JP2017137809A - Blade tip device for double blades - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は翼の撓みを抑制することができ、翼先端渦を抑制することができる二重翼用翼先端ディバイスに関する。 The present invention relates to a blade tip device for a double blade that can suppress blade deflection and suppress blade tip vortices.
これまでの翼は１枚翼を同一円周上に沿って、配置していた。
プロペラ型翼では、飛行機用ウィングレットと同様、JP ２０１２１８０７７０ 風車翼およびこれを備えた風力発電装置並びに風車翼の設計方法のように、翼の性能向上を図る方法も提案されている。
しかしながら、プロペラ型翼にウィングレットを装備しても、飛行機の翼と同様に揚力性能向上効果は期待できるものの、ウィングレットから直接回転力を得ることは期待できず、翼先端の荷重が大きくなる方向に働くこともあり、撓みによる翼先端部のピッチ角に影響を及ぼしやすくなるという問題があった。
In the past, one wing was placed along the same circumference.
In the case of propeller type wings, JP 2012180770 wind turbine blades, a wind turbine generator equipped with the same, and a method for improving the performance of the blades have also been proposed as in the case of airplane winglets.
However, even if the propeller wing is equipped with winglets, the effect of improving lift performance can be expected as with airplane wings, but it cannot be expected to obtain rotational force directly from the winglets, and the load at the wing tip will increase. There is also a problem that it tends to affect the pitch angle of the tip of the blade due to bending.
大型風力発電用タービンでは、可変ピッチ機構によって、各翼ごとに回転位置に応じてピッチ角制御を行い、支柱の揺れや、刻々と変化する風速に対応して運転している。しかし、実際には指示する翼根でのピッチ角とタービン先端のピッチ角では撓みによる遅延が発生している。
大型風力発電用タービンでは、空気という圧縮流体の中でピッチ角が制御されているため、タービン先端のピッチ角によって負荷が増加しても翼に強度面で致命的な影響を及ぼすことは少ない。しかし、大型海流発電用タービンのように、非圧縮流体である海水中での作動では、可変ピッチ機構を備えたタービン翼は翼先端の撓みによるピッチ変化が発生するとともに、流れの変化などのよって、大きな荷重がタービン翼先端に働く状態になると、更に大きな負荷がかかる方向に撓み、折損など致命的なダメージにおよぶ可能性がある。
In a large-scale wind turbine, the pitch angle is controlled according to the rotational position of each blade by a variable pitch mechanism, and the turbine is operated in response to the swing of the column and the wind speed that changes every moment. However, in reality, a delay due to bending occurs between the pitch angle at the blade root indicated and the pitch angle at the turbine tip.
In a large-scale wind turbine, the pitch angle is controlled in a compressed fluid called air. Therefore, even if the load increases due to the pitch angle at the tip of the turbine, there is little fatal effect on the blade in terms of strength. However, when operating in seawater, which is an incompressible fluid, such as a large-scale ocean current power generation turbine, the turbine blades equipped with a variable pitch mechanism are subject to pitch changes due to the deflection of the blade tips and due to changes in flow. When a large load is applied to the tip of the turbine blade, it may bend in a direction in which a larger load is applied, which may cause fatal damage such as breakage.
大型風力発電用タービンでは、翼先端部や翼根部に発生する渦に起因する騒音が環境問題となっている。 In a large-scale wind turbine, noise caused by vortices generated at the blade tip and blade root is an environmental problem.
これまでタービン翼に翼先端ディバイスを設けることは、翼先端ディバイスの抗力分が増加するとして敬遠されてきた。 In the past, the provision of a blade tip device on a turbine blade has been avoided because the drag component of the blade tip device increases.
本発明は、プロペラ型二重翼の性能向上を課題としている。 An object of the present invention is to improve the performance of a propeller-type double wing.
本発明は、大型風力発電機や大型海流発電機用翼として重負荷用二重翼を開発することを主な目的とするもので、二重翼先端ディバイスを付加することで、翼先端の撓みによるピッチ変化を抑制するとともに、翼先端に発生する渦の抑制、ウイングレッド効果などによって翼性能を向上させることを課題としている。 The main object of the present invention is to develop a heavy duty double wing as a wing for a large wind power generator or a large ocean current generator. By adding a double wing tip device, the wing tip is bent. It is an object to improve the blade performance by suppressing the pitch change due to the wing, suppressing the vortex generated at the blade tip, the wing red effect, and the like.
