RU2178830C2

RU2178830C2 - Method for controlling wind power takeoff and wind-electric generating unit

Info

Publication number: RU2178830C2
Application number: RU99119836A
Authority: RU
Inventors: Николай Алексеевич Лаврентьев; Всеволод Алексеевич Хлебцевич
Original assignee: Николай Алексеевич Лаврентьев; Всеволод Алексеевич Хлебцевич
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2002-01-27

Abstract

FIELD: wind-power engineering; wind-electric generating plants. SUBSTANCE: method for power takeoff from wind stream flowing over windwheel of wind-electric generating unit involves additional generation of swirl compressed over its perimeter in region adjacent to windwheel; according to invention swirl is generated by continuous helical wind jets over windwheel perimeter from windward to leeward zone of air stream flowing over windwheel. Proposed method is implemented by means of appropriate wind-electric generating unit. EFFECT: enhanced windwheel capacity, reliability, and strength. 10 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к механике, к области конструирования ветро-энергетических установок, и может быть использовано в различных областях хозяйственной деятельности. The invention relates to mechanics, to the field of designing wind power plants, and can be used in various fields of economic activity.

Известен способ управления отбором мощности ветрового потока, ометаемого ветроколесом ветроэнергетического устройства (ВЭУ) в зависимости от скорости набегающего ветрового потока путем изменения скорости вращения ротора ветроколеса (1). A known method of controlling the power take-off of a wind flow swept by a wind wheel of a wind energy device (WEC) depending on the speed of the incident wind flow by changing the rotational speed of the wind wheel rotor (1).

Известный способ технологически трудно выполним, обладает малой достоверностью и низким коэффициентом использования мощности ветрового потока. The known method is technologically difficult to implement, has low reliability and low coefficient of utilization of the wind flow power.

Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа, является способ управления отбором мощности ветрового потока, ометаемого ветроколесом ветроэнергетического устройства, включающий изменение частоты вращения ветроротора в зависимости от скорости свободного воздушного потока, при этом в процессе осуществления способа производят изменение угла поворота-атаки лопасти ветротора относительно его продольной оси (2). The closest technical solution, adopted as a prototype, is a method of controlling the selection of the power of the wind flow swept by the wind wheel of a wind energy device, which includes changing the speed of the wind rotor depending on the speed of the free air flow, while in the process the method produces a change in the angle of rotation-attack of the blade of the wind rotor relative to its longitudinal axis (2).

Известный способ обеспечивает постоянство подъемной силы на лопастях ветротора. The known method provides a constant lifting force on the blades of the wind turbine.

Недостаток известного способа проявляется в том, что он не обеспечивает оптимизации набегающего ветрового потока и, следовательно, снижает возможности выбора оптимального значения мощности ветродвигателя ВЭУ. The disadvantage of this method is manifested in the fact that it does not optimize the incident wind flow and, therefore, reduces the possibility of choosing the optimal value of the wind turbine power.

Известны конструкции ветроэнергетических устройств, содержащих ветроротор цилиндрической и конической формы с вертикальной осью вращения и прямыми лопастями, имеющий, по меньшей мере, две лопасти каплевидного аэродинамического сечения и генератор, кинематически связанный через редуктор с осью вращения ветроротора (1). There are known designs of wind power devices containing a cylindrical and conical wind rotor with a vertical axis of rotation and straight blades, having at least two teardrop-shaped aerodynamic blades and a generator kinematically connected through a gearbox to the axis of rotation of the wind rotor (1).

Ближайшим техническим решением, принятым в качестве прототипа, является ветроэнергетическое устройство с ветроротором Дарье, имеющем вертикальную ось вращения с двумя и более лопастями, изогнутыми вдоль вертикальной плоскости и профилем каплевидного аэродинамического сечения. Лопасти образуют пространственную овальную конструкцию, которая вращается под действием подъемных сил, возникающих на лопастях от ветрового потока (2). The closest technical solution adopted as a prototype is a wind power device with a Darier wind rotor having a vertical axis of rotation with two or more blades curved along a vertical plane and a teardrop-shaped aerodynamic section. The blades form a spatial oval structure, which rotates under the action of the lifting forces arising on the blades from the wind flow (2).

