RU2247860C9 - Windmill - Google Patents
Windmill Download PDFInfo
- Publication number
- RU2247860C9 RU2247860C9 RU2003128088/06A RU2003128088A RU2247860C9 RU 2247860 C9 RU2247860 C9 RU 2247860C9 RU 2003128088/06 A RU2003128088/06 A RU 2003128088/06A RU 2003128088 A RU2003128088 A RU 2003128088A RU 2247860 C9 RU2247860 C9 RU 2247860C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind
- rotary blades
- air
- generator
- air flow
- 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
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветряным двигателям, и предназначено для использования в ветроэнергетических установках различной мощности.The invention relates to wind energy, in particular to wind engines, and is intended for use in wind power plants of various capacities.
Известен винт Белашова, содержащий вал с полой втулкой, механизм синхронизации оптимального вращения, размещенный во внутренней полости втулки, и поворотные лопасти с осями, установленные посредством шарниров, закрепленных во втулке, и кинематически связанные через механизм синхронизации с приводным валом, где каждая лопасть снабжена установленной в концевой ее части обтекаемым направляющим оперением с внутренней полостью, осью вращения, закрепленной в полости, и подпружиненным обтекаемым саморегулируемым закрылком. Смотрите Патент РФ № 2046996, F 03 D 7/00 - аналог.A Belashov screw is known, comprising a shaft with a hollow sleeve, an optimal rotation synchronization mechanism located in the inner cavity of the sleeve, and rotary blades with axes mounted by hinges fixed in the sleeve and kinematically connected via a synchronization mechanism with the drive shaft, where each blade is equipped with an installed in its end part, a streamlined guide feather with an internal cavity, an axis of rotation fixed in the cavity, and a spring-loaded streamlined self-regulating flap. See RF Patent No. 2046996, F 03
Известен ветряной двигатель, содержащий неподвижную башню, головку с четным или нечетным количеством ветряных колес различного диаметра с поворотными лопастями, расположенными в порядке возрастания диаметров и элементы качения. Смотрите Авторское свидетельство СССР № 1078120, F 03 D 1/00 - прототип.Known wind turbine containing a fixed tower, a head with an even or odd number of wind wheels of various diameters with rotary blades arranged in increasing diameter and rolling elements. See USSR Author's Certificate No. 1078120, F 03
Цель изобретения - увеличение производительности ветряных двигателей и уменьшения затрат на их производство. Для этого предоставить и убедительно доказать сведения, подтверждающие возможность осуществления данного изобретения, путем выведения математических выражений в формулах и графиках:The purpose of the invention is to increase the productivity of wind engines and reduce the cost of their production. To do this, provide and convincingly prove information confirming the possibility of implementing this invention by deriving mathematical expressions in formulas and graphs:
- определения полного расстояния пути воздушного потока ветра,- determining the total distance of the path of the air flow of the wind,
- определения кинематической вязкости воздушного потока ветра,- determining the kinematic viscosity of the air flow of the wind,
- определения максимальной силы струи воздушного потока ветра,- determining the maximum force of the air stream of the wind flow,
- определения максимальной работы воздушного потока ветра,- determining the maximum work of the air flow of the wind,
- определения максимальной мощности воздушного потока ветра,- determining the maximum power of the air flow of the wind,
- определения эффективной работы ветряного двигателя,- determining the effective operation of the wind engine,
- определения эффективной мощности ветряного двигателя,- determining the effective power of the wind engine,
- определения коэффициента использования винта без нагрузки,- determining the utilization of the screw without load,
- определения коэффициента использования винта под нагрузкой.- determining the utilization of the screw under load.
- определения количества холостых оборотов ветряного двигателя,- determining the number of idle speed of the wind engine,
- определения рабочей силы струи ветряного двигателя,- determination of the work force of the wind turbine jet,
- определения количества оборотов ветряного двигателя, работающего без нагрузки генератора,- determining the number of revolutions of a wind turbine operating without a generator load,
- определения количества оборотов ветряного двигателя, работающего с нагрузкой генератора.- determining the number of revolutions of a wind turbine operating with a generator load.
Поставленная цель достигается тем, что ветряной двигатель, содержащий неподвижную башню, головку с четным или нечетным количеством ветряных колес различного диаметра с поворотными лопастями, расположенными в порядке возрастания диаметров и элементы качения, имеет, по меньшей мере, два ветряных колеса с поворотными лопастями, два устройства уплотнения, генератор, механизм синхронизации оборотов ветряного колеса и устройство ориентации на ветер, расположенных на одном валу и связанных через скользящие и опорные элементы с цилиндрической головкой, включающей в себя конусную гайку, корпус генератора, защитный кожух и поворотное устройство, расположенное в передней части цилиндрической головки и выполненное в виде втулки, которая при помощи скользящих и опорных элементов связана с опорной шайбой неподвижной башни, причем, каждое ветряное колесо содержит поворотные лопасти различной длины, объединенные в рабочие сектора, где каждый рабочий сектор имеет, по меньшей мере, одну поворотную лопасть, расстояние между ветряными колесами с поворотными лопастями составляет не менее половины диаметра от ветряного колеса, расположенного за генератором, лопасти которого снабжены аэродинамическим выступом, имеющим обтекающий профиль, при этом, устройства уплотнения расположены в корпусе генератора и внутри конусной гайки цилиндрической головки, механизм синхронизации оборотов ветряного колеса выполнен в виде связующего и поворотно-возвратного устройств, а электрическая проводка от генератора проходит по каналу внутренней полости цилиндрической головки и проходу втулки в неподвижное основание башни.This goal is achieved in that the wind turbine, comprising a fixed tower, a head with an even or odd number of wind wheels of various diameters with rotary blades arranged in increasing order of diameters and rolling elements, has at least two wind wheels with rotary blades, two sealing devices, a generator, a mechanism for synchronizing revolutions of a wind wheel and a device for orienting to the wind located on one shaft and connected through cylindrical and supporting elements to a cylindrical th head, which includes a flare nut, a generator housing, a protective casing and a rotary device located in the front of the cylindrical head and made in the form of a sleeve, which is connected with a supporting washer of a fixed tower by means of sliding and supporting elements, and each wind wheel contains rotary blades of various lengths, combined into working sectors, where each working sector has at least one rotary blade, the distance between the wind wheels with rotary blades is not less than its half diameter from the wind wheel located behind the generator, the blades of which are equipped with an aerodynamic protrusion having a streamlined profile, while the sealing devices are located in the generator housing and inside the conical nut of the cylindrical head, the synchronization mechanism of the wind wheel speed is made in the form of a binder and a rotary-return devices, and the electrical wiring from the generator passes through the channel of the internal cavity of the cylindrical head and the passage of the sleeve into the fixed base of the tower.
На фиг.1 изображен общий вид ветряного двигателя.Figure 1 shows a General view of a wind turbine.
На фиг.2 изображено многосекторное ветряное колесо с поворотными лопастями.Figure 2 shows a multi-sector wind wheel with rotary blades.
