RU2269028C2 - Rotor windmill - Google Patents
Rotor windmill Download PDFInfo
- Publication number
- RU2269028C2 RU2269028C2 RU2002130288/06A RU2002130288A RU2269028C2 RU 2269028 C2 RU2269028 C2 RU 2269028C2 RU 2002130288/06 A RU2002130288/06 A RU 2002130288/06A RU 2002130288 A RU2002130288 A RU 2002130288A RU 2269028 C2 RU2269028 C2 RU 2269028C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wings
- rotor
- trunnions
- mast
- wind turbine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ветроэнергетике и касается роторных ветродвигателей, которые могут быть использованы для получения дешевой механической энергии.The invention relates to wind energy and relates to rotary wind turbines, which can be used to produce cheap mechanical energy.
Известен ветродвигатель, содержащий вертикальную опорную мачту, закрепленную при помощи растяжек в опорном узле. Установленные на мачте роторы Савониуса и ветроколесо, последнее из которых выполнено в виде полых цилиндров с торцевыми фланцами, размещенными вокруг ротора Савониуса на вертикальных валах с цапфами, снабженными опорными роликами, контактирующими с кольцевой направляющей и закрепленных на нижних цапфах вертикальных валов. При этом боковая поверхность каждого цилиндра выполнена в виде упругих пластин, частично перекрывающих друг друга, с образованием зазоров, ориентированных по окружности в одном направлении и снабженных отражательными лопатками, закрепленными с внутренней стороны пластин и соединенных с торцевыми фланцами (см., например, SU, 1553755 А1, кл. F 03 D 3/00, 30.03.1990) по совокупности существенных признаков принятый за ближайший аналог (прототип) изобретения.Known wind turbine containing a vertical support mast, secured with braces in the support node. The Savonius rotors and the wind wheel mounted on the mast, the last of which is made in the form of hollow cylinders with end flanges placed around the Savonius rotor on vertical shafts with trunnions equipped with support rollers in contact with the ring guide and mounted on the lower trunnions of the vertical shafts. In this case, the lateral surface of each cylinder is made in the form of elastic plates partially overlapping each other, with the formation of gaps oriented circumferentially in one direction and provided with reflective blades fixed on the inside of the plates and connected to the end flanges (see, for example, SU, 1553755 A1, class F 03 D 3/00, 03/30/1990) on the set of essential features adopted for the closest analogue (prototype) of the invention.
Недостатками известного ветродвигателя являются его конструктивная сложность и невысокий КПД (коэффициент полезного действия), обусловленный тормозящим моментом крыльев и цилиндров, двигающихся в наветренном секторе против ветра, а также отсутствие технической возможности оперативного управления и остановки ветродвигателя.The disadvantages of the known wind turbine are its structural complexity and low efficiency (efficiency) due to the braking torque of the wings and cylinders moving in the windward sector against the wind, as well as the lack of technical ability to promptly control and stop the wind turbine.
Технический результат заключается в упрощении конструкции и управления ветродвигателем при одновременном повышении его эффективности и КПД за счет резкого уменьшения тормозящего момента наветренных крыльев, что позволит роторному ветродвигателю успешно конкурировать с пропеллерными ветродвигателями.The technical result is to simplify the design and control of the wind turbine while increasing its efficiency and efficiency due to a sharp decrease in the braking torque of the windward wings, which will allow the rotor wind turbine to successfully compete with propeller wind turbines.
