RU213670U1 - Ветрогенератор самоуправляемый - Google Patents
Ветрогенератор самоуправляемый Download PDFInfo
- Publication number
- RU213670U1 RU213670U1 RU2022106154U RU2022106154U RU213670U1 RU 213670 U1 RU213670 U1 RU 213670U1 RU 2022106154 U RU2022106154 U RU 2022106154U RU 2022106154 U RU2022106154 U RU 2022106154U RU 213670 U1 RU213670 U1 RU 213670U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- confuser
- wind generator
- self
- blades
- generator
- Prior art date
Links
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 9
- 210000003746 Feathers Anatomy 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- LCJRHAPPMIUHLH-UHFFFAOYSA-N 1-$l^{1}-azanylhexan-1-one Chemical compound [CH]CCCCC([N])=O LCJRHAPPMIUHLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Ветрогенератор самоуправляемый относится к воздухоплавательной технике и предназначен для дирижаблей, преимущественно с гибридной силовой установкой, для регулирования динамического давления воздушного потока, действующего на лопасти ветрогенератора в полете или во время стоянки дирижабля на земле, когда он флюгирует на причальном устройстве, оставаясь ориентированным носовой частью всегда против ветра. Ветрогенератор самоуправляемый содержит неподвижный корпус, в котором установлены генератор с лопастями, конфузор, имеющий входное и выходное отверстия, пружины, толкатели. При этом конфузор состоит из лепестков, выполненных с возможностью изменения положения у входного отверстия в зависимости от мощности воздушного потока, причем указанное изменение обеспечивает продольное перемещение конфузора. Целью настоящего технического решения является устройство ветрогенератора самоуправляемого для дирижабля с гибридной силовой установкой, способное увеличивать или уменьшать аэродинамическое давление на лопасти генератора в широком диапазоне полетных скоростей (30-150 км/ч) и обеспечивать выработку электроэнергии как для запуска в воздухе отказавших авиационных турбовальных двигателей, установленных на его борту, так и для бесперебойного питания всех бортовых потребителей электроэнергии во время длительной стоянки в полевых условиях. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Ветрогенератор самоуправляемый относится к воздухоплавательной технике и предназначен для дирижаблей, преимущественно с гибридной силовой установкой, для регулирования динамического давления воздушного потока, действующего на лопасти ветрогенератора в полете или во время стоянки дирижабля на земле, когда он флюгирует на причальном устройстве, оставаясь ориентированным носовой частью всегда против ветра.
Известны ветрогенераторы, устанавливаемые на легких самолетах, дирижаблях, морских судах. Недостатком их является то, что длина лопастей подобных ветрогенераторов ограничена ввиду влияния окружающих их элементов конструкций транспортных средств, а мощности электроэнергии, вырабатываемой ветрогенератором, используются для обеспечения работы аппаратуры радиосвязи, освещения и подзаряда маломощных аккумуляторов. При изменениях скорости воздушного потока изменяется и скорость вращения лопастей, что приводит к колебаниям мощности получаемой электроэнергии.
Известен электрический дирижабль (патент на полезную модель №194695), у которого генераторы, вырабатывающие электрический ток, приводятся во вращение турбовальными авиационными двигателями и связаны электрическим кабелем с электрическими двигателями, вращающими, в свою очередь, лопасти воздушных винтов импеллеров.
При отказе в воздухе обоих турбовальных двигателей дирижабль попадает в аварийную ситуацию, так как самолетные аварийные ветрогенераторы, расчитанные на выработку электроэнергии мощностью 15 кВА для запуска турбовального двигателя, не работоспособны при скоростях полета менее 150 км/ч. Они выпускаются из самолетов автоматически или вручную при падении скорости до 200-230 км/ч и раскручиваются набегающим потоком воздуха. Недостатком аварийных самолетных генераторов является то, что они имеют узкий диапазон скорости полета для обеспечения бесперебойного электроснабжения - при большей скорости происходит разрушение лопастей и всего генератора, а при малой скорости не вырабатывается достаточной мощности электроэнергии. Кроме того, аварийный ветрогенератор находится снаружи самолета вплоть до его посадки, так как лопасти необходимо сложить, прежде чем установить ветрогенератор на штатное место - ограниченный по размерам отсек в фюзеляже. При неудачной попытке посадки и уходе на второй заход выпущенный аварийный ветрогенератор создает определенные сложности в пилотировании самолета на малых скоростях.
