RU2135822C1 - Integrated wind-electric generating unit - Google Patents

Abstract

FIELD: wing-electric power engineering. SUBSTANCE: unit has windwheel mounted on horizontal shaft; in addition, it is provided with nacelle rotating about vertical axis with windwheel emerging from it; windwheel has hub carrying fixed crescent-shaped blades of specific profile and twist as viewed on top which are arranged on surface of cone with axis aligned with that of shaft, their tops being aimed at nacelle and rigidly fixed on ends with annular shroud; total area of blades, as viewed on top, is close to surface area swept by them; shroud has thin profile and its width is not smaller than that of blade. EFFECT: improved efficiency, reduced subsonic noise generated by unit, simplified design, and improved power capacity. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроагрегатам, предназначенным для трансформации энергии ветра в механическое вращение электрогенератора. The invention relates to the field of wind energy, namely to wind turbines designed to transform wind energy into mechanical rotation of an electric generator.

Известна ветроустановка, имеющая ветроколеса с малым числом поворотных лопастей, например по двух (см. DE 3207539A1, F 03 D 1/06, 08.09.83). A wind turbine is known having wind wheels with a small number of rotary blades, for example two each (see DE 3207539A1, F 03 D 1/06, 08.09.83).

Известна ветроустановка с одной лопастью и противовесом, имеющая устройства для наведения ветроустановки на ветер (см. DE 3204541A1, F 03 D 1/06, 25.08.83). A wind turbine with one blade and a counterweight is known having devices for guiding a wind turbine in the wind (see DE 3204541A1, F 03 D 1/06, 08.25.83).

Основными недостатками указанных устройств являются низкое отношение мощности к размеру, низкий КПД, высокий уровень излучаемого инфразвука, сложность конструкции. The main disadvantages of these devices are low power-to-size ratio, low efficiency, high level of radiated infrasound, design complexity.

Наиболее близкой к предложенному изобретению является ветротурбина, содержащая лопастное ветроколесо, установленное на горизонтальном валу, жестко связанное с формирователем ветрового потока, размещенным концентрично валу, генератор, стабилизатор колебаний, обтекатель, причем формирователь выполнен в виде диффузора, периферийная часть которого по внешнему периметру снабжена серповидными лопатками, образующими многозаходную винтовую поверхность (см. SU 1523707 A1, F 03 D 1/06, 23.11.89). Closest to the proposed invention is a wind turbine containing a blade wind turbine mounted on a horizontal shaft, rigidly connected with a wind flow former placed concentrically to the shaft, a generator, an oscillation stabilizer, a fairing, the former being made in the form of a diffuser, the peripheral part of which is provided with a sickle-shaped peripheral part vanes forming a multi-helical helical surface (see SU 1523707 A1, F 03 D 1/06, 11.23.89).

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении КПД ветрогенератора, обеспечении высоких частоты вращения и крутящего момента лопастей и также упрощении конструкции и снижении уровня излучаемого инфразвука. The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency of the wind generator, to ensure high rotational speed and torque of the blades, and also to simplify the design and reduce the level of emitted infrasound.

Это достигается тем, что интегрированный ветроагрегат, состоящий из ветроколеса, укрепленного на горизонтальном валу, согласно изобретению содержит гондолу, вращающуюся относительно вертикальной оси, и выходящее из гондолы ветроколесо, причем ветроколесо состоит из ступицы с жестко закрепленными на ней лопастями серповидной формы в плане специальных профиля и крутки, размещенными по поверхности профиля с осью, совпадающей с осью вала, и вершиной, направленной к гондоле, и жестко охваченных по концам кольцевым бандажом, причем общая площадь лопастей в плане близка к площади ометаемой ими поверхности, а бандаж имеет тонкий профиль и ширину не меньше максимальной ширины лопасти. This is achieved by the fact that the integrated wind turbine, consisting of a wind wheel mounted on a horizontal shaft, according to the invention contains a gondola rotating relative to the vertical axis and a wind wheel coming out of the gondola, the wind wheel consisting of a hub with crescent-shaped blades rigidly fixed to it in terms of a special profile and twists placed on the surface of the profile with an axis coinciding with the axis of the shaft and a vertex directed towards the nacelle, and rigidly enveloped at the ends with an annular bandage, and the total area the span of the blades is close in plan to the area of the surface swept by them, and the bandage has a thin profile and a width not less than the maximum width of the blade.

