RU2101553C1 - Universal wind-dynamic power drive - Google Patents
Universal wind-dynamic power drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2101553C1 RU2101553C1 RU95105609A RU95105609A RU2101553C1 RU 2101553 C1 RU2101553 C1 RU 2101553C1 RU 95105609 A RU95105609 A RU 95105609A RU 95105609 A RU95105609 A RU 95105609A RU 2101553 C1 RU2101553 C1 RU 2101553C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mass
- blades
- rotation
- drive
- cylinders
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
Abstract
Description
Изобретение относится к области ветротехники. The invention relates to the field of wind engineering.
Известен ветродинамический энергетический силовой привод, содержащий ветроколесо роторного типа по схеме ротора Савониуса, узел пуска и торможения, автоматический регулятор скорости и мощности, узел редуцирования, инвентарные предохранительные и вспомогательные устройства [1]
Однако в известном приводе имеется ряд недостатков, например относительная громоздкость и материалоемкость, невысокий коэффициент использования ветрового потока.Known is a wind-driven energy power drive containing a rotor-type wind wheel according to the Savonius rotor scheme, a start and brake unit, an automatic speed and power controller, a reduction unit, inventory safety and auxiliary devices [1]
However, in the known drive there are a number of disadvantages, for example, the relative bulkiness and material consumption, low utilization of the wind flow.
Задачей изобретения является создание простого и надежного в эксплуатации привода, снижение стоимости его изготовления и эксплуатации и увеличение его выработки энергии за счет уменьшения момента "трогания" до скоростей ветра
Vв≤1,5 м/с
Поставленная задача достигается тем, что универсальный ветродинамический энергетический силовой привод содержит ветроколесо роторного типа по схеме ротора Савониуса, узел пуска и торможения, автоматический регулятор скорости и мощности, узел редуцирования, инвертные предохранительные и вспомогательные устройства, что он снабжен инерционным аккумулятором вращения механического типа, а ветроколесо выполнено из двух концентрично расположенных один внутри другого решетчатых цилиндров, расположенных между ними лопастями, причем решетчатые цилиндры образованы кольцевыми ребрами-шпангоутами, продольными и радиальными связующими, при этом оба цилиндра и лопасти связаны с валом вращения радиальными стержнями, стрингерами, например, трубчатого сечения, лопасти имеют полуцилиндрическую форму и выполнены в виде решетчатого каркаса, образованного из стержней-полушпангоутов и стрингеров, например, трубчатого сечения из сплава алюминия и закрепленного на каркасе полотна паруса, мягкого или жесткого исполнения, например, из парусиновой ткани, полиэтилентерефталатной пленки, аэростатной материи, листового сплава алюминия или композитных материалов, при этом количество лопастей не меньше трех и они расположены симметрично и равномерно, а автоматический регулятор скорости вращения содержит установленные между цилиндрами радиально расположенные стержни-стрингеры трубчатого сечения и размещенные внутри них поршни, находящиеся в свободно-плавающем состоянии, при этом поршни образованы из труб с загерметизированными торцами и утяжеленными при помощи балласта, например лома свинца, либо выполнены сплошными, например, из чугуна, а образованные пары цилиндр поршень представляют собой центробежный регулятор с переменным осевым моментом инерции, определяемым из следующей математической зависимости
Kz = Iz•ω = const,
где Kz кинетический момент оси вращения;
Iz момент инерции относительно оси;
ω угловая скорость,
причем центробежный регулятор с переменным осевым моментом инерции является одновременно и инерционным аккумулятором, инерционная система которой состоит из постоянной массы SM(const) и переменной массы ΣM(var)
где ΣM(const) = M1+M2+M3+M4+M5
M1 масса тормозного барабана;
M2 масса внутреннего образующего цилиндра;
M3 масса лопастей;
M4 масса внешнего образующего цилиндра;
M5 масса осевых стержней (поперечных стрингеров),
ΣM(var) = (M
где (M
ω угловая скорость,
