RU90497U1

RU90497U1 - WIND ENGINE

Info

Publication number: RU90497U1
Application number: RU2009109615/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Анатольевич Слипченко
Original assignee: Александр Анатольевич Слипченко
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2010-01-10

Abstract

Полезная модель направлена на повышение надежности работы ветряного двигателя устранением в нем консольного крепления лопастей в ступице. Двигатель содержит лопасти 1 из нежесткого термопласта, жестко скрепленные задними краями 2 со стержнями 3 ступицы 4. Вал 5 привода полезной нагрузки зафиксирован в ступице. Предусмотрены органы, поддерживающие передние края 6 лопастей. Для устранения упомянутой консоли двигатель снабжен вторыми стержнями 8, концы каждого из которых жестко скреплены с поддерживающими передние края соседних 9 лопастей органами, и третьими стержнями 10, концы каждого из которых жестко скреплены с органами, поддерживающими передние края лопастей, соседствующих 11 через одну лопасть. 2 ил. The utility model is aimed at improving the reliability of the wind turbine by eliminating the cantilever mounting of the blades in the hub in it. The engine contains blades 1 of non-rigid thermoplastic, rigidly fastened by the rear edges 2 with rods 3 of the hub 4. The shaft 5 of the payload drive is fixed in the hub. The organs supporting the front edges of the 6 blades are provided. To eliminate the above-mentioned console, the engine is equipped with second rods 8, the ends of each of which are rigidly bonded to the organs supporting the front edges of the neighboring 9 blades, and third rods 10, the ends of each of which are rigidly bonded to the organs, supporting the front edges of the blades adjacent 11 through one blade. 2 ill.

Description

Полезная модель предназначена для преобразования энергии ветра, например, в электрическую энергию и может быть использована в ветровых электрических станциях.The utility model is designed to convert wind energy, for example, into electrical energy and can be used in wind power stations.

Известен ветровой двигатель (патентная заявка Франции №2268176 от 14.11.1975 г.), содержащий лопасти из нежесткого термопласта, жестко скрепленные задними краями со стержнями, зажатыми в ступице, вал привода полезной нагрузки, зафиксированный в ступице, и поддерживающие передние края лопастей органы.Known wind engine (French patent application No. 2268176 from 11/14/1975), containing blades made of non-rigid thermoplastic, rigidly fastened with rear edges with rods clamped in the hub, a payload drive shaft fixed in the hub, and organs supporting the front edges of the blades.

Нежесткие лавсановые или ABS - лопасти в этом двигателе имеют практически геликоидальную конфигурацию, допускающую скручивание плоскостей и собирание в образовавшиеся таким образом углубления воздуха для передачи стержням высокой кинетической энергии вращения. Двигатель не требует уравновешивания лопастей, которые поворачиваются в направлении движения воздуха, наклоняющего их.The non-rigid lavsan or ABS blades in this engine have an almost helicoidal configuration, allowing twisting of the planes and collecting air into the recesses formed in this way to transmit high kinetic rotation energy to the rods. The engine does not require balancing of the blades, which rotate in the direction of movement of the air, tilting them.

Таким образом, описанная конструкция способна противостоять опасным для нее порывам ветра, поскольку гибкие упруго-деформируемые термопластичные лопасти могут просто отклоняться от ветра, фактически пропуская его сквозь конструкцию, без причинения ей вреда. То же самое свойство упругости использующихся для изготовления лопастей термопластов позволяет вернуться лопастям в исходную позицию при уменьшении скорости ветра, тем самым обеспечивая саморегулирование угла атаки лопастей к ветру.Thus, the described design is able to withstand wind gusts that are dangerous for it, since flexible elastically deformable thermoplastic blades can simply deviate from the wind, actually passing it through the structure, without harming it. The same elasticity property used for the manufacture of blades of thermoplastics allows the blades to return to their original position with a decrease in wind speed, thereby ensuring self-regulation of the angle of attack of the blades to the wind.

