RU2392490C1 - Carousel-type wind-electric set (wes) with cyclic symmetric blades smoothly rotating in opposite phase to rotor - Google Patents

Carousel-type wind-electric set (wes) with cyclic symmetric blades smoothly rotating in opposite phase to rotor Download PDF

Info

Publication number
RU2392490C1
RU2392490C1 RU2009108498/06A RU2009108498A RU2392490C1 RU 2392490 C1 RU2392490 C1 RU 2392490C1 RU 2009108498/06 A RU2009108498/06 A RU 2009108498/06A RU 2009108498 A RU2009108498 A RU 2009108498A RU 2392490 C1 RU2392490 C1 RU 2392490C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
wind
blades
axis
wind power
Prior art date
Application number
RU2009108498/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Айвар Заурбекович Кантемиров (RU)
Айвар Заурбекович Кантемиров
Original Assignee
Айвар Заурбекович Кантемиров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Айвар Заурбекович Кантемиров filed Critical Айвар Заурбекович Кантемиров
Priority to RU2009108498/06A priority Critical patent/RU2392490C1/en
Priority to PCT/RU2010/000105 priority patent/WO2010104419A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2392490C1 publication Critical patent/RU2392490C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D3/066—Rotors characterised by their construction elements the wind engaging parts being movable relative to the rotor
    • F03D3/067—Cyclic movements
    • F03D3/068—Cyclic movements mechanically controlled by the rotor structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/92—Mounting on supporting structures or systems on an airbourne structure
    • F05B2240/922—Mounting on supporting structures or systems on an airbourne structure kept aloft due to buoyancy effects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/92—Mounting on supporting structures or systems on an airbourne structure
    • F05B2240/923—Mounting on supporting structures or systems on an airbourne structure which is a vehicle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention refers to wind power engineering and can be used for the drive of various devices, as well as for generation of electric energy. WES includes the blades installed on the axes located parallel to rotor rotation axis and equipped with rotary drives of blade about its own axis, which provide their smooth one-half turn in opposite direction relative to direction of rotor rotation at its full turn about its axis; drives can be either mechanical and operating through mechanical linkage with the gear oriented in wind direction, or with sprockets on rotor axis, which are also oriented in wind direction and blocked as to the number of chains, or with electric drives of blade rotation about their axes; at that, electronic commands from wind vane wind sensors and wind metre, which are located on wind electric set, are supplied either to electric servo drive tuned to wind direction of central gear located on rotor axis, or blocked sprockets of mechanical drive, which are located on rotor axis, or to electric drives of blades rotation about their axes. WES can be equipped with the second similar set with rotor rotation direction to the side opposite to rotor of the first set.
EFFECT: increasing wind energy efficiency by eliminating pulsations of torque moment at its being used for the drive of fan, pump, screw propeller of the ship, electric generator as loading device.
10 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области силовых механизмов, а именно к ветряным двигателям, и может быть использовано для привода вентилятора при вентилировании помещений, насоса при перекачивании жидкостей, гребного винта корабля, но основную ценность данное изобретение имеет в области электроэнергетики при работе с электрогенератором в качестве нагрузочного устройства, связанного с валом ротора ветросиловой установки.The invention relates to the field of power mechanisms, namely to wind engines, and can be used to drive a fan when ventilating rooms, a pump when pumping liquids, a ship's propeller, but this invention has the main value in the field of electric power when working with an electric generator as a load device associated with the rotor shaft of a wind power installation.

Технический результат, заключающийся в достижении больших крутящих моментов в работе ВСУ карусельного типа данного изобретения, даже при малой скорости ветра, и как следствие увеличение коэффициента использования энергии ветра, обеспечивается за счет того, что в работу вовлечены одновременно почти все лопасти с одновременным, практически полным избавлением от главного недостатка вертикально-осевых турбин - пульсации крутящего момента, приводящей к нежелательным пульсациям выходных параметров генератора, а все потому, что в симметричных лопастях ротора с наивысшим возможным коэффициентом полезного действия использован принцип работы самой совершенной лопастной машины - паруса, который непосредственно использует энергию ветра для движения. Только в ВСУ данного изобретения лопасть в любой точке траектории своего движения, по окружности вокруг оси ротора, находится практически под оптимальным углом к вектору силы ветра, работая на части траектории движения как парус, максимально поглощая энергию ветра, а на остальной части траектории как крыло, используя эффект подъемной силы от ветровых потоков, подходящих к лопасти под острым углом, плавно переходя из одного состояния (парус) в другое (крыло). Это достигается за счет плавного вращения лопасти на пол-оборота в противоположную вращению ротора сторону, на 180°, вокруг своей оси, параллельной оси вращения ротора установки, за время полного оборота ротора установки. И математически в любой точке этой траектории, кроме одной лишь точки прохождения, с максимальной скоростью навстречу ветру, когда парусность лопасти по отношению к ветру практически равна нулю, все лопасти действуют с однознаковыми моментами силы на ротор. А в точке максимального раскрытия парусности лопасти под вектор силы ветра, находясь в попутном движении ветру, и создаваемый момент силы является в этой точке к тому же максимальным, потому что в этой точке у движущей силы лопасти и самое длинное плечо.The technical result, which consists in achieving high torques in the operation of the APU carousel type of the present invention, even at low wind speeds, and as a result, an increase in the utilization of wind energy, is ensured due to the fact that almost all the blades are involved in the work at the same time, with almost complete getting rid of the main drawback of vertical-axis turbines - torque pulsations, leading to undesirable pulsations of the generator output parameters, and all because s rotor blades with the highest possible efficiency of operation used the principle of the most perfect vane machine - the sail, which directly uses wind energy for movement. Only in the APU of this invention, the blade at any point in the trajectory of its movement, around a circle around the axis of the rotor, is almost at an optimal angle to the wind force vector, working on the part of the motion path as a sail, absorbing wind energy as much as possible, and on the rest of the path as a wing, using the effect of lift from wind flows approaching the blade at an acute angle, smoothly transitioning from one state (sail) to another (wing). This is achieved due to the smooth rotation of the blade by half a revolution in the direction opposite to the rotation of the rotor, by 180 °, around its axis parallel to the axis of rotation of the installation rotor, during the complete revolution of the installation rotor. And mathematically, at any point of this trajectory, except for the point of passage alone, with maximum speed towards the wind, when the windage of the blade relative to the wind is practically zero, all the blades act with unambiguous moments of force on the rotor. And at the point of maximum disclosure of the sail sailing of the blade under the wind force vector, being in the tailwind to the wind, the moment of force created is also at this point maximum, because at this point the driving force of the blade is the longest shoulder.

