RU2096259C1

RU2096259C1 - Rotary vertical axial wind motor

Info

Publication number: RU2096259C1
Application number: RU9393051920A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Мозжилкин; Андрей Михайлович Чернов; Юрий Анатольевич Блинков; Александр Григорьевич Маркушин
Original assignee: Владимир Викторович Мозжилкин; Андрей Михайлович Чернов; Юрий Анатольевич Блинков; Александр Григорьевич Маркушин
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: wind power engineering; shipbuilding. SUBSTANCE: wind motor is provided with lower and upper disk washers whose axis coincides with axis vertical axis of rotation of rotor. Lower faces of blades are provided with position retainers for engagement with holes made in washers. Blade turning mechanism is provided with member mounted on lower washer and made in form of truncated cone secured on axle of rotor. Each rod is spring-loaded and is provided with spherical member on one circular section which is in contact with surface of above-mentioned conical member; at other circular section it is articulated with leading edge of this blade by means of rod. EFFECT: enhanced reliability. 4 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к судостроению, а именно к судовым роторным двигателям, использующим для движения судна экологически чистую ветровую энергию, а также может быть использован для спортивных целей, развлечения и отдыха на воде. The invention relates to wind energy, in particular to shipbuilding, and in particular to marine rotary engines that use environmentally friendly wind energy to move the vessel, and can also be used for sports purposes, entertainment and water recreation.

Известен роторный вертикально-осевой ветродвижитель, содержащий вертикальную ось вращения ротора и вертикальные крылообразные лопасти, которые снабжены механизмом их поворота для изменения угла установки, содержащим тяги, связанные с лопастями (заявка ФРГ N 3600513, кл. B 63 H 13/00, опубл. 1987). Known rotary vertical-axial wind turbine containing a vertical axis of rotation of the rotor and vertical wing-shaped blades, which are equipped with a mechanism for their rotation to change the installation angle, containing traction associated with the blades (application Germany N 3600513, class B 63 H 13/00, publ. 1987).

Однако известный движитель обладает малой эффективностью и надежностью эксплуатации при повышенном расходовании энергии. However, the known propulsion system has low efficiency and operational reliability with increased energy consumption.

Технический результат от внедрения этого изобретения заключается в повышении эффективности и надежности эксплуатации ветродвижителя при уменьшении расхода энергии во время эксплуатации на его работу. The technical result from the implementation of this invention is to increase the efficiency and reliability of the operation of the wind turbine while reducing energy consumption during operation for its operation.

Это достигается тем, что роторный вертикально-осевой ветродвижитель содержит вертикальную ось вращения ротора и вертикальные крылообразные лопасти, которые снабжены механизмом их поворота для изменения угла установки, содержащим тяги, связанные с лопастями, ветродвижитель выполнен с нижней и верхней дисковыми шайбами, ось которых совпадает с вертикальной осью вращения ротора, на нижних торцах лопастей установлены фиксаторы их положения с возможностью их взаимодействия с отверстиями, которые выполнены в этих шайбах, а упомянутый механизм поворота лопастей выполнен с установленным на нижней шайбе элементом по форме усеченного конуса, закрепленным на оси ротора, при этом каждая из вышеуказанных тяг подпружинена на одном кольцевом участке и выполнена со сферическим элементом, касающимся поверхности вышеуказанного конусного элемента, а на другом посредством штанги шарнирно связана с передней кромкой этой лопасти. This is achieved by the fact that the rotor vertical-axis wind turbine contains a vertical axis of rotation of the rotor and vertical wing-shaped blades, which are equipped with a rotation mechanism for changing the installation angle, containing traction associated with the blades, the wind turbine is made with lower and upper disk washers, the axis of which coincides with the vertical axis of rotation of the rotor, at the lower ends of the blades mounted clamps of their position with the possibility of their interaction with the holes that are made in these washers, and the said fur the rotation of the blades is made with a truncated cone-shaped element mounted on the lower washer, mounted on the axis of the rotor, each of the above rods being spring-loaded in one annular section and made with a spherical element touching the surface of the above conical element, and pivotally connected on the other with the leading edge of this blade.

