RU2384730C2 - Prof merkulov's windmill plant - Google Patents

Prof merkulov's windmill plant Download PDF

Info

Publication number
RU2384730C2
RU2384730C2 RU2007104713/06A RU2007104713A RU2384730C2 RU 2384730 C2 RU2384730 C2 RU 2384730C2 RU 2007104713/06 A RU2007104713/06 A RU 2007104713/06A RU 2007104713 A RU2007104713 A RU 2007104713A RU 2384730 C2 RU2384730 C2 RU 2384730C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
blades
axis
blade
rigidity
Prior art date
Application number
RU2007104713/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007104713A (en
Inventor
Владимир Иванович Меркулов (RU)
Владимир Иванович Меркулов
Сергей Кузьмич Голушко (RU)
Сергей Кузьмич Голушко
Original Assignee
Владимир Иванович Меркулов
Сергей Кузьмич Голушко
Общество с ограниченной ответственностью "Ветросети"
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 Владимир Иванович Меркулов, Сергей Кузьмич Голушко, Общество с ограниченной ответственностью "Ветросети" filed Critical Владимир Иванович Меркулов
Priority to RU2007104713/06A priority Critical patent/RU2384730C2/en
Publication of RU2007104713A publication Critical patent/RU2007104713A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2384730C2 publication Critical patent/RU2384730C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention relates to soft power production, particularly to wind-power engineering. Proposed plant comprises windmill consisting of blades to take up wind energy that are coupled with electromechanical converters. Note here that windmill blades are fixed to perform bending oscillations across wind flow and torsion oscillations (flutter) about its axis of rigidity. Windmill is arranged in net cells to turn, wind-driven, about vertical axis through 180°. For this blades are fitted behind the axis of turn.
EFFECT: reduced metal input and higher efficiency, hence, higher specific power output.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики, в частности, к ветроэнергетике, более конкретно, к ветроэнергетическим установкам и может найти применение в народном хозяйстве для получения электроэнергии.The invention relates to the field of renewable energy, in particular, to wind energy, and more particularly, to wind energy installations and can find application in the national economy for generating electricity.

Известна ветроэнергетическая установка (SU №1645603, F03D 11/00, 30.04.91), в которой предлагается устанавливать ветрогенераторы в ячейках сетки, а сетку с помощью мачт и растяжек крепить на поворотной платформе.Known wind power installation (SU No. 1645603, F03D 11/00, 30.04.91), in which it is proposed to install wind generators in the mesh cells, and the grid with the help of masts and braces to be mounted on a turntable.

Известна электростатическая емкостная машина для преобразования энергии ветрового потока (РФ №2241300, H02N 1/08, 27.11.04), состоящая из воздушного канала, который улавливает, фокусирует и направляет воздушный поток на подвижные электроды емкостного электромеханического преобразователя. Воздушный поток вызывает поперечные колебания подвижных электродов, благодаря чему происходит преобразование энергии ветра в электрическую энергию.Known electrostatic capacitive machine for converting the energy of the wind flow (RF No. 2241300, H02N 1/08, 11/27/04), consisting of an air channel that captures, focuses and directs the air flow to the moving electrodes of the capacitive electromechanical converter. The air flow causes transverse vibrations of the moving electrodes, due to which there is a conversion of wind energy into electrical energy.

Недостатком указанных устройств является их большая материалоемкость, низкий коэффициент полезного действия и, как следствие, малая удельная мощность.The disadvantage of these devices is their large consumption of materials, low efficiency and, as a result, low specific power.

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая ветрогенераторы, состоящие из лопастей, воспринимающих энергию ветра, и связанных с ними преобразователей, при этом ветрогенераторы размещены в ячейках сетки, причем сетка с помощью мачт и растяжек растянута на рамах, закрепленных на одной мачте в перпендикулярных вертикальных плоскостях, по меньшей мере в один ряд (SU 1793095, F03D 3/00, 07.02.1992).Known wind power installation containing wind generators, consisting of blades that receive wind energy, and associated transducers, while the wind generators are placed in the mesh cells, and the grid with the help of masts and extensions is stretched on frames mounted on one mast in perpendicular vertical planes, along in at least one row (SU 1793095, F03D 3/00, 02/07/1992).