Достоинство известного устройства в достаточно высоком значении коэффициента использования энергии ветра до 0,30-0,35 при высоких рабочих скоростях ветра. Кроме того, ветродвигатели Дарье кинематически не нуждаются в механизме ориентации на ветер. The advantage of the known device in a sufficiently high value of the coefficient of utilization of wind energy to 0.30-0.35 at high operating wind speeds. In addition, Daria’s wind turbines do not kinematically need a wind orientation mechanism.

Недостаток известной конструкции связан со значительными изменениями условий обтекания лопасти потоком за один оборот ветроротора с цикличностью в процессе эксплуатации, достигающей миллиона раз. Это приводит к снижению надежности в связи с резким переходом вертикальной лопасти из зоны ламинарного ветрового потока в зону турбулентности за ветроротором, что сопровождается явлением одиночных рывков при малых оборотах ветроротора с последующим по мере увеличения оборотов возникновением автоколебаний, приводящих к резонансному разрушению как элементов ветроротора, так и корпуса редуктора, опоры или фундамента ветроустановки, что в конечном итоге приводит к снижению производительности ВЭУ. A disadvantage of the known design is associated with significant changes in the conditions for flow past a blade during one revolution of a wind rotor with a cycle during operation reaching a million times. This leads to a decrease in reliability due to a sharp transition of the vertical blade from the zone of laminar wind flow to the zone of turbulence behind the wind rotor, which is accompanied by the phenomenon of single jerks at low speeds of the wind rotor, followed by the occurrence of self-oscillations leading to resonant destruction of both elements of the wind rotor and the gear case, support or foundation of the wind turbine, which ultimately leads to a decrease in the performance of wind turbines.

В основу изобретения положена задача увеличения производительности ветроротора, повышения надежности и конструктивной прочности ветроротора и устройства в целом путем создания вихревого потока во внутреннюю полость ветроротора, обеспечивающего подтягивание ветрового потока внутрь конструкции ветроротора по принципу турбинного ветронасоса, а также плавного перехода лопасти от наветренной зоны к подветренной относительно ВЭУ. The basis of the invention is the task of increasing the productivity of the wind rotor, increasing the reliability and structural strength of the wind rotor and the device as a whole by creating a vortex flow into the inner cavity of the wind rotor, which ensures pulling the wind flow inside the structure of the wind rotor according to the principle of a turbine wind pump, as well as a smooth transition of the blade from the windward zone to the leeward regarding wind turbines.

Поставленная задача достигается также тем, что в способе управления отбором мощности ветрового потока ометаемого ветроротором ветроэнергетического устройства, включающем дополнительное формирование вихря уплотненного по своему периметру в зоне, примыкающей к ветроротору, согласно изобретению вихрь формируют геликоидными непрерывными ветровыми струями по периметру ветротора от наветренной к подветренной зоне ветрового потока ометаемого ветроротором. The task is also achieved by the fact that in the method of controlling the selection of the wind flow of the wind energy device swept by the rotor, including the additional formation of a vortex sealed around its perimeter in the area adjacent to the wind rotor, according to the invention, the vortex is formed by continuous helicoid wind jets along the perimeter of the wind from the windward to the windward wind flow swept by the wind rotor.

Технологично, чтобы в способе на выходе осевой зоне вихря во внутреннюю полость ветроротора принудительно создавали бы разрежение, а с наветренной стороны в зоне фронта вихря, т. е на входе во внутреннюю полость ветроротора, образуют принудительный подсос воздушной массы с разрежением вдоль оси вихря. It is technologically feasible that in the method, a vacuum is forced to create a vacuum at the exit of the axial zone of the vortex into the inner cavity of the wind rotor, and from the windward side in the zone of the vortex front, i.e., at the entrance to the inner cavity of the wind rotor, a forced air mass is sucked up with vacuum along the axis of the vortex.

