RU2607444C1

RU2607444C1 - Wind motor

Info

Publication number: RU2607444C1
Application number: RU2016114207A
Authority: RU
Inventors: Василий Силантьевич Петров
Original assignee: Василий Силантьевич Петров
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2017-01-10

Abstract

FIELD: energy.

SUBSTANCE: invention relates to wind power engineering, in particular to wind motors with horizontal rotation axis of the wind wheel. Wind motor includes a horizontal shaft, multiple-blade wind wheel fixed on it, having internal and outer shells, between which there are main blades of the first level, flat blades of the second level are located on the outer shell in the amount that is equal to the length of the outer shell in meters, connected with the stiffness ribs by means of hinges to change the angle of attack of air flow depending on wind velocity, initial position of flat blades of the second level, fixed by means of hinged plates, is provided by higher tension springs and pin stroke limiters of the stiffness ribs.

EFFECT: invention is aimed at improvement of wind energy use coefficient and prevention of accidents.

1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения и набегающим воздушным потоком.The invention relates to wind energy, in particular to wind engines, and can be used for the construction of wind power plants with a horizontal axis of rotation and an incoming air flow.

Известен ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал, закрепленное на нем ветроколесо (Ветроэнергетика. М.: Энергоиздат, 1982, С. 26, рис. 1, 3, А-4). Недостатком данного ветроколеса является то, что в нем практически не используется сила ветра центральной зоны и недостаточная площадь лопастей в средней и периферийной зонах.Known wind turbine containing a horizontal shaft, mounted on it a wind wheel (Wind Power. M: Energoizdat, 1982, S. 26, Fig. 1, 3, A-4). The disadvantage of this wind wheel is that it practically does not use the wind power of the central zone and the insufficient area of the blades in the middle and peripheral zones.

Технической задачей настоящего изобретения является значительное повышение суммарной площади лопастей ветроколеса в средней и периферийной зонах с целью уменьшения его диаметра и повышения коэффициента использования энергии ветра.The technical task of the present invention is to significantly increase the total area of the blades of the wind wheel in the middle and peripheral zones in order to reduce its diameter and increase the utilization of wind energy.

Настоящая техническая сущность достигается тем, что ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное ветроколесо с внутренней и наружной обечайками, между которыми расположены основные лопасти первого уровня, диаметр наружной обечайки в метрах равен количеству основных лопастей, на наружной обечайке равномерно расположены плоские лопасти второго уровня в количестве, равном длине наружной обечайки в метрах, шарнирно соединенные с ребрами жесткости для изменения угла атаки воздушному потоку в зависимости от скорости ветра. Плоские шарнирные лопасти второго уровня дополнительно содержат пружины растяжения и связаны шарнирными планками.The present technical essence is achieved by the fact that a wind turbine containing a horizontal shaft, a multi-blade wind wheel mounted on it with an inner and outer shells between which the main blades of the first level are located, the diameter of the outer shell in meters is equal to the number of main blades, the flat blades of the second are evenly located on the outer shell level in an amount equal to the length of the outer shell in meters, pivotally connected to stiffeners to change the angle of attack of the air flow depending STI on the wind speed. Flat hinged blades of the second level additionally contain tension springs and are connected by hinge bars.

Приведенные конструктивные изменения ветродвигателя с набегающим воздушным потоком по сравнению с существующими позволяют при прочих равных условиях значительно уменьшить диаметр ветроколеса в расчете на установленную мощность ветроэнергоустановки.The above structural changes of a wind turbine with an incoming air flow compared to the existing ones allow, all other things being equal, to significantly reduce the diameter of the wind wheel, calculated on the installed capacity of the wind power plant.

На фиг. 1 дан вид ветродвигателя спереди (растяжки наружной обечайки условно не показаны);In FIG. 1 is a front view of a wind turbine (stretchings of the outer shell are not conventionally shown);

На фиг. 2 показан разрез по А-А;In FIG. 2 shows a section along aa;

На фиг. 3 и 4 даны развертки части наружной обечайки с шарнирными лопастями второго уровня (начальное и конечное положения лопастей);In FIG. Figures 3 and 4 show the sweep of a part of the outer shell with hinged blades of the second level (the initial and final positions of the blades);

На фиг. 5 дана развертка лопасти ветроколеса первого уровня;In FIG. 5 shows the sweep of the blade of a first-level wind wheel;

На фиг. 6 показан вид сверху на лопасть первого уровня.In FIG. 6 shows a top view of the blade of the first level.

Ветродвигатель (фиг. 1) состоит из многолопастного ветроколеса 1, насаженного на горизонтальный вал (фиг. 2). Лопасти первого уровня расположены и закреплены между внутренней обечайкой 4 ступицы 3, конусным направителем 6 воздушного потока средней зоны и наружной обечайкой 7 (фиг. 2). Для обеспечения достаточной прочности ветродвигателя (особенно при больших диаметрах ветроколеса) лопасть 5 содержит стойку жесткости 13 в передней части (фиг. 2, 5), а на рабочей поверхности пластины жесткости 14 с возрастающим углом атаки воздушному потоку (через каждый метр), что повышает степень взаимодействия воздушного потока с лопастями 5 ветроколеса и коэффициент использования энергии ветра (фиг. 5, 6).The wind turbine (Fig. 1) consists of a multi-blade wind wheel 1, mounted on a horizontal shaft (Fig. 2). The blades of the first level are located and fixed between the inner shell 4 of the hub 3, the conical guide 6 of the air flow of the middle zone and the outer shell 7 (Fig. 2). To ensure sufficient strength of the wind turbine (especially with large wind wheel diameters), the blade 5 contains a stiffener 13 in the front part (Fig. 2, 5), and on the working surface of the stiffener plate 14 with an increasing angle of attack of the air flow (through each meter), which increases the degree of interaction of the air flow with the blades 5 of the wind wheel and the coefficient of use of wind energy (Fig. 5, 6).

