RU191762U1 - WIND POWER INSTALLATION OF ORTHOGONAL TYPE - Google Patents

WIND POWER INSTALLATION OF ORTHOGONAL TYPE Download PDF

Info

Publication number
RU191762U1
RU191762U1 RU2019117472U RU2019117472U RU191762U1 RU 191762 U1 RU191762 U1 RU 191762U1 RU 2019117472 U RU2019117472 U RU 2019117472U RU 2019117472 U RU2019117472 U RU 2019117472U RU 191762 U1 RU191762 U1 RU 191762U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blade
rotation
wind wheel
wind
axis
Prior art date
Application number
RU2019117472U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Степанович Сухин
Ирина Владимировна Чернобай
Геннадий Тамазиевич Каличава
Original Assignee
Владимир Степанович Сухин
Ирина Владимировна Чернобай
Геннадий Тамазиевич Каличава
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 Владимир Степанович Сухин, Ирина Владимировна Чернобай, Геннадий Тамазиевич Каличава filed Critical Владимир Степанович Сухин
Priority to RU2019117472U priority Critical patent/RU191762U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU191762U1 publication Critical patent/RU191762U1/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
    • 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
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/06—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • 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

Использование: в конструкциях ветроэнергетических установок с вертикальной осью вращения, предназначенных для обеспечения электроэнергией электросетей бытового и промышленного назначения, потребляющих электроэнергию малой и средней мощности.Сущность: ветроэнергетическая установка ортогонального типа содержит мачту с электрогенератором и ветроколесо, выполненное в виде радиальных от мачты траверс в соединении вала генератора с вертикальными лопастями аэродинамического профиля, обращенного выпуклостью к оси вращения ветроколеса. Каждая лопасть ветроколеса снабжена дополнительной лопастью с таким же аэродинамическим профилем и величиной хорды. Дополнительная лопасть имеет типовой для дозвуковых скоростей предкрылок и установлена относительно лопасти выпуклостью к оси вращения со смещением к оси вращения на 1/3 хорды и на 2/3 хорды в сторону вращения ветроколеса. Каждая лопасть и дополнительная лопасть установлены на траверсе с возможностью изменения их угла атаки с фиксацией выбранного угла.Технические преимущества: увеличение крутящего момента лопасти и, как следствие, увеличение мощности ветроэнергетической установки; расширение технических возможностей. 2 ил.Usage: in the constructions of wind power plants with a vertical axis of rotation, designed to provide electricity to household and industrial power networks, consuming electricity of small and medium power. Essence: an orthogonal type wind power plant contains a mast with an electric generator and a wind wheel made in the form of traverses radial from the mast in connection generator shaft with vertical blades of aerodynamic profile, convex to the axis of rotation of the wind wheel . Each blade of the wind wheel is equipped with an additional blade with the same aerodynamic profile and the size of the chord. The additional blade has a slat typical of subsonic speeds and is installed relative to the blade by a bulge to the axis of rotation with an offset to the axis of rotation by 1/3 of the chord and by 2/3 of the chord in the direction of rotation of the wind wheel. Each blade and additional blade are mounted on the traverse with the possibility of changing their angle of attack with fixing the selected angle. Technical advantages: increased torque of the blade and, as a result, increased power of the wind power installation; expanding technical capabilities. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области нетрадиционной энергетики и может быть использована в конструкциях ветроэнергетических установок с вертикальной осью вращения, предназначенных для обеспечения электроэнергией электросетей бытового и промышленного назначения, потребляющих электроэнергию малой и средней мощности.The utility model relates to the field of alternative energy and can be used in the construction of wind turbines with a vertical axis of rotation, designed to provide electricity to household and industrial networks that consume electricity of small and medium power.