При всех вышеописанных преимуществах упомянутый двигатель, однако, имеет существенный недостаток: гибкие термопластичные лопасти, закрепленные только спереди и сзади на стержнях, зафиксированы в ступице консольно. Несмотря на то, что для передних, впрочем, как и задних, краев лопастей предусмотрены поддерживающие органы (опоры передних и задних краев лопастей, зафиксированные на стержнях), эти органы на соседних лопастях никак не связаны друг с другом, и то, что является достоинством двигателя - гибкость лопастей - является и его изъяном в условиях консольного крепления в ступице стержней (нескрепленности свободных концов стержней и/или лопастей на них). Шквалистые порывы ветра или буря могут привести не только к порче стержней из-за больших сил изгиба в их консольном креплении, но и самих лопастей, не могущих оказать должное сопротивление усилившемуся ветру из-за отсутствия в них самих жесткости. Вероятность такого исхода может быть предотвращена заменой стержней усиленными профилями, например, лонжеронами с неизбежным увеличением материалоемкости и утяжеления конструкции, в любом случае, ведущем к уменьшению ее надежности.With all the above advantages, the said engine, however, has a significant drawback: flexible thermoplastic blades, mounted only on the front and rear on the rods, are fixed in the hub cantilever. Despite the fact that for the front, however, as well as the rear, edges of the blades, supporting bodies are provided (the supports of the front and rear edges of the blades fixed on the rods), these organs on adjacent blades are not connected in any way with each other, and this is a virtue the motor - the flexibility of the blades - is also its flaw in the conditions of cantilever fastening in the hub of the rods (the loose ends of the rods and / or blades on them). Squally gusts of wind or a storm can lead not only to damage to the rods due to the large bending forces in their cantilever mounts, but also to the blades themselves, which cannot provide adequate resistance to the amplified wind due to the lack of rigidity in them. The probability of such an outcome can be prevented by replacing the rods with reinforced profiles, for example, spars with an inevitable increase in material consumption and weighting of the structure, in any case, leading to a decrease in its reliability.

Цель настоящей полезной модели - устранение недостатка вышеописанного двигателя. Таким образом, техническим результатом нижеописываемой полезной модели является повышение надежности работы двигателя устранением в нем консольного крепления в ступице лопастей.The purpose of this utility model is to eliminate the drawback of the above engine. Thus, the technical result of the utility model described below is to increase the reliability of the engine by eliminating the cantilever fastening in the hub of the blades in it.

Для достижения этого технического результата ветряной двигатель, содержащий лопасти из нежесткого термопласта, жестко скрепленные задними краями со стержнями, зажатыми в ступице, вал привода полезной нагрузки, зафиксированный в ступице, и поддерживающие передние края лопастей органы, согласно настоящей полезной модели, снабжен вторыми стержнями, концы каждого из которых жестко скреплены с поддерживающими передние края соседних лопастей органами, и третьими стержнями, концы каждого из которых жестко скреплены с органами, поддерживающими передние края лопастей, соседствующих через одну лопасть.To achieve this technical result, a wind turbine containing blades of non-rigid thermoplastic rigidly fastened to the rear edges with rods clamped in the hub, a payload drive shaft fixed in the hub, and organs supporting the front edges of the blades, according to this utility model, are equipped with second rods, the ends of each of which are rigidly bonded to the supporting organs of the adjacent edges of the adjacent blades, and third rods, the ends of each of which are rigidly bonded to the organs, supporting of the front edges of the blades adjacent via one blade.

Снабжение ветрового двигателя вторыми стержнями, концы каждого из которых жестко скреплены с поддерживающими передние края соседних лопастей органами, фиксирует упомянутые края лопастей между собой, ликвидируя тем самым консольное крепление лопастей. Снабжение ветрового двигателя третьими стержнями, концы каждого из которых жестко скреплены с органами, поддерживающими передние края лопастей, соседствующих через одну лопасть, позволяет добиться ужесточения соединения вторых стержней между собой фактическим образованием форменного треугольника для каждой пары соседних вторых стержней.The supply of the wind engine with second rods, the ends of each of which are rigidly fastened to the organs supporting the front edges of the adjacent blades, fixes the mentioned edges of the blades with each other, thereby eliminating the cantilever mounting of the blades. The supply of the wind engine with third rods, the ends of each of which are rigidly fastened to the organs supporting the front edges of the blades adjacent through one blade, makes it possible to tighten the connection of the second rods to each other by the actual formation of a shaped triangle for each pair of adjacent second rods.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых,The utility model is illustrated by drawings, in which,