На наружной обечайке 7 ветроколеса 1 равномерно расположены плоские лопасти 8 второго уровня в количестве, равном длине обечайки 7 в метрах. Лопасть 8 связана с ребром жесткости 10 посредством шарнира 9, что обеспечивает изменение угла атаки воздушному потоку в зависимости от скорости ветра (фиг. 3, 4).On the outer casing 7 of the wind wheel 1, the flat blades 8 of the second level are evenly located in an amount equal to the length of the casing 7 in meters. The blade 8 is connected to the stiffener 10 by means of a hinge 9, which provides a change in the angle of attack of the air flow depending on the wind speed (Fig. 3, 4).

Для снижения вибрации лопасти 8 связаны между собой шарнирными планками 11, обеспечивая их совместную работу. Начальное положение лопасти 8 при малых скоростях ветра фиксируется пружиной 12 и штыревым ограничителем хода ребра жесткости 10 (фиг. 3), а конечное положение при высоких скоростях ветра лопасть 8 принимает параллельно направлению воздушного потока (фиг. 4).To reduce vibration, the blades 8 are interconnected by hinge bars 11, ensuring their joint operation. The initial position of the blade 8 at low wind speeds is fixed by a spring 12 and a pin limiter of the course of the stiffener 10 (Fig. 3), and the final position at high wind speeds, the blade 8 takes parallel to the direction of air flow (Fig. 4).

Дополнительная прочность ветроколеса 1 достигается растяжками 17 в количестве, равном числу лопастей 5 первого уровня, которые крепятся к наружной обечайке 7 и головке 16, насаженной на тороидальный направитель 15 воздушного потока центральной зоны (фиг. 1, 2).Additional strength of the wind wheel 1 is achieved by stretch marks 17 in an amount equal to the number of blades 5 of the first level, which are attached to the outer shell 7 and the head 16, mounted on the toroidal guide 15 of the Central zone air flow (Fig. 1, 2).

Устройство работает следующим образом. Набегающий воздушный поток (ветер) к ветродвигателю условно можно разделить на три зоны воздействия: центральную, среднюю и периферийную по отношению к оси вращения ветроколеса. Воздушный поток центральной зоны с помощью тороидального направителя 15 с увеличенной скоростью отбрасывается на рабочие лопасти 5 первого уровня в средней зоне, где конический направитель 6 дополнительно увеличивает скорость ветра за счет возросшего объема воздуха из центральной и частично средней зоны, повышая давление воздуха на лопасти 5 и пластины жесткости 14.The device operates as follows. The incoming air flow (wind) to the wind turbine can conditionally be divided into three zones of influence: central, middle and peripheral with respect to the axis of rotation of the wind wheel. The air flow of the central zone using the toroidal guide 15 is thrown at an increased speed onto the working blades 5 of the first level in the middle zone, where the conical guide 6 further increases the wind speed due to the increased volume of air from the central and partially middle zone, increasing the air pressure on the blades 5 and stiffening plates 14.

Воздушный поток периферийной зоны наиболее эффективно воздействует на плоские шарнирные лопасти 8 второго уровня, которые обеспечивают изменение угла атаки воздушному потоку от максимального при малых скоростях ветра (фиг. 3) до минимального при высоких скоростях ветра (фиг. 4). При этом значительно снижается ветровая нагрузка на ветроколесо в периферийной зоне, предотвращая аварийные ситуации ветродвигателя.The airflow of the peripheral zone most effectively acts on the plane hinged blades 8 of the second level, which provide a change in the angle of attack of the air flow from maximum at low wind speeds (Fig. 3) to minimum at high wind speeds (Fig. 4). This significantly reduces the wind load on the wind wheel in the peripheral zone, preventing emergency situations of the wind turbine.

Claims

Ветродвигатель, содержащий горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное ветроколесо с внутренней и наружной обечайками, между которыми расположены основные лопасти первого уровня, отличающийся тем, что на наружной обечайке расположены плоские лопасти второго уровня в количестве, равном длине наружной обечайки в метрах, соединенные с ребрами жесткости посредством шарниров для изменения угла атаки воздушному потоку в зависимости от скорости ветра, начальное положение плоских лопастей второго уровня, связанных шарнирными планками, обеспечивается пружинами растяжения и штыревыми ограничителями хода ребер жесткости.A wind turbine containing a horizontal shaft mounted on it with a multi-blade wind wheel with an inner and outer shells, between which the main blades of the first level are located, characterized in that on the outer shell there are flat blades of the second level in an amount equal to the length of the outer shell in meters, connected to the ribs rigidity by means of hinges for changing the angle of attack of the air flow depending on wind speed, the initial position of the flat blades of the second level, connected by hinged nkami, is provided by tension springs and pin limiters of the course of stiffeners.