Известен ветрогенератор с вертикальной осью вращения, включающей ротор, ветроколесо, статор, причем ось вращения ротора и ветроколеса совпадает с вертикальной осью вращения, а также ветроколесо содержит, по меньшей мере, три траверсы, каждая из которых прикреплена одним концом к ротору, на втором конце закреплена одна вертикально установленная лопасть, имеющая выпукло-вогнутый аэродинамический профиль, обращенный своей выпуклой частью наружу (от оси вращения ветроколеса). Лопасти могут быть выполнены из алюминия, стекловолокна, стеклотекстолита, текстолита, стеклопластика, эпоксидной смолы или комбинации, по меньшей мере, двух приведенных материалов [см. пат. Украины №110606 по классам МПК2016 F03D 3/00, F03D 7/00, Н02К 21/00 опубликованный 10.10.2016 г. в Бюл. №19].Known wind generator with a vertical axis of rotation, including the rotor, wind wheel, stator, and the axis of rotation of the rotor and wind wheel coincides with the vertical axis of rotation, and the wind wheel contains at least three traverses, each of which is attached at one end to the rotor, at the second end one vertically mounted blade is fixed, having a convex-concave aerodynamic profile, facing outward with its convex part (from the axis of rotation of the wind wheel). The blades can be made of aluminum, fiberglass, fiberglass, textolite, fiberglass, epoxy resin or a combination of at least two of these materials [see US Pat. Of Ukraine No. 110606 in IPC classes 2016 F03D 3/00, F03D 7/00, Н02К 21/00 published on 10/10/2016 in Byul. No. 19].

Основным недостатком данного технического решения является недостаточная эффективность использования энергии набегающего воздушного потока, что вызвано установкой лопастей выпуклой частью наружу, а вогнутой - вовнутрь. При вхождении такой лопасти в рабочую зону, воздушный поток сначала попадает на ее вогнутую часть и вызывает торможение лопасти, поскольку выпуклая часть еще находится «в тени» тела лопасти. И только лишь когда лопасть при повороте центральной оси ветро-колеса установится параллельно воздушному потоку, в ней появляется подъемная сила, вызывающая тягу и принудительное вращение всего ветроколеса. Противоположная же лопасть на данном этапе никакого участия в обеспечении вращения ветроколеса не принимает. Из сказанного следует, что только одна лопасть обеспечивает вращение ветроколеса, то есть использование мощности ветрового потока оказывается минимальным.The main disadvantage of this technical solution is the lack of energy efficiency of the incoming air flow, which is caused by the installation of the blades with the convex part outward and the concave part inward. When such a blade enters the working area, the air flow first enters its concave part and causes the braking of the blade, since the convex part is still “in the shadow” of the body of the blade. And only when the blade, when the central axis of the wind wheel is rotated, is installed parallel to the air flow, a lifting force appears in it, causing traction and forced rotation of the entire wind wheel. The opposite blade at this stage does not take any part in ensuring the rotation of the wind wheel. From the foregoing, it follows that only one blade provides rotation of the wind wheel, that is, the use of wind flow power is minimal.

Этот недостаток устранен в ветроэнергетической установке с вертикальной осью вращения, включающая ротор, ветроколесо, статор, причем ось вращения ротора и ветроколеса совпадает с вертикальной осью вращения, а также ветроколесо содержит две траверсы, каждая из которых прикреплена одним концом к ротору, на втором конце закреплена одна вертикально установленная лопасть, имеющая двояковыпуклый аэродинамический профиль, обращенный своей большей выпуклостью вовнутрь (к оси вращения ветроколеса) [см. Международную заявку №WO 2013/065927 по классу МПК2006 F03D 11/00, F03D 3/06 опубликованную 10.05.2013 года].This disadvantage is eliminated in a wind turbine with a vertical axis of rotation, including a rotor, a wind wheel, a stator, and the axis of rotation of the rotor and wind wheel coincides with a vertical axis of rotation, and the wind wheel contains two traverses, each of which is attached at one end to the rotor, fixed at the second end one vertically mounted blade having a biconvex aerodynamic profile facing inward with its greater convexity (to the axis of rotation of the wind wheel) [see International application No. WO 2013/065927 for IPC class 2006 F03D 11/00, F03D 3/06 published on 05/10/2013].

Из-за двояковыпуклости лопасти, несмотря на несимметричность выпуклостей, в ней практически отсутствует подъемная сила, «тянущая» лопасть вперед, вызывая вращающий момент, проворачивающий ветроколесо относительно вертикальной оси его крепления. В данной ветроэнергетической установке вращение ветроколеса обеспечивается за счет установки лопасти под углом (угол атаки), однако, скорость вращения лопастей в такой ветроэнергетической установки не превышает скорость набегающего ветрового потока, то есть, такие установки считаются тихоходными и используются в качестве ветровых водоподъемников, а для выработки электроэнергии они не приспособлены (из-за тихоходности).Due to the biconvexity of the blade, despite the asymmetry of the bulges, there is practically no lifting force, “pulling” the blade forward, causing a torque that rotates the wind wheel relative to the vertical axis of its attachment. In this wind power installation, the rotation of the wind wheel is ensured by installing the blades at an angle (angle of attack), however, the speed of rotation of the blades in such a wind power installation does not exceed the speed of the incident wind flow, that is, such installations are considered slow-moving and are used as wind water elevators, and for they are not adapted to generate electricity (due to low speed).

