RU21425U1

RU21425U1 - WIND INSTALLATION

Info

Publication number: RU21425U1
Application number: RU2001124231/20U
Authority: RU
Inventors: В.В. Кухарцев; А.Г. Спиридонов; Л.Н. Говорухин
Original assignee: Кухарцев Владислав Владимирович
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2002-01-20

Abstract

1. Ветроустановка, содержащая аэродинамический канал, состоящий из конфузора, рабочего канала и диффузора, установленную в рабочем канале ветротурбину и механизм управления вращением аэродинамического канала, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена механизмом управления пограничным слоем, механизмом управления формой сечения аэродинамического канала, механизмом запирания канала, а конфузор - системой шумопонижения, кроме того, ветротурбина снабжена механизмом поворота лопастей.2. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что она установлена на платформе, имеющей произвольный наклон относительно вертикали, с углом поворота от 0 до 360вокруг оси.3. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что форма поперечного сечения любой из частей аэродинамического канала может изменяться по длине аэродинамического канала по произвольному закону.4. Ветроустановка по п. 1, отличающаяся тем, что угол раскрытия как конфузора, так и диффузора может изменяться от 0 до 180, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.5. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что ветротурбина выполнена с осью вращения, имеющей произвольный угол относительно как вертикальной, так и горизонтальной осей и установлена в произвольном месте аэродинамического канала.6. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что ветротурбина оборудована системой механизации лопастей, обеспечивающей поворот лопастей путем отклонения предкрылков и закрылков на лопастях.1. A wind turbine containing an aerodynamic channel, consisting of a confuser, a working channel and a diffuser, a wind turbine installed in the working channel and a control mechanism for rotating the aerodynamic channel, characterized in that it is additionally equipped with a boundary layer control mechanism, an aerodynamic channel shape control mechanism, a locking mechanism channel, and the confuser - a noise reduction system, in addition, the wind turbine is equipped with a blade rotation mechanism. 2. Wind turbine according to claim 1, characterized in that it is mounted on a platform having an arbitrary inclination relative to the vertical, with an angle of rotation from 0 to 360 around the axis. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the cross-sectional shape of any part of the aerodynamic channel can vary along the length of the aerodynamic channel according to an arbitrary law. Wind turbine according to claim 1, characterized in that the opening angle of both the confuser and the diffuser can vary from 0 to 180, both in horizontal and vertical planes. 5. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the wind turbine is made with an axis of rotation having an arbitrary angle relative to both the vertical and horizontal axes and is installed in an arbitrary location of the aerodynamic channel. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the wind turbine is equipped with a blade mechanization system that rotates the blades by deflecting the slats and flaps on the blades.

Description

20011242312001124231

пшцпpshtsp

г 4 г ,g 4 g

Изобретение относится к области устройств для преобразования энергии ветра в механическую энергию и передачи этой энергии к месту ее использования, в частности с неподвижными направляющими средствами относительно вращающегося органа двигателя, несущего элементы, взаимодействующими с ветром.The invention relates to the field of devices for converting wind energy into mechanical energy and transferring this energy to the place of its use, in particular with fixed guiding means relative to a rotating organ of the engine carrying elements interacting with the wind.

Известна ветроэлектростанция (см. Патент РФ №2157920, М кл. F 03 D 3/04, публ.2000 Г./1/) представляющая собой агрегат, состоящий из ориентированных по направлениям господствующих ветров конфузоров, турбогенератора, включающего электрический генератор и турбины с лопатками, причем поперечное сечение конфузоров по всей длине имеет форму квадрата, кроме того, конфузоры вьшолнены в виде отдельных секций, толщина стенок которых изменяется пропорционально нагрузке, каждая секция содержит наружные элементы жесткости, образующие равнобедренные прямоугольные треугольники, а сопла конфузоров в виде прямоугольников расположены слева и справа от турбины с вертикальной осью вращения, насаженной на вал генератора вьщ1е последнего, представляющего собой асинхронный электродвигатель, работающий в рекуперативном режиме, причем лопатки турбины изготовлены в форме прямоугольных тарелок с отверстиями, находящимися на дне в шахматном порядке.A known wind power plant (see RF Patent No. 2157920, M class F 03 D 3/04, publ. 2000 G. / 1 /) is an aggregate consisting of confusers oriented in the directions of the prevailing winds, a turbogenerator including an electric generator and turbines with blades, and the cross section of the confusers along the entire length has the shape of a square, in addition, the confusers are made in the form of separate sections, the wall thickness of which varies in proportion to the load, each section contains external stiffeners forming an isosceles straight triangles, and nozzles of confusers in the form of rectangles are located to the left and to the right of the turbine with a vertical axis of rotation mounted on the shaft of the generator of the last one, which is an asynchronous electric motor operating in a regenerative mode, and the turbine blades are made in the form of rectangular plates with holes located on staggered bottom.