на фиг.1 - вид спереди на ветряной двигатель,figure 1 is a front view of a wind turbine,

на фиг.2 - увеличенный относительно фиг.1 аксонометрический вид на ступицу с тремя нижними лопастями и крепления их передних и задних концов.figure 2 is an enlarged relative to figure 1 axonometric view of the hub with three lower blades and the fastening of their front and rear ends.

Предмет настоящей полезной модели - ветряной двигатель - содержит лопасти 1 из нежесткого термопласта, например, пластин сотового поликарбоната, жестко скрепленные задними краями 2 со стержнями 3, зажатыми в ступице 4; вал 5 привода полезной нагрузки, например, электрического мотора, зафиксированный в ступице 4; и поддерживающие передние края 6 лопастей 1 органы 7, например, в виде швеллеровых профилей.The subject of this utility model - a wind turbine - contains blades 1 of non-rigid thermoplastic, for example, honeycomb polycarbonate plates, rigidly fastened with rear edges 2 with rods 3 clamped in hub 4; a shaft 5 of the drive of the payload, for example, an electric motor, fixed in the hub 4; and supporting front edges 6 of the blades 1 bodies 7, for example, in the form of channel profiles.

Двигатель снабжен вторыми стержнями 8, концы каждого из которых жестко (например, посредством болтовых соединений) скреплены с поддерживающими передние края 6 соседних 9 лопастей органами 7.The engine is equipped with second rods 8, the ends of each of which are rigidly (for example, by means of bolted joints) fastened to the supporting bodies 7 adjacent to the front edges 6 of the 9 blades.

Двигатель снабжен также третьими стержнями 10, концы каждого из которых жестко (также, например, посредством болтовых соединений) скреплены с органами 7, поддерживающими передние края 6 лопастей, соседствующих 11 через одну 12 лопасть.The engine is also equipped with third rods 10, the ends of each of which are rigidly (also, for example, by means of bolted joints) fastened with bodies 7 supporting the front edges 6 of the blades adjacent 11 through one 12 blade.

Орган 7 крепится к лопасти 1, к примеру, в двух местах при помощи тавровых профилей, не занимающих всю ширину лопасти.The organ 7 is attached to the blade 1, for example, in two places using T-profiles, not occupying the entire width of the blade.

Стержни 3 зажаты между двумя частями ступицы 4, стягиваемыми болтами. Стержни 3 скреплены не со всей лопастью по ее длине, а только с задними краями 2 лопастей посредством, например (как и в случае с креплением органов 7), тавровых профилей, не занимающих всю ширину лопасти, что позволяет при использовании минимума крепежного материала обеспечить максимальную способность поворота лопастей относительно их продольных осей почти по всей длине лопасти.The rods 3 are sandwiched between two parts of the hub 4, tightened by bolts. The rods 3 are not fastened with the entire blade along its length, but only with the rear edges of the 2 blades by means of, for example (as is the case with the fastening of the organs 7), T-profiles that do not occupy the entire width of the blade, which allows using the minimum fastening material to ensure maximum the ability to rotate the blades relative to their longitudinal axes along almost the entire length of the blade.

Двигатель работает следующим образом. Будучи ветряным двигателем с осью вращения ротора, совпадающей с направлением ветра, ветровое колесо, образованное лопастями 1, встает перпендикулярно направлению ветра, например, посредством флюгера (на чертежах не показан), соединенного с ветровым колесом.The engine operates as follows. Being a wind turbine with an axis of rotation of the rotor coinciding with the direction of the wind, the wind wheel formed by the blades 1 rises perpendicular to the direction of the wind, for example, by means of a wind vane (not shown in the drawings) connected to the wind wheel.

