RU2285146C2 - Device for energy support - Google Patents

Abstract

FIELD: devices for generation of electric power with the use of wind flow energy.

SUBSTANCE: proposed device includes ground platform, swivel wind wheel with blades combined by external circular rim engageable with one or more electric power generators; mounted on circular rim of wind wheel between alternating blades in way of rotation of wind wheel are profiled twisted planes which are coupled by cantilever at minimum angle of attack of α_min with cantilever of previous blade of wind wheel and with cantilever of subsequent blade of wind wheel at maximum angle of attack of α_max.

EFFECT: enhanced efficiency; low cost of device and energy generated; enhanced ecological safety.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции устройств для вырабатывания электрической энергии, которые используют энергию ветрового потока.The invention relates to electrical engineering, namely to the design of devices for generating electrical energy that use the energy of the wind flow.

Известна энергетическая ветроустановка, содержащая диффузор и ветроколесо, лопасти которого закреплены на центральной втулке оси вращения, систему передачи вращающего момента и генератор (см. кн. «Ветроэнергетика» под ред. D. де Рензо: пер. с англ. под ред. Я.И.Шефтера. - М.: Энергоатомиздат, 1982 г., с.134).There is a well-known energy wind turbine containing a diffuser and a wind wheel, the blades of which are fixed on the central hub of the axis of rotation, a torque transmission system and a generator (see book. "Wind Power" edited by D. de Renzo: translated from English, edited by Ya. I. Sheftera. - M .: Energoatomizdat, 1982, p.134).

Недостатком такой конструкции является наличие значительных изгибающих моментов в лопастях ветроколеса, что ограничивает диаметр ветроколеса, а следовательно, и мощность установки. Удельная стоимость лопастей подобных установок высокая. При этом отбор вращающего момента с центральной втулки оси ветроколеса снижает эффективность ветроустановки в целом.The disadvantage of this design is the presence of significant bending moments in the blades of the wind wheel, which limits the diameter of the wind wheel, and therefore the power of the installation. The unit cost of the blades of such installations is high. In this case, the selection of torque from the Central sleeve of the axis of the wind wheel reduces the efficiency of the wind turbine as a whole.

Также в таких установках возникают периодические срывы потока при обтекании лопастей, что приводит к появлению колебательных процессов резонансного характера низкочастотных диапазонов. Влияние подобных процессов на окружающую среду негативно отражается как на механизмы и строения, так и на живые организмы (см. книгу И.Г.Хорбенко «Звук, ультразвук, инфразвук». Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Знание, 1986 г., - с.178-180).Also, in such installations, periodic flow stalls occur during the flow around the blades, which leads to the appearance of oscillatory processes of the resonant nature of the low-frequency ranges. The influence of such processes on the environment negatively affects both mechanisms and structures, as well as living organisms (see I. Khorbenko’s book “Sound, Ultrasound, Infrasound”, 2nd ed., Revised and enlarged - M. : Knowledge, 1986, p. 178-180).

Известна также конструкция устройства с бесконсольным креплением лопастей, у которого лопасти ветроколеса, установленного в диффузоре, крепятся и на оси вращения, и по периферии лопастей в полости диффузора. При этом периферийные части лопастей соединены ободьями, взаимодействующими с одним и более генераторами электроэнергии (см. патент Российской Федерации №2136957, МКИ 7 F 03 D 1/00, 7/00 по заявке №97121672/06 от 09.12.97 г., опубл. 10.09.99 г., бюл. №25, авторы Калашников С.П., Малышкин В.М. - Ветроэнергетическое устройство с бесконсольным креплением лопастей и способ регулирования частоты вращения ветроколеса).Also known is the design of the device with console-less mounting of the blades, in which the blades of a wind wheel mounted in the diffuser are mounted both on the axis of rotation and on the periphery of the blades in the cavity of the diffuser. In this case, the peripheral parts of the blades are connected by rims interacting with one or more electric power generators (see the patent of the Russian Federation No. 2136957, MKI 7 F 03 D 1/00, 7/00 according to the application No. 97121672/06 of 09.12.97, publ. September 10, 1999, Bulletin No. 25, authors Kalashnikov S.P., Malyshkin V.M. - Wind power device with console-less fastening of the blades and a method for controlling the rotational speed of a wind wheel).