大型風車には翼先端部と翼根元部の渦および支柱の影響による風速変化による負荷変動から、周期的な騒音変化を発生するという問題があり、ウイングレットを一枚翼の先端に設置するだけでは周期的に発生する騒音を抑制することは困難である。この課題を克服するために、翼を二重化することで回転速度を半減させ、支柱による影響を分散させるとともに、二重翼先端ディバイスを設けることで、渦に起因する騒音を低減し、翼強度および翼性能を改善することを課題としている。 Large windmills have a problem that periodic noise changes occur due to load fluctuations due to changes in wind speed due to the vortex and struts at the blade tip and blade root, and simply installing a winglet at the tip of a single blade It is difficult to suppress periodically generated noise. In order to overcome this problem, double the blades to reduce the rotational speed by half, disperse the influence of the struts, and provide a double blade tip device to reduce the noise caused by the vortex, the blade strength and The task is to improve wing performance.
本発明はプロペラ型翼を二重翼とし、当該二重翼の先端に二重翼を連結するディバイスを設ける二重翼用の翼先端ディバイスに関する。 The present invention relates to a blade tip device for a double blade in which a propeller blade is a double blade and a device for connecting the double blade to the tip of the double blade is provided.
本発明は、二重翼を翼先端ディバイスによって連結することで、翼の強度を上げることができ、翼先端部の撓みによるピッチ角変化を抑制することができる。 In the present invention, the double blades are connected by the blade tip device, whereby the strength of the blade can be increased and the pitch angle change due to the deflection of the blade tip can be suppressed.
本発明の二重翼の翼先端ディバイスは、ウィングレット効果による翼効率向上と翼端誘導流によってトルクを発生する効果がある。 The blade tip device of the double blade of the present invention has the effect of improving the blade efficiency by the winglet effect and generating torque by the blade tip induced flow.
本発明の翼先端ディバイスを装備した二重翼は、双方向流に対応することができる。 The double wing equipped with the wing tip device of the present invention can cope with bidirectional flow.
本発明の翼先端ディバイスを装備した二重翼は門型形状になることから翼強度を上げることができ、翼を薄肉構造にすることができる。 Since the double wing equipped with the wing tip device of the present invention has a portal shape, the wing strength can be increased, and the wing can be made thin.
本発明の翼先端ディバイスを装備した二重翼は翼先端に発生する渦を抑制することができ、翼先端渦に起因する騒音を低減することができる。 The double wing equipped with the blade tip device of the present invention can suppress the vortex generated at the blade tip, and can reduce the noise caused by the blade tip vortex.
本発明の二重翼用の翼先端ディバイスは、一般的な翼や、フラップ付き翼を選択することができ、スキューやレーキなどの形状変化をつけた二重翼と組合わせて設計することができ、これらの組合せは問わない。 The blade tip device for the double wing of the present invention can be selected from a general wing and a wing with a flap, and can be designed in combination with a double wing with a shape change such as skew or rake. It is possible to use any combination of these.
本発明について、図面を参照して形態説明を行う。
図１.は本発明のスキューをつけた二重翼タービンに翼先端ディバイス（４）を装備した例の斜視図で、図２．は図１．の正面図、図３．は図１．の側面図である。二重翼タービンの第１の翼（２）はバックワードスキューをつけた形状とし、第２の翼（３）はバックワードスキューとレーキをつけた形状として、ハブ（１）に取り付けられており、この二重翼タービンの先端には二重翼を連結する翼先端ディバイス（４）が装備されている。
二重翼タービンの先端付近では、それぞれの翼の後縁部で圧力面から負圧面方向に移動する誘導流と、翼根から翼先端方向に移動する誘導流が発生し、翼先端ディバイス（４）付近でこれらの誘導流が合成され、翼先端ディバイス（４）に流れ込んで、揚力（１１）が発生する。この揚力（１１）の回転方向成分がトルク（１４）として働く。
The present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of an example in which a blade tip device (4) is mounted on a skewed double blade turbine of the present invention. FIG. FIG. FIG. FIG. The first blade (2) of the double blade turbine is attached to the hub (1) with a backward skewed shape and the second blade (3) with a backward skew and rake shape. The tip of the double blade turbine is equipped with a blade tip device (4) for connecting the double blades.