Автору не известны источники научно-технической и патентной информации, содержащие сведения об аналогичных технических решениях, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, а также свойства, совпадающие со свойствами заявляемого решения, поэтому можно считать, что оно обладает существенными отличиями, позволяющими при практическом осуществлении создавать новые мощные и удобные в эксплуатации ВСУ. Хотя можно с натяжкой провести сравнение со способом и устройством для генерирования электрической энергии путем преобразования энергии уплотненного воздушного потока (см. патент Российской Федерации RU 2268396, 2002.04.10). Недостатком схемы по данному патенту является громоздкое по сравнению с размерами ветрогенератора используемое ветроколлекторное устройство для сбора ветровой энергии с обеспечением достаточно сильного воздушного потока на полезную часть рабочего органа ветрогенератора. Ветроколлекторное устройство используется также для уменьшения аэродинамического сопротивления при инверсном движении лопаток ветровой турбины, то есть в направлении, противоположном тому, которое соответствует фактическому направлению ветра, экранируя естественный воздушный поток. К тому же все это ветроколлекторное устройство целиком приходится ориентировать по изменяющемуся направлению ветра.The author does not know the sources of scientific, technical and patent information containing information about similar technical solutions having features similar to those that distinguish the claimed solution from the prototype, as well as properties that match the properties of the proposed solution, therefore, it can be considered that it has significant differences allowing in practical implementation to create new powerful and easy to use APU. Although it is possible to make a stretch comparison with the method and device for generating electrical energy by converting the energy of a compressed air stream (see patent of the Russian Federation RU 2268396, 2002.04.10). The disadvantage of the scheme according to this patent is cumbersome compared to the size of the wind generator used wind-collector device for collecting wind energy with a sufficiently strong air flow to the useful part of the working body of the wind generator. The wind collector device is also used to reduce aerodynamic drag during the inverse movement of the blades of the wind turbine, that is, in the direction opposite to that which corresponds to the actual direction of the wind, screening the natural air flow. In addition, all of this wind collector device has to be oriented entirely along the changing direction of the wind.

Задачей, на решение которой направлено предложенное решение данного изобретения, является избавление ВСУ карусельного типа от главного недостатка ветродвигателей данного типа - неоптимальных углов атаки в разных положениях лопасти на окружности вращения, основной причины потерь снимаемой энергии ветрового потока.The task to which the proposed solution of the present invention is directed is to rid the roundabout type APU of the main drawback of this type of wind turbines - non-optimal angles of attack in different positions of the blade on the rotation circle, the main reason for the loss of the removed energy of the wind flow.

Поставленная задача решается в ветросиловой установке (ВСУ) карусельного типа с циклично плавно крутящимися, в противофазе ротору, симметричными лопастями, содержащей лопасти, установленные на осях, расположенных параллельно оси вращения ротора, и снабженные приводами вращения лопасти вокруг своей оси, обеспечивающими их плавный разворот на полоборота в противоположном направлении относительно направления вращения ротора при его полном обороте вокруг своей оси, приводы могут быть либо механическими, работающими через механическую связь с ориентированной по направлению ветра шестерней или с также ориентированными по направлению ветра и сблокированными по количеству цепей звездочками на центральной оси ротора, либо электроприводами вращения лопастей вокруг своих осей, при этом электронные команды с датчиков ветра флюгера и анемометра, расположенных на ветросиловой установке, подаются либо на исполнительный электропривод подстройки под направление ветра центральной шестерни, находящейся на оси ротора, или сблокированных звездочек механического привода, находящихся на оси ротора, либо на электроприводы вращения лопастей вокруг своих осей.The problem is solved in a wind-driven installation (APU) of a carousel type with cyclically smoothly rotating, in antiphase to the rotor, symmetrical blades containing blades mounted on axes located parallel to the axis of rotation of the rotor, and equipped with rotary drives of the blades around its axis, ensuring their smooth turn on half a revolution in the opposite direction relative to the direction of rotation of the rotor with its full revolution around its axis, the drives can be either mechanical, working through mechanical An ide with a gear oriented in the direction of the wind or with also stars oriented in the direction of the wind and blocked by the number of chains with sprockets on the central axis of the rotor, or with electric drives for rotating the blades around their axes, while electronic commands from wind sensors of the wind vane and anemometer located on the wind power installation are given either on the executive electric adjustment for the wind direction of the central gear located on the axis of the rotor, or the interlocked sprockets of the mechanical drive, finding hsya at the rotor axis or at the electric rotating blades about their axes.