Для решения поставленного технического результата предлагается роторный ветродвигатель, содержащий вертикальную мачту, установленную с возможностью вращения на растяжках и радиально-упорных подшипниках в опорном узле и закрепленные на горизонтальной траверсе мачты крылья ротора, размещенные вокруг мачты на вертикальных валах и снабженные поворотными цапфами. Крылья ротора попарно насажены передними кромками на вертикальные валы, параллельные осям цапф внутренних крыльев ротора. Цапфы внутренних крыльев ротора закреплены на торцах трубчатой траверсы, проходящей через соответствующие отверстия в этих крыльях, а аналогичные цапфы наружных крыльев снабжены кривошипами, установленными на концах связующего стержня, проходящего по прямолинейной направляющей внутри трубчатой траверсы с буферными пружинами, которые упираются в обоймы кривошипов наружных крыльев ротора. При этом внутренние крылья ротора могут быть выполнены в виде предкрылков, жестко закрепленных на торцах горизонтальной траверсы под острым углом к ее оси, так, что радиус кривошипов цапф наружных крыльев превышает отклонение дугообразной траектории осей этих цапф от прямолинейного смещения концов связующего стержня. Причем сам связующий стержень может быть выполнен из одинаковых частей, разделенных оппозитными поршнями гидроцилиндра, размещенного внутри горизонтальной траверсы и через трубу вертикальной мачты гидравлически связанного с разборным поршнем гидроцилиндра управляющего механизма, который выполнен в виде винтового ромбического домкрата, расположенного в опорном узле.To solve the technical result, we propose a rotary wind turbine containing a vertical mast mounted for rotation on braces and angular contact bearings in the support unit and rotor wings mounted on a horizontal mast cross-section mounted around the mast on vertical shafts and equipped with pivot pins. The rotor wings are paired with leading edges on vertical shafts parallel to the axes of the trunnions of the inner rotor wings. The trunnions of the inner wings of the rotor are mounted on the ends of the tubular traverse passing through the corresponding holes in these wings, and the similar trunnions of the outer wings are equipped with cranks mounted on the ends of the connecting rod passing along a straight guide inside the tubular traverse with buffer springs that abut against the clips of the cranks of the outer wings rotor. In this case, the inner wings of the rotor can be made in the form of slats rigidly fixed to the ends of the horizontal traverse at an acute angle to its axis, so that the radius of the cranks of the trunnions of the outer wings exceeds the deviation of the arcuate trajectory of the axes of these trunnions from the linear displacement of the ends of the connecting rod. Moreover, the connecting rod itself can be made of identical parts separated by opposed pistons of the hydraulic cylinder located inside the horizontal beam and through the pipe of the vertical mast hydraulically connected to the collapsible piston of the hydraulic cylinder of the control mechanism, which is made in the form of a screw rhombic jack located in the support unit.
Для равномерной и синхронной работы двух однотипных ветродвигателей на вертикальной мачте установлен шкив зубчатого ремня, соединяющий кинематически мачту с двойным шкивом механической нагрузки, которая при помощи другого аналогичного ремня связана со шкивом вертикальной мачты второго ветродвигателя равным передаточным отношением так, что их траверсы развернуты перпендикулярно друг другу.For uniform and synchronous operation of two of the same type of wind turbine, a vertical belt pulley is mounted on the vertical mast, which kinematically connects the mast with a double mechanical load pulley, which is connected to the vertical mast pulley of the second wind turbine by an equal gear ratio so that their crossheads are turned perpendicular to each other .
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображен ветродвигатель (общий вид); на Фиг.2 - узел горизонтальной траверсы с оппозитными поршнями связующего стержня; на Фиг.3 - управляющий гидроцилиндр и механизм опорного узла; на Фиг.4 - горизонтальная проекция ротора ветродвигателя в исходном состоянии; на Фиг.5 - то же, под ветровой нагрузкой; на Фиг.6 - горизонтальная проекция ротора с жестко закрепленными внутренними предкрылками.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a wind turbine (General view); figure 2 - site horizontal traverse with opposed pistons of the connecting rod; figure 3 - control hydraulic cylinder and the mechanism of the support node; figure 4 is a horizontal projection of the rotor of the wind turbine in the initial state; figure 5 is the same under wind load; Fig.6 is a horizontal projection of the rotor with rigidly fixed inner slats.
