RU111205U1

RU111205U1 - WIND POWER PLANT

Info

Publication number: RU111205U1
Application number: RU2011119353/06U
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Елистратов; Егор Николаевич Быков
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2011-12-10

Abstract

Ветроэнергетическая установка, содержащая две идентичные лопасти, прикрепленные к переднему и заднему подшипниковым узлам, отличающаяся тем, что срединные линии лопастей имеют вид линии, полученной в результате пересечения двух поверхностей второго порядка - сферы и седловой, поперечное сечение лопастей имеет форму аэродинамического профиля крыла от переднего подшипникового узла до их середины, от середины до заднего подшипникового узла лопасти имеют форму цилиндрического стержня малого диаметра, передний и задний подшипниковые узлы крепления лопастей соединены дополнительным валом. A wind power plant containing two identical blades attached to the front and rear bearing assemblies, characterized in that the median lines of the blades are in the form of a line obtained as a result of the intersection of two surfaces of the second order - a sphere and a saddle, the cross-section of the blades is in the form of an aerodynamic wing profile from the front the bearing assembly to their middle, from the middle to the rear bearing assembly, the blades have the shape of a cylindrical rod of small diameter, the front and rear bearing assemblies of the blades are connected by an additional shaft.

Description

Полезная модель относится к области ветроэнергетики и касается двигателей с осью вращения, совпадающей с направлением ветра.The utility model relates to the field of wind energy and relates to engines with an axis of rotation coinciding with the direction of the wind.

Известен реактивный ветродвигатель с вертикальной осью, содержащий установленный на опоре ротор с вертикальными S-образными лопастями, жестко закрепленными между торцевыми дисками, при этом ротор имеет, по меньшей мере, две установленные параллельно S-образные лопасти. Ветродвигатель снабжен двумя роторами, установленными поярусно, причем лопасти одного ротора расположены под углом 90° относительно лопастей другого (патент РФ 2006664, F03D 3/00).A vertical axis jet turbine is known, comprising a rotor mounted on a support with vertical S-shaped blades rigidly fixed between end disks, the rotor having at least two parallel S-shaped blades. The wind turbine is equipped with two rotors mounted in tiers, with the blades of one rotor located at an angle of 90 ° relative to the blades of the other (RF patent 2006664, F03D 3/00).

К недостаткам данного устройства можно отнести следующее:The disadvantages of this device include the following:

- при данном расположении лопастей будет работать только 50% лопасти;- at this location of the blades, only 50% of the blade will work;

- устройство требует дополнительного устройства для приведения роторов по ветру;- the device requires an additional device to bring the rotors in the wind;

- в этом случае, если один из роторов приведен по ветру, то другой вне зоны воздействия ветра, следовательно, низкий коэффициент полезного действия (кпд);- in this case, if one of the rotors is brought downwind, then the other is outside the zone of influence of the wind, therefore, a low coefficient of performance (efficiency);