Вал ВСУ может быть связан с нагрузочным устройством, например вентилятором, гребным винтом корабля, насосом и/или электрогенератором.The APU shaft can be connected to a loading device, for example, a fan, a ship propeller, a pump and / or an electric generator.

Оси лопастей снабжены механизмами с автодоводчиками, позволяющими фиксировать лопасти в рабочем и нейтральном, поперечном к радиусу ротора, положении на время ремонта и/или штилевого простоя установки.The axis of the blades is equipped with mechanisms with auto-winders, allowing the blades to be fixed in working and neutral, transverse to the radius of the rotor, position for repair and / or calm downtime of the installation.

В плоскостях лопастей установки имеются перекрываемые заслонками отверстия, открытие которых уменьшает парусность лопастей и, как следствие, снижает этим крутящий момент от воздействия ветра.In the planes of the blades of the installation there are openings blocked by shutters, the opening of which reduces the windage of the blades and, as a result, reduces this torque from the influence of wind.

Один привод вращения лопасти вокруг своей оси приводит во вращение вокруг своих осей два и/или большее количество лопастей.One drive rotation of the blades around its axis leads to rotation around its axes two and / or more blades.

На установку устанавливается кожух-обтекатель, прикрывающий от ветра часть ротора, где идет инверсное, навстречу ветру, движение лопастей, выполненный с возможностью отбрасывать потоки воздуха на выходящие из-под кожуха-обтекателя лопасти и ориентированный по направлению ветра посредством центральной шестерни или сблокированных звездочек на оси ротора.A cowl-cowl is installed for installation, which covers the part of the rotor from the wind where the inverse movement of the blades is in the direction towards the wind, made with the possibility of rejecting air flows onto the blades coming out from under the cowl-cowl and oriented in the direction of the wind by means of a central gear or interlocked sprockets on rotor axis.

ВСУ может быть снабжена второй такой же установкой с направлением вращения ротора в противоположную ротору первой установки сторону так, что они обе являются аэровзаимоуравновешенными, при этом обе установки могут быть размещены как рядом, на параллельных осях с инверсионным движением лопастей, по отношению к ветру, в середине спарки, так и последовательно, на одной оси, причем ветросиловые установки подвешены к парящему на уровне высотных постоянных ветров дирижаблю, заякоренному к земле канатом с энергоспускающим кабелем.The APU can be equipped with the same second installation with the direction of rotation of the rotor in the opposite direction to the rotor of the first installation so that both of them are aero-mutually balanced, and both installations can be placed side by side, on parallel axes with the inversion movement of the blades, relative to the wind, in in the middle of the sparks, and sequentially, on the same axis, and the wind power installations are suspended from the airship soaring at the level of constant high winds, anchored to the ground by a rope with an energy-releasing cable.

ВСУ может быть снабжена второй такой же установкой с направлением вращения ротора в противоположную ротору первой установки сторону так, что они обе являются аэровзаимоуравновешенными, при этом обе установки размещены рядом на параллельных осях с инверсионным движением лопастей по отношению к ветру в середине спарки, ветросиловые установки подвешены к парящему на уровне высотных постоянных ветров дирижаблю, заякоренному к земле канатом с энергоспускающим кабелем, и имеют кожух-обтекатель, выполненный с возможностью рассекать воздушный поток, набегающий на часть инверсионно движущихся лопастей установок, и отбрасывать эти уплотненные воздушные потоки на выходящие из аэротени кожуха-обтекателя лопасти.The APU can be equipped with the same second installation with the direction of rotation of the rotor in the opposite direction to the rotor of the first installation so that they are both aero-mutually balanced, while both installations are placed side by side on parallel axes with the inversion movement of the blades relative to the wind in the middle of the pair, wind power installations are suspended to the airship soaring at the level of high-altitude constant winds, anchored to the ground by a rope with an energy-releasing cable, and have a cowl-cowl made with the ability to cut through the air and flow onto a portion of the inverted moving blades of the plants, and discard these compressed air currents onto the blades coming from the aeration shroud.

ВСУ может быть соединена со второй такой же установкой с направлением вращения ротора в противоположную ротору первой установки сторону, обе установки передают крутящий момент на один электрогенератор, при этом одна из установок вращает якорь электрогенератора, а другая - его статор.The APU can be connected to the second same installation with the direction of rotation of the rotor in the opposite direction to the rotor of the first installation, both installations transmit torque to one generator, while one of the installations rotates the generator’s armature, and the other rotates its stator.

Лопасти по высоте могут быть разделены на две или больше частей диском или дисками жесткости, усиливающими связи оси ротора с осями лопастей в местах разделения их по высоте, при этом все разделенные части одной лопасти работают как одна целая лопасть.The blades in height can be divided into two or more parts by a disk or stiffeners, reinforcing the links of the axis of the rotor with the axes of the blades at the points of separation along the height, while all the divided parts of one blade work as one whole blade.