На фиг.3 изображен ветряной двигатель с двумя поворотными лопастями ветряного колеса 5 и двумя поворотными лопастями ветряного колеса 9.Figure 3 shows a wind turbine with two rotary blades of the
На фиг.4 изображен механизм синхронизации оборотов ветряного колеса.Figure 4 shows the mechanism for synchronizing the speed of the wind wheel.
На фиг.5 изображен график максимальной работы струи воздушного потока ветра, которая имеет диаметр два метра.Figure 5 shows a graph of the maximum operation of the jet of wind air flow, which has a diameter of two meters.
На фиг.6 изображена таблица максимальной работы и мощности воздушного потока ветра при 20° С и нормальном атмосферном давлении.Figure 6 shows a table of the maximum operation and power of the wind air flow at 20 ° C and normal atmospheric pressure.
На фиг.7 изображены графики коэффициента использования винта, ветряного двигателя с разным количеством поворотных лопастей, имеющих разные массы.Figure 7 shows graphs of the utilization rate of a screw, a wind engine with a different number of rotary blades having different masses.
На фиг.8 изображен сравнительный график максимальной и эффективной мощности ветряного двигателя, состоящего из одного и двух ветряных колес.On Fig shows a comparative graph of the maximum and effective power of a wind turbine, consisting of one and two wind wheels.
Ветряной двигатель, фиг.1, содержит вал 1, который через элементы качения 2 и элементы качения 3 взаимодействует с цилиндрической головкой 4. На одном основании вала 1 для передачи крутящих моментов на поворотные лопасти ветряного колеса 5 установлено шпоночное соединение 6. Резьбовое соединение 7 служит для фиксации ветряного колеса 5 при помощи конусной гайки 8. На другом основании вала 1 для передачи крутящих моментов на поворотные лопасти ветряного колеса 9 установлено шпоночное соединение 10, а для передачи крутящих моментов на генератор 11 установлено шпоночное соединение 12. Резьбовое соединение 13 служит для фиксации поворотных лопастей ветряного колеса 9 при помощи прорезной гайки 14. Резьбовое соединение 15 служит для фиксации устройства ориентации на ветер, которое выполнено в виде жесткости 16 и полого конуса 17. При помощи элементов качения 18, генератор 11 установлен в корпусе 19, который жестко закреплен на цилиндрической втулке 4. При помощи элементов крепления 20 в корпусе 19 установлен фланец 21. Опорный подшипник 22 расположен между фланцем и втулкой 23, которая взаимодействует с элементами качения 3. На внешней стороне корпуса 19 установлено уплотнительное соединение 24. Входное отверстие цилиндрической головки 4, при помощи резьбового соединения закрыто конусной гайкой 25. Внутри конусной гайки 25 установлено уплотнительное соединение 26. Поворотные лопасти ветряного колеса 9 снабжены аэродинамическим выступом 27, который имеет обтекающий профиль 28. Для повышения эффективности в пользовании ветряным двигателем количество рабочих секторов с поворотными лопастями ветряного колеса 5 и поворотными лопастями ветряного колеса 9 должно иметь четное или нечетное количество лопастей различной длины, объединенных в рабочие сектора, где каждый рабочий сектор имеет, по меньшей мере одну лопасть, причем минимальное расстояние между ветряными колесами с поворотными лопастями должно составлять не менее половины диаметра ветряного колеса с поворотными лопастями, расположенного за генератором. На цилиндрической головке 4 жестко установлена втулка 29 и кожух 30. Втулка 29 при помощи элементов качения 31 и элементов качения 32 взаимодействует с неподвижной башней 33. Внутри неподвижной башни 33 установлена опорная шайба 34, которая через опорные элементы качения 35 связана с втулкой 29. Электрические провода от генератора 11 проходят по каналу 36, внутренней полости цилиндрической головки 4, по проходу 37 втулки 29 в неподвижное основание башни 33. Многосекторное ветряное колесо, фиг.2, с поворотными лопастями содержит рабочий сектор 38, который имеет 8 поворотных лопастей, рабочий сектор 39, который имеет 4 поворотные лопасти, рабочий сектор 40, который имеет 2 поворотные лопасти. Причем любое ветряное колесо может содержать четное или нечетное количество рабочих секторов, имеющих четное или нечетное количество поворотных лопастей, но каждый рабочий сектор 41 должен иметь как минимум одну поворотную лопасть 42. Ветряной двигатель, фиг.3, содержит ветряное колесо 9, которое имеет четное или нечетное количество лопастей, например две лопасти, и ветряное колесо 5, которое имеет четное или нечетное количество лопастей, например две лопасти, должны иметь разные диаметры. Для надежной и устойчивой работы ветряного двигателя, диаметр ветряного колеса 9 должен превышать диаметр ветряного колеса 5, поз.43, на 10-25%. Механизм синхронизации оборотов ветряного колеса выполнен в виде связующего и поворотно-возвратного устройства, фиг.4. Связующее устройство содержит болт 44, который через пружину 45 взаимодействует с упорной шайбой 46 и стопорным устройством 47. Поворотно-возвратное устройство ветряного колеса 5 и ветряного колеса 9 содержит шарнир 48, расположенный на опорной втулке 49, которая при помощи пружины 46 и болта 44 взаимодействует с поворотной лопастью.The wind engine, figure 1, contains a
В зависимости от скорости ветряного потока, необходимо правильно выбрать тип ветряного колеса, содержащего четное или нечетное количество поворотных лопастей и рабочих секторов, правильно определить максимальную и эффективную мощность струи воздушного потока ветра, коэффициент использования ветряного колеса с нагрузкой и без нагрузки.Depending on the speed of the wind flow, it is necessary to choose the type of wind wheel that contains an even or odd number of rotary blades and working sectors, correctly determine the maximum and effective power of the air stream of the wind flow, the utilization of the wind wheel with and without load.
Возникла необходимость в корректировке математических формул, которые применяются в ветроэнергетике, гидродинамике и авиастроении, поThere was a need to adjust the mathematical formulas that are used in wind energy, hydrodynamics and aircraft construction, according to
- определению полного расстояния пути воздушного потока ветра,- determination of the total distance of the air flow path of the wind,
- определению кинематической вязкости воздушного потока ветра,- determination of the kinematic viscosity of the air flow of the wind,
- определению максимальной силы струи воздушного потока ветра,- determining the maximum force of the air stream of the wind,
- определению максимальной работы воздушного потока ветра,- determining the maximum work of the air flow of the wind,
- определению максимальной мощности воздушного потока ветра,- determining the maximum power of the air flow of the wind,
- определению эффективной работы ветряного двигателя,- determining the effective operation of the wind engine,
- определению эффективной мощности ветряного двигателя,- determination of the effective power of the wind engine,
- определению коэффициента использования винта без нагрузки,- determining the utilization of the screw without load,
- определению коэффициента использования винта под нагрузкой,- determining the utilization of the screw under load,
- определению количества холостых оборотов ветряного двигателя,- determining the number of idle speed of the wind engine,
- определению рабочей силы струи ветряного двигателя,- determination of the work force of the wind turbine jet,
- определению количества оборотов ветряного двигателя, работающего без нагрузки генератора,- determining the number of revolutions of a wind turbine operating without a generator load,
- определению количества оборотов ветряного двигателя, работающего с нагрузкой генератора.- determination of the number of revolutions of a wind turbine operating with a generator load.