На фиг. 1 изображен интегрированный ветроагрегат (общий вид);
на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1;
на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1.In FIG. 1 shows an integrated wind turbine (general view);
in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1;
in FIG. 3 is a view along arrow B in FIG. 1.

Интегрированный ветроагрегат состоит из цилиндрической обтекаемой гондолы 1 и ветроколеса 2, укрепленного на горизонтальном валу 3, выходящем из гондолы 1. The integrated wind turbine consists of a cylindrical streamlined gondola 1 and a wind wheel 2 mounted on a horizontal shaft 3 emerging from the gondola 1.

Гондола 1 установлена на вертикальной мачте 4 с возможностью свободного вращения относительно вертикальной оси. The gondola 1 is mounted on a vertical mast 4 with the possibility of free rotation relative to the vertical axis.

Ветроколесо состоит из ступицы 5, жестко закрепленной на валу 3, лопастей 6, жестко закрепленных на ступице 5 и жестко охваченных по концам кольцевым бандажом 7. The wind wheel consists of a hub 5, rigidly fixed to the shaft 3, blades 6, rigidly fixed to the hub 5 and rigidly covered at the ends with an annular bandage 7.

В рабочем положении агрегат повернут гондолой 1 к ветру. In the operating position, the unit is turned by the gondola 1 to the wind.

При попадании ветра на поверхности лопастей 6 последние за счет вращения, помимо передачи энергии ветра электрогенератору (не показан), выполняют еще функцию стабилизатора, то есть наведения ветроагрегата на ветер и слежения за ним (за счет наличия бандажа 7 и размещения лопастей 6 по поверхности конуса). Угол при вершине конуса рассчитывается из условия обеспечения необходимого момента для поворота ветроагрегата при наведении на ветер и динамики слежения за ветром. When wind enters the surface of the blades 6, the latter, due to rotation, in addition to transferring wind energy to an electric generator (not shown), also perform the function of a stabilizer, that is, pointing the wind turbine to the wind and tracking it (due to the presence of a bandage 7 and placement of the blades 6 on the surface of the cone ) The angle at the top of the cone is calculated from the condition of providing the necessary moment for the rotation of the wind unit when pointing at the wind and the dynamics of tracking the wind.

Скорость вращения ветроколеса 2 и момент на его валу 3 рассчитывают исходя из работы на электрогенератор специальной конструкции. The rotational speed of the wind wheel 2 and the moment on its shaft 3 are calculated based on work on a specially designed electric generator.

Claims (1)

Интегрированный ветроагрегат, состоящий из ветроколеса, укрепленного на горизонтальном валу, отличающийся тем, что ветроагрегат содержит гондолу, вращающуюся относительно вертикальной оси, и выходящее из гондолы ветроколесо, причем ветроколесо состоит из ступицы с жестко закрепленными на ней лопастями серповидной формы в плане специальных профиля и крутки, размещенными по поверхности корпуса с осью, совпадающей с осью вала и вершиной, направленной к гондоле, и жестко охваченных по концам кольцевым бандажом, причем общая площадь лопастей в плане близка к площади ометаемой ими поверхности, а бандаж имеет тонкий профиль и ширину не меньше максимальной ширины лопасти. An integrated wind turbine, consisting of a wind turbine mounted on a horizontal shaft, characterized in that the wind turbine contains a nacelle rotating relative to the vertical axis and a wind wheel coming out of the nacelle, the wind wheel consisting of a hub with crescent-shaped blades rigidly fixed on it in terms of a special profile and twist placed on the surface of the housing with an axis coinciding with the axis of the shaft and the apex directed to the nacelle, and rigidly covered at the ends with an annular bandage, the total area of the blades it is close in plan to the area of the surface swept by them, and the bandage has a thin profile and a width not less than the maximum width of the blade.

Images