Наиболее близкой по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемой за прототип, является ветроэнергетическая установка ортогонального типа (с вертикальной осью вращения), включающая мачту с электрогенератором и ветроколесо, выполненное в виде радиально отходящих от мачты траверс в соединении вала генератора с вертикальными лопастями аэродинамического профиля, обращенного выпуклостью к оси вращения ветроколеса [см. официальный сайт МАП Энергия - ветрогенераторы: ЭНЕРГИЯ ВЕТРА 220. 3) Вертикальные ветрогенераторы с самолетным профилем крыла, пятилопастные [Название с экрана]. - Электронный ресурс. - Режим доступа: www.vetrogenerator.ru. - Вход в сайт 25.12.2018 г. 10 ч. 55 мин.].The closest in essence and the achieved effect, taken as a prototype, is an orthogonal type wind turbine (with a vertical axis of rotation), including a mast with an electric generator and a wind wheel, made in the form of a traverse radially extending from the mast in the connection of the generator shaft with vertical aerodynamic blades, convex to the axis of rotation of the wind wheel [see MAP Energy official website - wind generators: WIND 220 ENERGY. 3) Five-bladed vertical wind generators with an airplane wing profile [Screen title]. - Electronic resource. - Access mode: www.vetrogenerator.ru. - Login to the site 12.25.2018 10 h. 55 min.].

Несмотря на то, что разворотом лопастей на 180° (выпуклостью вовнутрь) авторам удалось несколько увеличить активную зону (сектор, в котором в лопасти возникает подъемная сила, вызывающая момент вращения ветроколеса), все же, известная ветроэнергетическая установка недостаточно использует мощность набегающего ветрового потока. Это связано с тем, что в данной конструкции выпуклая часть лопасти «работает» не полностью: в задней части лопасти происходит срыв воздушного потока, создается вакуум, который тормозит лопасть (тянет назад), тем самым снижая крутящий момент. В результате этого аэродинамического явления, данная ветроэнергетическая установка недостаточно использует энергию набегающего ветрового потока, следовательно, для дальнейшего увеличения установочной мощности ветроэнергетической установки необходимо либо увеличивать диаметр ее ветроколеса, либо количество лопастей. Однако, увеличенное ветроколесо также будет терять часть энергии ветрового потока по той же причине - несовершенства конструкции лопастей: ограниченности их аэродинамических свойств, а простое увеличение лопастей, не только усложняет конструкцию ветроустановки и балансировку лопастей, но и не может быть бесконечным, поскольку каждая лопасть будет создавать воздушную тень для последующей, тем самым, практически полностью «выключая» из работы «затененную» лопасть.Despite the fact that the authors rotated the blades through 180 ° (convex inward), they managed to slightly increase the active zone (the sector in which the lift forces in the blades causing the moment of rotation of the wind wheel), nevertheless, the well-known wind power installation does not use enough the power of the incoming wind flow. This is due to the fact that in this design the convex part of the blade “does not work” completely: in the rear part of the blade there is a disruption of the air flow, a vacuum is created that brakes the blade (pulls backward), thereby reducing torque. As a result of this aerodynamic phenomenon, this wind power installation does not sufficiently use the energy of the incident wind flow, therefore, to further increase the installation capacity of the wind power installation, it is necessary either to increase the diameter of its wind wheel or the number of blades. However, the increased wind wheel will also lose some of the energy of the wind flow for the same reason - imperfections in the design of the blades: the limitations of their aerodynamic properties, and a simple increase in the blades, not only complicates the design of the wind turbine and the balancing of the blades, but cannot be infinite, since each blade will create an air shadow for the subsequent one, thereby, almost completely “turning off” the “shaded” blade.