Предпочтительно, чтобы в способе с наветренной стороны фронт вихря, образующий дополнительный подсос воздушной массы вдоль оси ветроротора, направляют под углом к оси ветрового потока. It is preferable that in the method from the windward side the front of the vortex, forming an additional suction of the air mass along the axis of the wind rotor, is directed at an angle to the axis of the wind flow.

Применяют также в способе дополнительное подсасывание воздушной массы вдоль оси вихря путем принудительного формирования вихря в форме геликоидных струй в вихревую воронку, управляемую по диаметральным и осевым параметрам. The method also uses additional suction of the air mass along the axis of the vortex by forcing the formation of a vortex in the form of helicoid jets into a vortex funnel controlled by diametric and axial parameters.

Поставленная задача достигается также и тем, что в ветроэнергетическом устройстве для осуществления способа, содержащем горизонтальное основание, ветроротор с вертикальной осью вращения, имеющий, по меньшей мере, две лопасти аэродинамического сечения, генератор, кинематически связанный через редуктор с валом ветроротора, согласно изобретению вертикальная ось вращения ветроротора образует тупой или острый угол с плоскостью горизонтального основания, а лопасти аэродинамического сечения выполнены желобчатого профиля с винтовой круткой вокруг вала ветроротора и имеют форму геликоида вращения, т. е. в виде профильного желобчатого геликоида вращения. The task is also achieved by the fact that in a wind energy device for implementing the method containing a horizontal base, a wind rotor with a vertical axis of rotation, having at least two blades of aerodynamic section, a generator kinematically connected through a gearbox with the shaft of the wind rotor, according to the invention, a vertical axis the rotation of the wind rotor forms an obtuse or acute angle with the plane of the horizontal base, and the aerodynamic section vanes are made of a grooved profile with screw twist minutes vetrorotora around the shaft and have the shape of a helicoid rotational t. e. in the form of a grooved profile helicoid rotation.

Задача достигается также и тем, что лопасти аэродинамического сечения желобчатого профиля выполнены в форме пространственного цилиндроида вращения. The task is also achieved by the fact that the blades of the aerodynamic section of the grooved profile are made in the form of a spatial cylindrical rotation.

Одним из вариантов достижения задачи является то, что лопасти аэродинамического сечения желобчатого профиля выполнены в форме пространственного конусоида вращения. One of the options for achieving the objective is that the blades of the aerodynamic section of the grooved profile are made in the form of a spatial cone of revolution.

Предпочтительно, чтобы в ветророторе в плоскости комлевого основания и в плоскости периферийного основания цилиндроида и/или конусоида вращения были бы смонтированы, соответственно, два ветроколеса с лопастями каплевидного аэродинамического сечения. Preferably, in the wind rotor in the plane of the butt base and in the plane of the peripheral base of the cylindroid and / or cone of rotation, respectively, two wind wheels with blades of a drop-shaped aerodynamic section would be mounted.

Конструктивно, чтобы в ветророторе лопасти цилиндроида и/или конусоида вращения были бы кинематически связаны с лопастями каплевидного аэродинамического сечения посредством шарниров. Structurally, in a wind rotor, the blades of a cylindroid and / or cone of revolution would be kinematically connected with the blades of a teardrop-shaped aerodynamic section by means of hinges.

Технологично, чтобы лопасти двух ветроколес были бы снабжены средством изменения угла наклона продольной оси лопасти ветроколеса к вертикальной оси вращения ротора. Technologically, so that the blades of two wind wheels would be equipped with means for changing the angle of inclination of the longitudinal axis of the blade of the wind wheel to the vertical axis of rotation of the rotor.

Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, одно из ветроколес было бы снабжено средством углоповорота ветроколеса относительно оси вращения ветроротора. Preferably, at least one of the wind wheels would be provided with means for the angle of rotation of the wind wheel relative to the axis of rotation of the wind rotor.

