RU2164623C1 - Ветроколесо - Google Patents
Ветроколесо Download PDFInfo
- Publication number
- RU2164623C1 RU2164623C1 RU99121422A RU99121422A RU2164623C1 RU 2164623 C1 RU2164623 C1 RU 2164623C1 RU 99121422 A RU99121422 A RU 99121422A RU 99121422 A RU99121422 A RU 99121422A RU 2164623 C1 RU2164623 C1 RU 2164623C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- vertical
- wind
- brackets
- horizontal axis
- 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
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Технический результат, заключающийся в уменьшении дисбаланса лопасти ветроколеса относительно оси ротора и уменьшении угла поворота лопастей в процессе работы ветроколеса, увеличении коэффициента полезного действия и ресурса безотказной работы, обеспечивается за счет того, что в ветроколесе, содержащем вертикальный вал ротора, подвижные лопасти, установленные на кронштейнах, а также упоры для лопастей, согласно изобретению лопасти установлены в один или несколько рядов по вертикали с возможностью вращения относительно горизонтальной оси кронштейнов и оснащены противовесами, причем центр тяжести каждой лопасти с противовесом при ее положении, близком к вертикальному, расположен на уровне горизонтальной оси соответствующего кронштейна или несколько ниже, а при повороте лопастей под воздействием ветра вокруг оси вертикального вала ротора и относительно горизонтальной оси кронштейнов задней кромкой навстречу ветру вертикальная проекция равнодействующей от силы веса каждой лопасти с противовесом и от действующих на них аэродинамических сил направлена вниз, поворачивая лопасти до касания с упорами в положении, близком к вертикальному. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства в качестве рабочего органа ветродвигателя для преобразования кинетической энергии воздушного потока, например, в энергию вращения вала насоса водокачки, вала генератора постоянного тока при отсутствии строгих требований к его параметрам, а также в энергию вращения вала гребного винта судов и так далее.
Известно ветроколесо с вертикальным валом ротора, несущего лопасти в виде выгнутых пластин наподобие чашечек (у выпуклой поверхности меньше сопротивление воздушному потоку), как в ветродвигателе Савониуса (а. с. 1377448).
Недостатком данного ветроколеса является его незначительный коэффициент полезного действия.
Известен ветродвигатель с вертикальным валом ротора ветроколеса с кронштейнами, на концах которых установлены на вертикальных осях эксцентричные лопасти, имеющие возможность вращения вокруг этих осей. Вокруг вала ротора установлены плоские панели и вертикальные ограничительные стержни. В нижней части вал через систему передач соединен с обычной электротурбиной в здании. Под воздействием ветра лопасти прижимаются с одной стороны вала ротора к панелям, принимая ветровое давление, а с другой стороны становятся параллельно направлению воздушного потока, не оказывая ему сопротивления, и не тормозят ротор.
Недостатком ветроколеса данного ветродвигателя является значительное колебание расстояния от оси ротора до центра тяжести лопастей в процессе их вращения, что ограничивает допустимые размеры и вес лопастей, а также допустимую угловую скорость вращения ветроколеса ввиду больших переменных нагрузок на вал ротора и его подшипники, кроме того велик угол поворота лопастей, которые в процессе работы должны поворачиваться на угол, приблизительно равный 180o, что снижает коэффициент полезного действия ветроколеса.
Задачей изобретения является уменьшение дисбаланса лопастей ветроколеса относительно оси ротора и уменьшение угла поворота лопастей в процессе работы ветроколеса с соответствующим увеличением коэффициента полезного действия и ресурса безотказной работы последнего.
Поставленная задача решается тем, что лопасти установлены в один или несколько рядов по вертикали с возможностью вращения относительно горизонтальной оси кронштейнов и оснащены противовесами, причем центр тяжести каждой лопасти с противовесом при ее положении, близком к вертикальному, расположен на уровне горизонтальной оси соответствующего кронштейна или несколько ниже, а при повороте лопастей под воздействием ветра вокруг оси вертикального вала ротора и относительно горизонтальной оси кронштейнов задней кромкой навстречу ветру вертикальная проекция равнодействующей от силы веса каждой лопасти с противовесом и от действующих на них аэродинамических сил направлена вниз, поворачивая лопасти до касания с упором в положении, близком к вертикальному, кроме того один из вариантов ветроколеса предусматривает для решения поставленной задачи выполнение лопастей в поперечном сечении в виде несимметричного аэродинамического профиля.
