RU2116501C1 - Windmill - Google Patents

Windmill Download PDF

Info

Publication number
RU2116501C1
RU2116501C1 RU97105535/06A RU97105535A RU2116501C1 RU 2116501 C1 RU2116501 C1 RU 2116501C1 RU 97105535/06 A RU97105535/06 A RU 97105535/06A RU 97105535 A RU97105535 A RU 97105535A RU 2116501 C1 RU2116501 C1 RU 2116501C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
tip
wind turbine
blade
axis
Prior art date
Application number
RU97105535/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97105535A (en
Inventor
инов Борис Петрович Хоз
Борис Петрович Хозяинов
инов Денис Борисович Хоз
Денис Борисович Хозяинов
инова Галина Яковлевна Хоз
Галина Яковлевна Хозяинова
Original Assignee
Борис Петрович Хозяинов
Денис Борисович Хозяинов
Галина Яковлевна Хозяинова
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 Борис Петрович Хозяинов, Денис Борисович Хозяинов, Галина Яковлевна Хозяинова filed Critical Борис Петрович Хозяинов
Priority to RU97105535/06A priority Critical patent/RU2116501C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2116501C1 publication Critical patent/RU2116501C1/en
Publication of RU97105535A publication Critical patent/RU97105535A/en

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

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: wind-power engineering. SUBSTANCE: windmill has wind turbine with vertical axis of revolution placed inside set of wind guiding screens free to turn about vertical axis. Each blade of wind turbine has tip made in the form of airfoil entrance part with curved axis of symmetry over circumference of revolution and hinged plane free to turn about vertical axis. Blade tip is built up of internal fixed part and external moving part free to turn about vertical axis; both parts are interconnected through articulated joint at extreme entrance point of tip. Moving part of tip is held in free-turn sector, wherein extreme positions are preset, in closed position by required clearance provided between end of moving part of tip and end of moving plane in articulated joint; in open position, it is held by forming entrance part of airfoil. Moving plane of blade is positioned in free-turn sector and its extreme positions are preset by optimal angle of attack towards direction of wind flow from wind guiding screens radially arranged with optimal angle of attack to direction of air flow passing axis of revolution of wind turbine and center of fixed plane located on leeward side. Each wind guiding screen is placed in free-turn sector where extreme positions are preset by straight line crossing axes of revolution of turbine and screen, tangential line to circumference formed by extreme external point of open tip of blade crossing axis of revolution of screen. EFFECT: improved efficiency of wind energy utilization. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для получения механической и электрической энергии. The invention relates to the field of wind energy, in particular to wind engines, and can be used to produce mechanical and electrical energy.

Известна лопасть ветроколеса, содержащая полое перо с боковыми поверхностями с входной и выходной кромками, где одна из боковых поверхностей имеет длину от входной кромки до зоны максимальной толщины пера [1]. Known blade of a wind wheel containing a hollow feather with side surfaces with input and output edges, where one of the side surfaces has a length from the input edge to the zone of maximum thickness of the pen [1].

Недостатком указанной лопасти является то, что она не способна эффективно использовать энергию воздушного потока, изменяющего свое направление движения по отношению к самой лопасти. The disadvantage of this blade is that it is not able to efficiently use the energy of the air flow, changing its direction of motion with respect to the blade itself.

Известен ветродвигатель, содержащий вращающуюся турбину с вертикальной осью вращения, расположенную внутри двух систем ветронаправляющих экранов - внутренней и внешней. Внешняя система со свободно поворачивающимися экранами захватывает воздушный поток со всей наветренной поверхности устройства, изменяет его направление только по краям цилиндрической поверхности ветродвигателя и посылает его на внутреннюю, стационарную систему ветронаправляющих экранов, которая, вторично изменяя направление движения воздушного потока, отправляет его на лопасти ветротурбины [2]. Known wind turbine containing a rotating turbine with a vertical axis of rotation, located inside two systems of wind directional screens - internal and external. An external system with freely rotating screens captures the air flow from the entire windward surface of the device, changes its direction only along the edges of the cylindrical surface of the wind turbine and sends it to the internal, stationary system of wind-guiding screens, which, changing the direction of the air flow a second time, sends it to the blades of the wind turbine [ 2].