На фиг. 1 представлен роторный вертикально-осевой ветродвижитель в аксонометрической проекции; на фиг. 2 показана схема механизма поворота лопастей движителя; на фиг. 3 схема трансформации ротора в систему жестких парусов; на фиг. 4 схема маневрирования судна в зависимости от направления вращения роторов. In FIG. 1 shows a rotary vertical-axial wind turbine in axonometric projection; in FIG. 2 shows a diagram of the rotation mechanism of the propeller blades; in FIG. 3 diagram of the transformation of the rotor into a system of rigid sails; in FIG. 4 scheme of maneuvering a vessel depending on the direction of rotation of the rotors.

Роторный ветровой движитель содержит вертикальную ось 1, две четыре крылообразные лопасти 2, установленные вертикально, боковые кроки которых сверху и снизу соединены дисковыми шайбами 3, в которых выполнены отверстия 4 для вхождения фиксаторов положения лопастей 5 в виде штырей или в виде любых защелок. The rotary wind propeller contains a vertical axis 1, two four wing-shaped blades 2 mounted vertically, the side edges of which are connected from above and below by disk washers 3, in which openings 4 are made for the positioning of the position of the blades 5 in the form of pins or in the form of any latches.

Механизм поворота лопастей может быть реализован следующим образом. В нижней части шайбе 3 ротора установлен элемент 6 по форме усеченного конуса, закрепленный на оси ротора 1. имеются тяги 7, скользящие по поверхности элемента 6 на сферических элементах 8. Тяги 7 снабжены пружинами 9. The rotation mechanism of the blades can be implemented as follows. An element 6 is arranged in the lower part of the rotor washer 3 in the shape of a truncated cone, mounted on the axis of the rotor 1. There are rods 7 that slide along the surface of the element 6 on the spherical elements 8. The rods 7 are provided with springs 9.

Посредством штанг 20 тяги 7 соединены с передними кромками лопастей 2. Лопасти 2 могут поворачиваться около неподвижной оси 11, не совпадающей с положением штанги 10. При перемещении элемента 6 вниз-вверх тяги 7 совершают поступательное движение, поворачивая лопасти 2 на требуемый угол. By means of the rods 20, the rods 7 are connected to the leading edges of the blades 2. The blades 2 can rotate around a fixed axis 11 that does not coincide with the position of the rods 10. When the element 6 is moved up and down, the rods 7 perform translational motion by turning the blades 2 to the required angle.

Для преобразования ротора в крыло парус штанги 12 имеют возможность ручного освобождения от соединения с тягой 7 при развороте лопасти 2 на нужный угол установки и крепления штанги 10 в одном из отверстий 4 нижней шайбы для фиксации положения лопасти 27 Элемент 6 имеет винт 13 для регулировки положения. To convert the rotor into a wing, the sail of the rod 12 can be manually released from the connection with the rod 7 when the blade 2 is rotated to the desired angle of installation and fastening of the rod 10 in one of the holes 4 of the lower washer to fix the position of the blade 27. Element 6 has a screw 13 for adjusting the position.

Движитель работает следующим образом. The mover operates as follows.

Под действием ветра со скоростью V ротор раскручивается и появляется боковая сила F, действующая под тупым углом по направлению ветра. Under the influence of wind with a speed V, the rotor spins up and a lateral force F appears, acting at an obtuse angle in the direction of the wind.

Эксперименты в аэродинамической трубе показали, что тяговые характеристики двухлопастного ротора с лопастями размахом 200 мм, хордой 40 мм, радиусом ометаемой поверхности 100 мм, диаметром шайб 300 мм, профилем Д-2, совпадают с тяговыми характеристиками цилиндра Флеттнера высотой 200 мм, диаметром 80 мм, диаметром шайб 120 мм. Эти характеристики равносильны тяговым характеристикам треугольного паруса с удлинением 5 и высотой 500 мм. Experiments in a wind tunnel showed that the traction characteristics of a two-bladed rotor with blades with a span of 200 mm, a chord of 40 mm, a radius of a sweeping surface of 100 mm, a diameter of washers 300 mm, a profile D-2, coincide with the traction characteristics of a Flettner cylinder 200 mm high, 80 mm in diameter with a diameter of washers 120 mm. These characteristics are equivalent to the traction characteristics of a triangular sail with an extension of 5 and a height of 500 mm.