Для наглядности определим максимальную работу струи воздушного потока ветра, имеющего диаметр 2 метра, который перемещается на расстояние 8 метровFor clarity, we define the maximum work of the air stream of the wind flow, having a diameter of 2 meters, which moves a distance of 8 meters
А мах = F · L,And max = F · L,
где:Where:
F - сила воздушного потока ветра, Н;F is the force of the air flow of the wind, N;
L - расстояние пройденного пути, м;L is the distance traveled, m;
А мах - максимальная работа воздушного потока ветра, Н· м.And max - the maximum work of the air flow of the wind, N · m.
Определим площадь круга рабочей струи воздушного потока,Define the area of the circle of the working stream of the air flow,
где:Where:
D - диаметр струи воздушного потока = 2 метра,D is the diameter of the air stream = 2 meters,
где:Where:
П - 3,141592653...... (отношение длины окружности к диаметру);P - 3.141592653 ...... (ratio of circumference to diameter);
S - площадь круга, м2;S is the area of the circle, m 2 ;
D - диаметр круга, м.D is the diameter of the circle, m
Из химии мы знаем, что 1 литр воздуха при 20° С, нормальном атмосферном давлении и влажности весит 1,293 г или 0,001293 кг.From chemistry, we know that 1 liter of air at 20 ° C, normal atmospheric pressure and humidity weighs 1.293 g or 0.001293 kg.
Определим объем воздуха, имеющего площадь круга 3,1415926 м2, и высоту воздушного столба один метрWe define the volume of air having a circle area of 3.1415926 m 2 and an air column height of one meter
V = S · h = 3,141592653 м2· 1 м = 3,141592653 м3,V = S · h = 3.141592653 m 2 · 1 m = 3.141592653 m 3 ,
где:Where:
V - объем воздушного цилиндра, м3;V is the volume of the air cylinder, m 3 ;
S - площадь круга, м2;S is the area of the circle, m 2 ;
h - высота воздушного столба, м.h is the height of the air column, m
Определим массу воздуха в 1 м3,Define the mass of air in 1 m 3 ,
где:Where:
1 литр = 1 дм3;1 liter = 1 dm 3 ;
1 дм = 10-3 м;1 dm = 10 -3 m;
1 м3 = 1000 дм3 = 1000 литров;1 m 3 = 1000 dm 3 = 1000 liters;
G=0,001293 кг · 1000 литров = 1,293 кг,G = 0.001293 kg1000 liters = 1.293 kg,
где:Where:
G - масса воздуха, кг;G is the mass of air, kg;
V - объем воздуха в 1 м3 или в 1000 литрах.V - air volume in 1 m 3 or in 1000 liters.
Определим плотность воздухаWe determine the density of air
, ,
где:Where:
G - масса воздуха, кг;G is the mass of air, kg;
V - объем воздуха, м3;V is the volume of air, m 3 ;
ро - плотность воздуха, кг/м3.ro - air density, kg / m 3 .
Определим сколько литров воздуха содержится в 3,14159265 м3,Determine how many liters of air are contained in 3.14159265 m 3 ,
где:Where:
1 м3 = 1000 литров;1 m 3 = 1000 liters;
3,141592653 м3 = Х литров;3.141592653 m 3 = X liters;
Определим вес воздуха в 3141,592653 литрах,We determine the weight of air in 3141.592653 liters,
где:Where:
1 литр = 0,001293 кг;1 liter = 0.001293 kg;
3141,592653 литров = Х кг;3141.592653 liters = X kg;
Переведем вес воздуха в Ньютоны,Convert air weight to Newtons,
где:Where:
9,80665 Н = 1 кг;9.80665 N = 1 kg;
Х Н = 4,062079300329 кг;X H = 4.062079300329 kg;
Зная максимальную силу струи воздушного потока ветра и длину пути его перемещения, можно определить максимальную работу струи воздушного потока ветраKnowing the maximum force of the air stream of the wind stream and the length of the path of its movement, we can determine the maximum work of the stream of air stream of the wind
А= F · L,A = F · L,
где:Where:
А - работа, Н· м;And - work, N · m;
F - сила, Н;F - force, N;
L - путь, м.L - way, m
Наглядно определим максимальную работу струи воздушного потока ветра, имеющего диаметр 2 метра и высоту воздушного столба 1 метр, который дискретно перемещается на расстояние 8 метров.We clearly define the maximum work of the air stream of the wind flow, having a diameter of 2 meters and a height of an air column of 1 meter, which moves discretely to a distance of 8 meters.
Максимальная работа воздушного потока ветра, имеющего диаметр 2 метра и высоту столба 1 метр, который перемещается на расстояние 8 метров, =1434,07403894056980 Н· м.The maximum work of the air flow of the wind, having a diameter of 2 meters and a column height of 1 meter, which moves a distance of 8 meters, = 1434.07403894056980 N · m.
На рисунке 1 множество натуральных чисел n,... ... ... , которые выражают полное расстояние всего пути воздушного потока ветра - L,In Figure 1, the set of natural numbers n, ... ... ... that express the total distance of the entire path of the wind air flow - L,
L = n+n+n... =1+2+3+4+5+6+7+8=36 м,L = n + n + n ... = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 = 36 m,
L - полное расстояние пути воздушного потока ветра, м.L is the total distance of the wind air flow path, m
n - множество натуральных чисел, которые выражают расстояние отдельных отрезков пути воздушного потока ветра и входят в общее расстояние отрезка пути воздушного потока ветра, м.n is the set of natural numbers that express the distance of individual segments of the path of the air flow of the wind and are included in the total distance of the segment of the path of the air flow of the wind, m
Определим максимальную работу струи воздушного потока ветра диаметром в 2 метра, которое проходит полное расстояние пути - 36 метров (при скорости ветра 8 м/с),We define the maximum work of a stream of wind air flow with a diameter of 2 meters, which passes the full distance of the path - 36 meters (at a wind speed of 8 m / s),
А мах = F · L=39,83538997 Н· 36 м = 1434,074039209798747 Н· м,And max = F · L = 39.83538997 N · 36 m = 1434.074039209798747 N · m,
где:Where:
L - путь перемещения воздушного потока ветра, м;L is the path of movement of the wind air flow, m;
F - сила струи воздушного потока ветра, Н.F - force of a stream of an air stream of a wind, N.