Недостатком вышеописанного ветродвигателя является то, что он может эффективно работать только при наличии двух систем ветронаправляющих экранов. При этом дополнительное изменение направления движения воздушного потока по краям поверхности ветродвигателя снижает ветровое давление на лопасти ветротурбины. The disadvantage of the above wind turbine is that it can only work effectively if there are two systems of wind directional screens. Moreover, an additional change in the direction of air flow along the edges of the surface of the wind turbine reduces the wind pressure on the blades of the wind turbine.

Целью изобретения является повышение коэффициента использования энергии ветра. The aim of the invention is to increase the utilization of wind energy.

Указанная цель достигается тем, что ветродвигатель содержит ветротурбину с вертикальной осью вращения, расположенную внутри системы свободно поворачивающихся вокруг вертикальной оси ветронаправляющих экранов, где каждая лопасть ветротурбины содержит наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля с изогнутой осью симметрии по окружности вращения, и шарнирно соединенную с ним подвижную плоскость, которая может свободно поворачиваться вокруг вертикальной оси в секторе, позволяющем эффективно использовать энергию воздушного потока, изменяющего направление движения. Наконечник лопасти ветротурбины состоит из внутренней неподвижной части и внешней свободно поворачивающейся вокруг вертикальной оси подвижной части, соединенных между собой при помощи шарнира, расположенного в крайней входной точке наконечника. Подвижная часть наконечника расположена в секторе свободного поворота, где крайние положения заданы: в закрытом положении необходимым зазором (для раскрытия наконечника) между концом подвижной части наконечника, фиксируемого упором, и концом подвижной плоскости в шарнире; в открытом положении - образованием входной части аэродинамического профиля, также фиксируемого упором. Подвижная плоскость лопасти расположена в секторе свободного поворота, крайние положения которой заданы оптимальным углом атаки к направлению движения воздушного потока, идущего от ветронаправляющих экранов, расположенных радиально, и оптимальным углом атаки к направлению движения воздушного потока, проходящего через ось вращения ветротурбины и центр подвижной плоскости лопасти, расположенной с подветренной стороны. Каждый ветронаправляющий экран расположен в секторе свободного поворота, где крайние положения заданы прямой, проходящей через оси вращения ветротурбины и ветронаправляющего экрана, и касательной к окружности, образованной крайней наружной точкой подвижной части раскрытого наконечника лопасти, проходящей через ось вращения ветронаправляющего экрана. This goal is achieved by the fact that the wind turbine contains a wind turbine with a vertical axis of rotation, located inside the system of freely rotating around the vertical axis of the wind guide screens, where each blade of the wind turbine contains a tip made in the form of the entrance of the aerodynamic profile with a curved axis of symmetry around the circumference of rotation, and pivotally connected with it a moving plane that can freely rotate around a vertical axis in a sector that allows the efficient use of energy rgi air flow, changing direction. The tip of the blade of a wind turbine consists of an internal fixed part and an external movable part freely rotatable around the vertical axis, interconnected by a hinge located at the input end of the tip. The movable part of the tip is located in the sector of free rotation, where the extreme positions are set: in the closed position with the necessary clearance (for opening the tip) between the end of the movable part of the tip fixed by the stop and the end of the movable plane in the hinge; in the open position - the formation of the inlet of the aerodynamic profile, also fixed stop. The moving plane of the blade is located in the sector of free rotation, the extreme positions of which are set by the optimal angle of attack to the direction of movement of the air flow coming from the wind guiding screens located radially, and the optimal angle of attack to the direction of movement of the air stream passing through the axis of rotation of the wind turbine and the center of the moving plane of the blade located on the leeward side. Each windshield is located in the sector of free rotation, where the extreme positions are defined by a straight line passing through the axis of rotation of the wind turbine and the windshield, and tangent to the circle formed by the extreme outer point of the moving part of the open tip of the blade passing through the axis of rotation of the windshield.