Такая конструкция установки и возможность использования нескольких электрогенераторов способствует повышению эффективности ее применения. При этом, хотя в такой установке и снижается уровень динамических колебательных процессов за счет повышения жесткости периферийных участков лопастей кольцевыми ободьями, срывные процессы при обтекании лопастей ветровым потоком имеют место, а турбулентные образования за ветроколесом генерируют в пространстве низкочастотные колебания.This design of the installation and the possibility of using several electric generators helps to increase the efficiency of its application. At the same time, although the level of dynamic oscillatory processes is reduced in such an installation due to an increase in the rigidity of the peripheral sections of the blades with ring rims, disruption processes occur when the blades flow around the blades with a wind stream, and turbulent formations behind the wind wheel generate low-frequency oscillations in space.

Техническим результатом предложенного изобретения является повышение эффективности применения устройства энергетического обеспечения в наземных условиях, снижение удельной стоимости устройства и вырабатываемой электроэнергии, а также улучшение экологической обстановки.The technical result of the proposed invention is to increase the efficiency of the use of power supply devices in terrestrial conditions, reducing the unit cost of the device and generated electricity, as well as improving the environmental situation.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве энергетического обеспечения, состоящего из наземной платформы, поворотного ветроколеса с лопастями, объединенными внешним кольцевым ободом, взаимодействующим с одним и более генераторами электрической энергии, на кольцевом ободе ветроколеса между чередующимися лопастями по направлению вращения ветроколеса установлены профилированные закрученные плоскости, которые консолью с минимальным углом атаки α_min пристыкованы к консоли предыдущей лопасти ветроколеса, а консолью с максимальным углом атаки α_max пристыкованы к консоли последующей лопасти ветроколеса.The essence of the invention lies in the fact that in the power supply device consisting of a ground platform, a rotary wind wheel with blades connected by an external ring rim interacting with one or more electric energy generators, profiled twisted curved wheels are installed on the ring rim of the wind wheel between alternating blades in the direction of rotation of the wind wheel plane which console with minimal angle of attack α _min docked to the console preceding propeller blades, and a console max -formal angle of attack α _max docked to subsequent console blade propeller.

Предложенное техническое решение иллюстрируется графически, где на фиг.1 показан вид установки спереди, со стороны набегающего ветрового потока, а на фиг.2 - вид по А-А фиг.1, на фиг.3 - вид по Б-Б фиг.1.The proposed technical solution is illustrated graphically, where Fig. 1 shows a front view of the installation, from the side of the incident wind flow, and Fig. 2 is a view along A-A of Fig. 1, Fig. 3 is a view along BB-B of Fig. 1 .

Установка энергетического обеспечения содержит поворотную платформу 1 (фиг.1, 2, 3) для ориентации установки по направлению ветрового потока. На платформе 1 посредством управляемой муфты-втулки 2 и оси 3 закреплено осевое ветроколесо 4 с лопастями 5. По периферии лопасти 5 объединены внешним кольцевым ободом 6. Между чередующимися лопастями 5 по направлению вращения ветроколеса 4 установлены профилированные закрученные плоскости 7. Закрутка плоскостей 7 выполнена с учетом направления вращения ветроколеса 4. При этом консолью с минимальным углом атаки α_min 8 плоскость 7 пристыкована к предыдущей 9 лопасти ветроколеса 4, а консолью с максимальным углом атаки α_max 10 плоскость 7 пристыкована к последующей 11 лопасти ветроколеса 4.The power supply installation comprises a rotary platform 1 (Figs. 1, 2, 3) for orienting the installation in the direction of the wind flow. An axial wind wheel 4 with blades 5 is fixed on the platform 1 by means of a controlled coupling sleeve 2 and axis 3. On the periphery of the blade 5 are connected an external annular rim 6. Profiled twisted planes 7 are installed between the alternating blades 5 in the direction of rotation of the wind wheel 4. taking into account the direction of rotation of the propeller 4. this console with minimal angle of attack α _min plane 8 to the previous 7 docked 9 propeller blades 4, a console with a maximum angle of attack α _max plane 10 7 pristykova 11 and subsequent to the propeller blades 4.

