RU117521U1

RU117521U1 - WIND ENGINE

Info

Publication number: RU117521U1
Application number: RU2012107570/06U
Authority: RU
Inventors: Олег Анатольевич Бочарников; Дмитрий Александрович Кунин; Игорь Семёнович Медведев
Original assignee: Гандельман Леонид Яковлевич
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2012-06-27

Abstract

Ветродвигатель, содержащий ветроколесо с осесимметричным центральным телом и закрепленными внутри центрального тела подкосами, удерживающими расположенный над лопастями ветроколеса кольцевой обтекатель, на задней кромке которого размещены лепестки, отличающийся тем, что лепестки изогнуты с образованием дугообразной формы в поперечном сечении и прямоугольной формы в плане, и расположены выпуклой частью в сторону передней кромки кольцевого обтекателя наружу от его оси симметрии. A wind turbine containing a wind wheel with an axisymmetric central body and struts fixed inside the central body, holding an annular fairing located above the blades of the wind wheel, on the trailing edge of which there are petals, characterized in that the petals are bent with the formation of an arcuate shape in cross section and rectangular in plan, and are arranged with a convex part towards the front edge of the annular fairing outward from its axis of symmetry.

Description

Заявляемая полезная модель относится к области ветроэнергетики, а, именно, к устройствам для получения электроэнергии нетрадиционным способом.The inventive utility model relates to the field of wind energy, and, in particular, to devices for generating electricity in an unconventional way.

Известен ветродвигатель, содержащий ветроколесо с осесимметричным центральным телом с килем в хвостовой части и кольцевой обтекатель, закрепленный на центральном теле с помощью лопаток, на входе которого закреплена сетка (патент РФ на полезную модель №12195).Known wind turbine containing a wind wheel with an axisymmetric central body with a keel in the tail and an annular cowl mounted on the Central body using blades, the input of which is fixed mesh (RF patent for utility model No. 12195).

Недостатком этого ветродвигателя является относительно низкая эффективность.The disadvantage of this wind turbine is its relatively low efficiency.

Известен также ветродвигатель, являющимся наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели, содержащий ветроколесо с осесимметричным центральным телом и закрепленный на центральном теле с помощью лопаток или подкосов кольцевой обтекатель, задняя кромка которого выполнена в виде равномерно расположенных по окружности плоских лепестков (патент РФ на полезную модель №38364).A wind turbine is also known, which is the closest analogue of the claimed utility model, containing a wind wheel with an axisymmetric central body and an annular cowl mounted on the central body using blades or struts, the trailing edge of which is made in the form of flat petals evenly spaced around the circumference (RF patent for utility model No. 38364).

Данный ветродвигатель также недостаточно эффективен.This wind turbine is also not efficient enough.

Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы ветродвигателя.The technical task of the claimed utility model is to increase the efficiency of the wind turbine.

Задача решается тем, что в ветродвигателе, содержащем ветроколесо с осесимметричным центральным телом и закрепленными внутри центрального тела подкосами, удерживающими расположенный над лопастями ветроколеса кольцевой обтекатель, на задней кромке которого размещены лепестки, лепестки изогнуты с образованием дугообразной формы в поперечном сечении и прямоугольной формы в плане, и расположены выпуклой частью в сторону передней кромки кольцевого обтекателя наружу от его оси симметрии.The problem is solved in that in a wind turbine containing a wind wheel with an axisymmetric central body and braces fixed inside the central body, holding an annular cowl located above the wind wheel blades, on the trailing edge of which there are petals, the petals are bent to form an arcuate shape in cross section and a rectangular shape in plan , and are located in the convex part toward the front edge of the annular radome outward from its axis of symmetry.

Конструкция ветродвигателя обеспечивает повышение эффективности работы, при которой повышение скорости потока достигается за счет создания комбинированного эффекта понижения давления в зоне истечения потока из кольцевого обтекателя и эжектирования этого потока внешним воздушным потоком.The design of the wind turbine provides an increase in operating efficiency, in which an increase in the flow rate is achieved by creating the combined effect of lowering the pressure in the zone of flow out of the annular cowl and ejecting this flow with an external air flow.

Полезная модель поясняется чертежами. На Фиг.1 изображен схематично ветродвигатель, а на Фиг.2 - лепестки обтекателя. Представленный на Фиг.1 ветродвигатель содержит кольцевой обтекатель 1, внутренняя поверхность которого получена вращением вокруг продольной оси О-О ветродвигателя несимметричного крыльевого профиля 2, обращенного выпуклой частью внутрь кольцевого обтекателя 1. По периметру задней кромки кольцевого обтекателя 1 наружу от его продольной оси размещены лепестки 3, имеющие дугообразную форму в поперечном сечении и прямоугольную форму в плане и расположенные выпуклой частью в сторону передней кромки кольцевого обтекателя 1.The utility model is illustrated by drawings. Figure 1 shows schematically a wind turbine, and figure 2 - petals of the fairing. The wind turbine shown in FIG. 1 contains an annular fairing 1, the inner surface of which is obtained by rotating around the longitudinal axis O-O of the asymmetric wing profile 2 wind turbine, convex inwardly into the annular fairing 1. The petals are arranged around the perimeter of the rear edge of the annular fairing 1 outward from its longitudinal axis 3, having an arcuate shape in cross section and a rectangular shape in plan and located convex part towards the front edge of the annular fairing 1.