Вторым недостатком известной ветроэнергетической установки является то, что на каждой траверсе закреплено одинарная лопасть, размер (хорда) которой определяет размер активной зоны (сектор, в котором лопасть «работает»). В известной установке этот сектор довольно узкий. Увеличить его невозможно, поскольку для этого необходимо увеличивать хорду лопасти, а она, в свою очередь, находится в функциональной зависимости с диаметром ветроколеса: при малом диаметре ветроколеса задняя часть широкой лопасти будет тормозить, сводя на «нет» тянущие свойства передней части лопасти, поскольку задняя часть широкой лопасти не будет располагаться параллельно воздушному потоку.The second disadvantage of the known wind power installation is that a single blade is fixed on each traverse, the size (chord) of which determines the size of the active zone (the sector in which the blade "works"). In a well-known installation, this sector is rather narrow. It is impossible to increase it, because for this it is necessary to increase the chord of the blade, and it, in turn, is functionally dependent on the diameter of the wind wheel: with a small diameter of the wind wheel, the back of the wide blade will slow down, negating the pulling properties of the front of the blade, because the back of the wide blade will not be parallel to the air flow.

Третьим недостатком известной ветроэнергетической установки является то, что ее лопасти не имеют возможность изменять угол атаки. Если возникнет необходимость, например, изменился профиль или размер лопасти или имеется специфика ветрового потока, необходимость изменения мощности ветроэнергетической установки, понятно, гораздо экономичнее изменить угол атаки лопасти, чем менять все ветроколесо. Но эта техническая возможность в известном техническом решении упущена.The third disadvantage of the known wind power installation is that its blades do not have the ability to change the angle of attack. If there is a need, for example, the profile or size of the blade has changed or there is a specific wind flow, the need to change the power of the wind power installation, it is clear that it is much more economical to change the angle of attack of the blade than to change the whole wind wheel. But this technical opportunity in a known technical solution is missed.

В основу полезной модели поставлена задача дальнейшего увеличения мощности ветроэнергетической установки с вертикальной остью вращения без увеличения ее габаритных размеров за счет увеличения крутящего момента путем изменения конструкции лопастей ветроколеса.The utility model is based on the task of further increasing the power of a wind power plant with a vertical axis of rotation without increasing its overall dimensions by increasing torque by changing the design of the blades of the wind wheel.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в ветроэнергетической установке ортогонального типа, включающей мачту с электрогенератором и ветроколесо в виде радиально отходящих от мачты траверс в соединении вала электрогенератора с вертикальными лопастями аэродинамического профиля, обращенного выпуклостью к оси вращения ветроколеса, согласно предложению, каждая лопасть ветроколеса снабжена дополнительной лопастью с таким же аэродинамическим профилем и величиной хорды, при этом дополнительная лопасть имеет типовой для дозвуковых скоростей предкрылок и установлена относительно лопасти выпуклостью к оси вращения со смещением к оси вращения на 1/3 хорды и на 2/3 хорды в сторону вращения ветроколеса, а также каждая лопасть и дополнительная лопасть установлены на траверсе с возможностью изменения их угла атаки с фиксацией выбранного угла.The solution to this problem is achieved by the fact that in an orthogonal type wind power installation, including a mast with an electric generator and a wind wheel in the form of a traverse radially extending from the mast in the connection of the electric generator shaft with vertical aerodynamic profile blades, convex to the axis of rotation of the wind wheel, according to the proposal, each wind wheel blade is equipped additional blade with the same aerodynamic profile and the size of the chord, while the additional blade has a typical subsonic of the slat speeds and is set relative to the blade by convexity to the axis of rotation with a shift to the axis of rotation by 1/3 chords and 2/3 chords in the direction of rotation of the wind wheel, as well as each blade and additional blade mounted on the traverse with the ability to change their angle of attack with fixation selected angle.