Недостатком указанного устройства является наличие подшипникового узла в каждом ветрогенераторе, что увеличивает материалоемкость устройства и снижает ее ресурс.The disadvantage of this device is the presence of a bearing assembly in each wind generator, which increases the material consumption of the device and reduces its resource.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, увеличение ресурса, снижение материалоемкости и, как следствие, снижение стоимости единицы установленной мощности.The objective of the invention is to simplify the design, increase resource, reduce material consumption and, as a result, reduce the cost of a unit of installed capacity.

При этом в качестве способа работы устройства используется способность лопастей колебаться под действием ветра, для чего сами лопасти закрепляются так, чтобы они имели возможность совершать изгибно-крутильные колебания (флаттер), а инерционные, упругие и геометрические параметры лопастей выбирают из условия максимального коэффициента преобразования энергии ветра в энергию колебания лопастей и связанных с ними электромеханических преобразователей.At the same time, the ability of the blades to oscillate under the influence of wind is used as a way of the device’s operation, for which the blades themselves are fixed so that they can perform flexural-torsional vibrations (flutter), and the inertial, elastic and geometric parameters of the blades are selected from the condition of the maximum energy conversion coefficient wind into the vibration energy of the blades and associated electromechanical converters.

Замена вращения на колебание позволяет упростить конструкцию и уменьшить размеры ветрогенераторов, что приводит к снижению материалоемкости устройства и увеличению его ресурса.Replacing rotation with vibration allows us to simplify the design and reduce the size of wind generators, which leads to a decrease in the material consumption of the device and an increase in its resource.

Ветрогенераторы размещены в ячейках сетки, укрепленной на неподвижных мачтах с возможность поворота вокруг вертикальной оси на 180° под действием ветра, для чего лопасти ветрогенератора расположены сзади от оси поворота.Wind generators are placed in mesh cells, mounted on fixed masts with the possibility of rotation around the vertical axis by 180 ° under the influence of wind, for which the wind generator blades are located behind the axis of rotation.

Сети с помощью мачт и растяжек вывешены в несколько рядов с некоторым интервалом между ними, причем одна система рядов расположена перпендикулярно другой системе рядов.The nets with the help of masts and extensions are posted in several rows with a certain interval between them, and one row system is located perpendicular to another row system.

Сущность изобретения иллюстрируется Фиг.1-3.The invention is illustrated in Fig.1-3.

На Фиг.1. изображена схема ветрогенератора в двух проекциях, который состоит из корпуса 1, привода 2, вала-торсиона 3, лопасти 4, оси жесткости 5 и электромеханического преобразователя 6.In figure 1. shows a diagram of a wind generator in two projections, which consists of a housing 1, a drive 2, a torsion shaft 3, a blade 4, a stiffness axis 5, and an electromechanical converter 6.

На Фиг.2 представлен внешний вид ветрогенератора в двух проекциях.Figure 2 presents the appearance of the wind generator in two projections.

На Фиг.3 изображена многомачтовая ветроэнергетическая установка.Figure 3 shows a multi-mast wind power installation.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Воздушный поток, набегающий на лопасть 4, вызывает изгибные поперек потока и крутильные вокруг оси жесткости лопасти 4 колебания (флаттер). Через привод 2 эти колебания передаются на электромеханический преобразователь 6.The air flow running on the blade 4 causes bending transverse to the flow and torsional around the axis of rigidity of the blade 4 vibrations (flutter). Through the drive 2, these vibrations are transmitted to the electromechanical converter 6.

Инерционные, упругие и геометрические параметры лопастей выбирают по такому критерию:Inertial, elastic and geometric parameters of the blades are selected according to this criterion:

mI=(Kh/m-ω2)(Kα/I-ω2)-S2ω4=0,mI = (K h / m-ω 2 ) (K α / I-ω 2 ) -S 2 ω 4 = 0,

где: ω - частота колебания лопасти, 1/сек,where: ω is the oscillation frequency of the blade, 1 / s,

m - масса лопасти, кг,m is the mass of the blade, kg

I - момент инерции лопасти относительно собственной оси жесткости, кг·м2,I is the moment of inertia of the blade relative to its own axis of rigidity, kg · m 2 ,

Кα - крутильная жесткость лопасти относительно этой оси, Н·м,To α - torsional rigidity of the blade relative to this axis, N · m,

где: Н=кг·м/сек2 where: N = kgm / s 2

S - статический дисбаланс лопасти относительно этой оси, кг·м,S - static imbalance of the blade relative to this axis, kg · m,