Сопоставительный анализ показал наличие следующих новых отличительных признаков, характеризующих уровень изобретения:
- лопасти установлены с возможностью вращения относительно горизонтальной оси кронштейнов, что намного уменьшает дисбаланс ветроколеса относительно вертикальной оси вала ротора, уменьшает потребную массу конструкции ветроколеса и повышает ресурс его безотказной работы;
- центр тяжести каждой лопасти с противовесом при ее положении, близком к вертикальному, расположен на уровне горизонтальной оси соответствующего кронштейна или несколько ниже, а при повороте лопастей под воздействием ветра вокруг оси вертикального вала ротора и относительно горизонтальной оси кронштейнов задней кромкой навстречу ветра вертикальная проекция равнодействующей от силы веса каждой лопасти с противовесом и от действующих на них аэродинамических сил направлена вниз, поворачивая лопасти до касания с упором в положении, близком к вертикальному, что позволяет обеспечить быстрый поворот лопастей из положения, близкого к горизонтальному, в положение, близкое вертикальному, и обратно, уменьшив угол и время поворота лопастей, и повысить коэффициент полезного действия ветроколеса;
- вариант конструкции предусматривает выполнение лопастей в поперечном сечении в виде несимметричного аэродинамического профиля, что позволяет при угле атаки лопастей, близком к нулю, приобретать последним в ветровом потоке аэродинамическую подъемную силу, компенсирующую действие вращающего момента от веса лопастей с противовесами и значительно уменьшить аэродинамическое сопротивление лопастей с одновременным повышением коэффициента полезного действия ветроколеса.
- лопасти установлены с возможностью вращения относительно горизонтальной оси кронштейнов, что намного уменьшает дисбаланс ветроколеса относительно вертикальной оси вала ротора, уменьшает потребную массу конструкции ветроколеса и повышает ресурс его безотказной работы;
- центр тяжести каждой лопасти с противовесом при ее положении, близком к вертикальному, расположен на уровне горизонтальной оси соответствующего кронштейна или несколько ниже, а при повороте лопастей под воздействием ветра вокруг оси вертикального вала ротора и относительно горизонтальной оси кронштейнов задней кромкой навстречу ветра вертикальная проекция равнодействующей от силы веса каждой лопасти с противовесом и от действующих на них аэродинамических сил направлена вниз, поворачивая лопасти до касания с упором в положении, близком к вертикальному, что позволяет обеспечить быстрый поворот лопастей из положения, близкого к горизонтальному, в положение, близкое вертикальному, и обратно, уменьшив угол и время поворота лопастей, и повысить коэффициент полезного действия ветроколеса;
- вариант конструкции предусматривает выполнение лопастей в поперечном сечении в виде несимметричного аэродинамического профиля, что позволяет при угле атаки лопастей, близком к нулю, приобретать последним в ветровом потоке аэродинамическую подъемную силу, компенсирующую действие вращающего момента от веса лопастей с противовесами и значительно уменьшить аэродинамическое сопротивление лопастей с одновременным повышением коэффициента полезного действия ветроколеса.
Указанные новые отличительные признаки и достигаемый при этом технический результат позволяют считать предложенное ветроколесо соответствующим изобретательскому уровню.
На фиг. 1 изображено ветроколесо, имеющее один ряд лопастей; на фиг. 2 показан вид сверху на это ветроколесо; на фиг. 3 изображено ветроколесо, имеющее два ряда лопастей по вертикали; на фиг. 4 показан вид сбоку на лопасть, выполненную в поперечном сечении в виде несимметричного аэродинамического профиля и оснащенную противовесом.
Ветроколесо содержит вертикальный вал 1 ротора с кронштейнами 2, на которых установлены подвижные лопасти 3 с противовесами 4, имеющие возможность касаться упоров 5 в положении, близком к вертикальному.
Ветроколесо работает следующим образом. Под воздействием ветра лопасти 3 прижимаются с одной стороны вертикального вала 1 ротора к упорам 5 в положении, близком к вертикальному, принимая ветровое давление, а с другой стороны поворачиваются относительно горизонтальной оси кронштейнов 2 на угол, при котором аэродинамическая подъемная сила, действующая на лопасти 3, уравновесит действие вращающего момента от их веса и противовесов 4, при этом резко уменьшится аэродинамическое сопротивление этих лопастей и они практически будут мало тормозить вал 1 ротора, в случае выполнения поперечного сечения лопастей 3 в виде несимметричного аэродинамического профиля последние под воздействием ветра будут так же прижиматься с одной стороны вертикального вала 1 ротора к упорам 5 в положении, близком к вертикальному, воспринимая ветровое давление, а с другой стороны будут поворачиваться относительно горизонтальной оси кронштейнов 2 до положения, близкого к горизонтальному, при этом аэродинамическая подъемная сила, действующая на лопасти 3, будет уравновешивать вращающий момент отвеса последних и противовесов 4, причем аэродинамическое сопротивление лопастей 3 уменьшится до минимума и они практически не будут тормозить вал 1 ротора. При повороте лопастей 3 под воздействием ветра вокруг оси вертикального вала 1 ротора и относительно горизонтальной оси кронштейнов 2 задней кромкой навстречу ветру лопасти 3 под воздействием последнего, а также вращающего момента от собственного веса и веса противовесов 4 поворачиваются в исходное положение, близкое к вертикальному, касаясь упоров 5, останавливающих лопасти 3 в этом положении.