Благодаря тому, что дополнительная лопасть «прикрывает» и своей вогнутостью изменяет направление воздушного потока, происходит прижатие этого воздушного потока к выпуклой части лопасти, в результате чего рабочий угол атаки (угол атаки без срыва потока) лопасти становится в несколько раз больше, чем у одиночного крыла (прототипа). Благодаря тому, что предкрылок направляет набегающий воздушный поток на выпуклую часть дополнительной лопасти, эффективность работы последней также увеличивается по той же причине. Таким образом, дополнительная лопасть с предкрылком, в совокупности с лопастью, увеличивают сектор активной работы лопасти без увеличения диаметра ветроколеса, обеспечивая увеличение крутящего момента, а значит - и установочную мощность предложенной ветроэнергетической установки. Смещение дополнительной лопасти на 1/3 хорды к оси вращения и на 2/3 хорды лопасти в сторону вращения ветроколеса является оптимальным и подобрано опытным путем. Любые другие уровни смещения, даже незначительные, заметно снижают скорость вращения ветроколеса, а значит, и крутящий момент. Установка лопастей с возможностью изменения угла атаки расширяет технико-функциональные возможности предложенной ветроэнергетической установки.Due to the fact that the additional blade “covers” and with its concavity changes the direction of the air flow, this air stream is pressed against the convex part of the blade, as a result of which the working angle of attack (angle of attack without stalling) of the blade becomes several times larger than that of a single wing (prototype). Due to the fact that the slat directs the incoming air flow to the convex part of the additional blade, the efficiency of the latter also increases for the same reason. Thus, an additional blade with a slat, together with the blade, increase the active sector of the blade without increasing the diameter of the wind wheel, providing an increase in torque, and hence the installation capacity of the proposed wind power installation. The shift of the additional blade by 1/3 of the chord to the axis of rotation and by 2/3 of the chord of the blade in the direction of rotation of the wind wheel is optimal and is selected experimentally. Any other levels of displacement, even insignificant, significantly reduce the speed of rotation of the wind wheel, and hence the torque. The installation of the blades with the ability to change the angle of attack expands the technical and functional capabilities of the proposed wind power installation.

Дальнейшая сущность полезной модели поясняется совместно с иллюстрационным материалом, на котором изображено следующее: фиг. 1 - внешний вид предложенной ветроэнергетической установки ортогонального типа; фиг. 2 - фрагмент ветроколеса, в частности, расположение в пространстве лопасти, дополнительной лопасти и предкрылка, вид сверху.The further essence of the utility model is explained in conjunction with illustrative material, which depicts the following: FIG. 1 - appearance of the proposed wind power installation of orthogonal type; FIG. 2 - a fragment of a wind wheel, in particular, the location in space of the blade, additional blade and slat, top view.

Предложенная ветроэнергетическая установка ортогонального типа содержит ветроколесо с траверсами 1, каждая из которых прикреплена одним концом к оси вращения 2. На втором (консольном) конце траверсы 1 закреплена вертикально установленная лопасть 3, имеющая выпукло-вогнутый аэродинамический профиль, обращенный своей выпуклой частью вовнутрь ветроколеса. Лопасть 3 ветроколеса снаружи снабжена дополнительной лопастью 4 аэродинамического профиля, смещенной вперед в сторону вращения ветроколеса на 2/3 хорды и на 1/3 хорды к оси вращения 2. В свою очередь, дополнительная лопасть 4 снабжена предкрылком 5 (типичной формы и размеров для предкрылков), установленным на некотором расстоянии от носовой части этой дополнительной лопасти 4.The proposed wind power installation of orthogonal type contains a wind wheel with traverses 1, each of which is attached at one end to the axis of rotation 2. At the second (cantilever) end of the traverse 1, a vertically mounted blade 3 is mounted, having a convex-concave aerodynamic profile facing its convex part inside the wind wheel. The blade 3 of the wind wheel outside is equipped with an additional blade 4 of the aerodynamic profile, shifted forward in the direction of rotation of the wind wheel by 2/3 chords and 1/3 chords to the axis of rotation 2. In turn, the additional blade 4 is equipped with a slat 5 (typical shape and size for slats ) installed at some distance from the bow of this additional blade 4.

Ось вращения 2 одновременно является валом ротора электрогенератора 6. Статор электрогенератора 6 неподвижен и связан с мачтой 7 ветроэнергетической установки. Ротор электрогенератора 6 связан с ветроколесом через ось вращения 2 и вращается вместе с ним. При вращении ветроколеса, вращается ось 2, вместе с ней и ротор электрогенератора 6, вырабатывая электроэнергию.The axis of rotation 2 is simultaneously the rotor shaft of the electric generator 6. The stator of the electric generator 6 is stationary and connected to the mast 7 of the wind power installation. The rotor of the electric generator 6 is connected with the wind wheel through the axis of rotation 2 and rotates with it. When the wind wheel rotates, the axis 2 rotates, along with it the rotor of the electric generator 6, generating electricity.