Аналогом - патентом РФ №2138683 - представлено ветроэнегетическое устройство для генераторов, в котором воздушный поток, попадая в напорный воздуховод в виде конфузора, внутри которого выполнен генератор с лопастями, эжектируется внешним коническим воздуховодом, в результате чего увеличивается энергия потока.
Недостатком этого технического решения являются большие габариты устройства.
Достижение постоянного числа оборотов ветродвигателя при любой скорости ветра предложено в патенте РФ №2165544, где сопряжение ведущего вала со ступицей генератора выполнено в виде подвижного зацепления, валы поворотных лопастей связаны между собой кинематически при помощи шарнирных двузвенных рычагов, а регулятор мощности выполнен в виде пружины, надетой на вал между упором и подвижной ступицей. Недостатками технического решения являются сложность кинематической схемы и низкий уровень надежности при работе в зимнее время.
Наиболее близким аналогом-прототипом является ветрогенератор самоуправляемый (патент РФ №2365781), в котором коническая насадка с лопастями, установленными на кронштейнах, выполнена с возможностью их поворота в зависимости от силы ветра. Кронштейны с лопастями удерживаются пружинами. При сильном ветре лопасти складываются параллельно оси вала генератора. Недостатком технического решения является то, что при сильном ветре генератор прекращает выработку электроэнергии.
Целью настоящего технического решения является устройство ветрогенератора самоуправляемого для дирижабля с гибридной силовой установкой, способное увеличивать или уменьшать аэродинамическое давление на лопасти генератора в широком диапазоне полетных скоростей (30-150 км/ч) и обеспечивать выработку электроэнергии как для запуска в воздухе отказавших авиационных турбовальных двигателей, установленных на его борту, так и для бесперебойного питания всех бортовых потребителей электроэнергии во время длительной стоянки в полевых условиях.
Указанная цель достигается тем, что конфузор ветрогенератора выполнен из отдельных лепестков, отформованных до сборки в виде геометрической фигуры двойной кривизны - по торцам конфузора в виде круга, а по его длине кривой удобообтекаемого тела. При этом лепестки взаимодействуют друг с другом посредством продольных пазов и выступов в каждом из них, выполненных эквидистантно, что исключает появление просветов между ними. Продольное перемещение конфузора осуществляется воздействием пружин, выполненных в гильзах. При усилении скоростного напора лепестки сжимаются, уменьшая выходное отверстие конфузора и не доводя значения угловой скорости концов лопастей генератора до сверхзвуковых значений. При ослаблении давления скоростного напора и вследствие этого уменьшения выработки генератором электрической мощности, недостаточной для запуска турбовального двигателя, пружины отжимают конфузор, увеличивая его входное отверстие, что ведет к повышению мощности скоростного напора воздуха.
Материалом лепестков является полимерный материал капролон, обладающий прочностью стали, высокой степенью антифрикционной стойкости, способностью работать без смазки при температурах от -60 до +120 градусов Цельсия и стойкостью к ультрафиолетовому излучению. Каждый лепесток снабжен системой электроподогрева, работающей в осенне-зимний период.
На фиг. 1 показано сечение Б-Б фиг. 4, где обозначено: 1 - корпус; 2 - ветрогенератор; 3 - конфузор; 4 - лепесток; 5 - пружина; 6 - шпангоут; 7 - гильза; 8 - ось; 9 - отъемная часть; 10 - кольцо плоское.
На фиг. 2 показан лепесток.
На фиг. 3 показано сечение А-А фиг. 1, где обозначено: 11 - толкатель; 12 - паз направляющий.
На фиг. 4 показан вид В фиг. 1.
Функционирование устройства осуществляется следующим образом. Помещенный в корпус 1 ветрогенератор 2 с лопастями воспринимает воздушный поток, проходящий через конфузор 3. Конфузор состоит из лепестков 4, а их положение у входного отверстия конфузора изменяется в зависимости от мощности воздушного потока. При малой мощности воздушного потока лепестки выжимаются пружинами 5 до максимального диаметра конфузора, направляя к лопастям больший объем воздуха. Когда мощность воздушного потока увеличивается, конфузор перемещается внутрь корпуса, сжимая пружины 5.
