RU2395712C1 - Oscillating wind motor - Google Patents
Oscillating wind motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2395712C1 RU2395712C1 RU2009112926/06A RU2009112926A RU2395712C1 RU 2395712 C1 RU2395712 C1 RU 2395712C1 RU 2009112926/06 A RU2009112926/06 A RU 2009112926/06A RU 2009112926 A RU2009112926 A RU 2009112926A RU 2395712 C1 RU2395712 C1 RU 2395712C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- orientation
- platform
- changing
- 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
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области возобновляющихся источников энергии, а именно к ветроэнергетическим устройствам.The invention relates to the field of renewable energy sources, namely to wind energy devices.
Известен ветродвигатель с вертикальным валом и плоскими лопастями, ориентация которых меняется в зависимости от направления ветра [RU 2046208 C1, F03B 17/06, 20.10.1995].Known wind turbine with a vertical shaft and flat blades, the orientation of which varies depending on the direction of the wind [RU 2046208 C1, F03B 17/06, 20.10.1995].
Для изменения ориентации лопастей используется диск с профильной поверхностью, кинематически связанный с флюгером. Лопасти имеют горизонтальные оси вращения, в корневой части которых установлены катки, которые взаимодействуют с профильной поверхностью диска и изменяют ориентацию лопастей. Лопасти, которые создают положительный момент вращения на вертикальном выходном валу, ориентируются перпендикулярно ветру. Остальные лопасти принимают горизонтальное положение и не препятствуют вращению ветроколеса.To change the orientation of the blades, a disk with a profile surface kinematically connected with a weather vane is used. The blades have horizontal axes of rotation, in the root part of which there are rollers that interact with the profile surface of the disk and change the orientation of the blades. The blades, which create a positive moment of rotation on the vertical output shaft, are oriented perpendicular to the wind. The remaining blades take a horizontal position and do not interfere with the rotation of the wind wheel.
Известный ветродвигатель имеет сложную конструкцию и в нем не предусмотрена синхронизация скорости вращения выходного вала при изменении скорости ветра.The known wind turbine has a complex structure and it does not provide for synchronization of the speed of rotation of the output shaft when the wind speed changes.
Известен также ветродвигатель [RU 2151322 С1, F03D 3/00, 20.06.2000], в котором предусмотрена синхронизация скорости вращения выходного вала, который может быть указан в качестве прототипа данного технического решения.Also known is a wind turbine [RU 2151322 C1, F03D 3/00, 06/20/2000], which provides for the synchronization of the speed of rotation of the output shaft, which can be specified as a prototype of this technical solution.
В прототипе высота профильного диска меняется в зависимости от скорости ветра и регулирует эффективную площадь лопасти. Чем больше скорость ветра, тем меньше эффективная площадь лопастей. При этом лопасти устанавливаются под углом к горизонтальной плоскости.In the prototype, the height of the profile disk changes depending on the wind speed and regulates the effective area of the blade. The higher the wind speed, the smaller the effective area of the blades. In this case, the blades are installed at an angle to the horizontal plane.
Недостатком прототипа является сложность конструкции ветродвигателя, связанная со сложностью конструкции узла взаимодействия флюгера с профильным диском и изменения эффективной площади лопастей, а также низкий КПД, связанный с синусоидальным изменением длины рычага.The disadvantage of the prototype is the complexity of the design of the wind turbine, associated with the complexity of the design of the site of interaction of the wind vane with the profile disc and changes in the effective area of the blades, as well as low efficiency associated with a sinusoidal change in the length of the lever.
Известен также ветродвигатель Алиева [RU 2224135 C1, F03D 5/00, 20.02.2004], который может быть указан в качестве прототипа четвертого варианта преобразователя энергии. Прототип содержит плоские лопасти, взаимодействующие с коническим флюгером, установленным в центре ветродвигателя. Лопасти, создающие положительный момент вращения на выходном валу, автоматически ориентируются перпендикулярно направлению ветра и сохраняют такую ориентацию на всем протяжении активного участка траектории вращения лопастей. На пассивном участке траектории вращения лопасти ориентируются вдоль направления ветра.Also known is Aliyev’s wind turbine [RU 2224135 C1, F03D 5/00, 02/20/2004], which can be specified as a prototype of the fourth version of the energy converter. The prototype contains flat blades interacting with a conical weather vane mounted in the center of the wind turbine. The blades creating a positive moment of rotation on the output shaft are automatically oriented perpendicular to the direction of the wind and maintain this orientation throughout the active section of the path of rotation of the blades. In the passive section of the trajectory of rotation of the blade are oriented along the direction of the wind.
Однако прототип имеет сложную конструкцию и низкий КПД, связанный с тем, что активный участок траектории вращения лопасти составляет всего 90°-120°.However, the prototype has a complex structure and low efficiency, due to the fact that the active section of the trajectory of rotation of the blade is only 90 ° -120 °.