Роторный ветродвигатель содержит вертикальную вращающуюся мачту 1, установленную в радиально-упорных подшипниках 2 на растяжках 3 и опорном узле 4. На верхнем торце мачты 1 закреплена горизонтальная трубчатая траверса 5, внутри которой, на прямолинейной направляющей, установлен связующий стержень 6 с обоймами 7 на концах. Через эти обоймы 7 проходят кривошипы наружных цапф 8, установленных в подпятниках 9 наружных крыльев 10, ротора, которые закреплены на вертикальных валах 11 попарно с внутренними крыльями 12, также снабженных подпятниками 9 с прямыми цапфами 13, закрепленными на торцах траверсы 5 параллельно валам 11. На торцах траверсы 5, свободно проходящей через соответствующие отверстия внутренних крыльев 12, установлены буферные пружины 14, которые упираются в обоймы кривошипов 7 наружных крыльев 10 ротора так, что в исходном (свободном) положении они находятся на одинаковом расстоянии от внутренних крыльев 12. У основания мачты 1 закреплен шкив 15 зубчатого ремня 16, при помощи которого она кинематически связана с двойным шкивом 17 механической нагрузки 18, например, насоса, электрогенератора и т.п. При помощи второго аналогичного ремня (не показан) нагрузка 18 кинематически связана с другим таким же ветродвигателем равным передаточным отношением, что позволяет им синфазно вращаться, не мешая друг другу.The rotary wind turbine contains a vertical rotating
При этом связующий стержень 6 может быть выполнен из двух частей, разделенных оппозитными поршнями 19 гидроцилиндра 20, размещенного внутри горизонтальной траверсы 5, которая снабжена заливочным 21 и связующим 22 отверстиями, предназначенными для заполнения траверсы 5 трансмиссионным маслом или антифризом 23 и ее гидравлической связи через вертикальную трубчатую мачту 1 с разборным поршнем 24 гидроцилиндра управляющего механизма. Этот механизм может быть выполнен, например, в виде винтового ромбического домкрата 25 со сферическим шарниром 26 разборного поршня 24 и располагаться в опорном узле 4. В упрощенном виде внутренние крылья 12 ротора могут быть выполнены в форме предкрылков, жестко закрепленных на торцах горизонтальной траверсы 5 под острым углом γ к ее оси так, что радиус кривошипов наружных цапф 8 превышает максимальное отклонение дугообразной траектории осей этих цапф 8 от прямолинейного смещения концов связующего стержня 6.In this case, the connecting
Предложенный ветродвигатель работает следующим образом.The proposed wind turbine operates as follows.
Поток ветра, падающий на ротор вдоль траверсы 5, создает на спаренных крылья 10 и 12 подъемную силу F, которая приложена перпендикулярно траверсе 5 на расстоянии R от оси мачты 1. Пара этих сил (F и F) создает вращающий момент Мв, который поворачивает ротор на 90° так, что левая пара крыльев 10, 12 начинает двигаться по направлению ветра, а правая - против ветра. За счет флюгерного эффекта правая пара крыльев складывается вдоль ветра, резко уменьшая свое лобовое сечение и соответствующую силу F, которая препятствует вращению ротора, тогда как левая пара крыльев увеличивает свою парусность и силу тяги F за счет развертывания крыльев 10, 12, которое благодаря действию связующего стержня 6 и пружин 14 происходит одновременно со складыванием правых крыльев и пропорционально силе ветра.The wind flow incident on the rotor along the
При этом расстояние левого вертикального вала 11 до оси мачты 1 увеличивается на некоторую величину r смещения связующего стержня 6, а расстояние правого вала 11 - уменьшается на такую же величину, что приводит к увеличению плеча силы тяги F и вращающего момента Мв и существенному уменьшению плеча и тормозящего момента силы лобового сопротивления F правых крыльев. Благодаря этому мачта 1 продолжает свое вращение в подшипниках 2 и через шкивы 15, 17 и зубчатый ремень 16 передает вращающий момент механической нагрузке 18, которая через второй зубчатый шкив и ремень может получить вращающий момент от другого аналогичного ветродвигателя, вращающегося с фазовым сдвигом в 90°, что уменьшает пульсации суммарного вращающего момента на механической нагрузке 18.In this case, the distance of the left