На внешнем кольцевом ободе 6, с задней стороны 6а (фиг.2, 3), имеется ведомое тыльное кольцо 12, взаимодействующее с ведущими колесами 13 одного и более генераторов 14, установленных на пилонах 15. Пилоны 15 размещены на управляемой муфте-втулке 2 поворотной платформы 1. Генераторы 14 связаны с наземными потребителями вырабатываемой электроэнергии кабелями 16.On the outer annular rim 6, from the rear side 6a (FIGS. 2, 3), there is a driven rear ring 12 that interacts with the drive wheels 13 of one or more generators 14 mounted on pylons 15. Pylons 15 are placed on a controlled sleeve-sleeve 2 rotary platforms 1. Generators 14 are connected to terrestrial consumers of generated electricity by cables 16.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Поворотной платформой 1 ветроколесо 4 установки ориентируется навстречу ветровому потоку. Управляемая муфта-втулка 2 включает свободный ход ветроколесу 4. Ветровой поток, набегая на лопасти 5 и профилированные закрученные плоскости 7 со стороны консоли с минимальным углом атаки α_min 8 в сторону консоли с максимальным углом атаки α_max 10, генерирует центробежные массовые силы, которые усиливают вращающий момент ветроколеса 4 в целом.The rotary platform 1 of the wind wheel 4 of the installation is oriented towards the wind flow. The controlled coupling sleeve 2 includes the free wheel movement of the wind wheel 4. The wind flow, running onto the blades 5 and profiled twisted planes 7 from the console side with a minimum angle of attack α _min 8 towards the console with a maximum angle of attack α _max 10, generates centrifugal mass forces that increase the torque of the wind wheel 4 as a whole.

Вращающееся ветроколесо 4 своим ведомым кольцом 12 взаимодействует с ведущими колесами 13 одного и более генераторов 14, которые вырабатывают электроэнергию, передаваемую по кабелям 16 к электролинии потребителя.A rotating wind wheel 4 interacts with its driven ring 12 with the drive wheels 13 of one or more generators 14, which generate electricity transmitted via cables 16 to the consumer’s power line.

Кольцевой обод 6 повышает динамические свойства ветроколеса 4, снижая уровень колебаний лопастей 5.The annular rim 6 increases the dynamic properties of the wind wheel 4, reducing the level of oscillation of the blades 5.

Взаимодействие воздушных масс, проходящих через осевое ветроколесо 4 и через профилированные закрученные плоскости 7, способствует уменьшению вихревых и срывных образований за ветроколесом 4, а следовательно, уменьшает шумовые явления.The interaction of the air masses passing through the axial wind wheel 4 and through the profiled twisted plane 7, helps to reduce vortex and stall formations behind the wind wheel 4, and therefore reduces noise phenomena.

Предложенная установка энергетического обеспечения позволяет повысить нагрузочную способность и единичную мощность установки, а следовательно, увеличивается эффективность применения такой конструкции, снижает удельную себестоимость устройства и вырабатываемой электроэнергии, способствует улучшению экологической обстановки.The proposed installation of energy supply allows you to increase the load capacity and unit power of the installation, and therefore, increases the efficiency of the use of such a design, reduces the unit cost of the device and the generated electricity, helps to improve the environmental situation.

Claims (1)

Устройство энергетического обеспечения, состоящее из наземной платформы, поворотного ветроколеса с лопастями, объединенными внешним кольцевым ободом, взаимодействующим с одним и более генераторами электрической энергии, отличающееся тем, что на кольцевом ободе ветроколеса, между чередующимися лопастями по направлению вращения ветроколеса, установлены профилированные закрученные плоскости, которые консолью с минимальным углом атаки α_min пристыкованы к консоли предыдущей лопасти ветроколеса, а консолью с максимальным углом атаки α_max пристыкованы к консоли последующей лопасти ветроколеса.A power supply device consisting of a ground platform, a rotary wind wheel with blades connected by an external annular rim interacting with one or more electric energy generators, characterized in that on the ring rim of the wind wheel, between the alternating blades in the direction of rotation of the wind wheel, profiled twisted planes are installed, which are attached to the console with the minimum angle of attack α _min to the console of the previous blade of the wind wheel, and to the console with the maximum angle of attack α _max docked to the console of the subsequent blades of the wind wheel.

Images