RU2267647C1 - Wind motor with "banana" blades and method of control of rotational frequency of wind-power turbine - Google Patents

Wind motor with "banana" blades and method of control of rotational frequency of wind-power turbine Download PDF

Info

Publication number
RU2267647C1
RU2267647C1 RU2004111914/06A RU2004111914A RU2267647C1 RU 2267647 C1 RU2267647 C1 RU 2267647C1 RU 2004111914/06 A RU2004111914/06 A RU 2004111914/06A RU 2004111914 A RU2004111914 A RU 2004111914A RU 2267647 C1 RU2267647 C1 RU 2267647C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
blades
blade
wind turbine
rotation
Prior art date
Application number
RU2004111914/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004111914A (en
Inventor
инов Борис Петрович Хоз (RU)
Борис Петрович Хозяинов
инов Денис Борисович Хоз (RU)
Денис Борисович Хозяинов
Милена Борисовна Лобанова (RU)
Милена Борисовна Лобанова
Original Assignee
Борис Петрович Хозяинов
Денис Борисович Хозяинов
Милена Борисовна Лобанова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Петрович Хозяинов, Денис Борисович Хозяинов, Милена Борисовна Лобанова filed Critical Борис Петрович Хозяинов
Priority to RU2004111914/06A priority Critical patent/RU2267647C1/en
Publication of RU2004111914A publication Critical patent/RU2004111914A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2267647C1 publication Critical patent/RU2267647C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Abstract

FIELD: wind power engineering; wind motors with vertical axis of rotation.
SUBSTANCE: proposed wind motor includes wind-power turbine whose blades are made in form of aerodynamic profile; each profile of turbine blade is symmetrical and is formed by two smooth curves of different degree of curvature but of similar sign; axis of symmetry passes in center of length of wind-power turbine blade profile. Each blade consists of two or several parts interconnected by lag hinges for positive turn of any part of blade. Besides that, new method of control of rotational speed of wind-power turbine is developed when blades of wind-power turbine are shifted radially at change of wind velocity, thus changing distance between blades and axis of rotation of wind-power turbine; in case of hurricane, blades are positively brought nearer to axis of rotation of wind-power turbine and are turned around vertical axis of blade forming easily streamlined surface.
EFFECT: enhanced efficiency of factor of utilization of wind power; development of new generation of power; enhanced efficiency of control of turbine rotational speed.
3 cl,,, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для получения механической и электрической энергии. Известна лопасть ветроколеса, содержащая перо, поперечное сечение которого выполнено в виде обтекаемого профиля с отогнутым носком на наветренной стороне, профиль выполнен в виде эллипсоида вращения, а наветренная сторона - в виде кривой, описываемой функцией плотности логарифмически нормального распределения (см. SU, 1740767 A1, кл. F 03 D 1/06, 15.06.1992).The invention relates to the field of wind energy, in particular to wind engines, and can be used to produce mechanical and electrical energy. A wind turbine blade is known that contains a feather, the cross section of which is made in the form of a streamlined profile with a bent nose on the windward side, the profile is made in the form of an ellipsoid of revolution, and the windward side is in the form of a curve described by the density function of the log-normal distribution (see SU, 1740767 A1 , CL F 03 D 1/06, 06/15/1992).

Недостатком этой лопасти является то, что она мало эффективна в условиях меняющегося направления движения воздушного потока.The disadvantage of this blade is that it is not very effective in a changing direction of air flow.

Известна ветряная мельница, содержащая ротор, смонтированный на подшипниках в верхней и нижней неподвижных опорах. Верхняя и нижняя опоры связаны между собой посредством радиально расположенных лопаток, а ротор оснащен верхним и нижним дисками, которые соединены тремя лопастями, имеющими симметричное сечение, с закругленной передней и заостренной задней кромками (см. US, 4162410 А, кл. F 03 D 9/00, 1979).Known windmill containing a rotor mounted on bearings in the upper and lower stationary bearings. The upper and lower supports are interconnected by means of radially arranged blades, and the rotor is equipped with upper and lower disks, which are connected by three blades having a symmetrical section, with a rounded front and pointed trailing edges (see US, 4162410 A, class F 03 D 9 / 00, 1979).