Ветровой поток, проходя под оптимальными углами лопасти, проходящими по траектории с обдуваемой стороны окружности ротора ВСУ данного изобретения, немного изменяет направление вектора силы ветра и подходит снова под оптимальными углами к тем лопастям, которые находятся на траектории движения с аэрозатененной части окружности ротора ВСУ, и происходит повторное энергетическое воздействие воздушного потока на ВСУ.The wind flow, passing at optimal blade angles passing along the trajectory from the blown side of the circumference of the rotor of the APU of the present invention, slightly changes the direction of the wind force vector and again approaches at optimal angles to those blades that are on the trajectory from the aerosene part of the circumference of the rotor of the APU, and repeated energy impact of the air flow on the APU.

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на Фиг.1 изображена принципиальная конструктивная схема ВСУ карусельного типа с циклично плавно крутящимися в противофазе ротору симметричными лопастями с условно показанным кожухом-обтекателем;figure 1 shows a schematic structural diagram of the APU carousel type with cyclically smoothly rotating in antiphase rotor symmetrical blades with a conditionally shown casing fairing;

на Фиг.2 - то же, разрез А-А, с обзором сбоку, по вертикали оси ВСУ, сблокированных звездочек, с флюгером, датчиком ветра, механизмом коррекции лопастей под направление ветра;figure 2 is the same, section aa, with a side view, the vertical axis of the APU, interlocked sprockets, with a weather vane, a wind sensor, a mechanism for correcting the blades under the direction of the wind;

на Фиг.3 - ВСУ данного изобретения, вид сбоку;figure 3 - APU of the present invention, side view;

на Фиг.4 - симметричная лопасть с понижающими ее парусность заслонками;figure 4 is a symmetrical blade with dampers lowering its windage;

на Фиг.5 - ВСУ данного изобретения с одним дополнительным диском жесткости, разделившим лопасти по высоте на две части;figure 5 - APU of the present invention with one additional stiffness disk, dividing the blades in height into two parts;

на Фиг.6 - вид сбоку заякоренного к земле дирижабля с подвешенными к нему спаренными ВСУ данного изобретения;6 is a side view of an airship anchored to the ground with paired APUs of the present invention suspended from it;

на Фиг.7 - то же, вид спереди;Fig.7 is the same front view;

на Фиг.8 - то же, вид снизу;Fig.8 is the same, bottom view;

на Фиг.9 - аксонометрическая схема ВСУ данного изобретения;figure 9 is a perspective view of the APU of the present invention;

на Фиг.10 - то же с одним дополнительным диском жесткости, разделившим лопасти по высоте на две части.figure 10 is the same with one additional stiffness disk, dividing the blades in height into two parts.

Предлагаемое изобретение может быть реализовано в виде нескольких разных наборов из вышеописанных компонентов, которые, будучи достаточно простыми конструкторскими решениями, помогают выполнять сложную экономическую задачу - существенно повысить кпд ВСУ карусельного типа.The present invention can be implemented in the form of several different sets of the above components, which, being quite simple design solutions, help to perform a difficult economic task - to significantly increase the efficiency of the APU carousel type.