Аналогичным образом работает и ветродвигатель с жестким креплением к траверсе 5 внутренних крыльев 12 небольшой площади, только основной вращающий момент Мв будет создаваться внешними крыльями 10, которые могут быть связаны непосредственно друг с другом стержнем 6, расположенным над траверсой 5 и внутренними закрылками 12. При наличии гидравлической связи между половинками связующего стержня 6, расстояние между их оппозитными поршнями 19, а следовательно, и величину начального раскрыва крыльев 10, 12 можно изменять за счет количества жидкости 23, находящейся в траверсе 5. Это количество жидкости 23 определяется первоначальной заливкой через отверстие с пробкой 21 и количеством жидкости 23, поступившим в траверсу 5 через связующее отверстие 22 из трубчатой мачты 1, в которой перемещается разборный поршень 24. Вертикальное положение поршня 24 задается шаровым шарниром 26 винто-ромбического механизма управления 25, при помощи которого можно с земли полностью сложить обе пары крыльев 10, 12 и тем самым остановить ветродвигатель при штормовых ветрах или регламентных работах.A wind turbine with a rigid attachment to the
Кроме того, гидравлическая связь между половинками стержня 6 позволяет горизонтальной траверсе 5 иметь нечетное число махов-радиусов, например три, пять и т.д., что расширяет функциональные возможности роторного ветродвигателя, увеличивает равномерность вращения и КПД при одновременном упрощении его конструкции и управления при различных режимах ветровой нагрузки.In addition, the hydraulic connection between the halves of the
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002130288/06A RU2269028C2 (en) | 2002-11-12 | 2002-11-12 | Rotor windmill |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002130288/06A RU2269028C2 (en) | 2002-11-12 | 2002-11-12 | Rotor windmill |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002130288A RU2002130288A (en) | 2004-12-10 |
RU2269028C2 true RU2269028C2 (en) | 2006-01-27 |
Family
ID=36048010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002130288/06A RU2269028C2 (en) | 2002-11-12 | 2002-11-12 | Rotor windmill |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2269028C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2471085C2 (en) * | 2010-12-23 | 2012-12-27 | Андрей Леонидович Шпади | Rotary wind drive |
RU2516085C2 (en) * | 2010-04-05 | 2014-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Vertical rotary windmill |
-
2002
- 2002-11-12 RU RU2002130288/06A patent/RU2269028C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2516085C2 (en) * | 2010-04-05 | 2014-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Vertical rotary windmill |
RU2471085C2 (en) * | 2010-12-23 | 2012-12-27 | Андрей Леонидович Шпади | Rotary wind drive |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7040859B2 (en) | Wind turbine | |
CA2608425C (en) | Vertical axis wind turbines | |
JP7030711B2 (en) | Floating wind turbine with vertical axis twin turbine with improved efficiency | |
US9115697B2 (en) | Fluid interacting device | |
JP5548122B2 (en) | Water wheel | |
GB2210934A (en) | Wind turbine system using twin savonius-type rotors | |
US10218246B2 (en) | Variable diameter and angle vertical axis turbine | |
EP3613980A1 (en) | Vertical-shaft turbine | |
RU2269028C2 (en) | Rotor windmill | |
US20200132044A1 (en) | Wind turbine | |
RU2294452C1 (en) | Windmill rotating around vertical axle | |
DE10224324A1 (en) | Vertical rotor with steerable blades | |
GB2474961A (en) | Turbine with upwind horizontal axis rotor and passive yaw adjustment | |
US4878807A (en) | Relating to energy conversion apparatus | |
WO2015123738A1 (en) | Fluid kinetic apparatus | |
RU2349793C2 (en) | Method for formation of wind-powered engine | |
WO2018235220A1 (en) | Sail device | |
WO2020152590A1 (en) | Turbine for a vertical-axis wind turbine generator | |
KR102488988B1 (en) | Horizontal axis rotating force generating device having blades revolving and rotating | |
RU2320890C1 (en) | Aerohydrodynamic engine | |
RU2743564C1 (en) | Vane engine | |
FI62404B (en) | VINDKRAFTMASKIN | |
GB2201469A (en) | Endless belt type wind energy converter | |
DE10325342A1 (en) | Rotor for a power turbine has a vertical axle affected by a flowing substance and blades to adjust to direction of flow | |
JP2024524763A (en) | Extended vertical axis wind turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071113 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090620 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121113 |