Недостатком этой ветряной мельницы является то, что ее лопасти имеют закругленную переднюю и заостренную заднюю кромки, что не может быть эффективно в условиях изменяющегося направления движения воздушного потока по отношению к самой лопасти.The disadvantage of this windmill is that its blades have a rounded front and pointed trailing edges, which cannot be effective in conditions of a changing direction of air flow relative to the blade itself.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа ветродвигатель, содержащий вращающуюся ветротурбину, лопасти которой выполнены в виде аэродинамических профилей, где входная закругленная кромка лопасти расположена на большем расстоянии от оси вращения турбины, чем задняя заостренная кромка, при этом наружная грань лопасти образует оптимальный угол атаки с измененным направлением движения воздушного потока (см. RU, 7453 U1, кл. F 03 D 3/04, 16.08.1998).The closest in technical essence to the claimed device is a wind turbine selected as a prototype, containing a rotating wind turbine, the blades of which are made in the form of aerodynamic profiles, where the input rounded edge of the blade is located at a greater distance from the axis of rotation of the turbine than the rear pointed edge, while the outer edge the blade forms an optimal angle of attack with a changed direction of air flow (see RU, 7453 U1, class F 03 D 3/04, 08.16.1998).

Недостатком этого устройства является то, что лопасти ветротурбины имеют фиксированные относительно самой лопасти входную и выходную кромки. Это мешает эффективно использовать энергию ветра при применении таких лопастей в ветродвигателях с вертикальной осью вращения ветротурбины, так как лопасть, находясь с наветренной и с подветренной сторон, меняет входную кромку на выходную, а выходную - на входную по отношению к направлению движения воздушного потока. При этом, находясь с подветренной стороны ветротурбины, лопасть препятствует ее вращению.The disadvantage of this device is that the blades of the wind turbine are fixed relative to the blades of the input and output edges. This prevents the efficient use of wind energy when using such blades in wind turbines with a vertical axis of rotation of the wind turbine, since the blade, being on the windward and leeward sides, changes the input edge to the output and the output edge to the input with respect to the direction of air flow. At the same time, being on the leeward side of the wind turbine, the blade prevents its rotation.

Единый технический результат заключается в повышении коэффициента использования энергии ветра лопастями ветротурбины с вертикальной осью вращения за счет применения нового профиля лопасти и нового способа генерирования энергии и эффективного регулирования частоты вращения ветротурбины и величины крутящего момента.A single technical result is to increase the coefficient of use of wind energy by the blades of a wind turbine with a vertical axis of rotation due to the use of a new profile of the blade and a new method of generating energy and effectively controlling the speed of the wind turbine and the magnitude of the torque.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном ветродвигателе, содержащем вращающуюся ветротурбину с вертикальной осью вращения, лопасти которой выполнены в виде аэродинамических профилей, где входная закругленная кромка лопасти расположена на большем расстоянии от оси вращения турбины, чем задняя заостренная кромка, при этом наружная грань лопасти образует оптимальный угол атаки с измененным направлением движения воздушного потока и поворотные щиты, экранирующие лопасти, согласно изобретению, профиль лопасти ветротурбины выполнен симметричным и образован двумя плавными кривыми различной степени кривизны одного знака, при этом ось симметрии проходит посередине длины профиля лопасти ветротурбины.The specified technical result is achieved by the fact that in the known wind turbine containing a rotating wind turbine with a vertical axis of rotation, the blades of which are made in the form of aerodynamic profiles, where the input rounded edge of the blade is located at a greater distance from the axis of rotation of the turbine than the rear pointed edge, while the outer edge the blade forms an optimal angle of attack with a changed direction of movement of the air flow and the rotary shields that shield the blades, according to the invention, the profile of the blade oturbiny is symmetrical and is formed by two smooth curves of varying degrees of curvature of one sign, in this case the axis of symmetry extends centrally the length of the wind turbine blade profile.

Каждая лопасть состоит из двух или нескольких частей, соединенных между собой вертикальными шарнирами с возможностью принудительного поворота любой части лопасти.Each blade consists of two or more parts interconnected by vertical hinges with the possibility of forced rotation of any part of the blade.

Известен способ регулирования частоты вращения ротора турбины ветродвигателя, в котором поворотные щиты, экранирующие лопасти при усилении ветра, поворачиваются и частично прикрывают лопасти, что позволяет регулировать частоту вращения вала, а при буревых ветрах поворотные щиты полностью смыкают между собой, преграждая путь ветра к лопастям (см. SU, 1257275 А1, кл. F 03 D 3/00, 15.09.1986).A known method of controlling the rotational speed of a rotor of a wind turbine, in which the rotary shields that shield the blades when the wind is amplified, rotate and partially cover the blades, which makes it possible to adjust the shaft rotation frequency, and when the wind is windy, the rotary shields completely close together, blocking the path of the wind to the blades ( see SU, 1257275 A1, class F 03 D 3/00, 09/15/1986).