Вариантно, чтобы, по меньшей мере, одно из ветроколес было бы снабжено средством поступательного перемещения ветроколеса вдоль оси вращения ветроротора. It is possible that at least one of the wind wheels would be provided with means for translational movement of the wind wheel along the axis of rotation of the wind rotor.

Изобретение поясняется чертежом, где на
фиг. 1 - общий вид ВЭУ с конусоидальным ветроротором вертикальной оси вращения;
фиг. 2 - общий вид ВЭУ с цилиндроидным ветротором на угловой оси вращения;
фиг. 3 - схема фронта ветрового потока, ометающего желобчатую лопасть;
фиг. 4 - схема ветрового потока за желобчатой лопастью;
фиг. 5 - схема регулирования конусоидного ветроэнергетического устройства (на фиг. 5 - нижняя часть схемы вида "прямо");
фиг. 6 - схема регулирования цилиндроидного ветроэнергетического устройства (на фиг. 6 - верхняя часть вида повернуто).The invention is illustrated in the drawing, where
FIG. 1 is a general view of a wind turbine with a cone-shaped wind rotor of the vertical axis of rotation;
FIG. 2 is a general view of a wind turbine with a cylindrical wind rotor on the angular axis of rotation;
FIG. 3 is a diagram of a front of a wind flow sweeping a grooved blade;
FIG. 4 is a diagram of a wind flow behind a grooved blade;
FIG. 5 is a regulation diagram of a cone-shaped wind energy device (in Fig. 5 is the lower part of the "straight" type circuit);
FIG. 6 is a control diagram of a cylindrical wind energy device (in Fig. 6, the upper part of the view is rotated).

Ветроэнергетическое устройство (ВЭУ) с горизонтальным основанием 1 содержит ветроротор 2 с вертикальной осью вращения, имеющий, по меньшей мере, две лопасти 3, 4 аэродинамического желобчатого сечения, смонтированные в комлевой и верхней плоскостях вращения ветроротора 2 посредством двух пар ветроколес 5 и 6, имеющих лопасти 7 и 8 каплевидного аэродинамического сечения на составном валу 9 отбора мощности ветроротора, кинематически связанного, например, через формирователь 10 геликоида, карданную передачу 11, редуктор 12 с генератором 13. A wind energy device (wind turbine) with a horizontal base 1 contains a wind rotor 2 with a vertical axis of rotation, having at least two blades 3, 4 of aerodynamic grooved section mounted in the butt and upper planes of rotation of the wind rotor 2 by means of two pairs of wind wheels 5 and 6, having blades 7 and 8 of a teardrop-shaped aerodynamic section on a composite shaft 9 of a power take-off of a wind rotor kinematically connected, for example, via a helicoid former 10, a cardan gear 11, a gearbox 12 with a generator 13.

Редуктор 12 и генератор 13 размещены на основании 1. Ветроколесо 6 с формирователем 10 и карданной передачей размещены на продольной поворотной платформе 14 с приводом 15 и подшипниковым узлом 16, закрепленными на поперечной поворотной платформе 17, которая установлена в подшипниковых узлах 18 на стойках 19, вертикально прикрепленных к горизонтальному основанию 1 и соединенных шарнирно приводом 20 изменения угла α наклона платформы 17. The gearbox 12 and the generator 13 are placed on the base 1. The wind wheel 6 with the driver 10 and the cardan drive are placed on the longitudinal rotary platform 14 with the drive 15 and the bearing assembly 16, mounted on the transverse rotary platform 17, which is mounted in the bearing assemblies 18 on the uprights 19, vertically attached to the horizontal base 1 and connected pivotally by the drive 20 changes the angle α of the inclination of the platform 17.