Kh - жесткость крепления лопасти к валу, Н/м.K h - the rigidity of the mounting of the blades to the shaft, N / m

Это условие обеспечивает возникновение и поддержание изгибно-крутильных колебаний крыльев ветрогенератора, физически соответствует условию возникновения резонанса между изгибными и крутильными колебаниями, см. монографию Р.Л.Бисплингхофф, X.Эшли и Р.Л.Халфмен. Аэроупругость, ил, М. 1958, 800 с. (стр.465, формулы 9-13а, 9-13в).This condition provides the occurrence and maintenance of bending-torsional vibrations of the wings of the wind generator, physically corresponds to the condition for the appearance of resonance between bending and torsional vibrations, see the monograph by R.L. Bislinghoff, X. Ashley and R.L. Halfle. Aeroelasticity, silt, M. 1958, 800 p. (p. 465, formulas 9-13a, 9-13b).

В том случае, если геометрические и жесткостные параметры крыльев ветрогенератора не удовлетворяют этому условию, колебания крыльев не возбуждаются.In the event that the geometric and stiffness parameters of the wings of the wind generator do not satisfy this condition, the oscillations of the wings are not excited.

Кроме того, ширина лопасти В и амплитуда колебания конца лопасти Н должны удовлетворять такому соотношению:In addition, the width of the blade In and the amplitude of the oscillations of the end of the blade N must satisfy this ratio:

НВ=U2/πω2,HB = U 2 / πω 2 ,

где: U - скорость ветра.where: U - wind speed.

Это условие обеспечивает максимальное теоретически достижимое КПД ветрогенератора, равное 0.5, и получено с использованием формул 5-345 и 5-346 цитированной выше монографии (стр.244).This condition provides the maximum theoretically achievable efficiency of the wind generator, equal to 0.5, and is obtained using formulas 5-345 and 5-346 of the monograph cited above (p. 244).

При нарушении указанной зависимости между частотой, амплитудой и шириной лопасти КПД будет уменьшаться.If you violate this relationship between the frequency, amplitude and width of the blade, the efficiency will decrease.

Ветрогенераторы размещены в ячейках сетки с возможность поворота вокруг вертикальной оси на 180° под действием ветра, для чего лопасти расположены сзади от оси поворота (Фиг.2).Wind generators are placed in the mesh cells with the possibility of rotation around the vertical axis by 180 ° under the influence of wind, for which the blades are located behind the axis of rotation (Figure 2).

Длинные сети с помощью мачт и растяжек вывешены в несколько рядов с некоторым интервалом между ними, причем одна система рядов расположена перпендикулярно другой системе рядов (Фиг.3).Long networks with the help of masts and extensions are hung in several rows with a certain interval between them, and one row system is located perpendicular to another row system (Figure 3).

Длинную сеть можно растягивают поперек горного ущелья, что позволяет использовать постоянно дующие ветры в горном ущелье.A long network can be stretched across the mountain gorge, which allows the use of constantly blowing winds in the mountain gorge.

Использование предлагаемого изобретения дает возможность эффективно использовать энергию поступательного движения ветрового потока.Using the present invention makes it possible to efficiently use the energy of the translational movement of the wind flow.

Claims (2)