Недостатком такого способа регулирования частоты вращения ротора является то, что он малоэффективен, а при ураганных ветрах создается большая ветровая нагрузка вначале на поворотные щиты, которые передают ее на стойки поддерживающей конструкции.The disadvantage of this method of controlling the rotor speed is that it is ineffective, and in hurricane winds a large wind load is created first on the swing panels, which transmit it to the racks of the supporting structure.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в способе регулирования частоты вращения ротора турбины ветродвигателя, в котором поворотные щиты, экранирующие лопасти при усилении ветра поворачиваются и частично прикрывают лопасти, что позволяет регулировать частоту вращения вала, а при буревых ветрах поворотные щиты полностью смыкают между собой, преграждая путь ветра к лопастям, согласно изобретению лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины, а при ураганах принудительно приближают лопасти к оси вращения ветротурбины и разворачивают вокруг вертикальной оси лопасти, образуя из лопастей легкообтекаемую поверхность.The above technical result is achieved by the fact that in the method of controlling the rotational speed of the rotor of the wind turbine, in which the rotary shields, the shielding blades rotate and partially cover the blades when the wind is amplified, this makes it possible to adjust the shaft rotation frequency, and when the wind winds, the rotary shields completely close together, blocking the path of the wind to the blades, according to the invention, the blades of a wind turbine radially move when the wind speed changes, changing the distance between the blade and the axis of rotation turboturbines, and in hurricanes, the blades are forcibly brought closer to the axis of rotation of the wind turbine and rotated around the vertical axis of the blades, forming an easily streamlined surface from the blades.

На фиг.1 изображена схема ветродвигателя в плане с ветронаправляющими экранами и ветротурбиной с лопастями "Банан". (Пунктирной линией показано положение свободноповорачивающихся ветронаправляющих экранов при изменении направления ветра на 90°).Figure 1 shows a diagram of a wind turbine in plan with wind guiding screens and a wind turbine with banana blades. (The dashed line shows the position of the freely rotating wind-guiding screens when the wind direction changes by 90 °).

На фиг.2 изображена схема ветродвигателя в плане с ветронаправляющими экранами и ветротурбиной с лопастями "Банан", образующими легкообтекаемую поверхность при ураганных потоках ветра. (Пунктирной линией показано положение лопастей "Банан" в рабочем режиме).Figure 2 shows a diagram of a wind turbine in plan with wind-guiding screens and a wind turbine with banana blades, forming an easily streamlined surface in hurricane wind flows. (The dashed line shows the position of the banana blades in operating mode).

На фиг.3 изображена лопасть ветротурбины "Банан".Figure 3 shows the blade of a wind turbine "Banana".

Ветродвигатель с лопастями "Банан" содержит ветротурбину 1 с вертикальной осью вращения 2, лопасти 3, вертикальную ось 4 поворота частей лопасти 3, направляющие 5 перемещения лопасти 3, ветронаправляющие экраны 6 и оси поворота 7 ветронаправляющих экранов 6.The wind turbine with banana blades contains a wind turbine 1 with a vertical axis of rotation 2, blades 3, a vertical axis 4 of rotation of the parts of the blade 3, guides 5 for moving the blades 3, wind guiding screens 6 and axis of rotation 7 of the wind guiding screens 6.

Ветродвигатель работает следующим образом. При появлении ветра воздушный поток 8 направляется к ветротурбине 1 через ветронаправляющие экраны 6, которые увеличивают скорость ветра и концентрируют его поток на лопастях 3 ветротурбины 1. Поворот ветротурбины 1 на 180° меняет входную кромку лопасти 3 на выходную и, наоборот, выходную кромку на входную. Однако такое изменение не влияет на работу лопастей 3, так как они симметричны.The wind turbine operates as follows. When the wind appears, the air stream 8 is directed to the wind turbine 1 through the wind guide screens 6, which increase the speed of the wind and concentrate its flow on the blades 3 of the wind turbine 1. Rotating the wind turbine 1 by 180 ° changes the input edge of the blade 3 to the output and, conversely, the output edge to the input . However, such a change does not affect the operation of the blades 3, as they are symmetrical.