ВСУ данного изобретения работает следующим образом. Флюгер 1 и анемометр 2, ориентируясь по возникающему ветровому потоку, способствуют выдаче с ветровых датчиков 3 командных электроимпульсов на исполнительный электропривод 4 коррекции ориентации сблокированных звездочек 5 на оси 6 ротора 7 ВСУ и на механизмы автодоводчиков 8 лопастей 9, которые могут быть с закрываемыми заслонками 10 отверстиями, служащими для временного уменьшения парусности лопастей. Корректирующий электропривод через пару звездочек или шестерен 11 подворачивает сблокированные звездочки под направление ветра, сблокированные звездочки через цепи 12, количество которых совпадает с количеством звездочек в сблокировавшем их узле, выставляют в рабочее положение звездочки 13 привода лопастей во вращение вокруг их осей 14. Механизмы автодоводчиков разворачивают лопасти из пассивного положения, когда лопасти расположены перпендикулярно радиусу ротора, в рабочее положение, когда лопасти на окружности ротора находятся под оптимальными углами атаки воздушным потоком, и фиксируют в рабочем зацеплении оси лопастей с их звездочками. Под воздействием воздушного потока ротор начинает вращаться, цепи наматываются в процессе этого вращения на неподвижные сблокированные звездочки оси ротора и приводят в плавное вращение лопасти вокруг их осей через их звездочки. Соотношением один к двум количества зубьев на звездочке 5 сблокированного узла к количеству зубьев звездочки 13 на оси лопасти добиваемся цикличности поворота лопасти на полоборота вокруг своей оси при одном полном обороте ротора. И поэтому использованы симметричные лопасти, потому что на обдуваемую сторону ВСУ лопасть за два оборота ротора выходит сперва одной своей плоскостью, а затем другой своей стороной. Точно такого же эффекта, полоборота лопасти вокруг своей оси за полный оборот ротора, можно достичь применив электроприводы вращения лопастей вокруг своих осей, а командные импульсы на электроприводы посылая с датчиков ветра и ориентации ротора через компьютер. Необходимо приложение минимума усилий приводов для поддержания плавного вращательного движения лопастей вокруг их осей, так как они крутятся инерционно равномерно, без колебательных движений. Открытием заслонок лопастей можно снижать воспринимаемое ими давление ураганного ветрового потока, не позволяя ветру разрушить ВСУ. При изменении направления ветрового потока исполнительный электропривод сблокированных звездочек под действием командных электроимпульсов с датчиков ветра на флюгере плавно подворачивает сблокированные звездочки под изменившееся направление ветра, соответственно, вынуждая и лопасти подстроиться под новый ветровой поток. ВСУ данного изобретения обладает острой реакцией на изменение направления ветрового потока, потому что весовая масса деталей данного ВСУ, корректирующих свою пространственную ориентацию под изменяющееся направление ветра, существенно меньше, чем весовая масса ВСУ прототипов, которые приходится целиком разворачивать к направлению ветра, а это бывает порой больше сотни тонн веса. Полезная нагрузка с ВСУ данного изобретения снимается с помощью сидящей на втулке 15 ротора ВСУ шестерни или звездочки 16, находящейся в зацеплении с валом нагрузочного устройства (условно не показано). Инверсивно движущиеся лопасти могут быть частично прикрыты кожухом-обтекателем (условно не показан), направляющим ветровой уплотненный поток на выходящие из-под кожуха-обтекателя лопасти, что повышает кпд ВСУ. Еще один технический результат, заключающийся в исключении нестабильности выработки электроэнергии электрогенератором ВСУ из-за изменчивости силы ветрового потока, вплоть до штилевой погоды, достигается применением спаренных ВСУ 17 данного изобретения, с вращением роторов 18 в противоположных направлениях, для достижения их аэровзаиморавновесия, подвешенных к прикрепленной под дирижаблем 19 пространственной несущей ферме 20. Заякоренный грузом 21 к земле канатом 22 с энергоспускающим кабелем дирижабль поднимает подвешенный к нему спаренный блок ВСУ данного изобретения до уровня высотных постоянных ветровых потоков, где и висят они, вырабатывая электроэнергию, спускаемую по кабелю на землю, а всю конструкцию опускают вниз только для технического обслуживания ее.The APU of the present invention works as follows. The weather vane 1 and the anemometer 2, being guided by the emerging wind flow, contribute to the issuance of 3 command electric pulses from the wind sensors 3 to the actuator 4 for correcting the orientation of the interlocked sprockets 5 on the axis 6 of the rotor 7 of the APU and to the auto-winding mechanisms 8 of the blades 9, which can be closed with shutters 10 holes that serve to temporarily reduce the windage of the blades. A corrective electric drive through a pair of sprockets or gears 11 turns the interlocked sprockets under the wind direction, the interlocked sprockets through chains 12, the number of which coincides with the number of sprockets in the unit that blocked them, put the sprockets 13 of the blade drive in the working position in rotation around their axes 14. The auto-winder mechanisms the blades from a passive position, when the blades are perpendicular to the radius of the rotor, to the working position, when the blades on the circumference of the rotor are under optimality airflow angles of attack, and fixed blades operatively engaged with their axis asterisks. Under the influence of the air flow, the rotor begins to rotate, the chains are wound during this rotation on the fixed interlocked sprockets of the rotor axis and lead to the smooth rotation of the blades around their axes through their sprockets. The ratio of one to two the number of teeth on the sprocket 5 of the interlocked unit to the number of teeth of the sprocket 13 on the axis of the blade, we achieve the cyclical rotation of the blade half a turn around its axis with one full rotation of the rotor. And therefore, symmetrical blades were used, because on the blown side of the APU, the blade for two turns of the rotor comes first with one of its own plane, and then the other with its own side. Exactly the same effect, a half-turn of the blade around its axis for a full revolution of the rotor, can be achieved by applying electric drives to rotate the blades around its axes, and sending command pulses to the electric drives from wind sensors and rotor orientation through a computer. It is necessary to apply a minimum of drive effort to maintain a smooth rotational movement of the blades around their axes, since they spin inertially uniformly, without oscillatory movements. By opening the blades of the blades, it is possible to reduce the pressure of the hurricane wind flow perceived by them, not allowing the wind to destroy the APU. When changing the direction of the wind flow, the actuator of the interlocked sprockets under the action of command electric pulses from the wind sensors on the wind vane smoothly turns the interlocked sprockets under the changed direction of the wind, respectively, forcing the blades to adapt to the new wind flow. The APU of the present invention has an acute reaction to a change in the direction of the wind flow, because the weight mass of the details of this APU, correcting their spatial orientation for the changing direction of the wind, is significantly less than the weight of the APU prototypes, which have to be fully deployed to the wind direction, and this sometimes happens more than a hundred tons of weight. The payload from the APU of the present invention is removed by means of a gear or sprocket 16 sitting on the sleeve 15 of the APU rotor, meshed with the shaft of the loading device (not shown conditionally). Inverted moving blades can be partially covered by a cowl-cowl (not shown conditionally), directing a sealed wind flow to the blades emerging from under the cowl-cowl, which increases the efficiency of the APU. Another technical result, which consists in eliminating the instability of electricity generation by the APU electric generator due to the variability of the wind flow, up to calm weather, is achieved by using the paired APU 17 of this invention, with the rotors 18 rotating in opposite directions, to achieve their aero-equilibrium suspended from the attached under the airship 19 is a spatial supporting farm 20. Anchored with a load of 21 to the ground by a cable 22 with an energy-releasing cable, the airship lifts a paired suspended to it APU unit of the present invention to the level of high-altitude constant wind flows, where they hang, generating electricity that is lowered through the cable to the ground, and the entire structure is lowered down only for its maintenance.