Лопасти 7 установлены на осях 21, жестко связанных с геликоидными лопастями 3 и 4 и шарнирно в верхней части ветроротора с перемычкой 22, жестко прикрепленной к наружной втулке 23 составного вала 9. На внутренней стороне лопастей 7 закреплены сошки 24, шарнирно установленные на кулисе 25 привода управления поворотом лопастей 7, 8, например, центробежного регулятора, содержащего вертлюги 26, установленные на шипах 27 рычага 28 с грузами 29. Рычаги 28 установлены на осях вращения 30, прикрепленных к наружной втулке 23. Верхние концы рычага 28 связаны с перемычкой 22 возвратными пружинами 31. Внутри наружной втулки 23 помещена гайка 32 с винтом 33 приводной оси 34 формирователя геликоида. Наружная втулка 23 (фиг. 6 сечение Г-Г) посредством шлицевого соединения связана с втулкой 35, закреплена на корпусе 36 ветроколеса 6. На приводной оси 34 внутри корпуса 36 установлена шестерня 37 с рейками 38, к концам которых шарнирно прикреплены лопасти 8. На наружных концах лопастей 7 и 8 закреплены рычаги 39, 40, шарнирно связывающие тягами 41 верхние и нижние концы геликоидных лопастей 3, 4. Приводной вал 9 соединяет с формирователем 10 геликоида шестеренку 37 реечного механизма винта 33. Управление формирователем 10 геликоида, т. е. трансформирование его в конусоид из цилиндроида или наоборот, осуществляют блоком 42 управления. The blades 7 are mounted on the axles 21, rigidly connected with the helicoid blades 3 and 4 and pivotally in the upper part of the wind rotor with a jumper 22, rigidly attached to the outer sleeve 23 of the composite shaft 9. On the inner side of the blades 7 are mounted bipods 24, pivotally mounted on the drive arm 25 control the rotation of the blades 7, 8, for example, a centrifugal controller containing swivels 26 mounted on the spikes 27 of the lever 28 with the loads 29. The levers 28 are mounted on the axis of rotation 30 attached to the outer sleeve 23. The upper ends of the lever 28 are connected to the jumper second return springs 22, 31. Inside the outer sleeve 23 is placed the nut 32 with the screw 33, the drive shaft 34 of the helix former. The outer sleeve 23 (Fig. 6, section G-D) is connected via a spline connection to the sleeve 35, mounted on the housing 36 of the wind wheel 6. On the drive axis 34 inside the housing 36 there is a gear 37 with racks 38, the blades 8. are pivotally attached to their ends the outer ends of the blades 7 and 8 are fixed levers 39, 40, pivotally connecting rods 41 of the upper and lower ends of the helicoid blades 3, 4. The drive shaft 9 connects with the shaper 10 of the helicoid gear 37 of the rack mechanism of the screw 33. The control of the shaper 10 of the helicoid, i.e. transforming it konusoid of cylindroid or vice versa, is performed by the control unit 42.

Лопасти 3 и 4 аэродинамического сечения по фиг. 1, 2 могут быть выполнены в форме геликоида вращения желобчатого профиля. Поперечные лопасти 7 и 8 выполнены с возможностью регулирования угла β наклона их продольной оси к оси вала 9 отбора мощности и, соответственно, к фронту действия ветрового потока посредством регулятора 10 при перемещении рейки путем вращения шестерни 37 в шарнирных опорах. При этом соответственно регулируется величина большего основания конусоида за счет изменения величины его радиуса R в зоне комлевой части лопастей 3 и 4 и, соответственно, изменения величины диаметра верхнего основания конусоида вплоть до трансформирования его в цилиндроид (фиг. 2). The blades 3 and 4 of the aerodynamic section of FIG. 1, 2 can be made in the form of a helicoid of rotation of the grooved profile. The transverse blades 7 and 8 are configured to adjust the angle β of inclination of their longitudinal axis to the axis of the power take-off shaft 9 and, accordingly, to the front of the wind flow through the regulator 10 when moving the rack by rotating the gear 37 in the articulated bearings. In this case, the magnitude of the larger base of the cone is accordingly regulated by changing the value of its radius R in the zone of the butt portion of the blades 3 and 4 and, accordingly, changing the diameter of the upper base of the cone to transform it into a cylindroid (Fig. 2).