при этом узел редуцирования содержит венцовую направляющую, расположенную на образующем кольцевом шпангоуте внешнего цилиндра ветроколеса и выполненную в виде кольцевого неравнобокого стального уголка, образованного сегментами с закрепленными на них пластинами и фрикционного материала, например ретинакса, "феррадо", и приводные барабаны рабочих машин, например, группы генераторов, также оснащенные пластинами из фрикционных материалов, которые находятся в непосредственном зацеплении с фрикционными пластинами, сегментов с образованием фрикционного редуктора мультипликатора с одной ступенью редуцирования и передаточным отношением, определяемым из формулы:
где i передаточное отношение;
ω1 угловая скорость вращения верхней кромки по линии зацепления ветровой направляющей, об/с;
ω2 угловая скорость вращения по линии зацепления приводного барабана рабочей машины, об/с;
D1 диаметр венцовой направляющей, м;
D2 диаметр приводного барабана рабочей машины, м;
причем ветроколесо может быть установлено на вертикальном или горизонтальном валу вращения.The objective of the invention is to create a simple and reliable operation of the drive, reducing the cost of its manufacture and operation and increasing its energy production by reducing the moment of "starting" to wind speeds
V at ≤1.5 m / s
The task is achieved in that the universal wind-driven energy power drive contains a rotor-type wind wheel according to the Savonius rotor scheme, a start and brake unit, an automatic speed and power controller, a reduction unit, invert safety and auxiliary devices, which is equipped with an inertial rotation-type accumulator of mechanical type, and the wind wheel is made of two lattice cylinders concentrically arranged inside one another, the blades located between them, and the sieves chat cylinders are formed by annular ribs-frames, longitudinal and radial binders, while both cylinders and blades are connected with the shaft of rotation by radial rods, stringers, for example, tubular section, the blades are half-cylindrical in shape and made in the form of a lattice frame formed from half-frames and stringers, for example, a tubular section made of an aluminum alloy and a sail web fixed to the frame, soft or hard, for example, from canvas fabric, polyethylene terephthalate film and, aerostatic matter, aluminum alloy sheet or composite materials, the number of blades is not less than three and they are symmetrically and evenly distributed, and the automatic speed controller contains installed between the cylinders radially arranged tubing-stringers and pistons located inside them free-floating state, while the pistons are formed from pipes with sealed ends and weighted with ballast, such as lead scrap, or made solid , for example, from cast iron, and the cylinder-piston pairs formed are a centrifugal regulator with a variable axial moment of inertia, determined from the following mathematical dependence
K z = I z • ω = const,
where K z is the kinetic moment of the axis of rotation;
I z moment of inertia about the axis;
ω angular velocity
moreover, a centrifugal controller with a variable axial moment of inertia is also an inertial accumulator, the inertial system of which consists of constant mass SM (const) and variable mass ΣM (var)
where ΣM (const) = M 1 + M 2 + M 3 + M 4 + M 5
M 1 brake drum mass;
M 2 is the mass of the inner forming cylinder;
M 3 is the mass of the blades;
M 4 is the mass of the outer forming cylinder;
M 5 is the mass of the axial rods (transverse stringers),
ΣM (var) = (M
where (M
ω angular velocity
wherein the reduction unit contains a crown guide located on the forming ring frame of the outer cylinder of the wind wheel and made in the form of an annular unequal steel corner formed by segments with plates fixed to them and friction material, such as retinax, ferrado, and drive drums of working machines, for example , groups of generators, also equipped with plates made of friction materials that are directly engaged with friction plates, segments with the formation We have a friction reducer of the multiplier with one reduction stage and a gear ratio determined from the formula:
where i is the gear ratio;
ω 1 the angular velocity of rotation of the upper edge along the line of engagement of the wind guide, r / s;
ω 2 the angular velocity of rotation along the line of engagement of the drive drum of the working machine, rev / s;
D 1 diameter of the crown guide, m;
D 2 the diameter of the drive drum of the working machine, m;
moreover, the wind wheel can be mounted on a vertical or horizontal shaft of rotation.
