RU2289722C2 - Wind motor - Google Patents

Wind motor Download PDF

Info

Publication number
RU2289722C2
RU2289722C2 RU2005102384/06A RU2005102384A RU2289722C2 RU 2289722 C2 RU2289722 C2 RU 2289722C2 RU 2005102384/06 A RU2005102384/06 A RU 2005102384/06A RU 2005102384 A RU2005102384 A RU 2005102384A RU 2289722 C2 RU2289722 C2 RU 2289722C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blades
shaft
wind
blade
axis
Prior art date
Application number
RU2005102384/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005102384A (en
Inventor
Юрий Михайлович Шмаков (RU)
Юрий Михайлович Шмаков
Original Assignee
Юрий Михайлович Шмаков
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 Юрий Михайлович Шмаков filed Critical Юрий Михайлович Шмаков
Priority to RU2005102384/06A priority Critical patent/RU2289722C2/en
Publication of RU2005102384A publication Critical patent/RU2005102384A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2289722C2 publication Critical patent/RU2289722C2/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: conversion of wind energy into mechanical energy.
SUBSTANCE: proposed wind motor has hub, two pairs of swivel blades connected by means of shafts located in one plane; one shaft is straight and other shaft is provided with central elbow located under straight shaft; centers of gravity of coaxial blades are shifted relative to axis of turn ensuring self-setting of blades in working position by turn. Blades are mutually perpendicular and may be engageable with stops located on hub. Besides that, wind motor is provided with two additional perpendicular blades connected by means of shaft provided with central elbow located under straight shaft. Blade have sector form; they are so mounted that their side edges adjoin each other at minimum clearance when blades are in horizontal position. Each blade is fixed in horizontal position by bringing the blade base in contact with upper and lower stops spaced apart from shaft axis.
EFFECT: enhanced operational efficiency due to increased power and smooth rotation.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам.The invention relates to wind power plants.

Известно гребное колесо, состоящее из ступицы и нескольких пар соосных радиально расположенных валов с лопастями и механизмами поворота (см. Лучанский И.А., Яновский А.А. От весла до водомета. М.: Судостроение, 1964, с.63). Данное изобретение принято за прототип. К его недостаткам относятся:Known paddle wheel, consisting of a hub and several pairs of coaxial radially spaced shafts with blades and turning mechanisms (see. Luchansky IA, Yanovsky AA From the paddle to the water jet. M: Sudostroenie, 1964, p.63). This invention is taken as a prototype. Its disadvantages include:

1. Наличие механизмов поворота определяет плавное изменение положения лопастей и нахождение одной лопасти в максимально развернутом положении против потока в момент нахождения в самом нижнем положении, а другой соосной лопасти, максимально расположенной по потоку в самом верхнем положении, во всех остальных положениях все лопасти находятся под некоторым углом к потоку, что уменьшает суммарное полезное усилие нижних лопастей и увеличивает суммарную силу сопротивления вращению верхних лопастей.1. The presence of rotation mechanisms determines a smooth change in the position of the blades and the presence of one blade in the maximally deployed position against the flow at the moment of being in the lowest position, and the other coaxial blade, maximally located in the flow in the highest position, in all other positions all the blades are under a certain angle to the flow, which reduces the total effective force of the lower blades and increases the total force of resistance to rotation of the upper blades.

2. Наличие отдельных коротких соосных валов увеличивает нагрузки на подшипники, силу трения и износы.2. The presence of individual short coaxial shafts increases bearing loads, friction and wear.

3. Наличие специальных механизмов поворота лопастей усложняет конструкцию, снижает долговечность ее работы.3. The presence of special rotation mechanisms of the blades complicates the design, reduces the durability of its work.

4. При вращении части лопастей против ветра узкие лопасти с механизмами равномерного поворота не обеспечивают их общего горизонтального положения, создают большое лобовое сопротивление и вертикальные нагрузки, что уменьшает эффективность работы конструкции.4. When part of the blades rotate against the wind, narrow blades with mechanisms of uniform rotation do not provide their general horizontal position, create a large drag and vertical loads, which reduces the efficiency of the structure.