Технической задачей данного изобретения является упрощение конструкции преобразователя энергии (ветродвигателя) и повышение КПД.The technical task of this invention is to simplify the design of the energy Converter (wind turbine) and increase efficiency.
Данная техническая задача решается путем разработки принципиально новой конструкции колеблющего ветродвигателя, который содержит стойки, неподвижную платформу и кинематически связанные вертикальный вал, плоские лопасти, узел изменения ориентации и фиксации положения лопастей, флюгер, а также дополнительно взаимодействующие друг с другом поворотную платформу, второй узел изменения ориентации и фиксации положения лопастей, первую, вторую и третью штанги со звездами, связанные цепью, узел преобразования колебательного движения во вращательное и узел синхронизации скорости и вращения. При этом первый и второй узлы изменения ориентации и фиксации положения лопастей взаимодействуют с первой штангой, причем штанги шарнирно установлены в вертикальном валу по одной вертикали с возможностью свободного вращения. Кроме того, на концах штанг неподвижно установлены первые и вторые плоские лопасти, ориентированные во взаимно перпендикулярных плоскостях. При этом поворотная платформа установлена на неподвижной платформе с возможностью свободного колебания в пределах 90°.This technical problem is solved by developing a fundamentally new design of an oscillating wind turbine, which contains racks, a fixed platform and kinematically connected vertical shaft, flat blades, a unit for changing the orientation and fixing the position of the blades, a weather vane, and also an additionally rotating platform interacting with each other, a second change unit orientation and fixing the position of the blades, the first, second and third rods with stars, connected by a chain, a unit for converting oscillatory motion into atelnoe and speed synchronization assembly and rotation. In this case, the first and second nodes of changing the orientation and fixing the position of the blades interact with the first rod, and the rod is pivotally mounted in a vertical shaft along one vertical with the possibility of free rotation. In addition, at the ends of the rods, the first and second flat blades are fixed, oriented in mutually perpendicular planes. In this case, the rotary platform is mounted on a fixed platform with the possibility of free oscillation within 90 °.
Каждый из узлов изменения ориентации и фиксации положения лопастей, установленных на первой штанге, состоит из взаимодействующих друг с другом пластины, собачки, фиксирующего кольца с двумя храповыми выступами, пружины закрутки, обгонной муфты, на обойме которой неподвижно установлена звезда, взаимодействующая с сегментной цепью, закрепленной на поворотной платформе. На поворотной платформе также установлены первый и второй упоры, взаимодействующие с соответствующими собачками, шарнирно закрепленными на плоскопараллельных пластинах, неподвижно связанных с вертикальным валом. Кроме того, фиксирующее кольцо неподвижно связано со штангой и через пружину закрутки взаимодействует со ступицей обгонной муфты, свободно вращающейся на штанге.Each of the nodes for changing the orientation and fixing the position of the blades mounted on the first rod consists of plates interacting with each other, a dog, a locking ring with two ratchet protrusions, a twist spring, an overrunning clutch, on the clip of which a star is mounted motionless with the segment chain, fixed on a rotary platform. The first and second stops are also installed on the turntable, interacting with the corresponding dogs pivotally mounted on plane-parallel plates fixedly connected to the vertical shaft. In addition, the locking ring is fixedly connected to the rod and through the twist spring interacts with the hub of the overrunning clutch, which rotates freely on the rod.
Узел преобразования колебательного движения во вращательное содержит корпус, первую, вторую и третью конические шестерни, первую и вторую обгонные муфты и вал. При этом на выходном валу неподвижно установлены ступицы первой и второй обгонных муфт, на обоймах которых неподвижно закреплены соответствующие ведомые конические шестерни, взаимодействующие с диаметрально противоположенных сторон с третьей ведущей конической шестерней, неподвижно установленной в концевой части вертикального вала. При этом первая и вторая обгонные муфты установлены так, чтобы при колебаниях вертикального вала в ту и другую стороны они входили в сцепление по очереди.The unit for converting oscillatory motion into rotational comprises a housing, first, second and third bevel gears, first and second overrunning clutches and a shaft. At the same time, the hubs of the first and second overrunning clutches are fixedly mounted on the output shaft, on the clips of which the corresponding driven bevel gears are fixedly fixed, interacting from diametrically opposite sides with the third leading bevel gear fixedly installed in the end of the vertical shaft. In this case, the first and second overrunning clutches are installed so that when the vertical shaft oscillates in either direction, they enter the clutch in turn.