Мы уходим от проблемы выработки электроэнергии тихоходными ВСУ карусельного типа с необходимостью применения понижающего кпд ВСУ мультипликатора, в варианте с подвеской под дирижаблем спаренного блока ВСУ данного изобретения используя способ увеличения взаимной скорости вращения якоря электрогенератора 23 относительно его статора за счет того, что одна из этих ВСУ с помощью привода 24 вращает якорь, а другая ВСУ вращает в противоположном направлении статор, чем снижается вес конструкции из-за отказа от мультипликатора и, соответственно, повышается кпд сдвоенного блока ВСУ, что является еще одним техническим результатом метода использования ВСУ данного изобретения.We are moving away from the problem of generating electricity by low-speed round-robin APUs with the need to use an APU-reducing multiplier, in the embodiment with a suspension under the airship of the paired APU unit of the present invention, using a method of increasing the relative rotation speed of the armature of the generator 23 relative to its stator due to the fact that one of these APUs using the actuator 24 rotates the armature, and the other APU rotates the stator in the opposite direction, which reduces the weight of the structure due to the failure of the multiplier and, accordingly It increases efficiency tandem unit APU, which is another technical result of the method of use of the APU of the invention.

Еще один технический результат, заключающийся в увеличении мощности без увеличения диаметра ротора ВСУ данного изобретения, достигается увеличением сметаемой лопастями площади воздушного потока через увеличение высоты ротора, а чтобы устойчивость лопастей к нагрузкам не снижалась, они разделены по высоте на две или больше частей дополнительным диском 25 или дополнительными дисками жесткости, дополнительно усиливающим или усиливающими связи оси ротора с осями лопастей в местах разделения их по высоте, при этом все разделенные части одной лопасти работают как одна целая лопасть. А так как из двух ВСУ одинаковой крутящей мощности та, которая с ротором меньшим диаметром, является более быстроходной, то и параметры вырабатываемой электроэнергии многоярусного ВСУ данного изобретения меньше нуждаются в коррекции преобразователем.Another technical result, which consists in increasing the power without increasing the diameter of the rotor of the APU of the present invention, is achieved by increasing the area of air flow swept away by the blades through increasing the height of the rotor, and so that the resistance of the blades to the loads does not decrease, they are divided in height into two or more parts by an additional disk 25 or additional stiffness disks, additionally reinforcing or reinforcing the links of the axis of the rotor with the axes of the blades at the points of separation along the height, while all the separated parts are od th blade work as a whole lobe. And since of the two APUs of the same torque power, the one with the smaller rotor is faster, the parameters of the generated electric power of the multi-tiered APU of the present invention are less necessary for correction by the converter.

Claims (10)

