Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в ветроэнергетических аппаратах с вертикальной осью вращения, совмещающих так называемые ротор Савониуса и ротор Дарье.The invention relates to wind energy and can be used in wind energy devices with a vertical axis of rotation, combining the so-called Savonius rotor and Darier rotor.
Известен ветродвигатель, содержащий вертикальный вал вращения и жестко связанные через радиальные балки лопасти, состоящие в свою очередь из лобового обтекателя, сочлененные с двумя полулопастями - наружной и внутренней - через пару шестерен, и действующие по принципу трансформации ротора Савониуса в ротор Дарье под действием центробежной силы (инновационный патент РК № 23035).Known wind turbine containing a vertical shaft of rotation and blades rigidly connected through radial beams, consisting in turn of a frontal fairing, articulated with two half-blades - external and internal - through a pair of gears, and acting on the principle of transformation of the Savonius rotor into a Daria rotor under the influence of centrifugal force (innovative patent of the Republic of Kazakhstan No. 23035).
Недостатком данного типа ветродвигателя может быть его низкая надежность при неблагоприятных метеорологических условиях, например обледенении, снежном буране, обмерзании пары шестерен, что может препятствовать трансформации ротора Савониуса в ротор Дарье. Кроме того, лопасть не является монолитной и при работе ветродвигателя в состоянии ротора Дарье подвергается циклично повторяющимся значительным изменениям условий обтекания потоком воздуха за один оборот, может подвергаться усталостным явлениям и, как следствие, разрушению.The disadvantage of this type of wind turbine may be its low reliability under adverse weather conditions, such as icing, snowstorms, freezing of a pair of gears, which may impede the transformation of the Savonius rotor into the Darier rotor. In addition, the blade is not monolithic, and when the wind turbine is in the Darier rotor state, it undergoes cyclically repeated significant changes in the conditions surrounding the air flow over one revolution, it can undergo fatigue phenomena and, as a consequence, destruction.
Задачей изобретения является упрощение и повышение надежности конструкции.The objective of the invention is to simplify and improve the reliability of the design.
Указанная цель достигается тем, что в ветродвигателе, содержащем вертикальную ось вращения, лопасти, имеющие аэродинамический профиль, жестко связанные с осью вращения посредством верхних и нижних радиальных балок (или непосредственно к оси при варианте тропоскино), согласно изобретению каждая лопасть включает монолитную часть с аэродинамическим профилем, по концам которой дополнительно размещены верхняя и нижняя секции с аэродинамическим профилем, состоящие из двух полулопастей, сочлененных шарнирно между собой и соединенных с приводом любого известного принципа действия -электрическим, пневматическим, гидравлическим и т.п.This goal is achieved by the fact that in a wind turbine containing a vertical axis of rotation, the blades having an aerodynamic profile, rigidly connected with the axis of rotation by means of upper and lower radial beams (or directly to the axis with the troposkino variant), according to the invention, each blade includes a monolithic part with aerodynamic profile, at the ends of which an upper and lower sections with an aerodynamic profile are additionally located, consisting of two half-blades articulated between themselves and connected to house any known principle of action -an electric, pneumatic, hydraulic, etc.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан фронтальный вид ветродвигателя в статическом состоянии (ротор Савониуса); на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - фронтальный вид ветродвигателя в процессе работы (ротор Дарье); на фиг. 4 - разрез В-В фиг. 3.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a front view of a wind turbine in a static state (Savonius rotor); in FIG. 2 is a section AA of FIG. one; in FIG. 3 - front view of the wind turbine in the process (Darier rotor); in FIG. 4 is a section BB of FIG. 3.
Предлагаемый ветродвигатель содержит вертикальную ось (1) вращения, жестко связанные с осью (1) вращения посредством верхних и нижних радиальных балок (2) лопасти (3, 4), имеющие аэродинамический профиль. Каждая лопасть (3, 4) включает монолитную часть (3) с аэродинамическим профилем, по концам которой размещены верхняя и нижняя секции (4) с аэродинамическим профилем. В свою очередь, каждая нижняя и верхняя секции (4) лопасти состоят из наружной (6) и внутренней (7) полулопастей, имеющих аэродинамический профиль и соединенных шарнирно между собой через ось (8), а также через тяги (9) с приводом (5).The proposed wind turbine contains a vertical axis (1) of rotation, rigidly connected with the axis (1) of rotation by means of upper and lower radial beams (2) of the blade (3, 4) having an aerodynamic profile. Each blade (3, 4) includes a monolithic part (3) with an aerodynamic profile, at the ends of which there are upper and lower sections (4) with an aerodynamic profile. In turn, each of the lower and upper sections (4) of the blade consists of an outer (6) and an inner (7) half-blade having an aerodynamic profile and pivotally interconnected through an axis (8), as well as through rods (9) with a drive ( 5).
Ветродвигатель работает следующим образом.The wind turbine operates as follows.
В статическом состоянии нижние и верхние секции (4) лопасти находятся в раздвинутом положении и представляют собой ротор Савониуса. При наличии ветра за счет разницы в давлении сил, действующих на нижние и верхние секции (4) лопасти, ветродвигатель начинает вращаться. При достижении определенной угловой скорости вращения привод (5), получив соответствующий сигнал, начинает перемещать полулопасти (6, 7) через тяги (9) до совмещения их с монолитной частью (3) лопасти, трансформируя их в ротор Дарье. При снижении скорости ветра или ее прекращении начинается обратный процесс - привод (5), получив соответствующий сигнал, перемещает полулопасти (6, 7) обратно в положение ротора Савониуса. Применение привода (5) позволяет жестко фиксировать нижние и верхние секции (4) лопасти в состоянии Дарье и, как следствие, увеличивать надежность и эффективность работы всего ветродвигателя.In a static state, the lower and upper sections (4) of the blade are in an extended position and represent the Savonius rotor. In the presence of wind due to the difference in pressure of the forces acting on the lower and upper sections (4) of the blade, the wind turbine begins to rotate. Upon reaching a certain angular rotation speed, the drive (5), having received the corresponding signal, begins to move the half-blades (6, 7) through the rods (9) until they are combined with the monolithic part (3) of the blade, transforming them into a Darier rotor. When the wind speed decreases or its cessation begins, the reverse process begins - the drive (5), having received the corresponding signal, moves the half-blades (6, 7) back to the position of the Savonius rotor. The use of the drive (5) allows you to rigidly fix the lower and upper sections (4) of the blade in the Daria state and, as a result, increase the reliability and efficiency of the entire wind turbine.