Наличие шарнира, расположенного на оси симметрии лопасти 3, позволяет принудительно поворачивать половинки лопасти 3 относительно друг друга и изменять общую кривизну лопасти 3 и ее угол атаки, что позволит регулировать эффективность работы лопасти 3 в изменяющемся по направлению и силе ветровом потоке. Причем поворот половинок лопасти 3 может производить как одновременно, так и каждую половинку в отдельности. При ураганных порывах ветра 9 лопасти 3 ветротурбины 1 перемещают по радиальным направляющим 5 к оси вращения 2 ветротурбины 1 и разворачивают вокруг собственной оси вращения 4 лопасти 3, образуя легкообтекаемую поверхность.The presence of a hinge located on the axis of symmetry of the blade 3 allows you to forcibly rotate the halves of the blade 3 relative to each other and change the overall curvature of the blade 3 and its angle of attack, which will allow you to adjust the efficiency of the blade 3 in a changing wind direction and force. Moreover, the rotation of the halves of the blade 3 can produce both at the same time and each half individually. With hurricane gusts of wind 9, the blades 3 of the wind turbine 1 are moved along the radial guides 5 to the axis of rotation 2 of the wind turbine 1 and rotate around their own axis of rotation 4 of the blade 3, forming a streamlined surface.

Claims (3)

1. Ветродвигатель, содержащий вращающуюся ветротурбину с вертикальной осью вращения, лопасти которой выполнены в виде аэродинамических профилей, где входная закругленная кромка лопасти расположена на большем расстоянии от оси вращения турбины, чем задняя заостренная кромка, при этом наружная грань лопасти образует оптимальный угол атаки с измененным направлением движения воздушного потока, и поворотные щиты, экранирующие лопасти, отличающийся тем, что профиль лопасти ветротурбины выполнен симметричным и образован двумя плавными кривыми различной степени кривизны одного знака, при этом ось симметрии проходит по середине длины профиля лопасти ветротурбины.1. A wind turbine containing a rotating wind turbine with a vertical axis of rotation, the blades of which are made in the form of aerodynamic profiles, where the input rounded edge of the blade is located at a greater distance from the axis of rotation of the turbine than the rear pointed edge, while the outer edge of the blade forms an optimal angle of attack with a changed the direction of movement of the air flow, and rotary shields, shielding blades, characterized in that the profile of the blade of the wind turbine is made symmetrical and is formed by two smooth curves different degrees of curvature of the same sign, while the axis of symmetry passes through the middle of the length of the profile of the blade of the wind turbine. 2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что каждая лопасть состоит из двух или нескольких частей, соединенных между собой вертикальными шарнирами с возможностью принудительного поворота любой части лопасти.2. The wind turbine according to claim 1, characterized in that each blade consists of two or more parts interconnected by vertical hinges with the possibility of forced rotation of any part of the blade. 3. Способ регулирования частоты вращения ротора турбины ветродвигателя, в котором поворотные щиты, экранирующие лопасти при усилении ветра поворачиваются и частично прикрывают лопасти, что позволяет регулировать частоту вращения вала, а при буревых ветрах поворотные щиты полностью смыкают между собой, преграждая путь ветра к лопастям, отличающийся тем, что лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины, а при ураганах принудительно приближают лопасти к оси вращения ветротурбины и разворачивают вокруг вертикальной оси лопасти, образуя из лопастей легкообтекаемую поверхность.3. A method of controlling the rotational speed of the rotor of a wind turbine, in which the rotary shields, shielding blades rotate and partially cover the blades when the wind is amplifying, which allows you to adjust the shaft rotation frequency, and when the wind winds, the rotary shields completely close together, blocking the path of the wind to the blades, characterized in that the blades of the wind turbine radially move when the wind speed changes, changing the distance between the blade and the axis of rotation of the wind turbine, and when hurricanes force the blades and to the axis of rotation of the wind turbine and deploy around the vertical axis of the blade, forming an easily streamlined surface from the blades.
RU2004111914/06A 2004-04-19 2004-04-19 Wind motor with "banana" blades and method of control of rotational frequency of wind-power turbine RU2267647C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004111914/06A RU2267647C1 (en) 2004-04-19 2004-04-19 Wind motor with "banana" blades and method of control of rotational frequency of wind-power turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004111914/06A RU2267647C1 (en) 2004-04-19 2004-04-19 Wind motor with "banana" blades and method of control of rotational frequency of wind-power turbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004111914A RU2004111914A (en) 2005-10-10
RU2267647C1 true RU2267647C1 (en) 2006-01-10