1. Ветросиловая установка карусельного типа с циклично плавно крутящимися, в противофазе ротору, симметричными лопастями, содержащая лопасти, установленные на осях, расположенных параллельно оси вращения ротора, и снабженные приводами вращения лопасти вокруг своей оси, обеспечивающими их плавный разворот на полоборота в противоположном направлении относительно направления вращения ротора при его полном обороте вокруг своей оси, приводы могут быть либо механическими, работающими через механическую связь с ориентированной по направлению ветра шестерней, или с так же ориентированными по направлению ветра и сблокированными по количеству цепей звездочками на центральной оси ротора, либо электроприводами вращения лопастей вокруг своих осей, при этом электронные команды с датчиков ветра флюгера и анемометра, расположенных на ветросиловой установке, подаются либо на исполнительный электропривод подстройки под направление ветра центральной шестерни, находящейся на оси ротора, или сблокированных звездочек механического привода, находящихся на оси ротора, либо на электроприводы вращения лопастей вокруг своих осей.1. Wind power installation of a carousel type with cyclically smoothly rotating, in antiphase to the rotor, symmetrical blades, containing blades mounted on axes located parallel to the axis of rotation of the rotor, and equipped with rotary drives of the blades around its axis, ensuring their smooth rotation by half a turn in the opposite direction relative to the direction of rotation of the rotor with its full revolution around its axis, the drives can be either mechanical, working through mechanical communication with oriented in the direction gears of the wind, or with sprockets also oriented in the direction of the wind and blocked by the number of chains on the central axis of the rotor, or with electric drives for rotating the blades around their axes, while electronic commands from wind sensors of the wind vane and anemometer located on the wind power installation are either executive electric adjustment for the direction of wind of the central gear located on the axis of the rotor, or interlocked sprockets of the mechanical drive located on the axis of the rotor, or on the electric rotor blades drives around their axes. 2. Ветросиловая установка по п.1, отличающаяся тем, что вал установки связан с нагрузочным устройством, например, вентилятором, гребным винтом корабля, насосом и/или электрогенератором.2. Wind power installation according to claim 1, characterized in that the shaft of the installation is connected to a loading device, for example, a fan, a propeller of a ship, a pump and / or an electric generator. 3. Ветросиловая установка по п.1, отличающаяся тем, что оси лопастей снабжены механизмами с автодоводчиками, позволяющими фиксировать лопасти в рабочем и нейтральном, поперечном к радиусу ротора, положении на время ремонта и/или штилевого простоя установки.3. Wind power installation according to claim 1, characterized in that the axis of the blades are equipped with mechanisms with auto-winders, allowing the blades to be fixed in the working and neutral position, transverse to the radius of the rotor, during repair and / or calm downtime of the installation. 4. Ветросиловая установка по п.1, отличающаяся тем, что в плоскостях лопастей установки имеются перекрываемые заслонками отверстия, открытие которых уменьшает парусность лопастей и, как следствие, снижает этим крутящий момент от воздействия ветра.4. Wind power installation according to claim 1, characterized in that in the planes of the blades of the installation there are openings that are overlapped by the dampers, the opening of which reduces the windage of the blades and, as a result, reduces this torque from the influence of wind. 5. Ветросиловая установка по п.1, отличающаяся тем, что один привод вращения лопасти вокруг своей оси приводит во вращение вокруг своих осей два и/или большее количество лопастей.5. Wind power installation according to claim 1, characterized in that one drive rotates the blades around its axis and rotates around its axes two and / or more blades. 6. Ветросиловая установка по п.1, отличающаяся тем, что на установку устанавливается кожух-обтекатель, прикрывающий от ветра часть ротора, где идет инверсное, навстречу ветру, движение лопастей, выполненный с возможностью отбрасывать потоки воздуха на выходящие из-под кожуха-обтекателя лопасти и ориентированный по направлению ветра посредством центральной шестерни или сблокированных звездочек на оси ротора.6. Wind power installation according to claim 1, characterized in that the installation is equipped with a cowl-cowl, which covers the part of the rotor from the wind where the inverse movement of the blades is opposite to the wind, made with the possibility of discarding air currents coming out from under the cowl-cowl blades and oriented in the direction of the wind by means of a central gear or interlocked sprockets on the axis of the rotor. 7. Ветросиловая установка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что она снабжена второй такой же установкой с направлением вращения ротора в противоположную ротору первой установки сторону так, что они обе являются аэровзаимоуравновешенными, при этом обе установки могут быть размещены как рядом, на параллельных осях с инверсионным движением лопастей, по отношению к ветру, в середине спарки, так и последовательно, на одной оси, причем ветросиловые установки подвешены к парящему на уровне высотных постоянных ветров дирижаблю, заякоренному к земле канатом с энергоспускающим кабелем.7. Wind power installation according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is equipped with the second same installation with the direction of rotation of the rotor in the opposite direction to the rotor of the first installation so that both of them are aero-balanced, both installations can be placed side by side , on parallel axes with the inversion movement of the blades, with respect to the wind, in the middle of the pair, and sequentially, on the same axis, and the wind power plants are suspended from the airship anchored to the soaring at the level of constant high winds, anchored to ground with a cable with an energy cable. 8. Ветросиловая установка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что она снабжена второй такой же установкой с направлением вращения ротора в противоположную ротору первой установки сторону так, что они обе являются аэровзаимоуравновешенными, при этом обе установки размещены рядом на параллельных осях с инверсионным движением лопастей, по отношению к ветру, в середине спарки, ветросиловые установки подвешены к парящему на уровне высотных постоянных ветров дирижаблю, заякоренному к земле канатом с энергоспускающим кабелем, и имеют кожух-обтекатель, выполненный с возможностью рассекать воздушный поток, набегающий на часть инверсионно движущиеся лопасти установок и отбрасывать эти уплотненные воздушные потоки на выходящие из аэротени кожуха-обтекателя лопасти.8. Wind power installation according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is equipped with the second same installation with the direction of rotation of the rotor in the direction opposite to the rotor of the first installation so that both of them are aero-balanced, both installations are placed side by side on parallel axes with the inversion movement of the blades relative to the wind, in the middle of the pair, the wind power plants are suspended from the airship soaring at the level of constant high winds, anchored to the ground by a rope with an energy-releasing cable, and have a casing a flower configured to cut through the air stream running onto a part of the inversion moving blades of the plants and to discard these compressed air flows onto the blades of the cowl-cowl outgoing from the aeration. 9. Ветросиловая установка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что она соединена со второй такой же установкой с направлением вращения ротора в противоположную ротору первой установки сторону, обе установки передают крутящий момент на один электрогенератор, при этом одна из установок вращает якорь электрогенератора, а вторая - его статор.9. Wind power installation according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is connected to the second same installation with the direction of rotation of the rotor in the opposite direction to the rotor of the first installation, both installations transmit torque to one electric generator, while one of the installations rotates the generator’s anchor, and the second is its stator. 10. Ветросиловая установка по п.1, отличающаяся тем, что лопасти по высоте разделены на две или больше частей диском или дисками жесткости, усиливающими связи оси ротора с осями лопастей в местах разделения их по высоте, при этом все разделенные части одной лопасти работают как одна целая лопасть. 10. Wind power installation according to claim 1, characterized in that the blades are divided in height by two or more parts by a disk or stiffeners, reinforcing the rotor axis with the axes of the blades in the places of separation along the height, while all the divided parts of one blade work as one whole blade.
RU2009108498/06A 2009-03-11 2009-03-11 Carousel-type wind-electric set (wes) with cyclic symmetric blades smoothly rotating in opposite phase to rotor RU2392490C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009108498/06A RU2392490C1 (en) 2009-03-11 2009-03-11 Carousel-type wind-electric set (wes) with cyclic symmetric blades smoothly rotating in opposite phase to rotor
PCT/RU2010/000105 WO2010104419A1 (en) 2009-03-11 2010-03-10 Carousel-style wind power assembly with symmetrical blades

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009108498/06A RU2392490C1 (en) 2009-03-11 2009-03-11 Carousel-type wind-electric set (wes) with cyclic symmetric blades smoothly rotating in opposite phase to rotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2392490C1 true RU2392490C1 (en) 2010-06-20