Каждая лопасть 3 и дополнительная лопасть 4 установлены на траверсе 1 с возможностью изменения их угла атаки, для чего они могут поворачиваться относительно осей 8 по пазам 9 с фиксацией в выбранной положении.Each blade 3 and an additional blade 4 are mounted on the traverse 1 with the possibility of changing their angle of attack, for which they can rotate relative to the axes 8 along the grooves 9 with fixing in the selected position.

Предложенная ветроэнергетическая установка ортогонального типа работает следующим образом.The proposed wind power installation of the orthogonal type operates as follows.

Набегающий воздушный поток воздействует на лопасть 3 ветроколеса. Благодаря ее аэродинамическому профилю, воздушный поток огибает выпуклую часть лопасти, вызывая появление подъемной силы, которая тянет лопасть вперед, обеспечивая вращение ветроколеса. В обычной лопасти, на нисходящей части ее выпуклости возникает разряжение (вакуум), из-за которого эта часть лопасти «не работает», поскольку в ней не возникает подъемная сила. Это негативное явление предупреждает дополнительная лопасть 4, которая своей вогнутой частью направляет воздушный поток на хвостовую часть лопасти 3, благодаря чему, в последней появляется подъемная сила по всей длине выпуклой части лопасти 3. Поскольку дополнительная лопасть выполнена также выпукло-вогнутой, на ее выпуклой части также возникает подъемная сила, обеспечивающая дополнительный вращающий момент ветроколесу. Таким образом, дополнительная лопасть 4 своей вогнутой частью обеспечивает увеличение подъемной силы в лопасти 3, а своей выпуклой частью создает дополнительную подъемную силу. Предкрылок 5 защищает дополнительную лопасть 4 от срыва воздушного потока, что обеспечивает работу ее выпуклой части. К тому же, предкрылок 5 направляет воздушный поток на выпуклую часть дополнительной лопасти 4, обеспечивая в ней возникновение дополнительной подъемной силы. Лопасть 3, дополнительная лопасть 4 и предкрылок 5, работая совместно, увеличивают активную (рабочую) зону (сектор) и суммарную аэродинамическую силу, поэтому общая мощность ветроэнергетической установки возрастает без увеличения диаметра ветроколеса и количества лопастей по его диаметру.The incoming air flow acts on the blade 3 of the wind wheel. Due to its aerodynamic profile, the air flow bends around the convex part of the blade, causing the appearance of a lifting force that pulls the blade forward, providing rotation of the wind wheel. In a conventional blade, on the descending part of its convexity, a vacuum (vacuum) occurs, because of which this part of the blade "does not work", since the lifting force does not appear in it. This negative phenomenon prevents the additional blade 4, which directs the air flow to the tail portion of the blade 3 with its concave part, so that the latter has a lifting force along the entire length of the convex part of the blade 3. Since the additional blade is also convex-concave, on its convex part there is also a lifting force that provides additional torque to the wind wheel. Thus, the additional blade 4 with its concave part provides an increase in the lifting force in the blade 3, and with its convex part creates additional lifting force. The slat 5 protects the additional blade 4 from stalling the air flow, which ensures the operation of its convex part. In addition, the slat 5 directs the air flow to the convex part of the additional blade 4, providing it with the appearance of additional lifting force. The blade 3, additional blade 4 and slat 5, working together, increase the active (working) zone (sector) and the total aerodynamic force, therefore, the total power of the wind power installation increases without increasing the diameter of the wind wheel and the number of blades in its diameter.

Опытный образец предложенной ветроэнергетической установки был изготовлен и испытан. Ветроколесо с такими (спаренными) лопастями вращается в два раза быстрее, чем ветроколесо, взятое за прототип (размеры и площадь образцов одинаковы). Активный сектор работы лопастей в предложенной ветроэнергетической установке стал шире примерно в два раза. Если лопасти и предкрылок сблизить или отдалить, сместить вперед или назад от найденных опытным путем размеров, аэродинамическая подъемная сила резко снижается, что заметно сказывается на скорости вращения ветроколеса, следовательно, и на мощности ветроэнергетической установки.A prototype of the proposed wind power installation was manufactured and tested. A wind wheel with such (twin) blades rotates twice as fast as a wind wheel taken as a prototype (the dimensions and area of the samples are the same). The active sector of the blades in the proposed wind power installation has become approximately twice as wide. If the blades and the slat are brought closer or farther away, shifted forward or backward from the dimensions found experimentally, the aerodynamic lifting force decreases sharply, which noticeably affects the speed of rotation of the wind wheel, and therefore, the power of the wind power installation.