Первый вариант узла синхронизации состоит из правой и левой частей, каждая из которых содержит взаимодействующие друг с другом фиксирующее кольцо с двумя храповыми выступами, выдвижную подпружиненную собачку, рычаг которой взаимодействует с соответствующим упором. При этом конический флюгер, установленный на горизонтальном рычаге с возможностью свободного продольного перемещения, через трос взаимодействует с выдвижной собачкой.The first version of the synchronization unit consists of the right and left parts, each of which contains a locking ring interacting with each other with two ratchet protrusions, a retractable spring-loaded dog, the lever of which interacts with the corresponding stop. In this case, a conical weather vane mounted on a horizontal lever with the possibility of free longitudinal movement through a cable interacts with a retractable dog.
Второй вариант узла синхронизации содержит вторую поворотную платформу, установленную на первой поворотной платформе с возможностью относительного поворота на 90°. При этом вторая поворотная платформа через пружину раскрутки взаимодействует с первой поворотной платформой, а через трос, перекинутый через блок, с коническим флюгером. Кроме того, сегментные цепи и упоры установлены на второй поворотной платформе.The second version of the synchronization unit contains a second rotary platform mounted on the first rotary platform with the possibility of relative rotation of 90 °. In this case, the second rotary platform through the promotion spring interacts with the first rotary platform, and through the cable thrown over the block, with a conical weather vane. In addition, the chain chains and stops are mounted on the second turntable.
На фиг.1 представлен вид с боку на конструкцию колеблющего ветродвигателя, гдеFigure 1 presents a side view of the design of an oscillating wind turbine, where
1 - стойки;1 - racks;
2 - неподвижная платформа;2 - fixed platform;
3 - поворотная платформа;3 - rotary platform;
4 - вал вертикальный;4 - vertical shaft;
5 - первая (нижняя) штанга;5 - the first (lower) bar;
6, 7 - вторая и третья штанги;6, 7 - the second and third rods;
8, 9 - правые и левые лопасти;8, 9 - right and left blades;
10 - звезды третьи;10 - third stars;
11 - цепь;11 - chain;
12, 13 - первый (правый) и второй (левый) узлы изменения ориентации и фиксации положения лопастей;12, 13 - the first (right) and second (left) nodes change the orientation and fixation of the position of the blades;
14 - узел преобразования колебательного движения во вращательное, который состоит из 15, 16, 17 - третьей, первой, второй конических шестерен;14 - node conversion of the oscillatory motion into rotational, which consists of 15, 16, 17 - the third, first, second bevel gears;
18, 19 - первая и вторая обгонные муфты;18, 19 - the first and second overrunning clutches;
20 - выходной вал;20 - output shaft;
21 - корпус;21 - case;
22 - радиальноупорный подшипник;22 - angular contact bearing;
23 - крышка;23 - a cover;
на фиг.2 представлен вид А (сверху) на конструкцию колеблющего ветродвигателя, где позиции 1-13 те же, что и на фиг.1;figure 2 presents a view A (top) of the design of an oscillating wind turbine, where positions 1-13 are the same as in figure 1;
24, 25 - первая и вторая звезды;24, 25 - the first and second stars;
26, 27 - третья и четвертая обгонные муфты;26, 27 - the third and fourth overrunning clutches;
28, 29 - третья и вторая пружины закрутки;28, 29 - the third and second spin springs;
30 - плоскопараллельные пластины;30 - plane-parallel plates;
31 - собачки;31 - dogs;
32, 33 - первое и второе фиксирующие кольца;32, 33 - the first and second locking rings;
34 - упоры;34 - emphasis;
35, 36 - первая и вторая сегментные цепи;35, 36 - the first and second segment chains;
37 - пирамидальный флюгер;37 - pyramidal weather vane;
38 - рычаг флюгера;38 - wind vane lever;
39, 40 - упорные кольца;39, 40 - persistent rings;
41 - тросы;41 - cables;
42 - пружина третья;42 - the third spring;
на фиг.3 представлена конструкция узла синхронизации, основанного на регулировании углового положения лопастей, где позиции 32-34 те же, что и на фиг.2;figure 3 presents the design of the synchronization unit based on the regulation of the angular position of the blades, where positions 32-34 are the same as in figure 2;
43 - первая выдвижная собачка;43 - the first retractable dog;
44 - рычаг собачки;44 - lever dog;
45 - пружина четвертая;45 - the fourth spring;
46 - блок;46 - block;
47 - пружина собачки;47 - spring dog;
на фиг.4 представлена конструкция узла синхронизации, основанного на регулировании длины рычага R, где позиции 1-36 те же, что на фиг.1 и фиг.2;figure 4 presents the design of the synchronization unit based on the regulation of the length of the lever R, where positions 1-36 are the same as in figure 1 and figure 2;
48 - вторая поворотная платформа;48 - the second rotary platform;
49 - пружина пятая;49 - fifth spring;
50 - третий трос;50 - the third cable;
51 - блок.51 - block.