Несмотря на то, что использование конфузоров способствует получению компактного высокоскоростного ветрового потока, а вьшолнение их поворотными улавливанию ветра со всех направлений, данная установка обладает рядом недостатков, а именно:Despite the fact that the use of confusers contributes to the production of a compact high-speed wind flow, and their implementation by turning the capture of wind from all directions, this installation has several disadvantages, namely:

ветротурбина не защищена от опасных воздействий окружающей среды, отсутствует возможность регулирования мощности на валу генератора, при этом конструкция громоздка, а отсутствие диффузоров приводит к неполному срабатьгоанию энергии ветрового потока.the wind turbine is not protected from dangerous environmental influences, there is no possibility of regulating the power on the generator shaft, while the design is cumbersome, and the absence of diffusers leads to incomplete operation of the wind flow energy.

М.кл. F 03 D 3/04M.cl. F 03 D 3/04

ВЕТРОУСТАНОВКАWIND INSTALLATION

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является ветросиловая энергоустановка вращающегося типа { см. Патент РФ №2156885, М.кл. F 03 D 3/04, публ. 2000 г. /2/). Наличие диффузора, клапана аварийного сброса воздуха, рассекателя воздуха, направляющей пластины, хвостового оперения позволяет более полно использовать энергию ветра для выработки электроэнергии. Установка предназначена для получения электрической энергии, для чего снабжена электрическим генератором и системой передач Установка позволяет более полно использовать энергию ветра для вьфаботки электроэнергии за счет того, что ее конструкция позволяет улавливать ветер со всех направлений, использовать высокоскоростной, энергоемкий, компактный ветровой поток, работать на слабом и среднем ветре со скоростью 5-10 м/с, стабилизировать скорость вращения независимо от изменения скорости ветра и обеспечивает защиту от разрущающего действия ветра.The closest in technical essence and the achieved result is a rotary-type wind power plant {see RF Patent No. 2156885, M.cl. F 03 D 3/04, publ. 2000/2 /). The presence of a diffuser, an emergency air release valve, an air divider, a guide plate, and tail unit allows more complete use of wind energy to generate electricity. The installation is designed to receive electrical energy, for which it is equipped with an electric generator and transmission system. The installation allows more complete use of wind energy for the production of electricity due to the fact that its design allows you to capture wind from all directions, use a high-speed, energy-intensive, compact wind flow, work on light and medium winds at a speed of 5-10 m / s, stabilize the speed of rotation regardless of changes in wind speed and provides protection against damage wind Ia.

Однако ветроустановка, описанная в /2/, имеет достаточно больпше габариты, необходимые для получения большой мощности на валу генератора, а также больщие потери на аэродинамическое сопротивление в канале.However, the wind turbine described in / 2 / has a larger enough size necessary to obtain high power on the generator shaft, as well as large losses in aerodynamic drag in the channel.

Задачей, на рещение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение капитальных и эксплуатащюнных затрат и себестоимости вырабатываемой энергии.The task, the solution of which the invention is directed, is to reduce capital and operating costs and the cost of generated energy.

Технический результат, который может быть достигнут при реализащ1и предлагаемого изобретения, - эффективное использование энергии низкопотенциального ветрового потока, простота конструкции и сравнительно небольщие габариты, возможность работать на слабом ветре менее 5 м/с, надежность и долговечность узлов и оборудования, защита установки от разрушающего воздействия окружающей среды и воздействия ветроагрегата на окружающую среду, повышение КПД, удобство монтажа и ремонта.The technical result that can be achieved by implementing the present invention is the efficient use of low-potential wind flow energy, simplicity of construction and relatively small dimensions, the ability to work in low winds of less than 5 m / s, reliability and durability of components and equipment, protection of the installation from destructive effects the environment and the impact of the wind turbine on the environment, increasing efficiency, ease of installation and repair.