По формуле Белашова (1) можно определить полное расстояние всего пути воздушного потока ветра, м,By the formula of Belashov (1), you can determine the total distance of the entire path of the air flow of the wind, m,
где:Where:
L - полный путь перемещения воздушного потока ветра, м;L is the full path of movement of the air flow of the wind, m;
n - множество натуральных чисел, которые выражают расстояние отдельных отрезков пути воздушного потока ветра и входят в общее расстояние отрезка пути воздушного потока ветра, м.n is the set of natural numbers that express the distance of individual segments of the path of the air flow of the wind and are included in the total distance of the segment of the path of the air flow of the wind, m
По этой методике можно определить максимальную работу струи воздушного потока ветра, имеющего диаметр 2 метра, которое проходит полное расстояние пути воздушного потока ветра - 210 м (при скорости ветра 20 м/с),Using this technique, it is possible to determine the maximum work of a stream of wind air flow having a diameter of 2 meters, which passes the total distance of the path of the wind air flow - 210 m (at a wind speed of 20 m / s),
А мах = F · L = 39,83538997 Н· 210 м = 8365,4318938... Н· м,And max = FL = 39.83538997 N 210 m = 8365.4318938 ... Nm
где:Where:
L - путь перемещения воздушного потока ветра, м;L is the path of movement of the wind air flow, m;
F - сила струи воздушного потока ветра, Н.F - force of a stream of an air stream of a wind, N.
Зная силу струи воздушного потока воздуха, диаметр струи воздушного потока воздуха и плотность воздуха при 20° С и нормальном атмосферном давлении, можно вывести кинематическую вязкость воздушного потока - Б.Knowing the strength of the air stream, the diameter of the stream and the density of air at 20 ° C and normal atmospheric pressure, you can derive the kinematic viscosity of the air stream - B.
При этом необходимо учитывать, то, что воздушный поток ветра поступает дискретными импульсами через определенный интервал времени - Δ t, имеющего дискретное количество интервалов - n иIn this case, it is necessary to take into account the fact that the air flow of the wind arrives with discrete pulses after a certain time interval - Δ t, having a discrete number of intervals - n and
где:Where:
F - сила струи воздушного потока = 39,83538997 Н;F is the force of the air stream = 39.83538997 N;
Б - кинематическая вязкость воздушного потока за единицу времени=7,70212489908158646549242043365948 м2/с;B - kinematic viscosity of the air flow per unit time = 7.70212489908158646549242043365948 m 2 / s;
D - диаметр струи воздушного потока = 2 метра;D is the diameter of the air stream = 2 meters;
ро - плотность воздуха = 1,293 кг/м3;ro - air density = 1.293 kg / m 3 ;
Δ t - дискретный интервал времени = 0,125 с;Δ t is a discrete time interval = 0.125 s;
n и - количество дискретных интервалов = 8.n and - the number of discrete intervals = 8.
По формуле Белашова (2) можно определить максимальную силу струи воздушного потока ветраBy the formula of Belashov (2), it is possible to determine the maximum force of a stream of wind air flow
(2)(2)
где:Where:
F м - максимальная сила струи воздушного потока ветра, Н;F m - the maximum force of the air stream of the wind flow, N;
Б - кинематическая вязкость воздушного потока за единицу времени=7,70212489908158646549242043365948 м2/с;B - kinematic viscosity of the air flow per unit time = 7.70212489908158646549242043365948 m 2 / s;
D - диаметр струи воздушного потока, м;D is the diameter of the air stream, m;
ро - плотность воздуха, кг/м3;ro - air density, kg / m 3 ;
Δ t - дискретный интервал времени = 0,125 с;Δ t is a discrete time interval = 0.125 s;
n и - количество дискретных интервалов = 8.n and - the number of discrete intervals = 8.
По формуле Белашова (3) можно определить максимальную работу струи воздушного потока, который проходит полное расстояние пути воздушного потока ветра - 210 метров (при скорости ветра 20 м/с)By the formula of Belashov (3), it is possible to determine the maximum work of an air stream jet, which passes the total distance of the wind air flow path - 210 meters (at a wind speed of 20 m / s)
(3)(3)
где:Where:
Б - кинематическая вязкость воздушного потока за единицу времени =7,70212489908158646549242043365948 м2/с;B - kinematic viscosity of the air flow per unit time = 7.70212489908158646549242043365948 m 2 / s;
L - расстояние пути воздушное потока ветра, м;L is the path distance of the air flow of the wind, m;
D - диаметр струи воздушного потока, м;D is the diameter of the air stream, m;
ро - плотность воздуха, кг/м3;ro - air density, kg / m 3 ;
Δ t - дискретный интервал времени = 0,125 с;Δ t is a discrete time interval = 0.125 s;
n и - количество дискретных интервалов = 8.n and - the number of discrete intervals = 8.
A мах - максимальная работа струи воздушного потока, Н· м.A max - the maximum work of the jet of air flow, N · m
Формула Балашова (3) точно определяет максимальную работу струи воздушного потока ветра на всех скоростях, смотрите таблицу №1 фиг.6 и соответствует размерным единицам физических величин.Balashov's formula (3) precisely determines the maximum work of a stream of wind air flow at all speeds, see table No. 1 of figure 6 and corresponds to dimensional units of physical quantities.
Кинематическая вязкость воздушного потока воздуха за единицу времени, при 20° С и нормальном атмосферном давлении, (4) выведена А.Н.Белашовым и соответствует размерным единицам физических величинThe kinematic viscosity of the air flow of air per unit time, at 20 ° C and normal atmospheric pressure, (4) was derived by A.N.Belashov and corresponds to dimensional units of physical quantities
(4)(4)
Б=7,70212489908158646549242043365948... ... ... м2/с.B = 7.70212489908158646549242043365948 ... ... ... m 2 / s.
По формуле Белашова (5) можно определить эффективную работу ветряного двигателяBy the Belashov formula (5), it is possible to determine the effective operation of a wind engine
(5)(5)
где:Where:
Б - кинематическая вязкость воздушного потока за единицу времени =7,70212489908158646549242043365948 м2/с;B - kinematic viscosity of the air flow per unit time = 7.70212489908158646549242043365948 m 2 / s;
L - расстояние пути воздушного потока ветра, м;L is the distance of the air flow of the wind, m;
D - диаметр струи воздушного потока, м;D is the diameter of the air stream, m;
ро - плотность воздуха, кг/м3;ro - air density, kg / m 3 ;
k н - коэффициент использования винта с нагрузкой;k n - utilization of the screw with load;
Δ t - дискретный интервал времени = 0,125 с;Δ t is a discrete time interval = 0.125 s;
n и - количество дискретных интервалов = 8;n and - the number of discrete intervals = 8;
А эфф - эффективная работа струи воздушного потока, Н· м.And eff - the effective operation of the air stream, N · m.
Из физики мы знаем, что мощностью называется работа, производимая (или потребляемая) в одну секунду,From physics, we know that power is the work produced (or consumed) in one second,
где:Where:
А - paбота, Н· м;A - work, N · m;
Р - мощность, Вт;P - power, W;
t - время, с.t is the time, s.
По формуле Балашова (6) можно определить максимальную мощность воздушного потокаBy the formula of Balashov (6), you can determine the maximum power of the air flow
(6)(6)
где:Where:
Б - кинематическая вязкость воздушного потока за единицу времени=7,70212489908158646549242043365948 м2/с;B - kinematic viscosity of the air flow per unit time = 7.70212489908158646549242043365948 m 2 / s;
L - расстояние пути воздушного потока ветра, м;L is the distance of the air flow of the wind, m;
D - диаметр струи воздушного потока, м;D is the diameter of the air stream, m;
ро - плотность воздуха, кг/м3;ro - air density, kg / m 3 ;
Δ t - дискретный интервал времени = 0,125 с;Δ t is a discrete time interval = 0.125 s;
t - время, с;t is the time, s;
n и - количество дискретных интервалов = 8;n and - the number of discrete intervals = 8;
Р мах - максимальная мощность струи воздушного потока, Вт.P max - the maximum power of the air stream, watts.