Работу ВЭУ осуществляют следующим образом. По фиг. 1 ветровой поток А воздействует на ротор 2. При вращении желобчатого геликоида лопасти 3 или 4 против ветрового потока по направлению А крутящий момент М1 на валу 9 отбора мощности создается производной силой F_n от центростремительной силы F_y и подъемной силы F_c от унифицированной крыльчатой лопасти 5 каплевидного сечения (по фиг. 3) с наружной выпуклостью профиля Б. При описанной кинематике такая лопасть проявляет эффект эжекции под желобом 43, обеспечивая подсос воздушной массы внутрь желоба 43, формируя и направляя ее в форме струй вдоль желоба по геликоидной составляющей, на выходном срезе которого эта струя трансформирует вихревой шлейф.The work of a wind turbine is as follows. In FIG. 1, wind flow A acts on rotor 2. When the grooved helicoid blades 3 or 4 rotate against the wind flow in direction A, the torque M1 on the power take-off shaft 9 is generated by the derivative force F _n of the centripetal force F _y and the lifting force F _c from the unified wing blade 5, a drop-shaped cross-section (Fig. 3) with an external convexity of profile B. With the described kinematics, such a blade exhibits an ejection effect under the chute 43, ensuring the suction of air mass into the chute 43, forming and directing it in the form of jets along the chute by helicoid part, on the output slice which transforms this jet vortex trail.

При движении геликоидной желобчатой лопасти 3, 4 по направлению ветрового потока А проявляется двоякое его воздействие. Первое воздействие - толкающее, при котором сила в направлении А (фиг. 4) организует достаточно высокой величины момент М2 вращения на валу 9 отбора мощности, особенно в момент стартового периода ветроротора 2 при начальных величинах скорости ветра. Увеличение скорости ветрового потока к толкающей силе добавляет силу скольжения ветровой струи вдоль желоба 43 лопастей 3, 4 по геликоидной винтовой составляющей, что помимо создания момента М вращения на валу 9 обеспечивает формирование кольцевого вихря В на выходном срезе из геликоидных лопастей 3, 4 по образующей концевых торцев лопастей 3, 4. Этот вихревой шлейф обеспечивает ускорение оттока отработанной воздушной массы в виде сформирововавшегося вертикального или наклонного трубчатого вихревого шлейфа, проявляющегося под воздействием его центробежных сил. Образованный разреженный срединный объем, сформировавшийся внутри ротора 2 за счет подъемных сил трения, заполняется ветровым потоком Р внутри плоскости геликоидных составляющих лопастей 3, 4. Закрученный в вихревой шлейф ветровой поток В на срезе верхнего торца ветроротора 2 обеспечивает повышение скорости движения воздушной массы как на выходе среза верхнего торца ротора 2, так и подсоса дополнительной Р воздушной массы к ветровому потоку А, передающее силовое воздействие на лопасти 3, 4, обеспечивая в свою очередь приращение величины крутящего момента М3 на валу 9 отбора мощности. Воронкообразная форма ветроротора 2 обеспечивает дополнительное ускорение движения воздушных масс к верхнему срезу ветроротора 2 и при наличии пары лопастей 7 наблюдается явление приращения крутящего момента М4 на валу 9. When the helicoid grooved blades 3, 4 move in the direction of the wind flow A, its double effect is manifested. The first impact is pushing, in which the force in the direction A (Fig. 4) organizes a rather high moment of rotation M2 on the power take-off shaft 9, especially at the time of the start of the rotor 2 at the initial values of the wind speed. An increase in the wind flow velocity to the pushing force adds the sliding force of the wind stream along the trough 43 of the blades 3, 4 along the helicoidal helical component, which, in addition to creating the moment M of rotation on the shaft 9, provides the formation of an annular vortex B at the exit cut from the helicoid blades 3, 4 along the end the ends of the blades 3, 4. This vortex plume provides acceleration of the outflow of exhaust air mass in the form of a formed vertical or inclined tubular vortex plume, manifested under the influence m of its centrifugal forces. The formed rarefied median volume, which has formed inside the rotor 2 due to the lifting forces of friction, is filled with a wind stream P inside the plane of the helicoid component blades 3, 4. The wind stream B, twisted into a vortex plume, at the cut of the upper end of the wind rotor 2 provides an increase in the speed of movement of the air mass as at the exit a cut of the upper end of the rotor 2, and the suction of additional P air mass to the wind flow A, transmitting force on the blades 3, 4, providing, in turn, an increase in the value of cr torque M3 on the shaft 9 power take-off. The funnel-shaped form of the wind rotor 2 provides additional acceleration of the movement of air masses to the upper cut of the wind rotor 2 and in the presence of a pair of blades 7 there is a phenomenon of an increase in the torque M4 on the shaft 9.