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая ветрогенератор, состоящий из лопастей, воспринимающих энергию ветра и связанных с ними электромеханических преобразователей, отличающаяся тем, что лопасти ветрогенератора закреплены так, что они имеют возможность совершать изгибные поперек потока и крутильные вдоль собственной оси жесткости колебания (флаттер), при этом инерционные, упругие и геометрические параметры лопастей выбирают из условий
mI=(Kh/m-ω2)(Kα/I-ω2)-S2ω4=0,
где ω - частота колебания лопасти, 1/с;
m - масса лопасти, кг;
I - момент инерции лопасти относительно собственной оси жесткости, кг·м2;
Кα - крутильная жесткость лопасти относительно этой оси, Н·м;
S - статический дисбаланс лопасти относительно этой оси, кг·м;
Kh - жесткость крепления лопасти к валу, Н/м,
при этом ветрогенератор(ы) размещен(ы) в ячейках сетки с возможностью поворота вокруг вертикальной оси на 180° под действием ветра, для чего лопасти расположены сзади от оси поворота.
1. A wind power installation containing a wind generator, consisting of blades that receive wind energy and associated electromechanical transducers, characterized in that the wind generator blades are fixed so that they are able to perform bending across the flow and torsional vibrations (flutter) along its own axis of rigidity, while the inertial, elastic and geometric parameters of the blades are selected from the conditions
mI = (K h / m-ω 2 ) (K α / I-ω 2 ) -S 2 ω 4 = 0,
where ω is the oscillation frequency of the blade, 1 / s;
m is the mass of the blade, kg;
I is the moment of inertia of the blade relative to its own axis of rigidity, kg · m 2 ;
To α - torsional stiffness of the blade relative to this axis, N · m;
S - static imbalance of the blade relative to this axis, kg · m;
K h - the rigidity of the mounting of the blades to the shaft, N / m,
while the wind generator (s) is located (s) in the grid cells with the possibility of rotation around the vertical axis by 180 ° under the influence of wind, for which the blades are located behind the axis of rotation.
2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что сети с помощью мачт и растяжек вывешены в несколько рядов с некоторым интервалом между ними, причем одна система рядов расположена перпендикулярно другой системе рядов. 2. Wind power installation according to claim 1, characterized in that the network with the help of masts and extensions is posted in several rows with a certain interval between them, and one row system is located perpendicular to another row system.
RU2007104713/06A 2007-02-08 2007-02-08 Prof merkulov's windmill plant RU2384730C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007104713/06A RU2384730C2 (en) 2007-02-08 2007-02-08 Prof merkulov's windmill plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007104713/06A RU2384730C2 (en) 2007-02-08 2007-02-08 Prof merkulov's windmill plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007104713A RU2007104713A (en) 2008-09-27
RU2384730C2 true RU2384730C2 (en) 2010-03-20

Family

ID=39928408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007104713/06A RU2384730C2 (en) 2007-02-08 2007-02-08 Prof merkulov's windmill plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2384730C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504686C1 (en) * 2012-11-01 2014-01-20 Александр Владимирович Губанов Polywind rotary power system of continental application
RU2612484C1 (en) * 2015-10-01 2017-03-09 Анатолий Павлович Ефимочкин Wind generators (options)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2397361C1 (en) * 2009-03-26 2010-08-20 ООО "Ветросети" Wind-driven power plant

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2504686C1 (en) * 2012-11-01 2014-01-20 Александр Владимирович Губанов Polywind rotary power system of continental application
RU2612484C1 (en) * 2015-10-01 2017-03-09 Анатолий Павлович Ефимочкин Wind generators (options)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007104713A (en) 2008-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tao et al. Energy harvesting from wind by a piezoelectric harvester
EP2167812B1 (en) Vertical axis turbine
CN105804944B (en) Double power generation type intelligent adaptive vibration damping wind energy conversion systems
US20120292915A1 (en) Device and system for harvesting energy
RU2397361C1 (en) Wind-driven power plant
CN107218171B (en) Wave energy collecting device
CN101532473A (en) Model based wind turbine drive train vibration damper
CN202628393U (en) Wind power disturbance-type piezoelectric generator
CN202612004U (en) Wind driven generator blade with strong wind resistance
Zhang et al. Vertical axis wind turbine with individual active blade pitch control
RU2384730C2 (en) Prof merkulov's windmill plant
CN117189471A (en) Vaneless wind power generation device capable of actively controlling karman vortex street and control method thereof
CN102305188A (en) Multi-rotor wind generating system capable of automatically facing wind
US8899927B2 (en) Automatically adjusting wind energy paddlewheel
CN102322400B (en) Multi-rotor wind power generation system with tail vane
CN215370108U (en) Frequency-increasing wind power self-generating device
CN111706468B (en) Vortex vibration power generation device with broadband energy collection characteristic
US20130136601A1 (en) Large Contra-Rotating Wind Turbine
CN110224635B (en) Multi-direction energy harvesting device
CN115875174A (en) Variable-paddle type sea wave power generation device and variable-paddle type sea wave power generation method
CN102305185A (en) Multi-rotor wind generating system with suspenders
RU169203U1 (en) VERTICAL ROTARY SHAFT
CN102305173B (en) Multi-rotor wind generating system capable of automatically facing wind
Broy et al. Using the drive train for active damping of oscillations in rotor blades in gearless wind-energy-converters with PMSM
CN220415580U (en) Damping structure of wind power tower

Legal Events

Date Code Title Description
FA94 Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees)

Effective date: 20090831

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20090911

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110209

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120610

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140209