Существенное отличие заявленного технического решения, от ранее известных, заключается в том, что лопасть ветроколеса снабжена дополнительной лопастью, установленной от нее со смещением в двух направлениях, и дополнительная лопасть, в свою очередь, снабжена типовым предкрылком. Указанная система лопастей, в совокупности, дополняя друг друга, обеспечивают расширение активной зоны работы лопастей за счет максимально возможного использования их аэродинамического профиля. В результате этого, скорость вращения и мощность ветроэнергетической установки возрастает без увеличения размеров ветроколеса и количества лопастей. Ни одна из известных ветроэнергетических установок ортогонального типа не могут обладать указанными свойствами, поскольку не содержат в своем составе всей совокупности существенных признаков, присущих заявленному техническому решению.A significant difference between the claimed technical solution and the previously known ones is that the blade of the wind wheel is equipped with an additional blade mounted from it with bi-directional bias, and the additional blade, in turn, is equipped with a typical slat. The specified system of blades, together, complementing each other, provide expansion of the active zone of the blades due to the maximum possible use of their aerodynamic profile. As a result of this, the rotation speed and power of the wind power installation increases without increasing the size of the wind wheel and the number of blades. None of the well-known orthogonal-type wind power plants can have the indicated properties, since they do not contain in their composition the entire set of essential features inherent in the claimed technical solution.

К техническим преимуществам заявленного технического решения, по сравнению с прототипом, можно отнести следующее:The technical advantages of the claimed technical solution, in comparison with the prototype, include the following:

- увеличение крутящего момента лопасти за счет отсутствия на гораздо больших углах атаки срыва воздушного потока;- an increase in the torque of the blade due to the absence of airflow disruption at much larger angles of attack;

- увеличение мощности ветроэнергетической установки за счет увеличения суммарной подъемной силы лопастей без увеличения размеров установки и количества лопастей;- increase the power of the wind power installation by increasing the total lifting force of the blades without increasing the size of the installation and the number of blades;

- расширение технических возможностей за счет возможности регулировки угла атаки лопастей и дополнительных лопастей;- expanding technical capabilities due to the ability to adjust the angle of attack of the blades and additional blades;

- снижение вибрации и аэродинамического шума за счет уравновешенности системы лопастей.- reduction of vibration and aerodynamic noise due to the balance of the blade system.

Экономический эффект от внедрения предложенного технического решения по сравнению с использованием прототипа, получают за счет универсальности рабочих органов (все лопасти имеют одинаковый аэродинамический профиль), а также за счет того, что для получения большей электрической мощности, нет необходимости увеличивать размеры ветроэнергетической установки или усложнять ее конструкцию.The economic effect of introducing the proposed technical solution in comparison with the use of the prototype is obtained due to the versatility of the working bodies (all blades have the same aerodynamic profile), and also due to the fact that to obtain greater electrical power, there is no need to increase the size of the wind power installation or complicate it construction.

Claims (1)

Ветроэнергетическая установка ортогонального типа, включающая мачту с электрогенератором и ветроколесо в виде радиальных от мачты траверс в соединении вала генератора с вертикальными лопастями аэродинамического профиля, обращенного выпуклостью к оси вращения ветроколеса, отличающаяся тем, что каждая лопасть ветроколеса снабжена дополнительной лопастью, при этом дополнительная лопасть имеет предкрылок и установлена относительно лопасти выпуклостью к оси вращения со смещением к оси вращения ветроколеса на 1/3 хорды и на 2/3 хорды в сторону вращения ветроколеса, а также каждая лопасть и дополнительная лопасть установлены на траверсе с возможностью изменения их угла атаки с фиксацией выбранного угла.An orthogonal type wind turbine, including a mast with an electric generator and a wind wheel in the form of traverses radial from the mast in the connection of the generator shaft with the vertical aerodynamic blades, convex to the axis of rotation of the wind wheel, characterized in that each wind wheel blade is equipped with an additional blade, while the additional blade has slat and installed relative to the blade convexity to the axis of rotation with offset to the axis of rotation of the wind wheel 1/3 chords and 2/3 chords a hundred ONU rotating propeller, as well as each blade and the additional blade is mounted on the boom to vary their angle of attack with the fixation of the selected angle.
RU2019117472U 2019-06-04 2019-06-04 WIND POWER INSTALLATION OF ORTHOGONAL TYPE RU191762U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117472U RU191762U1 (en) 2019-06-04 2019-06-04 WIND POWER INSTALLATION OF ORTHOGONAL TYPE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117472U RU191762U1 (en) 2019-06-04 2019-06-04 WIND POWER INSTALLATION OF ORTHOGONAL TYPE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU191762U1 true RU191762U1 (en) 2019-08-21