Таким образом, суммарный момент М_с= М1 + М2 + М3 + М4, полученный по изобретению, в 2. . . 3,5 раза превышает величину крутящего момента для традиционных репеллерных и вертикально-лопастных модификаций ВЭУ.Thus, the total moment M _c = M1 + M2 + M3 + M4 obtained according to the invention in 2.. . 3.5 times the amount of torque for traditional repeller and vertical-blade versions of wind turbines.

По фиг. 2 ветровой поток воздействует на ветроротор аналогичным образом ветроротору по фиг. 1. Отличительная особенность проявляется в ускорении движения ветровых струй вдоль желобов 24 лопастей 3, 4 ввиду наклона оси вращения ветроротора от ветрового потока А и равномерном движении воздушных масс внутри ветроротора 2, т. к. геликоидная составляющая лопастей 3, 4 соответствует исполнению цилиндроида. Такое исполнение снижает эффективность ввиду отсутствия внутреннего воронкообразующего вихря, что компенсируется ускоренным движением по наружной образующей ветроротора 2. In FIG. 2, the wind flow acts on the wind rotor in a similar manner to the wind rotor of FIG. 1. A distinctive feature is manifested in the acceleration of the movement of wind jets along the grooves of 24 blades 3, 4 due to the inclination of the axis of rotation of the wind rotor from the wind stream A and the uniform movement of air masses inside the wind rotor 2, since the helicoid component of the blades 3, 4 corresponds to the execution of the cylindroid. This design reduces efficiency due to the lack of an internal funnel-forming vortex, which is offset by accelerated movement along the outer generatrix of the wind rotor 2.

Такой вариант исполнения конструкции ветротора ВЭУ наиболее эффективен при скоростях ветра до 5 м/с. При изменении направления ветра ветроротор 2 уклоняется-разворачивается под ветер в зависимости от изменения углов установки ветроротора 2 за счет изменения углов наклона платформ 14 и 17. This design option wind turbine wind turbine is most effective at wind speeds up to 5 m / s. When changing the direction of the wind, the wind rotor 2 deviates-turns under the wind, depending on the change in the installation angles of the wind rotor 2 due to a change in the angle of inclination of the platforms 14 and 17.

При аварийных скоростях ветра лопасти 3, 4 и 7, 8 устанавливают в положение торможения, т. е они работают против движения ветрового потока. За счет изменения плоскости поворота лопастей и изменения угла наклона их продольной оси к оси вращения ветроротора, что приводит к трансформированию конусоида в цилиндроид, появляется возможность прецизионного регулирования скорости вращения ветроротора для достижения оптимальной частоты электрического тока генератора ВЭУ. At emergency wind speeds, blades 3, 4 and 7, 8 are set to the braking position, i.e. they work against the movement of the wind flow. By changing the plane of rotation of the blades and changing the angle of inclination of their longitudinal axis to the axis of rotation of the wind rotor, which leads to the transformation of the cone into a cylindroid, it becomes possible to precisely control the speed of rotation of the wind rotor to achieve the optimal frequency of the electric current of the wind turbine generator.