In the vicinity of the tip of the double blade turbine, an induced flow moving from the pressure surface toward the suction surface and a induced flow moving from the blade root toward the blade tip are generated at the trailing edge of each blade, and the blade tip device (4 ) These induced flows are synthesized in the vicinity and flow into the blade tip device (4) to generate lift (11). The rotational direction component of this lift (11) works as torque (14).
図４.は翼先端ディバイス（４）付近の翼断面（７）周辺の流れと発生力のベクトル説明図である。翼先端ディバイス（４）は回転速度(８）で回転している。第１の翼（２）と第２の翼（３）によって誘導速度（９）が発生する。流体は翼先端ディバイス（４）の翼断面（７）に、回転速度(８）と誘導速度（９）とで合成された流入速度（１０）で流入する。これによって翼断面（７）には、揚力（１１）が発生し、同時に抗力（１２）が発生する。これらを合成した揚抗合成力（１３）から回転方向分力としてトルク（１４）が得られる。 FIG. 4 is a vector explanatory diagram of the flow and generated force around the blade cross section (7) in the vicinity of the blade tip device (4). The blade tip device (4) is rotating at a rotational speed (8). An induced speed (9) is generated by the first wing (2) and the second wing (3). The fluid flows into the blade cross section (7) of the blade tip device (4) at an inflow speed (10) synthesized by the rotational speed (8) and the induction speed (9). As a result, lift (11) is generated on the blade cross section (7), and at the same time, drag (12) is generated. Torque (14) is obtained as a component force in the rotational direction from the combined lift-drag force (13).
以上の実施形態は、あくまでも要部の一例を示すものであり、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく変更および修正が可能である。 The above embodiment is merely an example of a main part, and the present invention is not limited to such an embodiment, and can be changed and modified without departing from the scope of the present invention.
河川発電、潮流発電、海流発電、風力発電、水力発電など流体の種類を問わない二重翼の翼先端ディバイスとして、幅広い分野で利用することができる。 It can be used in a wide range of fields as a double-wing blade tip device, regardless of the type of fluid, such as river power generation, tidal current power generation, ocean current power generation, wind power generation, and hydropower generation.
推進器、ポンプ、送風機など流体の種類を問わない二重翼の翼先端ディバイスとして、幅広い分野で利用することができる。 It can be used in a wide range of fields as a blade tip device of a double blade regardless of the type of fluid such as a propulsion device, a pump, and a blower.
本発明の翼先端ディバイスを装備した二重翼は、門型形状によって構造強度が高くなり、薄肉構造とすることができる。 The double wing equipped with the wing tip device of the present invention has a high structural strength due to the portal shape, and can have a thin structure.
本発明の翼先端ディバイスを装備した二重翼は大型化による撓みによって発生する翼先端付近のピッチ角変動への影響が抑制され、ウィングレット効果を持った大型流体翼として利用できる。 The double wing equipped with the wing tip device of the present invention can be used as a large fluid wing having a winglet effect because the influence on the pitch angle fluctuation in the vicinity of the wing tip caused by deflection due to an increase in size is suppressed.
本発明の翼先端ディバイスを装備した二重翼は、翼先端に発生する渦を抑制することができ、低騒音型の翼として利用することができる。 The double wing equipped with the wing tip device of the present invention can suppress the vortex generated at the wing tip and can be used as a low noise type wing.
１ ハブ
２ 第1の翼
３ 第２の翼
４ 翼先端ディバイス
５ 流れの方向
６ 回転方向
７ 翼断面
８ 回転速度
９ 誘導速度
１０ 流入速度
１１ 揚力
１２ 抗力
１３ 揚抗合成力
１４ トルク
１５ 翼回転中心
１６ 翼母線
１７ 翼先端基準線
１８ スキュー角
１９ レーキ角
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Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016019032A JP2017137809A (en) | 2016-02-03 | 2016-02-03 | Blade tip device for double blades |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2016019032A JP2017137809A (en) | 2016-02-03 | 2016-02-03 | Blade tip device for double blades |
Publications (1)
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Family
ID=59566351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2016019032A Pending JP2017137809A (en) | 2016-02-03 | 2016-02-03 | Blade tip device for double blades |
Country Status (1)
| Country | Link |
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2016
- 2016-02-03 JP JP2016019032A patent/JP2017137809A/en active Pending
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