Кольцевой обтекатель 1 закреплен на силовой раме 4 с помощью подкосов 5, что существенно упрощает конструкцию ветродвигателя и повышает ее надежность. На силовой раме 4 шарнирно закреплена также ось 6 ветроколеса 7 с лопастями 8. Корневые части лопастей 8, ось 6 ветроколеса 7 и силовая рама 4 закрыты осесимметричным центральным телом 9.The annular cowl 1 is mounted on the power frame 4 using struts 5, which greatly simplifies the design of the wind turbine and increases its reliability. The axis 6 of the wind wheel 7 with the blades 8 is also pivotally mounted on the power frame 4. The root parts of the blades 8, the axis 6 of the wind wheel 7 and the power frame 4 are closed by an axisymmetric central body 9.

Форма внутренней поверхности кольцевого обтекателя 1 и наружной поверхности осесимметричного центрального тела 9 формируют на входе в кольцевой обтекатель 1 перед лопастями 8 ветроколеса 7 конфузорный канал 10, а на выходе из кольцевого обтекателя 1 позади лопастей 8 ветроколеса 7 - диффузорный канал 11.The shape of the inner surface of the annular fairing 1 and the outer surface of the axisymmetric central body 9 is formed at the entrance to the annular fairing 1 in front of the blades 8 of the wind wheel 7, the confuser channel 10, and at the exit of the annular fairing 1 behind the blades 8 of the wind wheel 7 - the diffuser channel 11.

Принцип работы ветродвигателяThe principle of the wind turbine

Ветродвигатель работает следующим образом. Воздушный поток, попадая в конфузорный канал 10, разгоняется и поступает на лопасти 8 ветроколеса 7, которое преобразует кинетическую энергию воздушного потока в механическую энергию вращения оси 6 ветроколеса 7.The wind turbine operates as follows. The air flow, getting into the confuser channel 10, accelerates and enters the blades 8 of the wind wheel 7, which converts the kinetic energy of the air flow into the mechanical energy of rotation of the axis 6 of the wind wheel 7.

После прохождения через лопасти 8 ветроколеса 7 воздушный поток поступает в диффузорный канал 11, где его скорость снижается, что приводит к общему снижению скорости потока внутри кольцевого обтекателя 1. Что бы снизить эффект торможения потока в диффузорном канале 11 по периметру задней кромки кольцевого обтекателя 1 размещены лепестки 3, которые благодаря их размещению наружу от продольной оси ветродвигателя позволяют задействовать дополнительные массы воздуха в передаче их кинетической энергии воздушному потоку. При обтекании лепестков 3 внешним по отношению к кольцевому обтекателю 1 воздушным потоком за лепестками 3 возникает процесс активного образования вихрей, способствующих созданию зон пониженного давления за задней кромкой кольцевого обтекателя 1 и, соответственно, увеличению скорости истечения потока из диффузорного канала 11. Кроме того, при протекании внешнего потока в промежутках между криволинейными поверхностями лепестков 3, его скорость увеличивается и способствует дополнительному эжектированию внутреннего воздушного потока. Размер лепестков и промежутка К между ними определяется расчетным путем из условий оптимального вихреобразования и получения максимально возможной скорости потока, протекающего между лепестками 3.After passing through the blades 8 of the wind wheel 7, the air flow enters the diffuser channel 11, where its speed decreases, which leads to a general decrease in the flow velocity inside the annular cowl 1. To reduce the effect of drag in the flow in the diffuser channel 11 around the perimeter of the trailing edge of the annular cowl 1 petals 3, which, due to their placement outward from the longitudinal axis of the wind turbine, allow additional air masses to be used to transfer their kinetic energy to the air flow. When flowing around the petals 3 with an air flow external to the annular cowl 1 behind the petals 3, the process of active formation of vortices arises, which contribute to the creation of low pressure zones behind the trailing edge of the annular cowl 1 and, accordingly, increase the flow rate from the diffuser channel 11. In addition, when the flow of the external flow in the gaps between the curved surfaces of the petals 3, its speed increases and contributes to the additional ejection of the internal air flow. The size of the petals and the gap K between them is determined by calculation from the conditions of optimal vortex formation and obtaining the maximum possible flow rate between the petals 3.

Создание комбинированного эффекта пониженного давления в зоне истечения потока из диффузорного канала 11 и эффекта его эжектирования внешним воздушным потоком обеспечивает повышение скорости потока, обтекающего ветротурбину, на 3-5% большее, чем при применении плоских, в том числе разнонаправленных лепестков, использованных в принятом в качестве прототипа ветродвигателе (свидетельство на полезную модель РФ №38364), и, как следствие, повышение на 10-15% мощности, снимаемой с оси ветроколеса.The creation of the combined effect of reduced pressure in the zone of flow out of the diffuser channel 11 and the effect of its ejection by an external air stream provides an increase in the flow velocity flowing around the wind turbine by 3-5% more than when using flat, including multidirectional, petals used in as a prototype of a wind turbine (certificate for utility model of the Russian Federation No. 38364), and, as a result, an increase of 10-15% in the power removed from the axis of the wind wheel.

Полезная модель найдет широкое применение во всех отраслях, где имеется потребность в высокоэффективных и относительно малогабаритных нетрадиционных источниках получения электрической энергии.The utility model will find wide application in all industries where there is a need for highly efficient and relatively small non-traditional sources of electric energy.

Claims

A wind turbine comprising a wind wheel with an axisymmetric central body and struts fixed inside the central body, holding an annular cowl located above the wind wheel blades, on the trailing edge of which there are petals, characterized in that the petals are bent to form an arcuate shape in cross section and a rectangular shape in plan, and located convex part in the direction of the front edge of the annular fairing outward from its axis of symmetry.