По формуле Белашова (7) можно определить эффективную мощность ветряного двигателяUsing the Belashov formula (7), we can determine the effective power of a wind engine
(7)(7)
где:Where:
Б - кинематическая вязкость воздушного потока за единицу времени = 7,70212489908158646549242043365948 м2/с;B - kinematic viscosity of the air flow per unit time = 7.70212489908158646549242043365948 m 2 / s;
L - расстояние пути воздушного потока ветра, м;L is the distance of the air flow of the wind, m;
D - диаметр струи воздушного потока, м;D is the diameter of the air stream, m;
po - плотность воздуха, кг/м3;po is the density of air, kg / m 3 ;
Δ t - дискретный интервал времени = 0,125 с;Δ t is a discrete time interval = 0.125 s;
t - время, с;t is the time, s;
k н - коэффициент использования винта с нагрузкой;k n - utilization of the screw with load;
n и - количество дискретных интервалов = 8;n and - the number of discrete intervals = 8;
P эфф - эффективная мощность струи воздушного потока, Вт.P eff - effective power of the air stream, W
По формуле Белашова (8) можно определить коэффициент использования винта с нагрузкойUsing the Belashov formula (8), it is possible to determine the utilization of a screw with a load
(8)(8)
где:Where:
Б - кинематическая вязкость воздушного за единицу времени = 7,70212489908158646549242043365948 м2/с;B - kinematic viscosity of air per unit time = 7.70212489908158646549242043365948 m 2 / s;
L - расстояние пути воздушного потока ветра, м;L is the distance of the air flow of the wind, m;
m - масса лопастей ветряного двигателя, кг;m is the mass of the blades of the wind engine, kg;
k н - коэффициент использования винта с нагрузкой;k n - utilization of the screw with load;
n под - число подшипников ветряного двигателя;n under - the number of bearings of the wind engine;
S лоп - площадь одной лопасти ветряного двигателя;S lop - the area of one blade of a wind engine;
n лоп - натуральное число лопастей ветряного двигателя;n lop - the natural number of blades of a wind engine;
sin ∠ - угол поворота лопасти, град.;sin ∠ - angle of rotation of the blade, deg .;
Δ t - дискретный интервал времени = 0,125 с;Δ t is a discrete time interval = 0.125 s;
n и - количество дискретных интервалов = 8;n and - the number of discrete intervals = 8;
М п.воз - вентиляционные потери воздушной среды, Н· м;M p.voz - ventilation losses of the air, N · m;
М п.под - потери на трение подшипников, Н· м.M p.pod - friction losses of bearings, N · m
A max - максимальная работа струи воздушного потока ветра при заданной скорости, Н·м.A max - the maximum work of a stream of wind air flow at a given speed, N · m
Например необходимо рассчитать коэффициент использования винта, изготовленного из прессованной древесины покрытой пленкой из углепластика, который имеет следующие характеристики:For example, it is necessary to calculate the utilization of a screw made of pressed wood coated with a carbon fiber film, which has the following characteristics:
длина лопасти - 1 м;blade length - 1 m;
ширина лопасти - 0,08 м;blade width - 0.08 m;
D - диаметр ветряного двигателя - 2 м;D - diameter of the wind engine - 2 m;
m - масса 3 лопастей крепежного и связывающего устройства ветряного двигателя - 5,0 кг;m is the mass of 3 blades of the fastening and connecting device of a wind engine - 5.0 kg;
V - линейная скорость воздушного потока ветра - 8 м/с;V is the linear velocity of the air flow of the wind - 8 m / s;
L - полный путь перемещения воздушного потока ветра - 36 м;L - the full path of movement of the air flow of the wind - 36 m;
Δ t - дискретный интервал времени - 0,125 с;Δ t is a discrete time interval of 0.125 s;
n и - количество дискретных интервалов - 8;n and - the number of discrete intervals - 8;
po - плотность воздуха - 1,293 кг/м3;po — air density — 1.293 kg / m 3 ;
A max - максимальная работа струи воздушного потока ветра при скорости 8 м/с - 1434 Н· м;A max - maximum work of a stream of wind air flow at a speed of 8 m / s - 1434 N · m;
S лоп - площадь одной лопасти ветряного двигателя - 0,08 м2;S lop - the area of one blade of a wind engine - 0.08 m 2 ;
n лоп - число лопастей ветряного двигателя - 3;n lop - the number of blades of the wind engine - 3;
sin ∠ - угол поворота лопасти 15° - 0,258819;sin ∠ - angle of rotation of the
М п.воз - вентиляционные потери воздушной среды - 0,6 Н· м;M p.voz - ventilation losses of the air - 0.6 N · m;
М п.под - число подшипников ветряного двигателя - 2 шт.;M p.pod - the number of bearings of the wind engine - 2 pcs .;
Б - кинематическая вязкость воздушного потока за единицу времени = 7,70212489908158646549242043365948 м2/с.B - kinematic viscosity of the air flow per unit time = 7.70212489908158646549242043365948 m 2 / s.
По формуле Белашова (8) определим коэффициент использования винта с нагрузкойUsing the Belashov formula (8), we determine the utilization of a screw with a load
На фиг.7 изображены графики коэффициента использования винта ветряного двигателя с разным количеством поворотных лопастей, имеющего разные массы:Figure 7 shows graphs of the utilization rate of a wind turbine screw with a different number of rotary blades having different masses:
- поз.50 изображен график коэффициента использования винта ветряного двигателя с одной поворотной лопастью, имеющего массу 1,2 кг;-
- поз.51 изображен график коэффициента использования винта ветряного двигателя с двумя поворотными лопастями, имеющего массу 2,5 кг;-
- поз.52 изображен график коэффициента использования винта ветряного двигателя с тремя поворотными лопастями, имеющего массу 5 кг;- pos.52 shows a graph of the utilization of the propeller of a wind turbine with three rotary blades, having a mass of 5 kg;
- поз.53 изображен график коэффициент использования винта ветряного двигателя с четырьмя поворотными лопастями, имеющего массу 6,2 кг;- pos. 53 shows a graph of the utilization of the propeller of a wind turbine with four rotary blades, having a mass of 6.2 kg;
- поз 54 изображен график коэффициента использования винта ветряного двигателя с шестью поворотными лопастями, имеющего массу 8,6 кг;-
- поз.55 изображен график коэффициента использования винта ветряного двигателя с восьмью поворотными лопастями, имеющего массу 11 кг;- pos. 55 shows a graph of the utilization of the screw of a wind turbine with eight rotary blades, having a mass of 11 kg;
- поз.56 изображен график коэффициента использования винта ветряного двигателя с тремя поворотными лопастями, которые взаимодействуют с нагрузкой генератора.-
Момент трения в подшипниках качения, применяемых в качестве опор оси ветряного двигателя можно, определить по формуле:The frictional moment in rolling bearings used as bearings for the axis of a wind engine can be determined by the formula:
М п.под. = 0,5 · G · f · d,M p. = 0.5 · G · f · d,
где:Where:
G - вес ветряного двигателя, кг;G is the weight of the wind engine, kg;
f - приведенный коэффициент трения в подшипниках качения;f is the reduced coefficient of friction in rolling bearings;
d - диаметр вала под подшипником, м.d - shaft diameter under the bearing, m.