На фиг. 1 положение конфузора при этом показано выше продольной оси, а ниже продольной оси - положение выпущенного конфузора под действием пружин 5. Шпангоут 6 подкрепляет корпус 1. Количество пружин 5, как и лепестков 4, различно в зависимости от габаритных размеров конфузора. Пружины 5 помещены в гильзы 7, жестко соединенных к внутренним стенкам корпуса 1. Внутри гильз выполнены оси 8, закрепленные к торцам гильз. При продольных перемещениях конфузора все лепестки взаимодействуют друг с другом посредством продольных пазов и выступов в каждом из них, выполненных эквидистантно, что исключает появление просветов между ними.
Закругления кромок лепестков на входном отверстии конфузора не только повышают прочность конструкции, но имея дополнительное аэродинамическое сопротивление, обеспечивают плавное ускорение перемещения конфузора в направлении лопастей генератора при резких порывах лобового ветра. Все лепестки своей торцевой частью шарнирно соединены с плоским кольцом 10, которое удерживает лепестки, не связанные непосредственно с толкателем 11, образуя единый внутренний торец конфузора. Каждый толкатель 11 жестко соединен с двумя соседними лепестками и перемещается по оси 8 во время продольного перемещения конфузора. Для этого на каждой гильзе выполнен направляющий паз 12, препятствующий кольцевому смещению гильз.
В своей концевой части корпус 1 снабжен отъемной частью 9, обеспечивающей подход к пружинам 5 для их обслуживания или замены. На передней оконечности корпуса выполнены концевые выключатели, на фигурах условно не показанные, для фиксации конфузора при длительной стоянке дирижабля.
Расчеты показывают, что при ометаемой лопастями диаметром 1,5 м площади и при угле раскрытия конфузора равным 55 градусов с диаметром входной части 2,5 м и учитывая, что КПД лопастей, помещенных в аэродинамический канал, выше, чем у лопастей, работающих в открытом пространстве, при скорости полета 150 км/ч электрического дирижабля объемом 31800 кубических метров возможен запуск отказавших авиационных турбовальных двигателей, установленных на борту дирижабля.
На скоростях 80-100 км /ч полученной электроэнергии от двух ветрогенераторов также будет достаточно для запуска в воздухе или на стоянке указанных двигателей.
При стоянке дирижабля генераторы работают, обеспечивая соответствующим уровнем электрической мощности подзаряд аккумуляторов, питание бортовых обслуживающих систем, включая работу антиобледенительных устройств в осенне-зимние периоды.
Технический результат полезной модели заключается в том, что
- предложенное устройство ветрогенератора самоуправляемого позволяет поддерживать рабочий режим авиационного ветрогенератора, установленного на дирижабль, в широком диапазоне полетных скоростей - от 30 до 150 км/ч;
- лепестки конфузора автоматически осуществляют осевое перемещение конфузора в зависимости от мощности воздушного потока;
- перемещаемые друг относительно друга лепестки конфузора обеспечивают лопастям ветрогенератора самоуправляемого плавное изменение динамического давления воздушного потока при изменениях площади входного и выходного отверстий конфузора;
- взаимодействие лепестков конфузора практически не приводит к потерям воздуха сквозь зазоры их сочленений, так как пазы и выступы в каждом из лепестков выполнены эквидистантно, что исключает появление просветов между ними;
- ветрогенератор самоуправляемый работоспособен при любых метеовоздействиях в любое время года.
Таким образом, патентуемое техническое решение на полезную модель отвечает критериям «новизна» и «промышленная применимость».
Claims (6)
1. Ветрогенератор самоуправляемый, содержащий неподвижный корпус, в котором установлены генератор с лопастями, конфузор, имеющий входное и выходное отверстия, пружины, толкатели, отличающийся тем, что конфузор состоит из лепестков, выполненных с возможностью изменения положения у входного отверстия в зависимости от мощности воздушного потока, причем указанное изменение обеспечивает продольное перемещение конфузора.
2. Ветрогенератор самоуправляемый по п. 1, отличающийся тем, что каждый лепесток снабжен продольными пазом и выступом, выполненными эквидистантно.