Claims (2)
1. Ветроколесо, содержащее вертикальный вал ротора, подвижные лопасти, установленные на кронштейнах, а также упоры для лопастей, отличающееся тем, что лопасти установлены в один или несколько рядов по вертикали с возможностью вращения относительно горизонтальной оси кронштейнов и оснащены противовесами, причем центр тяжести каждой лопасти с противовесом при ее положении, близком к вертикальному, расположен на уровне горизонтальной оси соответствующего кронштейна или несколько ниже, а при повороте лопастей под воздействием ветра вокруг оси вертикального вала ротора и относительно горизонтальной оси кронштейнов задней кромкой навстречу ветру вертикальная проекция равнодействующей от силы веса каждой лопасти с противовесом и от действующих на них аэродинамических сил направлена вниз, поворачивая лопасти до касания с упорами в положении, близком к вертикальному.
2. Ветроколесо по п.1, отличающееся тем, что лопасти в поперечном сечении выполнены в виде несимметричного аэродинамического профиля.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99121422A RU2164623C1 (ru) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | Ветроколесо |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99121422A RU2164623C1 (ru) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | Ветроколесо |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2164623C1 true RU2164623C1 (ru) | 2001-03-27 |
Family
ID=20225732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99121422A RU2164623C1 (ru) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | Ветроколесо |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2164623C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010068131A1 (ru) * | 2008-12-12 | 2010-06-17 | Esakov Sergej Mikhailovich | Ветряной двигатель |
RU2612499C2 (ru) * | 2015-03-11 | 2017-03-09 | Николай Артёмович Седых | Речная гидроветроэлектростанция (ГВЭС) |
RU2688060C1 (ru) * | 2018-06-05 | 2019-05-17 | Олег Геннадиевич Каратассо | Устройство для получения энергии из потока воздуха |
-
1999
- 1999-10-12 RU RU99121422A patent/RU2164623C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РАБУНСКИЙ Д. ВЕРТИКАЛЬ. - ИЗОБРЕТАТЕЛЬ И РАЦИОНАЛИЗАТОР, 1999, № 1, с.17. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010068131A1 (ru) * | 2008-12-12 | 2010-06-17 | Esakov Sergej Mikhailovich | Ветряной двигатель |
RU2612499C2 (ru) * | 2015-03-11 | 2017-03-09 | Николай Артёмович Седых | Речная гидроветроэлектростанция (ГВЭС) |
RU2688060C1 (ru) * | 2018-06-05 | 2019-05-17 | Олег Геннадиевич Каратассо | Устройство для получения энергии из потока воздуха |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4830570A (en) | Wind turbine system using twin savonius-type rotors | |
US4832569A (en) | Governed vane wind turbine | |
CA1252392A (en) | Wind turbine system using a savonius type rotor | |
EP0086076A1 (en) | A horizontal axis wind energy conversion system with aerodynamic blade pitch control | |
US4533297A (en) | Rotor system for horizontal axis wind turbines | |
US5405246A (en) | Vertical-axis wind turbine with a twisted blade configuration | |
US7993096B2 (en) | Wind turbine with adjustable airfoils | |
EP2098726B1 (en) | A blade support limb structure of vertical axis wind power generator | |
US5599168A (en) | Wind turbine adaptable to wind direction and velocity | |
US20150159628A1 (en) | Offshore contra rotor wind turbine system | |
CN101839212B (zh) | 垂直轴风力发电装置 | |
US7766602B1 (en) | Windmill with pivoting blades | |
US9537371B2 (en) | Contra rotor wind turbine system using a hydraulic power transmission device | |
CN108468614A (zh) | 一种新型自适应潮差的双透平潮流能发电装置 | |
WO2009107101A2 (en) | Turbine | |
JPH11294313A (ja) | ハイブリッド風車発電方式 | |
RU2164623C1 (ru) | Ветроколесо | |
CN111535984B (zh) | 一种含有被动俯仰调节装置的横轴潮流能水轮机 | |
CN103758693A (zh) | 一种大型垂直轴风力发电机叶片转角调节和锁定装置 | |
CN111194382A (zh) | 风力涡轮机 | |
CA1045038A (en) | Vertical axis wind turbine | |
CN208486974U (zh) | 一种新型自适应潮差的双透平潮流能发电装置 | |
NO325790B1 (no) | Vindturbin med vertikal akse | |
CA2532597A1 (en) | Vertical axis fluid actuated turbine | |
CN201314277Y (zh) | 垂直轴风力发电装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QA4A | Patent open for licensing | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131013 |