционными турбинами, но  hydroflexors имеют несколько преимуществ: они являются недорогими, механические системы находятся близко к поверхности, где легко обслуживаются и являются экологически чистыми. Система может быть использована в потоках, реках и приливных течениях.
Использются вихри, чтобы двигать крыло вдоль траектории восьмерки. Команда Flexor поощряет и будет оказывать поддержку исследователям, которые хотят изучить этот феномен и опубликовать свои выводы. Они также ищут известных производителей, заинтересованных в производстве и реализации продукции, которые используют эту новую запатентованную технологию. Команда Flexor может обеспечить научную и техническую помощь научно-исследовательским и инженерным группам.

http://flexorenergy.com/

 

 

4. Ветроэлектростанции, экстрагирующие энергию ветра с помощью вертикального цилиндра, приводимого в колебание ветром, обладают следующими преимуществами по сравнению с традиционными:

 

- В отборе энергии от потока участвует равномерно вся поверхность и цилиндра (в отличие от этого поверхность лопасти винта участвует неравномерно).

- Установка ветроэлектростанций простая, - вертикальный цилиндр высотой 10- 60 метров и все.

- Легко управляется и согласуется с микропроцессорной системой управления и обеспечивает оптимальные режимы работы электростанции.

- Не надо конструкции ориентации по ветру.

- Высокая надежность.

- Возможность изготовления в виде модулей и компактной их установки.

Эти ветроэлектростанции могут устанавливаться в местах, где имеется скорость ветра от 1 до 20 м/с и выше.

 

 

5. Наши результаты (KNOW HOW)

1. Проведен большой цикл экспериментальных исследований течений и сил при колебании цилиндра в широком диапазоне изменения частоты и амплитуды колебания. Выявлены не известные ранее науке закономерности.

Кинематика вихрей в течение периода колебания цилиндра.

 

2. Обнаружены режимы, когда за счет структуры вихрей около колеблющегося цилиндра можно увеличить эффективную аэродинамическую площадь (поперечная площадь потока, с которой экстрагируется кинетическая энергия потока) в несколько раз, см. рис. ниже

Обычная гидравлическая площадь ометаемая колеблющимся цилиндром и гидравлическая (аэродинамическая) площадь расширенная при использовании специальных режимов колебания и структуры вихрей (внешние границы потока на рисунке).


Это приведет к увеличению съема энергии при тех же амплитудах колебания цилиндра. Одновременно силовая нагрузка на единицу эффективной аэродинамической площади уменьшится, что приведет к увеличению коэффициента использования энергии ветра. Это может привести к двухкратному увеличению экстрагированной энергии ветра при одних и тех же амплитудах колебания цилиндра.

3. Открыты режимы колебания, когда образуется присоединенная упругость (упругость, вызванная вихревой структурой воздуха около колеблющегося цилиндра). Использование этой упругости может привести к использованию этой упругости для нейтрализации инерционных сил от массы цилиндра и присоединенной массы воздуха.

4. Разработаны принципы конструирования специальных передаточных элементов для согласования динамических и кинематических характеристик ветра с нагрузкой (с потребителем энергии). Это приведет к согласованию передачи энергии от источника энергии к электрогенератору (в противном случае энергия вернется назад в воздушный поток) и к увеличению коэффициента передачи энергии от ветра в нагрузку.

5. Использование специального распределения упругих и массовых характеристик цилиндра и упругой пластины для согласования внешнего источника энергии с входными характеристиками механо-электрического преобразователя. Благодаря этому увеличится отбор кинематической энергии ветра.

6. Применение более эффективных законов колебания цилиндра. Отбор энергии одновременно с помощью подъемных сил и сил трения, действующих на цилиндр. Это приведет к увеличению отбора кинетической энергии ветра.

7. Использование элементов волнового обтекания для увеличения отбора энергии ветра.

8. Применение адаптивной микропроцессорной системы управления приведет к получению максимальной мощности на выходе установки при различных скоростях ветра.

9. Использование физических эффектов для получения дополнительной кинетической энергии от скрытой тепловой энергии и потенциальной энергии давления атмосферы.

10. Разработана методика экспериментального исследования кинематических, динамических и энергетических характеристик колеблющегося цилиндра как колебательной системы.

11. Разработан метод и программа расчета ветроэлектростанции, как единой колебательной системы.

12. Разработан способ преобразования механической энергии в электрическую энергию.

13. Разработаны начала теории ветрогидрогенераторов с колеблющимся цилиндром.

14. Собрана база экспериментальных результатов колебания цилиндра в нелинейном колебательном режиме.

15. Собрана база патентов по ветрогидрогенераторам с колеблющимся рабочим органом (крыльям, цилиндрам, пластинкам и др. формам) за 80 лет.

 

 

6. Мы ищем инвесторов и партнеров для создания первых ветроэлектростанций с колеблющимся цилиндром.

На основе наших теоретических и экспериментальных исследований мы можем провести научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работу по созданию первых образцов новой высокоэффективной техники. Мы ищем инвесторов и партнеров для создания первых образцов этой новой техники.

6.1. Мы можем разработать и изготовить первые действующие образцы ветрогенераторов предлагаемого типа от 0.1 кВт до 50 кВт.

6.2. Ветроэлектростанции с колеблющимися рабочими цилиндрическими элементами поперек ущелья

 

 

6.3. Ветроэлектростанции с колеблющимися рабочими цилиндрическими элементами на аэростате

 

7. Мы также по вашим заказам можем выполнить следующие научно-исследовательские и конструкторские работы:

1. Провести анализ вашей разработки ветроэлектростанции с колеблющимися элементами (цилиндр, крыло и другие формы) и дать рекомендации по улучшению их характеристик.

2. Разработка программы обработки экспериментальных данных при экстракции энергии ветра с помощью колеблющегося цилиндра или упругой пластины.

3. Обработка экспериментальных данных при экстракции энергии ветра с помощью колеблющегося цилиндра или упругой пластины.

4. Расчет геометрических, кинематических, динамических и энергетических характеристик ветрогенератора с колеблющимся цилиндром или упругой пластиной.

5. Расчет и конструирование передаточных элементов, для передачи и согласования энергии от колеблющегося цилиндра или упругой пластины к электрогенератору.

6. Обзор ветрогидрогенераторов с колеблющимся крылом, цилиндром или упругой пластиной.

7. Атлас аэро-гидродинамических характеристик колеблющегося цилиндра (теоретический).

8. Атлас гидродинамических характеристик колеблющегося цилиндра или упругой пластины (по экспериментальным данным).

9. Обзор патентов по ветрогидрогенераторам с колеблющимся цилиндром или упругой пластиной (копии патентов).

 

 

 

 









Copyright © "Vortex Oscillation Technology Ltd" Все права защищены.

Опубликовано на: 2011-06-09 (10099 Прочтено)

[ Вернуться назад ]
Content ©

 
Копирование и перепечатка материалов, статей и файлов с данного сайта допускается только с письменного согласия Сорокодума Е.Д. и ООО "Вихре-Колебательные Технологии" (С) 2000-2013
Copying and reprinting materials, articles and files from this site is permitted only with the written consent of Sorokodum Evgeny and "Vortex Oscillation Technology Ltd." (C) 2000-2013