3. Ветрогенератор самоуправляемый по любому из пп. 1,2, отличающийся тем, что толкатель каждой пружины прикреплен к двум близлежащим лепесткам.
4.Ветрогенератор самоуправляемый по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что все лепестки своей торцевой частью шарнирно соединены с плоским кольцом, которое удерживает все лепестки, образуя единый внутренний конец конфузора.
5. Ветрогенератор самоуправляемый по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что пружины выполнены в гильзах с продольным направляющим пазом.
6. Ветрогенератор самоуправляемый по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что каждый лепесток снабжен системой электроподогрева.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU213670U1 true RU213670U1 (ru) | 2022-09-21 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2138683C1 (ru) * | 1998-05-13 | 1999-09-27 | Таегян Микаел Матеосович | Ветроэнергетическое устройство для генераторов |
RU82273U1 (ru) * | 2008-12-25 | 2009-04-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптифлейм Солюшенз" | Ветрогенератор |
WO2015023200A1 (en) * | 2013-05-09 | 2015-02-19 | S.C. Topintel Consult S.R.L. | Ejector type turbine |
RU2730745C1 (ru) * | 2019-10-09 | 2020-08-26 | Петр Николаевич Старков | Летающий ветрогенератор с соплом Лаваля вертикального взлёта и посадки с компенсацией веса питающего электрического кабеля |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2138683C1 (ru) * | 1998-05-13 | 1999-09-27 | Таегян Микаел Матеосович | Ветроэнергетическое устройство для генераторов |
RU82273U1 (ru) * | 2008-12-25 | 2009-04-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптифлейм Солюшенз" | Ветрогенератор |
WO2015023200A1 (en) * | 2013-05-09 | 2015-02-19 | S.C. Topintel Consult S.R.L. | Ejector type turbine |
RU2730745C1 (ru) * | 2019-10-09 | 2020-08-26 | Петр Николаевич Старков | Летающий ветрогенератор с соплом Лаваля вертикального взлёта и посадки с компенсацией веса питающего электрического кабеля |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8109711B2 (en) | Tethered autonomous air vehicle with wind turbines | |
US20060061107A1 (en) | Energy scavenging methods and apparatus | |
US6923622B1 (en) | Mechanism for extendable rotor blades for power generating wind and ocean current turbines and means for counter-balancing the extendable rotor blade | |
US7188808B1 (en) | Aerialwind power generation system and method | |
US4050246A (en) | Wind driven power system | |
US7317261B2 (en) | Power generating apparatus | |
US9828110B2 (en) | System for recovering and converting kinetic energy and potential energy as electrical energy for an aircraft | |
RU2589212C2 (ru) | Конвертоплан | |
CN101687544A (zh) | 能量储存式空气动力制动装置和方法 | |
RU2538737C2 (ru) | Ротор "воздушное колесо". гиростабилизированный летательный аппарат и ветроэнергетическая установка, испульзующие ротор "воздушное колесо", наземное/палубное устройство их запуска. | |
CN107696812B (zh) | 油电混合动力系统及具有其的垂直起降飞行汽车 | |
EA018176B1 (ru) | Автономная роторная система для воздушного летательного аппарата | |
WO2016032356A1 (ru) | Ротор "воздушное колесо". гиростабилизированный летательный аппарат и ветроэнергетическая установка, использующие ротор "воздушное колесо", наземное/палубное устройство их запуска | |
US20150251763A1 (en) | Radiator Configuration for a Flying Wind Turbine that Passively Controls Airflow | |
CN109764774A (zh) | 一种用于模拟火箭返回着陆过程的试验装置 | |
US20130161444A1 (en) | High efficiency hub for pressure jet helicopters | |
RU213670U1 (ru) | Ветрогенератор самоуправляемый | |
CN101633408A (zh) | 飞碟 | |
CN201254294Y (zh) | 新型飞碟 | |
RU201900U1 (ru) | Электрический дирижабль | |
CN101381001A (zh) | 磁飞碟 | |
CN102072225A (zh) | 一种交通工具阻力减小装置 | |
KR20170136849A (ko) | 이륙용 공압엔진을 가지는 글라이더 | |
CN111483594A (zh) | 低能耗高速飞行方法及其翼环机 | |
RU2612337C1 (ru) | Способ вращения цилиндров, выполняющих роль крыльев на летательных аппаратах |