Целью изобретения является повышение эффективности работы ветродвигателя. С этой целью ветродвигатель, состоящий из ступицы, двух пар поворотных лопастей, связанных валами, расположенными в одной плоскости, один вал прямой, другой вал имеет центральное колено, расположенное над прямым валом, соосные лопасти выполнены с центрами тяжести, смещенными относительно оси их поворота с обеспечением самоустановки лопастей в рабочее положение путем поворота и установлены взаимно перпендикулярно с возможностью контакта с упорами, размещенными на ступице, снабжен двумя дополнительными перпендикулярно расположенными лопастями, связанными валом, выполненным с центральным коленом, расположенным под прямым валом, лопасти имеют секторную форму и установлены таким образом, что их боковые кромки при нахождении лопастей в горизонтальной плоскости примыкают друг к другу с минимальным зазором. Кроме того, каждая лопасть фиксируется в горизонтальном положении путем контакта основания лопасти с расположенными на ступице разнесенными от оси вала верхним и нижним упорами.The aim of the invention is to increase the efficiency of the wind turbine. To this end, a wind turbine consisting of a hub, two pairs of rotary blades connected by shafts located in one plane, one shaft is straight, the other shaft has a central bend located above the straight shaft, coaxial blades are made with centers of gravity offset from the axis of rotation with ensuring the self-installation of the blades in the working position by turning and installed mutually perpendicularly with the possibility of contact with the stops placed on the hub, equipped with two additional perpendicularly located l mouths associated shaft formed with a central knee disposed at right shaft, the blades have a sector shape and arranged so that their side edges when the blades in a horizontal plane adjacent to each other with minimum clearance. In addition, each blade is fixed in a horizontal position by contacting the base of the blade with the upper and lower stops spaced from the shaft axis.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 показан ветродвигатель сверху, без верхней части.Figure 1 shows a wind turbine from above, without the upper part.

На фиг.2 - вид А на фиг.1.In Fig.2 - view A in Fig.1.

На фиг.3 - разрез валов Б-Б на фиг.1.Figure 3 is a section of the shafts BB in figure 1.

Ветродвигатель состоит из ступицы 1 и трех радиально расположенных валов 2, 3, 4 со взаимно перпендикулярными лопастями 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10. Ось симметрии каждой лопасти смещена относительно оси ее поворота. На внешней поверхности ступицы 1 установлены упоры 11 и 12, взаимодействующие с основаниями лопастей 5, 6, 7, 8, 9, 10 при горизонтальном их положении. Вал 2 прямой, валы 3, 4 имеют центральные колена 13, 14, расположенные над и под прямым валом 2.The wind turbine consists of a hub 1 and three radially arranged shafts 2, 3, 4 with mutually perpendicular blades 5 and 6, 7 and 8, 9 and 10. The axis of symmetry of each blade is offset relative to its rotation axis. On the outer surface of the hub 1 mounted stops 11 and 12, interacting with the bases of the blades 5, 6, 7, 8, 9, 10 with their horizontal position. The straight shaft 2, the shafts 3, 4 have central bends 13, 14 located above and below the straight shaft 2.

Ветродвигатель работает следующим образом.The wind turbine operates as follows.

При наличии ветра лопасти 5-10 сами устанавливаются на одной стороне ветродвигателя по ветру - вертикально, а на другой стороне ветродвигателя против ветра - горизонтально. Изменение положения лопастей 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10 происходит при совпадении оси вала 2, 3 или 4 с направлением ветра.In the presence of wind, blades 5-10 are themselves mounted on one side of the wind turbine in the wind - vertically, and on the other side of the wind turbine against the wind - horizontally. The change in the position of the blades 5 and 6, 7 and 8, 9 and 10 occurs when the axis of the shaft 2, 3 or 4 coincides with the direction of the wind.