При возрастании скорости ветра свыше, обеспечивающем превышение номинальной мощности ВЭУ, или при превышении потребляемой мощности выше нормативной изменение угла наклона ветроротора относительно основания 1 позволяет отрегулировать уровень мощности ВЭУ за счет повышения или снижения воздействия ветрового потока на ветроротор. With an increase in wind speed above, which exceeds the nominal power of the wind turbine, or when the power consumption is higher than the standard, a change in the angle of inclination of the wind rotor relative to the base 1 allows you to adjust the power level of the wind turbine by increasing or decreasing the effect of the wind flow on the wind rotor.

На дату подачи заявки изготовлен макетный образец ВЭУ, продут в аэродинамической трубе, изготавливается документация для производства опытного образца ВЭУ. At the filing date, a prototype wind turbine was manufactured, blown in a wind tunnel, documentation is being prepared for the production of a prototype wind turbine.

Источники информации:
1. Авт. свид. СССР 842215, F 03 D 5/00, БИ 24-81 или В. В. Зубарев. "Использование энергии ветра в районах севера. "Наука". Ленинград, 1989 г. , с. 10, рис. 1.7.Sources of information:
1. Auth. testimonial. USSR 842215, F 03 D 5/00, BI 24-81 or V.V. Zubarev. "The use of wind energy in the north." Science. "Leningrad, 1989, p. 10, Fig. 1.7.

2. Е. Р. Абрамовский и др. Аэродинамика ветродвигателей. Учебное пособие. Днепропетровский государственный университет. Днепропетровск, 1987, с. 167, рис. 4, 1, 5, 3. 2. E. R. Abramovsky and others. Aerodynamics of wind turbines. Tutorial. Dnepropetrovsk State University. Dnepropetrovsk, 1987, p. 167, fig. 4, 1, 5, 3.

Claims

1. The method of controlling the selection of the power of the wind, flow swept by the wind rotor of the wind energy device, including the additional formation of a vortex sealed around its perimeter in the area adjacent to the wind rotor, characterized in that the vortex is formed by continuous helicoidal wind jets around the perimeter of the wind turbine from the windward to the leeward zone swept by the wind rotor.

2. The method according to p. 1, characterized in that in the axial zone of the vortex they force a vacuum, and on the windward side in the zone of the front of the vortex they form a forced suction of air mass with a vacuum along the axis of the vortex.

3. The method according to p. 1, characterized in that on the windward side the front of the vortex, forming an additional suction of air mass along the axis of the wind rotor, is directed at an angle to the axis of the wind flow.

4. The method according to p. 1, characterized in that the additional suction of the air mass along the axis of the vortex is forcibly formed by helicoid jets into a vortex funnel.

5. A wind energy device for implementing the method, comprising a horizontal base on which a wind rotor with a vertical axis of rotation is mounted, having at least two blades of aerodynamic section, kinematically connected with an electric generator, characterized in that the vertical axis of rotation of the wind rotor forms an obtuse or acute angle with the plane of the horizontal base, and the aerodynamic section vanes are made in the form of a grooved helicoid of revolution.

6. The wind energy device according to claim 5, characterized in that the aerodynamic section vanes of the grooved profile are made in the form of a spatial rotation cylindroid.

7. Wind power device according to claim 5 or 6, characterized in that the aerodynamic section of the grooved profile is made in the form of a spatial cone of revolution.

8. Wind power device according to any one of paragraphs. 5-7, characterized in that in the wind rotor in the plane of the butt root and in the plane of the peripheral base of the cylindrical and / or cone of rotation mounted, respectively, two wind wheels with blades of a drop-shaped aerodynamic section.

9. Wind power device according to any one of paragraphs. 5-8, characterized in that in the rotor the blades of the cylindroid and / or cone of rotation are kinematically connected with the blades of a teardrop-shaped aerodynamic section through hinges.

10. Wind power device according to any one of paragraphs. 5-9, characterized in that the blades of two wind wheels are equipped with means for changing the angle of inclination of the longitudinal axis of these blades of the wind wheels to the vertical axis of rotation of the rotor.