Family

ID=67733979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019117472U RU191762U1 (en) 2019-06-04 2019-06-04 WIND POWER INSTALLATION OF ORTHOGONAL TYPE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU191762U1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2283968C1 (en) * 2005-02-21 2006-09-20 Станислав Афанасьевич Лисняк Windmill
UA87366C2 (en) * 2007-10-02 2009-07-10 Виктор Алексеевич Слободюк Combined windmill
EA013527B1 (en) * 2001-01-05 2010-06-30 Латеколс Сиа Vertical axis wind turbine
RU120152U1 (en) * 2012-05-24 2012-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" WIND ELECTRIC GENERATOR
EA019896B1 (en) * 2007-09-06 2014-07-30 Ваттз Инк. Energy extraction device with banks of blades
WO2017156135A1 (en) * 2016-03-08 2017-09-14 Ignacio Juarez Vertical axis wind turbine
US20180363624A1 (en) * 2017-06-14 2018-12-20 Arken S.P.A. Wind turbine with pairs of blades to deflect airflow

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA013527B1 (en) * 2001-01-05 2010-06-30 Латеколс Сиа Vertical axis wind turbine
RU2283968C1 (en) * 2005-02-21 2006-09-20 Станислав Афанасьевич Лисняк Windmill
EA019896B1 (en) * 2007-09-06 2014-07-30 Ваттз Инк. Energy extraction device with banks of blades
UA87366C2 (en) * 2007-10-02 2009-07-10 Виктор Алексеевич Слободюк Combined windmill
RU120152U1 (en) * 2012-05-24 2012-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" WIND ELECTRIC GENERATOR
WO2017156135A1 (en) * 2016-03-08 2017-09-14 Ignacio Juarez Vertical axis wind turbine
US20180363624A1 (en) * 2017-06-14 2018-12-20 Arken S.P.A. Wind turbine with pairs of blades to deflect airflow

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2533426C (en) Vertical-axis wind turbine
US8550786B2 (en) Vertical axis wind turbine with self-starting capabilities
US7726935B2 (en) Wind turbine rotor projection
US7802967B2 (en) Vertical axis self-breaking wind turbine
US7976267B2 (en) Helix turbine system and energy production means
US4781523A (en) Fluid energy turbine
US20110206526A1 (en) Vertical-axis wind turbine having logarithmic curved airfoils
US6239506B1 (en) Wind energy collection system
US20120076656A1 (en) Horizontal Axis Logarithmic Spiral Fluid Turbine
US9989033B2 (en) Horizontal axis wind or water turbine with forked or multi-blade upper segments
US9863398B2 (en) Wind-powered rotor and energy generation method using said rotor
WO2009072116A2 (en) Turbine blade constructions particular useful in vertical-axis wind turbines
RU2654550C2 (en) Wind power generation tower provided with gyromill type wind turbine (versions)
EP3613980A1 (en) Vertical-shaft turbine
JP6954739B2 (en) Rotor for generator
RU191762U1 (en) WIND POWER INSTALLATION OF ORTHOGONAL TYPE
RU2716635C1 (en) Wind-driven power plant of orthogonal type
WO2020219001A1 (en) Vertical axis-type wind turbine assembly
JP6126287B1 (en) Vertical axis spiral turbine
KR20020005556A (en) Savonius Windmill Blade with Air-Vent Groove
RU120152U1 (en) WIND ELECTRIC GENERATOR
JP2003222071A (en) Invention of darries wind turbine power generation setting a plurality of power generators and wind collecting panel
UA137909U (en) ORTHOGONAL TYPE OF WIND ENERGY INSTALLATION
KR20020005538A (en) Half Elliptic Tube Shaped Vertical Axis Wind Turbine Blade with Air-foil type Damper
KR20140123324A (en) Ventilation Duct Exhaust Energy Capturing Power Generation System

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200605