На фиг.1 представлен ветродвигатель с ветротурбиной и ветронаправляющими экранами в плане (пунктирной линией показано положение свободно поворачивающихся ветронаправляющих экранов, подвижных плоскостей лопастей ветротурбины и подвижных частей наконечников лопастей при изменении направления движения воздушного потока на 90o); на фиг.2 - лопасть ветротурбины (пунктиром показаны другие крайние положения подвижной плоскости лопасти и подвижной части наконечника); на фиг.3 показаны крайние положения сектора свободного поворота ветронаправляющего экрана.Figure 1 shows a wind turbine with a wind turbine and wind guide screens in plan (the dashed line shows the position of freely rotating wind guide screens, the moving planes of the blades of the wind turbine and the moving parts of the tips of the blades when changing the direction of air flow by 90 o ); figure 2 - blade of a wind turbine (dotted line shows the other extreme positions of the moving plane of the blade and the moving part of the tip); figure 3 shows the extreme position of the sector of free rotation of the wind guide screen.

Ветродвигатель содержит: турбину 1 с вертикальной осью вращения 2; лопасти 3 в виде аэродинамического наконечника с изогнутой осью симметрии 4 по окружности вращения, состоящего из внутренней неподвижной части 5 и внешней подвижной части 6 с упорами 7, соединенных шарниром 8; подвижную плоскость 9, соединенную с неподвижной частью наконечника при помощи шарнира 10; системы свободно поворачивающихся вокруг вертикальных осей 11 ветронаправляющих экранов 12. The wind turbine contains: a turbine 1 with a vertical axis of rotation 2; blades 3 in the form of an aerodynamic tip with a curved axis of symmetry 4 around the circumference of rotation, consisting of an internal stationary part 5 and an external movable part 6 with stops 7 connected by a hinge 8; a movable plane 9 connected to the fixed part of the tip by means of a hinge 10; system of freely rotating around the vertical axes 11 of the wind guide screens 12.