При отсутствии ветра все лопасти 5-10 выставляются в равновесное положение - под углом -45° к вертикали (подобно лопастям 5, 6 на фиг.1, 2) и находятся в таком положении до появления ветра. Лопасти 5, 6 на валу 2, ось которого совпадает с направлением ветра, не испытывают воздействия ветра и, благодаря расположению центра тяжести лопастей 5, 6 ниже оси поворота и нахождению с противоположных сторон от вертикальной плоскости, проходящей через ось вала 2, устанавливаются под углом ~45° к вертикали. При вращении ветродвигателя при небольшом угле между осью вала 2 и направлением ветра, благодаря смещению вниз и центров давления лопастей 5, 6 относительно оси поворота (оси вала 2) происходит совместное силовое воздействие ветра на лопасти 5, 6, стремящееся повернуть вал 2 в одну сторону, при этом одна лопасть устанавливается вертикально и движется по ветру, а другая, смещенная на 90°, устанавливается горизонтально и движется против ветра. На одной стороне ветродвигателя в вертикальном положении выставляются несколько лопастей, чаще всего три, двигающиеся по ветру, на другой стороне ветродвигателя в горизонтальном направлении - противоположные им три лопасти, двигающиеся против ветра. Вертикальные, далеко друг от друга расположенные лопасти создают большую парусность, большой равномерный силовой упор, а горизонтальные лопасти, установленные с незначительным зазором, обеспечивают минимальное сопротивление при движении их против ветра.In the absence of wind, all blades 5-10 are put into equilibrium position - at an angle of -45 ° to the vertical (like blades 5, 6 in Figs. 1, 2) and are in this position until the wind appears. The blades 5, 6 on the shaft 2, the axis of which coincides with the direction of the wind, are not affected by the wind and, due to the center of gravity of the blades 5, 6 below the axis of rotation and being on opposite sides of the vertical plane passing through the axis of the shaft 2, are set at an angle ~ 45 ° to the vertical. When the wind turbine rotates at a small angle between the axis of the shaft 2 and the direction of the wind, due to the downward movement of the pressure centers of the blades 5, 6 relative to the axis of rotation (axis of the shaft 2), a joint force action of the wind on the blades 5, 6 tends to rotate the shaft 2 in one direction while one blade is installed vertically and moves in the wind, and the other, offset by 90 °, is installed horizontally and moves against the wind. On one side of the wind turbine several blades are exposed in an upright position, most often three moving in the wind; on the other side of the wind turbine in the horizontal direction, three blades opposite them, moving against the wind. Vertical, widely spaced blades create greater windage, a large uniform force stop, and horizontal blades installed with a slight gap provide minimal resistance when moving against the wind.

Ступица 1 имеет чечевицеобразную, шестигранную в плане форму с верхними и нижними упорами 11, 12 на каждой грани. Такая форма обеспечивает минимальное затенение лопастей 5-10 и максимальное разнесение упоров 11, 12 от осей валов 2, 3, 4.The hub 1 has a lenticular shape, hexagonal in plan with the upper and lower stops 11, 12 on each face. This form provides a minimum shading of the blades 5-10 and a maximum separation of the stops 11, 12 from the axes of the shafts 2, 3, 4.

Лопасти 5, 6, 7, 8, 9, 10 имеют секторную форму с минимальными зазорами между секторами при горизонтальном положении соседних лопастей (Фиг.1). При движении их против ветра обеспечивается минимальное сопротивление движению. Полностью используется диаметральный габарит ветроколеса. Короткие лопасти 5, 6, 7, 8, 9, 10 обеспечивают малую разницу скоростей у оснований и вершин лопастей 5-10, что уменьшает шум при работе и увеличивает возможную скорость вращения. Увеличивается момент инерции, что повышает равномерность вращения. Большая площадь концевой части лопастей способствует большему ее изгибу под воздействием ветра. При нормальном ветре это увеличивает равномерность силового воздействия на лопасти 5-10 и повышает равномерность вращения, а при сильном ветре предохраняет лопасти 5-10 и ветродвигатель от перегрузок. Лопасти 5-10 выполнены из нержавеющей стали, бронзы или из пластмассы одной или переменной толщины. Гибкость лопастей 5-10 при работе препятствует их обледенению.The blades 5, 6, 7, 8, 9, 10 have a sector shape with minimal gaps between the sectors with the horizontal position of adjacent blades (Figure 1). When moving them against the wind, minimal resistance to movement is provided. The diametric dimension of the wind wheel is fully used. Short blades 5, 6, 7, 8, 9, 10 provide a small difference in speeds at the bases and tops of blades 5-10, which reduces noise during operation and increases the possible rotation speed. The moment of inertia increases, which increases the uniformity of rotation. A large area of the end of the blades contributes to its greater bending under the influence of wind. In a normal wind, this increases the uniformity of the force acting on the blades 5-10 and increases the uniformity of rotation, while in a strong wind it protects the blades 5-10 and the wind turbine from overloads. Blades 5-10 are made of stainless steel, bronze or plastic of the same or variable thickness. The flexibility of the blades 5-10 during operation prevents their icing.