- установка металлоемкая и не работает на ветрах малых скоростей. Наиболее близким аналогом (прототипом) является ветроэнергетическая установка, содержащая ветровоспринимающие рабочие органы, установленные на горизонтально расположенном валу, являющимся и валом генератора, и установленные на несущем элементе, отличающаяся тем, что ветровоспринимающие рабочие органы состоят из двух симметрично расположенных идентичных лопастей, средние линии которых имеют вид синусоиды, горизонтальные оси последних совпадают с центральной горизонтальной осью установки, вертикальное сечение лопастей имеет каплевидную форму, с тупыми концами, направленными в сторону формирователя потока, а развертка лопасти выполнена в виде прямоугольника, длинные стороны которого заменены на вогнутые дуги с одинаковыми радиусами из центров, расположенных на центральной оси прямоугольника, при этом площадки, на которых установлены основания лопастей, повернуты на 90° относительно друг друга, а оси оснований лопастей, установленных с противоположных сторон одной площадки, образуют между собой острый угол, при этом площадки через подшипниковые узлы установлены на опорной дуге, которая опирается на другой подшипниковый узел, ось которого проходит через центр тяжести ветроэнергетической установки (патент РФ 2218476, F03D 1/00).- the installation is metal-intensive and does not work on low-speed winds. The closest analogue (prototype) is a wind power installation containing wind-sensing working bodies mounted on a horizontally located shaft, which is also the generator shaft, and mounted on a supporting element, characterized in that the wind-working working bodies consist of two symmetrically located identical blades, the middle lines of which have the form of a sinusoid, the horizontal axes of the latter coincide with the central horizontal axis of the installation, the vertical section of the blades has a drop the shape is identical, with blunt ends directed towards the flow former, and the blade reamer is made in the form of a rectangle, the long sides of which are replaced by concave arcs with the same radii from the centers located on the central axis of the rectangle, while the platforms on which the base of the blades are installed, rotated 90 ° relative to each other, and the axes of the bases of the blades mounted on opposite sides of the same platform form an acute angle between each other, while the platforms through the bearing assemblies are mounted on a supporting arc that rests on another bearing assembly, the axis of which passes through the center of gravity of the wind power installation (RF patent 2218476, F03D 1/00).

Недостатками данного изобретения является следующее.The disadvantages of this invention is the following.

Данная установка работает с коэффициентом использования энергии ветра порядка 16%, наблюдаются деформация устройства при высоких скоростях ветра и неспособность работать на низких скоростях ветра менее 3,5 м/с в соответствии с экспериментальными данными.This installation operates with a wind energy utilization factor of about 16%, deformation of the device at high wind speeds and inability to work at low wind speeds of less than 3.5 m / s are observed in accordance with experimental data.

Техническая задача заявляемой полезной модели - повышение кпд ветроэнергетической установки с возможностью работы ее на слабых ветрах от 2 м/с, работы на высоких скоростях ветра без деформации ротора и существенного торможения потока за установкой.The technical task of the claimed utility model is to increase the efficiency of a wind power installation with the possibility of operating it in light winds from 2 m / s, working at high wind speeds without rotor deformation and significant flow inhibition behind the installation.

Поставленная задача решается за счет того, что ветроэнергетическая установка содержит две идентичные лопасти, прикрепленные к переднему и заднему подшипниковым узлам. Срединные линии лопастей имеют вид линии, полученной в результате пересечения двух поверхностей второго порядка - сферы и седловой. Поперечное сечение лопастей имеет форму аэродинамического профиля крыла, от переднего подшипникового узла установки и до ее середины, от середины до заднего подшипникового узла лопасти имеют форму цилиндрического стержня малого диаметра, с целью уменьшения аэродинамического сопротивления. Передний и задний подшипниковые узлы крепления лопастей соединены дополнительным валом.The problem is solved due to the fact that the wind power installation contains two identical blades attached to the front and rear bearing assemblies. The midline of the blades is in the form of a line obtained as a result of the intersection of two surfaces of the second order - a sphere and a saddle. The cross section of the blades has the shape of the aerodynamic profile of the wing, from the front bearing assembly of the installation and to its middle, from the middle to the rear bearing assembly of the blade has the shape of a cylindrical rod of small diameter, in order to reduce aerodynamic drag. The front and rear bearing attachment points of the blades are connected by an additional shaft.

Таким образом, повышение коэффициента использования ветра и работа на малых скоростях ветра достигаются за счет снижения аэродинамического сопротивления в задней части ветроколеса, а также за счет аэродинамических профилей в элементах конструкции. Работа без деформации лопастей - использованием дополнительного вала между передним и задним подшипниковыми узлами.Thus, an increase in the wind utilization coefficient and operation at low wind speeds are achieved by reducing the aerodynamic drag in the rear of the wind wheel, as well as by aerodynamic profiles in the structural elements. Work without deformation of the blades - using an additional shaft between the front and rear bearing assemblies.