Вентиляционные потери энергии в воздушной среде можно определить по формуле:Ventilation energy losses in the air can be determined by the formula:
где:Where:
n - частота вращения винта, об/мин;n is the rotational speed of the screw, rpm
p - давление среды в долях от атмосферного;p is the pressure of the medium in fractions of atmospheric;
L - ширина винта, м;L is the width of the screw, m;
D - диаметр винта, м;D is the diameter of the screw, m;
М п.воз - вентиляционные потери воздушной среды, Н· м.M p.voz - ventilation losses of the air, N · m.
По формуле Белашова (5) определим эффективную работу ветряного двигателя, который проходит полное расстояние пути воздушного потока ветра - 36 метров (при скорости ветра 8 м/с),By the formula of Belashov (5), we determine the effective operation of a wind turbine that passes the full distance of the wind air flow path - 36 meters (at a wind speed of 8 m / s),
По формуле Белашова (7) определим эффективную мощность ветряного двигателя, который проходит полное расстояние пути воздушного потока ветра - 36 метров (при скорости ветра 8 м/с),According to the Belashov formula (7), we determine the effective power of a wind engine that passes the full distance of the wind air flow path - 36 meters (at a wind speed of 8 m / s),
По формуле Белашова (9) можно определить эффективную силу струи воздушного потока ветра в зависимости от коэффициента использования винта с нагрузкойBy the Belashov formula (9), it is possible to determine the effective force of the wind air stream jet depending on the utilization of the propeller with the load
(9)(9)
где:Where:
F эфф - эффективная сила струи воздушного потока ветра, Н;F eff is the effective force of the air stream of the wind, N;
Б - кинематическая вязкость воздушного потока за единицу времени =7,70212489908158646549242043365948 м2/с;B - kinematic viscosity of the air flow per unit time = 7.70212489908158646549242043365948 m 2 / s;
D - диаметр струи воздушного потока, м;D is the diameter of the air stream, m;
k н - коэффициент использования винта с нагрузкой;k n - utilization of the screw with load;
po - плотность воздуха, кг/м3;po is the density of air, kg / m 3 ;
Δ t - дискретный интервал времени = 0,125 с;Δ t is a discrete time interval = 0.125 s;
n и - количество дискретных интервалов = 8.n and - the number of discrete intervals = 8.
По формуле работы можно определить количество оборотов ветряного двигателя, который находится под нагрузкой генератора (при скорости воздушного потока ветра 8 м/с)Using the formula of work, you can determine the number of revolutions of a wind engine that is under a generator load (at a wind air velocity of 8 m / s)
A = F · L = F эфф · П · D · n,A = F · L = F eff · P · D · n,
где:Where:
L = П · D · n,L = P · D · n,
где:Where:
F эфф - эффективная сила струи воздушного потока ветра, Н;F eff is the effective force of the air stream of the wind, N;
A эфф - эффективная работа струи воздушного потока, Н· м;A eff - effective air stream, N · m;
L - путь лопасти ветряного колеса, м;L is the path of the blades of the wind wheel, m;
П - 3,141592653 (отношение длины окружности к его диаметру);P - 3.141592653 (the ratio of the circumference to its diameter);
D - диаметр ветряного колеса, м;D is the diameter of the wind wheel, m;
n - количество оборотов винта под нагрузкой.n is the number of revolutions of the screw under load.
По формуле Белашова (10) можно определить коэффициент использования винта без нагрузкиUsing the Belashov formula (10), it is possible to determine the coefficient of utilization of the screw without load
(10)(10)
А эфф - эффективная работа струи воздушного потока, Н· м;And eff - the effective operation of the air stream, N · m;
Б - кинематическая вязкость воздушного потока за единицу времени =7,70212489908158646549242043365948 м2/с;B - kinematic viscosity of the air flow per unit time = 7.70212489908158646549242043365948 m 2 / s;
L - расстояние пути воздушного потока ветра, м;L is the distance of the air flow of the wind, m;
S лоп - площадь одной лопасти ветряного двигателя, м2;S lop - the area of one blade of a wind engine, m 2 ;
sin ∠ - угол поворота лопасти, град.;sin ∠ - angle of rotation of the blade, deg .;
k x - коэффициент использования винта без нагрузки;k x - coefficient of utilization of the screw without load;
m - масса лопастей ветряного двигателя, кг;m is the mass of the blades of the wind engine, kg;
Δ t - дискретный интервал времени - 0,125 с;Δ t is a discrete time interval of 0.125 s;
n и - количество дискретных интервалов - 8;n and - the number of discrete intervals - 8;
М п.воз - вентиляционные потери воздушной среды, Н· м;M p.voz - ventilation losses of the air, N · m;
М п.под - потери на трение подшипников, Н· м;M p.pod - friction losses of bearings, N · m;
n под - число подшипников ветряного двигателя;n under - the number of bearings of the wind engine;
По формуле Белашова (11) можно определить холостую силу струи воздушного потока ветра, которая свободно вращает лопасти ветряного двигателяBy the formula of Belashov (11), it is possible to determine the idle force of a stream of wind air flow, which freely rotates the blades of a wind engine
(11)(eleven)
где:Where:
F хол - холостая сила струи воздушного потока ветра, Н;F hol - idle force of a stream of an air stream of a wind, N;
Б - кинематическая вязкость воздушного потока за единицу времени =7,70212489908158646549242043365948 м2/с;B - kinematic viscosity of the air flow per unit time = 7.70212489908158646549242043365948 m 2 / s;
D - диаметр струи воздушного потока, м;D is the diameter of the air stream, m;
k x - коэффициент использования винта без нагрузки;k x - coefficient of utilization of the screw without load;
ро - плотность воздуха, кг/м3;ro - air density, kg / m 3 ;
Δ t - дискретный интервал времени = 0,125 с;Δ t is a discrete time interval = 0.125 s;
n и - количество дискретных интервалов = 8.n and - the number of discrete intervals = 8.