На фиг. 1 изображен универсальный ветро-динамический энергетический силовой привод; на фиг. 2 узел I на фиг. 1;на фиг. 3 вид по стрелке на А на фиг. 1;на фиг. 4 лопатка. In FIG. 1 shows a universal wind-dynamic power drive; in FIG. 2 node I in FIG. 1; in FIG. 3 is a view along the arrow in A in FIG. 1; in FIG. 4 shoulder blade.
Ветроколесо представляет собой ротор, образованный двумя решетчатыми цилиндрами 1, 2, находящимися один внутри другого, между которыми располагаются рабочие лопатки 3. В центре внутреннего образующего цилиндра по его оси расположен вал вращения 4, внешняя оболочка которого с помощью поперечных стрингеров 5 жестко связана с внутренним и внешним решетчатыми цилиндрами 1,2. Рабочие лопасти 3 представляют собой также решетчатую конструкцию, образованную полушпангоутами 6 и стрингерами 7 из легких металлических сплавов трубчатого либо другого профиля, а также могут быть из нетрадиционных материалов, например из бамбука, на каркас натягивается и закрепляется, например, с помощью клеевого соединения парус из листа, например из сплава алюминия АД-200 или парусной аэростатной материи, полиэтилентерефталатной пленки и т. п. The wind wheel is a rotor formed by two lattice cylinders 1, 2, located one inside the other, between which
Таким образом, полотно паруса может быть жесткой либо мягкой конструкции, количество лопастей для исключения застойной мертвой зоны в момент пуска должно быть не менее трех с их симметричным расположением в пространстве относительно оси вращения. Thus, the canvas of the sail can be of rigid or soft construction, the number of blades to exclude the stagnant dead zone at the time of launch should be at least three with their symmetrical location in space relative to the axis of rotation.
Пуск и остановка ветроколеса осуществляется с помощью узлов и торможения, состоящих из тормозного барабана 8, находящегося на валу вращения и закрепленного, например, с помощью шлицевого соединения, системы тормозных, например, пневматических цилиндров 9, штоки которых связаны шарнирно с тормозными башмаками 10 и накладками 11, например, из кордовой резины, транспортной ленты, пластин "феррадо" и т.п. компрессора, воздушного ресивера, схемы управления работой пневматической системы, пневматического распределительного коллектора с запорно-регулирующей арматурой контрольно-измерительных приборов, пневмораспределителя и предохранительных устройств и устройств защиты. The start and stop of the wind wheel is carried out using nodes and braking, consisting of a
Регулирование скорости вращения и ограничения мощности ветроколеса осуществляется с помощью центробежного регулятора с переменным осевым моментом инерции, одновременно являющимся инерционным аккумулятором. Регулятор представляет собой систему из нескольких пар (возможно, несколько десятков пар цилиндр поршень), причем в полостях цилиндров 12 содержится воздух, возможно с расчетными параметрами. Цилиндры 12 представляют собой трубчатые осевые, образующие как продолжение поперечных стрингеров, на части своей длины представляют полость, ограниченную заглушками. Одна из заглушек 13 съемная (например, на резьбе или клеевом разъемном соединении), а другая,например, на сварке, т. е. неразъемная. Внутри цилиндров вставлены с одной стороны свободно плавающие поршни 14, представляющие собой, например, отрезки труб с диаметром на 1 2 мм меньше диаметра полости цилиндра 12. В полости поршней при сварке размещают балласт, например, из лома свинца. Поршня 14 также,с одной стороны, закрыты съемной, а с другой глухой заглушками. В полости цилиндров закачивают воздух, чтобы он при сжатии служил как бы пружиной. The rotation speed and power limits of the wind wheel are controlled by a centrifugal controller with a variable axial moment of inertia, which is also an inertial battery. The controller is a system of several pairs (possibly several tens of pairs of cylinder-piston), and in the cavities of the