Установка работает с повышением коэффициента использования энергии ветра от 40 до 50%, что достигается эффективным использованием энергии ветра, а также имеет повышенную прочность за счет формы лопасти с двумя точками крепления.The installation works with an increase in the coefficient of utilization of wind energy from 40 to 50%, which is achieved by the efficient use of wind energy, and also has increased strength due to the shape of the blade with two attachment points.

Графический материал представлен на фигурах 1-7.Graphic material is presented in figures 1-7.

Фиг.1, 3, 4 - вид сбоку, Фиг.2 - вид сверху. Фиг.5 - вид сзади, Фиг.6 - вид спереди, Фиг.7 - изометрия.Figure 1, 3, 4 is a side view, Figure 2 is a top view. Figure 5 is a rear view, Figure 6 is a front view, Figure 7 is an isometry.

Ветроэнергетическая установка состоит из двух лопастей 1, 2 (Фиг.7), срединные линии которых имеют вид линии, полученной в результате пересечения двух поверхностей второго порядка - сферы и седловой. Лопасти имеют аэродинамический профиль от переднего подшипникового узла 3 до их середины, далее лопасти переходят в стержень с малым диаметром до заднего подшипникового узла 4. Лопасти 1, 2 через подшипниковые узлы 3, 4 крепятся к какой-либо опорной конструкции (на фигурах не показана). Подшипниковые узлы 3, 4 соединены дополнительным валом 5.The wind power installation consists of two blades 1, 2 (Fig. 7), the median lines of which are in the form of a line obtained as a result of the intersection of two second-order surfaces - a sphere and a saddle. The blades have an aerodynamic profile from the front bearing assembly 3 to their middle, then the blades go into a rod with a small diameter to the rear bearing assembly 4. The blades 1, 2 are attached to any supporting structure through the bearing assemblies 3, 4 (not shown in the figures) . Bearing units 3, 4 are connected by an additional shaft 5.

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом.Wind power installation works as follows.

Ветровой поток, набегая на ветроэнергетическую установку, попадает на передние части лопастей 1 и 2. При обтекании воздушным потоком лопастей 1 и 2, поперечное сечение которых имеет форму аэродинамического профиля крыла, создаются зоны повышенного и пониженного давлений, следствием чего является возникновение вращающего момента, приводящего лопасти во вращение. Полученное вращательное движение может быть использовано непосредственно, а также может быть преобразовано в другие формы энергии.The wind stream, running into the wind power plant, falls on the front parts of the blades 1 and 2. When the air flows around the blades 1 and 2, the cross section of which has the shape of the aerodynamic profile of the wing, zones of high and low pressure are created, resulting in the appearance of a torque leading to blades in rotation. The resulting rotational motion can be used directly, and can also be converted into other forms of energy.

Таким образом, повышение коэффициента использования ветра и работа на малых скоростях ветра достигаются эффективным использованием энергии ветра посредствам конструкции лопастей позволяющих оптимально снимать энергию ветра на первой их половине и минимизировать сопротивление на второй их половине. Работа без деформации лопастей - использованием дополнительного вала между передним и задним подшипниковыми узлами.Thus, an increase in the wind utilization coefficient and operation at low wind speeds are achieved by efficient use of wind energy through the design of the blades allowing optimal removal of wind energy in the first half and to minimize resistance in the second half. Work without deformation of the blades - using an additional shaft between the front and rear bearing assemblies.

Claims

A wind power installation containing two identical blades attached to the front and rear bearing assemblies, characterized in that the median lines of the blades are in the form of a line obtained by the intersection of two second-order surfaces - a sphere and a saddle, the cross section of the blades has the shape of the aerodynamic profile of the wing from the front the bearing unit to their middle, from the middle to the rear bearing unit, the blades are in the form of a cylindrical rod of small diameter, the front and rear bearing units mounting an additional shaft of the blades are connected.