По формуле работы можно определить количество холостых оборотов винта ветряного двигателя, который не нагружен генератором, где лопасти ветряного двигателя находятся в свободном вращении (при скорости ветра 8 м/с),According to the formula of work, it is possible to determine the number of idle revolutions of a screw of a wind engine that is not loaded with a generator, where the blades of the wind engine are in free rotation (at a wind speed of 8 m / s),
A= F · L = F хол · П · D · n,A = F · L = F cold · P · D · n,
где:Where:
L = П · D · n,L = P · D · n,
где:Where:
F хол - холостая сила струи воздушного потока ветра, Н;F hol - idle force of a stream of an air stream of a wind, N;
А эфф - эффективная работа струи воздушного потока, Н· м;And eff - the effective operation of the air stream, N · m;
L - путь лопасти ветряного двигателя, м;L is the path of the blade of the wind engine, m;
П - 3,141592653 (отношение длины окружности к его диаметру);P - 3.141592653 (the ratio of the circumference to its diameter);
D - диаметр ветряного колеса, м;D is the diameter of the wind wheel, m;
n - количество оборотов винта об/мин.n is the number of revolutions of the screw rpm
Если ветряной двигатель не нагружен генератором, то на лопастях ветряного двигателя возникает очень большая центростремительная сила, которую можно вычислить по формуле:If the wind engine is not loaded with a generator, then a very large centripetal force arises on the blades of the wind engine, which can be calculated by the formula:
где:Where:
F ц - центростремительная сила, Н;F C - centripetal force, N;
m - масса лопастей и соединительного устройства, кг;m is the mass of the blades and the connecting device, kg;
V - линейная скорость измеряемого воздушного потока, м/с;V is the linear velocity of the measured air flow, m / s;
R - радиус ветряного двигателя, м.R is the radius of the wind engine, m
При этом необходимо учитывать, что величина А эфф включает в себя не только эффективную работу ветряного двигателя, но и эффективную работу генератора. В эффективную работу генератора входит к.п.д. генератора в процентах и другие потери электрических компонентов ветряной установкиIt should be borne in mind that the value of A eff includes not only the effective operation of the wind engine, but also the effective operation of the generator. The efficiency of the generator includes efficiency percent generator and other losses of electrical components of a wind turbine
где:Where:
Р 1 - потребляемая мощность генератора, Вт;P 1 - power consumption of the generator, W;
Р 2 - полезная мощность генератора, Вт;P 2 - net power of the generator, W;
U - напряжение на зажимах генератора, V;U is the voltage at the terminals of the generator, V;
I - ток в нагрузке, А;I is the current in the load, A;
Р ст - потери мощности в стали на гистерезис и вихревые токи;P st - power loss in steel on hysteresis and eddy currents;
Р об - потери мощности в обмотках на нагрев проводников;P about - power loss in the windings for heating conductors;
Р мех - потери механические на трение в подшипниках;P fur - mechanical losses due to friction in bearings;
n - к.п.д. генератора,n - efficiency generator
и далее:and further:
- воздушные потери якоря,- air loss of the anchor,
- потери энергии на линии связи генератора с потребителем,- energy loss on the communication line of the generator with the consumer,
- потери энергии на реактивное сопротивление якоря.- energy loss due to reactance of the armature.
Для ветряного двигателя Белашова целесообразно применять модульные генераторы Белашова, статоры которых выполнены из диамагнитного материала, которыеIt is advisable to use Belashov modular generators for the Belashov wind engine, the stators of which are made of diamagnetic material, which
- могут иметь синусоидальный сигнал переменного тока и напряжения или прямоугольный импульсный сигнал переменного напряжения и тока;- may have a sinusoidal signal of alternating current and voltage or a rectangular pulse signal of alternating voltage and current;
- имеют хорошее охлаждение;- have good cooling;
- имеют большую площадь системы возбуждения;- have a large area of the excitation system;
- имеют надежное сопротивление изоляции;- have reliable insulation resistance;
- не имеют потерь на гистерезис;- do not have hysteresis losses;
- не имеют потерь на вихревые токи.- have no eddy current loss.
- не имеют потерь на реактивное сопротивление якоря.- do not have losses on the reactance of the armature.
- потребитель может самостоятельно задавать и комплектовать из отдельных модулей любые параметры генератора, при заданном количестве оборотов.- the consumer can independently set and complete from individual modules any generator parameters at a given number of revolutions.
В данном случае это необходимо, для того чтобы генератор, без мультипликатора, при 340 об/мин смог выработать мощность эдс не менее 420 Вт.In this case, this is necessary so that the generator, without a multiplier, at 340 rpm can generate an emf power of at least 420 watts.
На фиг.8 изображен сравнительный график максимальной мощности ветряного потока, имеющего диаметр 2 метра, поз.57, который составлен по таблице №1, фиг.6. Поз.58 обозначен график эффективной мощности ветряного двигателя без нагрузки, который составлен по графику 52, фиг.7, с учетом коэффициента использования винта, имеющего три поворотные лопасти и массу 5 кг. Поз.59 обозначен график эффективной мощности ветряного двигателя, который нагружен генератором, с учетом коэффициента использования винта, изображенного на графике 56. Поз.60 обозначен график ветряного двигателя Белашова, который имеет два ветряных колеса, каждое из которых состоит из трех поворотных лопастей.On Fig shows a comparative graph of the maximum power of the wind flow having a diameter of 2 meters, pos.57, which is compiled according to table No. 1, Fig.6. Pos. 58 shows a graph of the effective power of a wind engine without load, which is made according to
Из графиков коэффициента использования винта ветряного двигателя, имеющего разное количество поворотных лопастей, фиг.7, ясно, что ветряные колеса, имеющие три поворотные лопасти, которые широко применяются в ветроэнергетике, являются самыми неэффективными. При линейной скорости воздушного потока выше 5 м/с, ветряной двигатель Белашова целесообразно комплектовать из ветряных колес, каждое из которых снабжено двумя поворотными лопастями, фиг.3.From the graphs of the utilization of the screw of a wind engine having a different number of rotary blades, Fig.7, it is clear that wind wheels having three rotary blades, which are widely used in wind energy, are the most inefficient. When the linear velocity of the air flow is above 5 m / s, it is advisable to complete the Belashov wind engine from wind wheels, each of which is equipped with two rotary blades, Fig.3.