Указанный технический результат достигается за счет того, что ветроустановка, содержащая конфузор, рабочий канал, диффузор, установленную в рабочем канале ветротурбину и механизмом управления вращением аэродинамического канала, дополнительно снабжена механизмом управления пограничным слоем, механизмом управления формой сечения аэродинамического канала, механизмом запирания канала, а конфузор - системой шумопонижения, кроме того, ветротурбина снабжена механизмом поворота лопастей.The specified technical result is achieved due to the fact that the wind turbine containing a confuser, a working channel, a diffuser, a wind turbine installed in the working channel and a control mechanism for the rotation of the aerodynamic channel, is additionally equipped with a boundary layer control mechanism, an aerodynamic channel section shape control mechanism, a channel locking mechanism, and confuser - a noise reduction system, in addition, the wind turbine is equipped with a blade rotation mechanism.

Снабжение ветроустановки механизмом управления пограничным слоем и механизмомSupply of wind turbine with boundary layer control mechanism and mechanism

управления формой сечения аэродинамического канала позволяет превратить низкопотенциальный ветровой поток в компактный высокоскоростной, достичь высоких значений мощности при работе на малых скоростях ветра, существенно повысить общий коэффициент использования энергии ветра.controlling the shape of the cross section of the aerodynamic channel allows you to turn a low-potential wind stream into a compact high-speed one, achieve high power values when operating at low wind speeds, and significantly increase the overall utilization of wind energy.

Снабжение ветроустановки механизмом запирания канала обеспечивает упрощение ремонта и монтажа ветроустановки.Providing the wind turbine with a channel locking mechanism simplifies repair and installation of the wind turbine.

Снабжение ветротурбины механизмом поворота лопастей обеспечивает повьпиение КПД преобразование энергии ветра в механическую и, при необходимости, в электрическую.The supply of the wind turbine with the mechanism of rotation of the blades provides an increase in the efficiency of the conversion of wind energy into mechanical and, if necessary, into electrical energy.

На че1Угеже (фиг. 1) представлена схема предлагаемой ветроустановки.On Che1Ugezhe (Fig. 1) presents a diagram of the proposed wind turbine.

Установка содержит конфузор 1, рабочий канал 2, диффузор 3, ветротурбину 4, механизм управления пограничным слоем 5, механизм поворота лопастей 6 (на чертеже не показан), механизм управления формой сечения аэродинамического канала 7,механизм запирания канала 8, систему щумопонижения 9, элемент управления вращением аэродинамического канала 10.The installation comprises a confuser 1, a working channel 2, a diffuser 3, a wind turbine 4, a control mechanism for the boundary layer 5, a rotation mechanism for the blades 6 (not shown in the drawing), a control mechanism for the shape of the cross section of the aerodynamic channel 7, a locking mechanism for the channel 8, a noise reduction system 9, an element control the rotation of the aerodynamic channel 10.

Предлагаемая ветроустановка работает следующим образом.The proposed wind turbine operates as follows.

Воздущный поток входит в конфузор 1. Геометрическая форма и размеры конфузора 1 оптимизированы для уменьщения аэродинамических потерь. В рабочем канале 2, через который затем проходит воздух, установлена ветротурбина 4. Форма диффузора 3, по которому дальще проходит поток также как и конфузора 1, оптимизирована с целью уменьщения аэродинамических потерь. В конфузоре 1 установлена система управления пограничным слоем 5, позволяющая придать профилю набегающего потока оптимальную форму. Лопасти ветротурбины снабжены механизмом поворота 6, обеспечивающим оптимальный угол атаки набегающего потока. Диффузор снабжен системой управления формой сечения аэродинамического канала 7, позволяющей изменять д.1шну канала и угол его раскрытия. Регулирование мощности ветроустановки или частоты его вращения осуществляется как изменением геометрии проточной части канала с помощью системы управления формой сечения аэродинамического канала 7, так и установкой запирающих устройств 8. Запирание ветроканала предусмотрено также для облегчения ремонта и с целью защиты ветроустановки 4 от разрущающих воздействий окружающей среды. Для того, чтобы установка размещенная, например, на крьщ1е жилого дома не создавала дискомфорта для проживающих в нем людей из -за повьш1ешюго уровня щума, сопровождающего ее работу, она снабжена системой щумопонижения 9, которая может бьпъ вьшолнена путем нанесенияThe air stream enters the confuser 1. The geometric shape and dimensions of the confuser 1 are optimized to reduce aerodynamic losses. In the working channel 2, through which air then passes, a wind turbine 4 is installed. The shape of the diffuser 3, along which the stream further passes as well as the confuser 1, is optimized in order to reduce aerodynamic losses. In the confuser 1, a boundary layer control system 5 is installed, which makes it possible to give the incoming flow profile an optimal shape. The blades of the wind turbine are equipped with a turning mechanism 6, providing an optimal angle of attack of the incoming flow. The diffuser is equipped with a control system for the shape of the cross section of the aerodynamic channel 7, which allows you to change d.1shnu channel and its opening angle. The power of the wind turbine or its rotation speed is controlled both by changing the geometry of the channel’s flow channel using the aerodynamic channel 7 sectional shape control system, and by installing locking devices 8. The wind channel can also be locked to facilitate repair and to protect the wind turbine 4 from environmental damage. In order to ensure that the installation located, for example, on the roof of a residential building does not create discomfort for people living in it due to the increased level of noise accompanying its operation, it is equipped with a noise reduction system 9, which can be completed by applying