Все валы 2, 3, 4 лежат в одной плоскости и оси их пересекаются в одной точке. Вал 2 выполнен прямым, а валы 3, 4 - с центральными коленами 13, 14. Такое решение позволяет иметь все валы 2, 3, 4 цельными, с максимально разнесенными опорами, снизить нагрузки на подшипники и износ деталей, выполнить ступицу 1 разъемной по подшипникам, что упрощает изготовление, сборку и ремонт ветродвигателя. Фиксация лопастей 5-10 в горизонтальном направлении осуществляется двумя максимально разнесенными упорами 11, 12 (с упругими вставками - не показано). Это уменьшает силу удара и шум при контакте лопастей 5-10 с упорами 11, 12. Увеличение мощности ветродвигателя возможно путем увеличения диаметра и использования большего числа валов (4, 5, 6) и лопастей (8, 10, 12). Центральные колена дополнительных валов должны быть больше. При этом увеличиваются горизонтальные размеры ступицы 1, на верхней части ее возможна установка солнечных батарей.All shafts 2, 3, 4 lie in one plane and their axes intersect at one point. Shaft 2 is straight and shafts 3, 4 with central elbows 13, 14. This solution allows all shafts 2, 3, 4 to be integral, with maximum spaced bearings, reduce bearing loads and wear, and make hub 1 split for bearings , which simplifies the manufacture, assembly and repair of a wind turbine. The fixing of the blades 5-10 in the horizontal direction is carried out by two maximally spaced stops 11, 12 (with elastic inserts - not shown). This reduces the impact force and noise when the blades 5-10 come in contact with the stops 11, 12. An increase in the power of the wind turbine is possible by increasing the diameter and using a larger number of shafts (4, 5, 6) and blades (8, 10, 12). The central elbows of the extra shafts should be larger. At the same time, the horizontal dimensions of the hub 1 increase, and solar panels can be installed on its upper part.

При отсутствии ветра все лопасти 5-10, благодаря смещению их центров тяжести относительно оси поворота, выставляются в промежуточное, стартовое положение - под углом ~45° к вертикали. При появлении ветра он воздействует на плоскости большинства лопастей, которые благодаря смещению центров давления ниже оси поворота поворачиваются и выставляются в рабочее положение. Вращение ветродвигателя возможно уже при малой скорости ветра, что увеличивает время работы ветродвигателя.In the absence of wind, all blades 5-10, due to the displacement of their centers of gravity relative to the axis of rotation, are set in an intermediate, starting position - at an angle of ~ 45 ° to the vertical. When the wind appears, it acts on the plane of most of the blades, which, due to the displacement of the pressure centers below the axis of rotation, are rotated and put into working position. The rotation of the wind turbine is possible even at a low wind speed, which increases the operating time of the wind turbine.

Благодаря большому числу вертикально перемещающихся по ветру лопастей и горизонтальному расположению противоположных лопастей, двигающихся против ветра, достигается увеличение мощности и равномерности вращения ветродвигателя. Конструкция не боится перегрузок и обледенения, проста, долговечна и эстетична. Ее возможно установить отдельно на стойке, или на доме, легко сделать разъемной, удобной для транспортировки и монтажа. Все это повышает эффективность ветродвигателя. Автором изготовлен опытный четырехлопастной ветродвигатель. Наибольший поперечный размер - 206 мм, диаметр ступицы - 44 мм, лопасти прямоугольной формы 80×40. Ветродвигатель начинает вращаться от комнатного вентилятора.Due to the large number of vertically moving blades in the wind and the horizontal arrangement of opposing blades moving against the wind, an increase in the power and uniformity of rotation of the wind turbine is achieved. The design is not afraid of overloads and icing, simple, durable and aesthetic. It can be installed separately on a rack, or on a house, it is easy to make detachable, convenient for transportation and installation. All this increases the efficiency of the wind turbine. The author made an experienced four-blade wind turbine. The largest transverse dimension is 206 mm, the diameter of the hub is 44 mm, and the rectangular blades are 80 × 40. The wind turbine begins to rotate from the indoor fan.

Изобретение возможно использовать и для мини-гидроэлектростанций, при этом ось ротора возможно располагать вертикально, горизонтально или под углом к горизонту, в зависимости от местных условий эксплуатации.The invention can also be used for mini-hydroelectric power plants, while the rotor axis can be positioned vertically, horizontally or at an angle to the horizon, depending on local operating conditions.

Изобретение возможно использовать и в качестве гребного колеса для судна. При горизонтальном расположении оси ротора в водный поток возможно погружать часть колеса (меньше половины).The invention can also be used as a propeller wheel for a ship. With the horizontal axis of the rotor in the water stream, it is possible to immerse part of the wheel (less than half).