При линейной скорости воздушного потока меньше 5 м/с или при больших диаметрах ветряного колеса, ветряные двигатели Белашова целесообразно комплектовать из многосекторных ветряных колес 9 с большим количеством поворотных лопастей и рабочих секторов, фиг 2, которое работает следующим образом. При небольших потоках ветра, скорость которых выше одного м/с, за счет давления ветра на все поворотные лопасти ветряное колесо 9 начинает вращаться. При усилении давления ветра на поворотные лопасти рабочего сектора 38 увеличивается угловая скорость ветряного колеса. Поворотные лопасти этого сектора, при дальнейшем увеличении скорости вращения ветряного колеса, постепенно перекрывают воздушный поток рабочего сектора 38, который начинает максимально использовать работу воздушного потока на данной скорости ветра и данном ускорении ветряного колеса. Воздушные потери, т.е. неиспользованный воздушный поток рабочего сектора 38 начинает постепенно перераспределяться на рабочий сектор 39, который начинает максимально использовать воздушный поток своего сектора и воздушные потери воздуха рабочего сектора 38. При усилении давления на поворотные лопасти рабочего сектора 39, увеличивается угловая скорость ветряного колеса, которая постепенно перекрывает воздушный поток рабочего сектора 39, который начинает максимально использовать работу ветряного потока на данной скорости ветра и данном ускорении ветряного колеса. Воздушные потери, т.е. неиспользованный воздушный поток рабочего сектора 39 начинает перераспределяться на рабочий сектор 40, который начинает максимально использовать воздушный поток своего сектора и воздушные потери рабочего сектора 40, увеличивается угловая скорость ветряного колеса, которая постепенно перекрывает воздушный поток рабочего сектора 40, который начинает максимально использовать работу воздушного потока на заданной скорости ветра и данном ускорении ветряного колеса. Воздушные потери, т.е. неиспользованный воздушный поток рабочего сектора 40 начинает перераспределяться на рабочий сектор 41, который должен иметь как минимум одну поворотную лопасть 42. Для уменьшения потерь воздушного потока ветра, внешние основания поворотных лопастей снабжены аэродинамическим выступом 27, который имеет обтекающий профиль 28. При проектировании ветряного двигателя необходимо учитывать то, что ветряное колесо с меньшим числом поворотных лопастей будет вращаться быстрее за счет того, что успевает захватывать воздушный поток большей площади. При больших порывах ветра или других экстремальных ситуациях, начинает работать механизм синхронизации оборотов ветряного колеса, который при помощи связующего и поворотно-возвратного устройства предотвращает разрушение поворотных лопастей ветряного колеса за счет его прогиба, и одновременно данное устройство замедляет вращение поворотных лопастей ветряного колеса за счет того, что перераспределяет силу воздушного потока, которая действует на угловую скорость вращения винта ветряного двигателя Белашова.When the linear velocity of the air flow is less than 5 m / s or with large diameters of the wind wheel, it is advisable to complete Belashov wind engines from
Изобретение позволяет увеличить производительность ветряных двигателей и уменьшить затраты на их производство при применении в одном ветряном двигателе как минимум двух ветряных колес с четным или нечетным количеством поворотных лопастей, которые работают в одном воздушном потоке, а также пересмотреть существующие математические формулы, применяемые сейчас в ветроэнергетике, гидродинамике и авиастроении.The invention allows to increase the productivity of wind engines and reduce the cost of their production when using at least two wind wheels with an even or odd number of rotary blades that work in one air stream in one wind engine, as well as revise the existing mathematical formulas used now in wind energy, hydrodynamics and aircraft industry.
Справочные материалы:Reference materials:
Книга "Единицы физических величин и их размерность", автор Л.А. Сена, издательство "Наука", Главная редакция физико-математической литературы, город Москва,1988 год.The book "Units of physical quantities and their dimension", author L.A. Sena, Nauka Publishing House, Main Edition of Physics and Mathematics, Moscow, 1988.
Книга "Ветродвигатели и их применение в сельском хозяйстве”, автор Фатеев Е.М., издательство “МашГис”, 1957 год.The book "Wind turbines and their use in agriculture", author Fateev EM, publishing house "MashGis", 1957.
Книга "Маховичные двигатели", автор М.В.Гулиа, издательство "Машиностроение", город Москва, 1976 год.The book "Flywheel Engines", author M.V. Gulia, publishing house "Engineering", Moscow, 1976.
Книга "Общая химия", автор Н.Л.Глинка, издательство "Химия", город Ленинград, 1988 год.The book "General Chemistry", author N.L. Glinka, publishing house "Chemistry", the city of Leningrad, 1988.
Книга "Физика, справочные материалы", автор О.Ф.Кабардин, издательство “Просвещение”, город Москва, 1988 год.The book "Physics, reference materials", author O.F. Kabardin, publishing house "Enlightenment", the city of Moscow, 1988.
Патент Российской Федерации “Универсальная электрическая машина Белашова”, № 2118036, H 02 K 23/54, 27/24, 27/00 за 1998 год.Patent of the Russian Federation “Universal electric machine Belashova", No. 2118036, H 02 K 23/54, 27/24, 27/00 for 1998.
Книга “Электротехника с основами промышленной электроники”, автор В.Е.Китаев и Л.С.Шляпинтох, издательство “Высшая школа”, Москва, 1973 год.The book “Electrical Engineering with the Fundamentals of Industrial Electronics”, author V.E.Kitaev and L.S. Shlyapintokh, Higher School Publishing House, Moscow, 1973.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003128088/06A RU2247860C9 (en) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Windmill |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003128088/06A RU2247860C9 (en) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Windmill |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2247860C1 RU2247860C1 (en) | 2005-03-10 |
RU2247860C9 true RU2247860C9 (en) | 2005-06-10 |
Family
ID=35364635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003128088/06A RU2247860C9 (en) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Windmill |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2247860C9 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU196104U1 (en) * | 2019-10-22 | 2020-02-17 | Сергей Григорьевич Кузьмин | Wind power plant |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2727276C1 (en) * | 2019-12-19 | 2020-07-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Wind-driven power plant with two windwheels |
-
2003
- 2003-09-22 RU RU2003128088/06A patent/RU2247860C9/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU196104U1 (en) * | 2019-10-22 | 2020-02-17 | Сергей Григорьевич Кузьмин | Wind power plant |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2247860C1 (en) | 2005-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6492743B1 (en) | Jet assisted hybrid wind turbine system | |
CA2823971C (en) | Rotor apparatus | |
US4291235A (en) | Windmill | |
US20100253083A1 (en) | In-pipe hydro-electric power system, turbine and improvement | |
US20110038728A1 (en) | Independent variable blade pitch and geometry wind turbine | |
US20090180869A1 (en) | Inlet wind suppressor assembly | |
AU2009270766A1 (en) | Power generation system including multiple motors/generators | |
WO2001048374A2 (en) | Turbine for free flowing water | |
US11884386B2 (en) | System, assemblies and methods for mechanical-thrust power conversion multifans | |
US8162589B2 (en) | Moving fluid energy recovery system | |
WO2012098362A1 (en) | Rotor | |
US20110038726A1 (en) | Independent variable blade pitch and geometry wind turbine | |
Quartey et al. | Generation of electrical power by a wind turbine for charging moving electric cars | |
RU2247860C9 (en) | Windmill | |
RU2445508C2 (en) | Double-wing turbine | |
Shishkin et al. | The design and estimation of the parameters of the vertical-axial wind-mill electric generating unit for the self-generated power supply of the objects | |
US6076354A (en) | Power generator driven by environment's heat | |
Takao et al. | Experimental Study of a Radial Turbine Using Pitch‐Controlled Guide Vanes for Wave Power Conversion | |
US20030146627A1 (en) | Turbine system | |
CA1248364A (en) | Down-hole devices for imparting rotary motion | |
Adeodu et al. | Development of a Small-Scale Vertical Axis Wind Turbine for Generation of Compressed Air for Pneumatic Systems | |
US20240158073A1 (en) | System, assemblies and methods for mechanical-thrust power conversion multifans | |
Ершина et al. | About high efficiency of two-rotor wind power unit bidarrieus-2 | |
AU710632B2 (en) | Power generator driven by environment's heat | |
RU2005908C1 (en) | Method and device for generation of energy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH4A | Reissue of patent specification | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050923 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090227 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110923 |