Family

ID=35850929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004111914/06A RU2267647C1 (en) 2004-04-19 2004-04-19 Wind motor with "banana" blades and method of control of rotational frequency of wind-power turbine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2267647C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD53Z (en) * 2007-12-26 2010-02-28 Виктор ИВАНОВ Power wind-driven plant
MD4088C1 (en) * 2009-06-12 2011-07-31 Институт Энергетики Академии Наук Молдовы Wind guide device for windmill
MD362Z (en) * 2009-11-23 2011-11-30 Институт Энергетики Академии Наук Молдовы Turbine of windmill with vertical axis of rotation
RU2502893C1 (en) * 2012-08-31 2013-12-27 Борис Петрович Хозяинов Method to control value of rotary torque, angular speed of rotation of vertical-axial wind turbine
RU2516732C2 (en) * 2012-08-31 2014-05-20 Борис Петрович Хозяинов Method to control angular speed of wind turbine rotation with vertical axis
RU2557966C2 (en) * 2008-04-22 2015-07-27 Идсюд Энерджи Device for generation of energy from fluid medium and blade used in it
RU2580193C2 (en) * 2011-04-28 2016-04-10 Мён-сун ПЭ Multipurpose rotor device (versions) and generation system comprising such device
RU2645187C2 (en) * 2012-07-19 2018-02-16 Умберто Антонио РУБИО Vertical-axial wind and hydraulic turbine with flow control

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ФАТЕЕВ Е.М. Ветродвигатели. - М. - Л.: Государственное энергетическое издательство, 1946, с.43-48. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD53Z (en) * 2007-12-26 2010-02-28 Виктор ИВАНОВ Power wind-driven plant
RU2557966C2 (en) * 2008-04-22 2015-07-27 Идсюд Энерджи Device for generation of energy from fluid medium and blade used in it
MD4088C1 (en) * 2009-06-12 2011-07-31 Институт Энергетики Академии Наук Молдовы Wind guide device for windmill
MD362Z (en) * 2009-11-23 2011-11-30 Институт Энергетики Академии Наук Молдовы Turbine of windmill with vertical axis of rotation
RU2580193C2 (en) * 2011-04-28 2016-04-10 Мён-сун ПЭ Multipurpose rotor device (versions) and generation system comprising such device
RU2645187C2 (en) * 2012-07-19 2018-02-16 Умберто Антонио РУБИО Vertical-axial wind and hydraulic turbine with flow control
RU2502893C1 (en) * 2012-08-31 2013-12-27 Борис Петрович Хозяинов Method to control value of rotary torque, angular speed of rotation of vertical-axial wind turbine
RU2516732C2 (en) * 2012-08-31 2014-05-20 Борис Петрович Хозяинов Method to control angular speed of wind turbine rotation with vertical axis

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004111914A (en) 2005-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10612515B2 (en) Vertical axis wind turbine
US5553996A (en) Wind powered turbine
US10683841B2 (en) Closed loop multiple airfoil wind turbine
US8882439B2 (en) Vertical axis turbine
US11236724B2 (en) Vertical axis wind turbine
US20130017084A1 (en) High efficiency verical axis wind turbine
CA2710524C (en) Wind turbine blade and assembly
US10495063B2 (en) Wind turbine
WO2006123951A1 (en) A wind turbine
WO2010030895A2 (en) Wind turbine
US11156204B2 (en) Wind turbine
RU2267647C1 (en) Wind motor with "banana" blades and method of control of rotational frequency of wind-power turbine
CN205578183U (en) Self -adaptation becomes vertical axis wind -force drive arrangement and aerogenerator of oar
WO2011109003A1 (en) Wind energy installation
US20070160477A1 (en) Vertical axis fluid actuated turbine
CN112703314A (en) Wind turbine with blade carrying structure with aerodynamic properties
KR101985317B1 (en) Transverse axis wind turbine
US20100183441A1 (en) Un-symmetrically designed windmill rotor for generating maximum electricity
KR101125952B1 (en) Wind turbine
JP2005076624A (en) Vertical shaft wind mill with horizontal shaft variable blade
RU2461733C1 (en) Wind-driven unit
JP6144807B1 (en) Windmill
JP2012122477A (en) Drag type windmill and wind power generation apparatus
JPH11210613A (en) Vertical axis windmill
NZ540102A (en) Wind turbine having elongated blades that utilise lift and drag effects located with a housing

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130420