Ветродвигатель работает следующим образом. При появлении ветра воздушный поток направляется к ветровой турбине 1 через ветронаправляющие экраны 12, которые с наветренной стороны занимают радиальное положение в зоне неблагоприятного воздействия ветра на лопасти 3 ветротурбины 1, параллельно движению воздушного потока, действующего в зоне благоприятного воздействия на лопасти 3 в пределах ветровой турбины 1, и под углом к направлению движения воздушного потока в зоне благоприятного воздействия воздушного потока на лопасти 3, попадающего за пределы ветровой турбины 1. С подветренной стороны ветродвигателя ветронаправляющие экраны 12 занимают положение в пределах сектора свободного поворота, способствующее выходу воздушной массы. При этом подвижные части наконечника 6 лопасти 3 также изменяют свое положение в зависимости от их местонахождения относительно направления ветра и положения ветронаправляющих экранов 12. Так в зоне неблагоприятного воздействия с наветренной стороны подвижная часть наконечника 6 находится в положении B, а подвижная плоскость 9 в положении D. Как только подвижная плоскость 9 при вращении турбины 1 установится перпендикулярно к направлению движения воздушного потока, или чуть пройдя это положение, в зоне благоприятного воздействия ветра на лопасти 3 ветротурбины 1, подвижная часть наконечника 6 лопасти 3 раскрывается, занимая положение A, захватывает воздушный поток, идущий от ветронаправляющих экранов 12, и придает турбине 1 вращательное движение. При этом подвижная плоскость 9 находится в позиции D с наветренной стороны, что также способствует вращению турбины 1: в зоне неблагоприятного воздействия ветра за счет изменения направления его движения при помощи ветронаправляющих экранов 12 и попадания его на плоскость 9 под оптимальным углом атаки; в зоне благоприятного воздействия за счет естественной парусности. С подветренной стороны подвижная плоскость 9 находится в положении C - под оптимальным углом атаки к воздушному потоку, прошедшему ось вращения турбины 1, что также способствует вращению. Кроме того, раскрытая подвижная часть наконечника 6 тоже способствует вращению турбины 1, захватывая воздушный поток, который обтекает ветронаправляющие экраны 12 по боковой поверхности ветродвигателя у зоны благоприятного воздействия воздушного потока на лопасти 3 ветротурбины 1. The wind turbine operates as follows. When the wind appears, the air flow is directed to the wind turbine 1 through the windshields 12, which on the windward side occupy a radial position in the zone of adverse effects of the wind on the blades 3 of the wind turbine 1, parallel to the movement of the air flow acting in the zone of beneficial effects on the blades 3 within the wind turbine 1, and at an angle to the direction of movement of the air flow in the zone of favorable impact of the air flow on the blades 3, falling outside the wind turbine 1. With leeward Wind turbine screens 12 occupy a position within the sector of free rotation, contributing to the exit of the air mass. In this case, the movable parts of the tip 6 of the blade 3 also change their position depending on their location relative to the direction of the wind and the position of the wind-guiding screens 12. So in the zone of adverse impact from the windward side, the movable part of the tip 6 is in position B, and the movable plane 9 in position D As soon as the movable plane 9 during rotation of the turbine 1 is established perpendicular to the direction of movement of the air flow, or having slightly passed this position, in the zone of favorable wind influence on Spare 3 wind turbines 1, the movable part of the tip 6 of the blade 3 opens, occupying position A, captures the air flow coming from the wind-guiding screens 12, and gives the turbine 1 rotational motion. In this case, the movable plane 9 is in the D position on the windward side, which also contributes to the rotation of the turbine 1: in the zone of adverse effects of the wind by changing the direction of its movement with the help of the wind-guiding screens 12 and hitting it on the plane 9 at the optimum angle of attack; in the zone of beneficial effects due to natural windage. On the leeward side, the movable plane 9 is in position C - at the optimal angle of attack to the air flow that has passed the axis of rotation of the turbine 1, which also contributes to rotation. In addition, the opened movable part of the tip 6 also contributes to the rotation of the turbine 1, capturing the air flow that flows around the wind-guiding screens 12 along the side surface of the wind turbine at the zone of favorable impact of the air flow on the blades 3 of the wind turbine 1.

Claims (5)