Лопасти 1 посредством стержней 3, зажатых в ступице 4, предустановлены под определенным углом к направлению ветра. Ветер, действие которого перпендикулярно ветровому колесу, обтекает поставленные под углом к его направлению лопасти, заставляя их вращаться (против часовой стрелки по фиг.1) относительно оси, проходящей через вал 5. Вал 5 - это вал привода полезной нагрузки, которая может быть выполнена в виде электрического мотора, связанного с валом посредством мультипликатора. Таким образом, кинетическая энергия ветра посредством вращения ветрового колеса может быть преобразована в электрическую энергию.The blades 1 by means of rods 3, clamped in the hub 4, are pre-installed at a certain angle to the direction of the wind. The wind, whose action is perpendicular to the wind wheel, flows around the blades set at an angle to its direction, forcing them to rotate (counterclockwise in figure 1) relative to the axis passing through the shaft 5. Shaft 5 is a payload drive shaft that can be made in the form of an electric motor connected to the shaft by means of a multiplier. Thus, the kinetic energy of the wind through the rotation of the wind wheel can be converted into electrical energy.

Сильные шквалистые, ураганные порывы ветра губительны для любого ветрового колеса в силу его весьма развитой парусной поверхности. Для того, чтобы такой ветер не разрушил двигатель, в двигателе предусматривается возможность саморегулирования угла атаки лопасти к ветру выполнением лопастей из нежесткого упруго-деформируемого термопласта. Вышеописанное крепление лопастей допускает возможность разворота их плоскостей практически по направлению ветра, делая конструкцию двигателя в условиях шквалистого ветра фактически прозрачной для него, препятствующей его порче. Когда же буря стихает, упругие качества лопастей восстанавливают их предустановленный угол атаки.Strong squally, hurricane gusts of wind are destructive for any wind wheel due to its highly developed sailing surface. In order to prevent such a wind from destroying the engine, the engine provides for the possibility of self-regulation of the angle of attack of the blades to the wind by making blades from a non-elastic, deformable thermoplastic. The above-described mounting of the blades allows the possibility of turning their planes practically in the direction of the wind, making the engine design in conditions of squally wind practically transparent for it, preventing its damage. When the storm subsides, the elastic qualities of the blades restore their predetermined angle of attack.

В условиях порывистого ветра консольное крепление гибких термопластичных лопастей практически не оставляет ветряному двигателю шансов на выживание. Надежность работы двигателя в таких условиях обеспечивается описанной конструкцией крепления передних краев 6 лопастей, жестко скрепленных между собой ферменными треугольниками, составленными вторыми стержнями 8 и третьими стержнями 10. Таким образом, достигается ликвидация консольного крепления лопастей 1 к ступице 4 с сохранением саморегулирования угла атаки лопастей к ветру, обеспечиваемого упруго-деформируемыми свойствами материала лопастей, при минимальном увеличении материалоемкости, а значит, и веса двигателя в целом.In conditions of gusty wind, the cantilever mounting of flexible thermoplastic blades practically does not leave a chance for the wind engine to survive. Reliability of the engine under such conditions is ensured by the described construction of the fastening of the front edges of the 6 blades rigidly fastened together by truss triangles made up of the second rods 8 and third rods 10. Thus, the cantilever mounting of the blades 1 to the hub 4 is achieved while maintaining self-regulation of the angle of attack of the blades to wind provided by the elastically deformable properties of the material of the blades, with a minimum increase in material consumption, and hence the weight of the engine as a whole.

Claims

A wind turbine containing blades of non-rigid thermoplastic rigidly fastened to the rear edges with rods clamped in the hub, a payload drive shaft fixed in the hub, and organs supporting the front edges of the blades, characterized in that it is equipped with second rods, the ends of each of which are rigidly fastened to the organs supporting the front edges of the adjacent blades, and third rods, the ends of each of which are rigidly bonded to the bodies supporting the front edges of the blades adjacent through one lop Th.