При увеличении скорости вращения ветроколеса под действием центростремительных сил поршни 14 одновременно будут двигаться от оси к периферии, сжимая воздух (газ). When the speed of rotation of the wind wheel increases under the action of centripetal forces, the
В качестве мультипликатора предложена фрикционная передача с одной ступенью редуцирования, представляющая собой венцовую направляющую, расположенную на образующем кольцевом шпангоуте 15 внешнего цилиндра ветроколеса,состоящую из нескольких сегментов, на нижней кромке сегментов направляющей закреплены накладки из фрикционного материала, например, типа "феррадо", металлокерамики, ретинакса. Снизу на неподвижной конструкции 16 установлена рабочая машина (группа машин), например генератор 17, на валу которого расположены приводные барабаны 18, входящие в зацепление с венцовой направляющей. Регулирование зацепления может осуществляться, например, с помощью прижимного ролика 19, пружины 20. Поверхность приводного барабана может покрываться фрикционными накладками. Таким образом, механизм редуцирования представляет собой мультипликатор с одной ступенью редуцирования фрикционный редуктор с передаточным отношением, определяемым по следующей формуле:
где i передаточное отношение;
ω1, ω2 угловая скорость вращения верхней кромки концевой направляющей, угловая скорость вращения верхней кромки приводного барабана рабочей машины;
D1 диаметр венцовой направляющей;
D2 диаметр приводного барабана рабочей машины.As a multiplier, a friction transmission with one reduction step is proposed, which is a crown guide located on the forming
where i is the gear ratio;
ω 1 , ω 2 the angular velocity of rotation of the upper edge of the end guide, the angular velocity of rotation of the upper edge of the drive drum of the working machine;
D 1 diameter of the guide rail;
D 2 the diameter of the drive drum of the working machine.
Такое выполнение привода позволяет упростить его изготовление, также упростить редуцирование скорости, поскольку привод рабочей машины непосредственно расположен в скользящем зацеплении с верхней образующей, позволяет обходиться без механизма постановки на ветер и увеличивает его область применения с ветрами, скорость движения которых меньше 3 м/с. This embodiment of the drive makes it possible to simplify its manufacture, also to simplify the reduction of speed, since the drive of the working machine is directly located in sliding engagement with the upper generatrix, allows you to do without a wind-up mechanism and increases its scope with winds whose speed is less than 3 m / s.
Claims (7)
KZ = IZ•ω = const,
где KZ кинетический момент оси вращения Z;
JZ момент инерции относительно оси Z;
ω - угловая скорость.4. The drive according to claims 1 and 2, characterized in that the automatic speed controller contains installed between the cylinders radially arranged tubing stringers and placed inside them pistons in a free-floating state, while the pistons are formed from tubes with sealed ends and weighted with ballast, such as lead scrap, or made solid, for example of cast iron, and the cylinder-piston pairs formed are a centrifugal regulator with a variable axial moment m inertia determined from the following mathematical relationship:
K Z = I Z • ω = const,
where K Z is the kinetic moment of the axis of rotation Z;
J Z moment of inertia about the Z axis;
ω is the angular velocity.
ΣM(var),
где ΣM(const) = M1+M2+M3+M4+M5;
М1 масса тормозного барабана;
М2 масса внутреннего образующего цилиндра;
М3 масса лопастей;
М4 масса внешнего образующего цилиндра;
М5 масса осевых стержней (поперечных стрингеров),
где
(M
ω - угловая скорость.5. The drive according to claims 1, 3, 4, characterized in that the centrifugal controller with a variable axial moment of inertia is also an inertial battery, the inertial system of which consists of constant mass ΣM (const) and variable mass
ΣM (var),
where ΣM (const) = M 1 + M 2 + M 3 + M 4 + M 5 ;
M 1 mass of the brake drum;
M 2 is the mass of the inner forming cylinder;
M 3 the mass of the blades;
M 4 is the mass of the outer forming cylinder;
M 5 mass of axial rods (transverse stringers),
Where
(M
ω is the angular velocity.