Поворот одной или всех лопастей 2 относительно оси 1, проходящей через аэродинамический фокус профиля, меняет скорость вращения, величину и направление движущей силы F, что позволяет осуществлять маневрирование судном. The rotation of one or all of the blades 2 relative to the axis 1 passing through the aerodynamic focus of the profile changes the rotation speed, magnitude and direction of the driving force F, which allows the ship to maneuver.

Поворот лопастей 2 во время вращения ротора посредством механизма поворота, представленного на фиг. 2, осуществляется перемещением элемента 6 вверх посредством винта 13, тогда тяги 7, скользя по поверхности элемента 6, элементами 8 совершают поступательное движение, поворачивая лопасть 2 на требуемый угол. При движении элемента 6 вниз тяги 7 посредством пружин 9 возвращают лопасти 2 в прежнее положение. The rotation of the blades 2 during rotation of the rotor by means of the rotation mechanism shown in FIG. 2, is carried out by moving the element 6 upwards by means of a screw 13, then the rods 7, sliding along the surface of the element 6, the elements 8 make a translational movement, turning the blade 2 by the desired angle. When the element 6 moves down the link 7 by means of the springs 9, the blades 2 return to their previous position.

Фиксация ротора и лопастей 2 в положении, указанном на фиг. 3, обеспечивает его трансформацию в систему крыльев-парусов. Преобразование ротора в крыло-парус осуществляется вручную посредством штанги 12 от соединения с тягой 7 и разворота лопасти 2 вокруг неподвижной оси 11 на нудный угол установки и крепления штанги фиксатором 5 в одном из отверстий 4 на нижней шайбе 3 (фиг. 1) для фиксации положения лопасти 2. Fixation of the rotor and blades 2 in the position indicated in FIG. 3, provides its transformation into a system of wing-sails. The rotation of the rotor into a wing-sail is carried out manually by means of the rod 12 from the connection with the rod 7 and the rotation of the blade 2 around the fixed axis 11 to the tedious angle of installation and fastening of the rod by the latch 5 in one of the holes 4 on the lower washer 3 (Fig. 1) to fix the position blades 2.

Использование ротора позволяет осуществлять движение под тупым углом к направлению ветра без лавирования. При подходящих курсовых углах движения более эффективным окажется трансформация конструкции в систему крыльев-парусов. Using the rotor allows movement at an obtuse angle to the direction of the wind without tacking. With suitable heading angles of movement, the transformation of the structure into a system of wing-sails will be more effective.

Установка на судне двух роторных ветродвижителей совместно с механизмом поворота лопастей позволяет судну осуществлять разнообразные маневры, как показано на фиг. 4. The installation of two rotary wind turbines on the vessel together with the blade rotation mechanism allows the vessel to carry out various maneuvers, as shown in FIG. 4.

Предлагаемый роторный вертикально-осевой ветродвижитель удачно сочетает конструктивную простору ротора Флеттнера, использование только энергии ветра для создания силы тяги, возможности гибкого управления величиной и направлением движущей силы со способностью к трансформации в систему жестких парусов-крыльев. The proposed rotary vertical-axis wind turbine successfully combines the constructive space of the Flettner rotor, using only wind energy to create traction, the ability to flexibly control the magnitude and direction of the driving force with the ability to transform into a system of rigid sail-wings.

Claims

Rotary vertical-axial windshield, containing the vertical axis of rotation of the rotor and vertical wing-shaped blades, which are equipped with a rotation mechanism for changing the installation angle, containing traction associated with the blades, characterized in that the windshield is made with lower and upper disk washers, the axis of which coincides with the vertical axis of rotation of the rotor, at the lower ends of the blades mounted clamps of their position with the possibility of their interaction with the holes that are made in these washers, and the said fur the rotation of the blades is made with a truncated cone-shaped element mounted on the lower washer, mounted on the axis of the rotor, each of the above rods being spring-loaded in one annular section and made with a spherical element touching the surface of the above conical element, and pivotally connected on the other with the leading edge of this blade.