1. Ветродвигатель, содержащий ветротурбину с вертикальной осью вращения, расположенную внутри системы свободно поворачивающихся вокруг вертикальной оси ветронаправляющих экранов, отличающийся тем, что каждая лопасть ветротурбины содержит наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля с изогнутой осью симметрии по окружности вращения, и шарнирно соединенную с ним подвижную плоскость, которая может свободно поворачиваться вокруг вертикальной оси в секторе, позволяющем эффективно использовать энергию воздушного потока, изменяющего направление движения. 1. A wind turbine containing a wind turbine with a vertical axis of rotation, located inside the system of freely rotating around the vertical axis of the wind guide screens, characterized in that each blade of the wind turbine contains a tip made in the form of the input part of the aerodynamic profile with a curved axis of symmetry around the circumference of rotation, and pivotally connected with it a moving plane that can freely rotate around a vertical axis in a sector that allows the efficient use of energy th flow reversing direction. 2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что наконечник лопасти ветротурбины состоит из внутренней неподвижной части и внешней свободно поворачивающейся вокруг вертикальной оси подвижной части, соединенных между собой при помощи шарнира, расположенного в крайней входной точке наконечника. 2. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the tip of the blade of the wind turbine consists of an internal fixed part and an external movable part freely rotatable around the vertical axis, interconnected by a hinge located at the input end of the tip. 3. Ветродвигатель по п.2, отличающийся тем, что подвижная часть наконечника расположена в секторе свободного поворота, где крайние положения заданы в закрытом положении - необходимым зазором (для раскрытия наконечника) между концом подвижной части наконечника, фиксируемого упором, и концом подвижной плоскости в шарнире, в открытом положении - образованием входной части аэродинамического профиля, также фиксируемого упором. 3. The wind turbine according to claim 2, characterized in that the movable part of the tip is located in the sector of free rotation, where the extreme positions are set in the closed position - the necessary clearance (for opening the tip) between the end of the movable part of the tip fixed by the stop and the end of the movable plane in hinge, in the open position - the formation of the inlet of the aerodynamic profile, also fixed stop. 4. Ветродвигатель по п.3, отличающийся тем, что подвижная плоскость лопасти расположена в секторе свободного поворота, крайние положения которой заданы оптимальным углом атаки к направлению движения воздушного потока, идущего от ветронаправляющих экранов, расположенных радиально, и оптимальным углом атаки к направлению движения воздушного потока, проходящего через ось вращения ветротурбины и центр подвижной плоскости лопасти, расположенной с подветренной стороны. 4. The wind turbine according to claim 3, characterized in that the moving plane of the blade is located in the sector of free rotation, the extreme positions of which are set by the optimal angle of attack to the direction of movement of the air flow coming from the wind-guiding screens located radially, and the optimal angle of attack to the direction of movement of the air the flow passing through the axis of rotation of the wind turbine and the center of the moving plane of the blade located on the leeward side. 5. Ветродвигатель по п.4, отличающийся тем, что каждый ветронаправляющий экран расположен в секторе свободного поворота, где крайние положения заданы прямой, проходящей через оси вращения ветротурбины и ветронаправляющего экрана, и касательной к окружности, образованной крайней наружной точкой подвижной части раскрытого наконечника лопасти, проходящей через ось вращения ветронаправляющего экрана. 5. The wind turbine according to claim 4, characterized in that each wind guide screen is located in the free rotation sector, where the extreme positions are defined by a straight line passing through the axis of rotation of the wind turbine and wind guide screen and tangent to a circle formed by the outermost point of the movable part of the open tip of the blade passing through the axis of rotation of the wind guide screen.
RU97105535/06A 1997-04-07 1997-04-07 Windmill RU2116501C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97105535/06A RU2116501C1 (en) 1997-04-07 1997-04-07 Windmill

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97105535/06A RU2116501C1 (en) 1997-04-07 1997-04-07 Windmill

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2116501C1 true RU2116501C1 (en) 1998-07-27
RU97105535A RU97105535A (en) 1999-01-27

Family

ID=20191693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97105535/06A RU2116501C1 (en) 1997-04-07 1997-04-07 Windmill

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2116501C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2. SU, 1733680 А1, F 03 D 1/06 , 1992. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230250797A1 (en) Fluid turbine systems
US4288200A (en) Wind tower turbine
CA1042347A (en) Wind turbine
US5553996A (en) Wind powered turbine
CN100353053C (en) Vertical-axis wind turbine
US5451138A (en) Unidirecional reaction turbine operable under reversible fluid from flow
EP0522994A1 (en) Wind turbine cross wind machine
EP2507510B1 (en) Turbine
US20100254799A1 (en) Wind energy device
US4182594A (en) Wind driven energy system
ITBO20150063A1 (en) TURBINE FOR VERTICAL AXIS WIND GENERATOR.
RU2116501C1 (en) Windmill
RU2267647C1 (en) Wind motor with "banana" blades and method of control of rotational frequency of wind-power turbine
RU2135823C1 (en) Windmill with type kolokol and ayaks blades
RU2399789C1 (en) Wind motor
RU193931U1 (en) Wind wheel rotor
RU97105535A (en) WIND ENGINE "EOL"
KR101985317B1 (en) Transverse axis wind turbine
RU2794291C1 (en) Vertical wind turbine
RU94016764A (en) WIND POWER PLANT
RU2140013C1 (en) Windwheel
RU2076946C1 (en) Wind-electric power plant
Gu et al. Performance research of VAWT with expandable blades based on savonius turbines
RU2104410C1 (en) Rotor of windmill
RU94004577A (en) Wind turbine

Legal Events

Date Code Title Description
NF4A Reinstatement of patent
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070408