на внешнюю поверхность установки специального шумопонижающего покрытия, либо установки специальных акустических глушителей шума. Направление воздушного потока отслеживается поворотом платформы, снабженной либо стабилизатором, либо другим приводом для более полного использования энергии набегаюшего ветрового потока.on the external surface of the installation of a special noise-reducing coating, or the installation of special acoustic silencers. The direction of the air flow is monitored by the rotation of the platform, equipped either with a stabilizer or other drive for a more complete use of the energy of the incoming wind flow.

Аэродинамический канал, состоящий из конфузора 1, рабочей части 2 и диффузора 3 или из одной или нескольких перечисленных компонентов, вьшолнен стационарным или на поворотной платформе с углом поворота от О до 360 градусов вокруг оси, имеющей произвольный наклон относительно вертикали.The aerodynamic channel, consisting of a confuser 1, a working part 2 and a diffuser 3, or one or more of the listed components, is stationary or on a turntable with an angle of rotation from O to 360 degrees around an axis that has an arbitrary inclination relative to the vertical.

Предусмотрено изменение угла раскрытия конфузора и диффузору от О до 180 градусов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, длина каждой из частей аэродинамического канала может быгь произвольной или изменяться по определенному закону.There is a change in the opening angle of the confuser and the diffuser from O to 180 degrees in both horizontal and vertical planes, the length of each of the parts of the aerodynamic channel can be arbitrary or vary according to a certain law.

Ветроустановка может быть снабжена системой изменения формы поперечного сечения любой из частей аэродинамического канала и системой по управлению пограничным слоем любой из частей аэродинамического канала. Ветроагрегат любого из известных типов, снабжен системой механизации лопастей, предназначенной для поворота лопастей за счет установки отклоняющихся предкрылков и закрылков на лопастях, а также оборудования ветроустановки системой управления пограничным слоем на стенках канала и лопастях.The wind turbine can be equipped with a system for changing the shape of the cross section of any part of the aerodynamic channel and a system for controlling the boundary layer of any part of the aerodynamic channel. The windmill of any of the known types is equipped with a blade mechanization system designed to rotate the blades by installing deflecting slats and flaps on the blades, as well as wind turbine equipment with a boundary layer control system on the channel walls and blades.

Использование изобретения позволит превратить низкопотешщальный ветровой поток в компактный высокоскоростной, достичь высоких значений мощности при работе на малых скоростях ветра, существенно повысить общий коэффициент использования энергии ветра, а также упростить монтаж и ремонт ветроустановки.The use of the invention will make it possible to turn a low-cost wind stream into a compact high-speed one, achieve high power values when operating at low wind speeds, significantly increase the overall coefficient of use of wind energy, and also simplify installation and repair of a wind turbine.

Claims

1. A wind turbine containing an aerodynamic channel, consisting of a confuser, a working channel and a diffuser, a wind turbine installed in the working channel and a control mechanism for rotating the aerodynamic channel, characterized in that it is additionally equipped with a boundary layer control mechanism, an aerodynamic channel shape control mechanism, a locking mechanism channel, and the confuser - a noise reduction system, in addition, the wind turbine is equipped with a blade rotation mechanism.

2. Wind turbine according to claim 1, characterized in that it is mounted on a platform having an arbitrary inclination relative to the vertical, with an angle of rotation from 0 to 360 ^o around the axis.

3. Wind turbine according to claim 1, characterized in that the cross-sectional shape of any part of the aerodynamic channel can vary along the length of the aerodynamic channel according to an arbitrary law.

4. Wind turbine under item 1, characterized in that the opening angle of both the confuser and the diffuser can vary from 0 to 180 ^o , both in horizontal and vertical planes.

5. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the wind turbine is made with an axis of rotation having an arbitrary angle relative to both the vertical and horizontal axes and is installed in an arbitrary location of the aerodynamic channel.

6. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the wind turbine is equipped with a system of mechanization of the blades, providing rotation of the blades by deflecting the slats and flaps on the blades.