Claims (2)

1. Ветродвигатель, состоящий из ступицы, двух пар поворотных лопастей, связанных валами, расположенными в одной плоскости, один вал прямой, другой вал имеет центральное колено, расположенное над прямым валом, соосные лопасти выполнены с центрами тяжести, смещенными относительно оси их поворота с обеспечением самоустановки лопастей в рабочее положение путем поворота и установлены взаимно перпендикулярно с возможностью контакта с упорами, размещенными на ступице, отличающийся тем, что он снабжен двумя дополнительными перпендикулярно расположенными лопастями, связанными валом, выполненным с центральным коленом, расположенным под прямым валом, лопасти имеют секторную форму и установлены таким образом, что их боковые кромки при нахождении лопастей в горизонтальной плоскости примыкают друг к другу с минимальным зазором.1. A wind turbine consisting of a hub, two pairs of rotary blades connected by shafts located in the same plane, one straight shaft, the other shaft has a central bend located above the straight shaft, coaxial blades are made with centers of gravity offset from the axis of rotation to ensure self-installation of the blades in the working position by rotation and are installed mutually perpendicular with the possibility of contact with the stops placed on the hub, characterized in that it is equipped with two additional perpendicular races Assumption blades associated shaft formed with a central knee disposed at right shaft, the blades have a sector shape and arranged so that their side edges when the blades in a horizontal plane adjacent to each other with minimum clearance. 2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что каждая лопасть фиксируется в горизонтальном положении путем контакта основания лопасти с расположенными на ступице разнесенными от оси вала верхним и нижним упорами.2. The wind turbine according to claim 1, characterized in that each blade is fixed in a horizontal position by contacting the base of the blade with the upper and lower stops spaced from the shaft axis.
RU2005102384/06A 2005-01-31 2005-01-31 Wind motor RU2289722C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005102384/06A RU2289722C2 (en) 2005-01-31 2005-01-31 Wind motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005102384/06A RU2289722C2 (en) 2005-01-31 2005-01-31 Wind motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005102384A RU2005102384A (en) 2006-07-10
RU2289722C2 true RU2289722C2 (en) 2006-12-20

Family

ID=36830448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005102384/06A RU2289722C2 (en) 2005-01-31 2005-01-31 Wind motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2289722C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010093280A1 (en) * 2009-02-16 2010-08-19 Esakov Mikhail Sergeevich Wind turbine
RU2531159C1 (en) * 2013-08-27 2014-10-20 Игорь Федорович Щербаков Rotor device
RU169504U1 (en) * 2016-08-30 2017-03-21 Александр Николаевич Стрелецкий WIND INSTALLATION
RU170842U1 (en) * 2016-05-31 2017-05-11 Александр Николаевич Стрелецкий WIND INSTALLATION

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010093280A1 (en) * 2009-02-16 2010-08-19 Esakov Mikhail Sergeevich Wind turbine
RU2531159C1 (en) * 2013-08-27 2014-10-20 Игорь Федорович Щербаков Rotor device
RU170842U1 (en) * 2016-05-31 2017-05-11 Александр Николаевич Стрелецкий WIND INSTALLATION
RU169504U1 (en) * 2016-08-30 2017-03-21 Александр Николаевич Стрелецкий WIND INSTALLATION

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005102384A (en) 2006-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100237626A1 (en) Hinged-blade cross-axis turbine for hydroelectric power generation
JP5400887B2 (en) Turbine and rotor for turbine
KR20150027249A (en) Vertical axis wind and hydraulic turbine with flow control
US20130093191A1 (en) Vertical axis wind turbine
CA2547748A1 (en) Darrieus waterwheel turbine
RU2289722C2 (en) Wind motor
US7284949B2 (en) Vertical axis wind or water turbine
US20100303613A1 (en) Rotation device
US20140010654A1 (en) Novel turbine blade and turbine assembly
RU2426005C1 (en) Rotor-type windmill
US20120195759A1 (en) Wind Turbine
WO2009081438A2 (en) Rotary fluid motor device with a vertical axis for the production of energy
RU2168060C1 (en) Windwheel unit
RU2381381C1 (en) Windmill
KR100812136B1 (en) Turbine for generator
KR101355467B1 (en) Vertical-axis type wind power generator
RU2461733C1 (en) Wind-driven unit
JP2007177796A (en) Vertical shaft driving device for vertical wind mills or the like and electric power generator using the same
RU2349793C2 (en) Method for formation of wind-powered engine
RU170842U1 (en) WIND INSTALLATION
RU2380567C2 (en) Rotor-type windmill
RU2563949C1 (en) Rotor-type windmill
RU2522271C2 (en) Wind-driven plant
KR101342010B1 (en) Vertical-axis type wind power generator having improved constant velocity performance
RU2688060C1 (en) Device for power generation from air flow

Legal Events

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

Effective date: 20070201