Family

ID=42682808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009108498/06A RU2392490C1 (en) 2009-03-11 2009-03-11 Carousel-type wind-electric set (wes) with cyclic symmetric blades smoothly rotating in opposite phase to rotor

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2392490C1 (en)
WO (1) WO2010104419A1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451208C1 (en) * 2010-11-23 2012-05-20 Вячеслав Вартанович Пахалов Wind-driven plant with blade control unit
RU2494206C1 (en) * 2012-01-26 2013-09-27 Михаил Григорьевич Карпухин Application of airship with wind farm as multifunctional tower
RU2494285C1 (en) * 2012-03-13 2013-09-27 Андрей Витальевич Порохня Wind-driven generator propeller
RU2511869C1 (en) * 2012-09-20 2014-04-10 Николай Петрович Дядченко Rotor
RU2518727C2 (en) * 2012-03-28 2014-06-10 Виталий Григорьевич Федчишин Cycloidal wind turbine
RU2543905C2 (en) * 2013-03-22 2015-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" Wind-driven power plant
CN106321481A (en) * 2016-08-18 2017-01-11 佛山市质量计量监督检测中心 Method for acquiring energy efficiency values of electric fans

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016003918A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-05 Hans-Josef Schiel Rotary device, housing and associated power plant

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU67726A1 (en) * 1945-01-19 1946-11-30 В.К. Вютерих A wind turbine with a vertical axis of rotation and a blade mi-semicylinders
EP0008590B1 (en) * 1978-09-01 1983-11-16 Friedrich Friedl Turbo-machine
US4606697A (en) * 1984-08-15 1986-08-19 Advance Energy Conversion Corporation Wind turbine generator
RU2030777C1 (en) * 1990-11-01 1995-03-10 Анатолий Дмитриевич Жупахин Wind power plant
RU2053925C1 (en) * 1991-12-13 1996-02-10 Владимир Георгиевич Керов Wind-electric ship
RU2076240C1 (en) * 1992-11-19 1997-03-27 Виталий Григорьевич Федчишин Windmill speed regulator
RU2080481C1 (en) * 1993-07-19 1997-05-27 Валентин Дмитриевич Филимонов Wind-power plant
RU2273765C1 (en) * 2004-11-10 2006-04-10 Московский государственный университет инженерной экологии Wind motor
RU61064U1 (en) * 2006-10-19 2007-02-10 Ярослав Владимирович Вержбицкий DEVICE FOR RECEIPT AND STORAGE OF ELECTRIC ENERGY BY USING WIND POWER GENERATORS
DE202007006116U1 (en) * 2007-04-26 2007-09-20 Esterhammer, Christian Wind turbine
RU71386U1 (en) * 2007-05-31 2008-03-10 Александр Петрович Богила WIND POWER PLANT WITH VERTICAL ROTOR

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451208C1 (en) * 2010-11-23 2012-05-20 Вячеслав Вартанович Пахалов Wind-driven plant with blade control unit
RU2494206C1 (en) * 2012-01-26 2013-09-27 Михаил Григорьевич Карпухин Application of airship with wind farm as multifunctional tower
RU2494285C1 (en) * 2012-03-13 2013-09-27 Андрей Витальевич Порохня Wind-driven generator propeller
RU2518727C2 (en) * 2012-03-28 2014-06-10 Виталий Григорьевич Федчишин Cycloidal wind turbine
RU2511869C1 (en) * 2012-09-20 2014-04-10 Николай Петрович Дядченко Rotor
RU2543905C2 (en) * 2013-03-22 2015-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" Wind-driven power plant
CN106321481A (en) * 2016-08-18 2017-01-11 佛山市质量计量监督检测中心 Method for acquiring energy efficiency values of electric fans

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010104419A1 (en) 2010-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2392490C1 (en) Carousel-type wind-electric set (wes) with cyclic symmetric blades smoothly rotating in opposite phase to rotor
EP0610905B1 (en) Wind powered turbine
US4832569A (en) Governed vane wind turbine
US4180367A (en) Self-starting windmill energy conversion system
US5599168A (en) Wind turbine adaptable to wind direction and velocity
CA2556490A1 (en) Wind energy conversion system
US20140167414A1 (en) Variable diameter and angle vertical axis turbine
KR20140040713A (en) Diffuser augmented wind turbines
CN102536643B (en) Vertical axis wind turbine
CN106762465A (en) blade, wind generating set and method
EP3613980A1 (en) Vertical-shaft turbine
WO2016085858A1 (en) High-efficiency wind generator
US7766602B1 (en) Windmill with pivoting blades
AU2008222708B2 (en) Hubless windmill
US10012208B1 (en) Variable altitude wind-powered generator system
RU2267647C1 (en) Wind motor with "banana" blades and method of control of rotational frequency of wind-power turbine
CN102619692B (en) Extensible vertical axis wind power generator
KR101348610B1 (en) Wind turbine
RU2664639C2 (en) Method for converting the kinetic energy of a air flow to a rotary movement of a blade
KR20230038558A (en) Universal Propellers, How They Work and Preferred Uses
CN107237720A (en) Opposite rotary vertical shaft type wind-mill generator control system
WO2020152590A1 (en) Turbine for a vertical-axis wind turbine generator
US20180135594A1 (en) Current Powered Generator Apparatus
CN103352801A (en) Centrifugal variable-pitch wind driven generator
RU2721928C1 (en) Wind-driven plant

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110312