где i передаточное отношение;
ω1 - угловая частота вращения верхней кромки по линии зацепления венцовой направляющей, с-1;
ω2 - угловая частота вращения по линии зацепления приводного барабана рабочей машины, с-1;
D1 диаметр венцовой направляющей, м;
D2 диаметр приводного барабана рабочей машины, м.6. The drive according to claims 1 and 2, characterized in that the reduction unit comprises a crown guide located on the forming ring frame of the outer wheel of the wind wheel and made in the form of an annular unequal steel corner formed by segments with plates of friction material fixed to them, for example, retinax , "Ferrado" and drive drums of working machines, for example groups of generators, also equipped with plates made of friction materials, which are directly engaged with friction plates stins with the formation of a friction reducer - a multiplier with one step of reduction and a gear ratio determined from the formula
where i is the gear ratio;
ω 1 - the angular frequency of rotation of the upper edge along the engagement line of the crown guide, s -1 ;
ω 2 - the angular frequency of rotation along the line of engagement of the drive drum of the working machine, s -1 ;
D 1 diameter of the crown guide, m;
D 2 the diameter of the drive drum of the working machine, m
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95105609A RU2101553C1 (en) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | Universal wind-dynamic power drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95105609A RU2101553C1 (en) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | Universal wind-dynamic power drive |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95105609A RU95105609A (en) | 1997-04-20 |
RU2101553C1 true RU2101553C1 (en) | 1998-01-10 |
Family
ID=20166655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95105609A RU2101553C1 (en) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | Universal wind-dynamic power drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2101553C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006096091A1 (en) * | 2005-03-10 | 2006-09-14 | Vitaliy Evgenievich Tretyakov | Wind plant |
US7314346B2 (en) | 2005-11-03 | 2008-01-01 | Vanderhye Robert A | Three bladed Savonius rotor |
US7980825B2 (en) | 2005-10-18 | 2011-07-19 | Robert A. Vanderhye | Savonius rotor blade construction particularly for a three bladed savonius rotor |
-
1995
- 1995-04-04 RU RU95105609A patent/RU2101553C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006096091A1 (en) * | 2005-03-10 | 2006-09-14 | Vitaliy Evgenievich Tretyakov | Wind plant |
US7980825B2 (en) | 2005-10-18 | 2011-07-19 | Robert A. Vanderhye | Savonius rotor blade construction particularly for a three bladed savonius rotor |
US7314346B2 (en) | 2005-11-03 | 2008-01-01 | Vanderhye Robert A | Three bladed Savonius rotor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95105609A (en) | 1997-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4366386A (en) | Magnus air turbine system | |
US4494007A (en) | Wind machine | |
US8328515B2 (en) | Wind power device | |
US6304002B1 (en) | Distributed powertrain for high torque, low electric power generator | |
US4619585A (en) | Wind turbine apparatus | |
US4110631A (en) | Wind-driven generator | |
US5183386A (en) | Vertical axis sail bladed wind turbine | |
CN1904353B (en) | Methods and apparatus for reducing load in a rotor blade | |
US6382904B1 (en) | Windmill powerplant | |
US5171127A (en) | Vertical axis sail bladed wind turbine | |
US4035658A (en) | High power wind turbine with kinetic accumulator | |
JP2000506949A (en) | Method and turbine for converting hydrokinetic energy for use in wind, hydraulic and pressurized environments | |
US20050169742A1 (en) | Wind turbine | |
MXPA03011528A (en) | Self-steering wind turbine. | |
WO2004092580A1 (en) | Wind turbine with friction drive power take off on outer rim | |
CN113898526A (en) | Wheel-rail type vertical axis wind turbine structure and operation method thereof | |
RU2101553C1 (en) | Universal wind-dynamic power drive | |
CN103375373A (en) | Soft power source, soft power transmission device, soft power machine and soft driver | |
US8801363B2 (en) | Wind turbine with pulley transfer box apparatus | |
CN205559157U (en) | Umbrella -type distributes from seeking wind fan blade and seeking wind aerogenerator certainly | |
CN105156283B (en) | The long stroke transmission device of wind-power electricity generation large-power flexible | |
GB2461753A (en) | Bracing Arrangement for Large Horizontal-Axis Wind-Turbine | |
CN108150622A (en) | A kind of accumulating mechanism and its application | |
AU2002343271A1 (en) | Wind energy transformation | |
JP2023524843A (en) | Turbine with secondary rotor |