Принцип действия колеблющего ветродвигателя, конструкция которого представлена на фиг.1 и фиг.2, заключается в следующем.The principle of operation of an oscillating wind turbine, the design of which is presented in figure 1 and figure 2, is as follows.
С помощью наклонных стоек 1 неподвижная платформа 2 поднимается на необходимую высоту, чтобы обеспечить безопасность работы ветродвигателя и где скорость ветра достаточно высока. Над неподвижной платформой установлена поворотная горизонтальная платформа 3 с возможностью свободного поворота в пределах от 0 до ±180°. Эта платформа неподвижно связана с коническим флюгером и меняет свое положение в зависимости от направления ветра. Поворотная платформа шарнирно связана с вертикальным валом 4. Вертикальный вал через радиально-упорные подшипники 22 связан с поворотной платформой 3 и узлом преобразования колебательного движения во вращательное 14. Вертикальный вал имеет возможность колебательного движения относительно поворотной платформы 3 в пределах 90°. Через вертикальный вал 4 насквозь проходит нижняя штанга 5, а также вторая 6 и третья 7 штанги. Штанги выполнены в виде трубы и установлены по одной вертикали с возможностью свободного вращения вокруг собственных осей. На концах штанг неподвижно закреплены правые 8 и левые 9 плоские лопасти. При этом плоскости правых и левых лопастей взаимно перпендикулярны. Когда правые лопасти 8 ориентированы вертикально, левые лопасти 9 ориентированы горизонтально и наоборот (см. фиг.1). Через пол-периода колебания штанг ориентация лопастей меняется. Горизонтальные лопасти 9 становятся в вертикальное положение, а вертикальные лопасти 8 - в горизонтальное положение. Синхронное изменение ориентации лопастей 8 и 9 осуществляется с помощью третьих звезд 10 и цепной 11 связи между ними. Третьи звезды неподвижно закреплены на штангах 5, 6, 7. Изменение ориентации нижних лопастей приводит к одновременному изменению ориентации верхних лопастей, установленных на второй 6 и третьей 7 штангах. Изменение ориентации лопастей, установленных на первой штанге 5, осуществляется с помощью первого 12 и второго 13 узлов изменения ориентации и фиксации положения лопастей (см. фиг.2 и фиг.3).With the help of
Нижний конец вертикального вала 4 шарнирно связан и взаимодействует с узлом преобразования колебательного движения вертикального вала во вращательное движение выходного вала 20. Радиально упорный подшипник 22, установленный в крышке 23 узла преобразования движения 14, центрирует и удерживает вал в вертикальном положении. На нижнем конце вертикального вала неподвижно установлена ведущая (третья) коническая шестерня 17.The lower end of the
Через боковые грани прямоугольного корпуса 21 преобразователя движения 14 горизонтально проходит выходной вал 20 ветродвигателя. На выходном валу неподвижно установлены ступицы первой 18 и второй 19 обгонных муфт. На обоймах данных муфт неподвижно закреплены соответствующие ведомые конические шестерни 15, 16. Эти шестерни входят в сцепление с ведомой конической шестерней 17 с диаметрально противоположных сторон. Кроме того, первая 18 и вторая 19 обгонные муфты установлены на выходном валу 20 так, чтобы они входили в сцепление по очереди при колебании вала в ту и другую стороны.The output shaft 20 of the wind turbine horizontally passes through the side faces of the rectangular housing 21 of the motion transducer 14. Hubs of the first 18 and second 19 overrunning clutches are fixedly mounted on the output shaft. Corresponding driven bevel gears 15, 16 are fixedly fixed on the clips of these couplings. These gears engage with the driven bevel gear 17 from diametrically opposite sides. In addition, the first 18 and second 19 overrunning clutches are mounted on the output shaft 20 so that they enter the clutch in turn when the shaft oscillates in either direction.
Когда правые лопасти 8 находятся в вертикальном положении, вертикальный вал поворачивается на 90° против часовой стрелки. При этом в сцепление входит первая обгонная муфта 18. Взаимодействие ведущей конической шестерни 17 с первой ведомой конической шестерней приводит во вращение выходной вал по часовой стрелке. В это время обойма второй обгонной муфты 19 и связанная с ней вторая коническая шестерня 16 крутятся вхолостую по часовой стрелке.When the
Через пол-периода ориентация плоских лопастей 8 и 9 меняется на противоположную. Это приводит к повороту вертикального вала по часовой стрелке на 90°. При этом в сцепление входит вторая обгонная муфта 19. Взаимодействие ведущей конической шестерни 17 со второй ведомой конической шестерней приводит к вращению выходного вала 20 также по часовой стрелке. В это время первая обгонная муфта 18 находится вне сцепления и первая коническая шестерня вращается вхолостую против часовой стрелки. Таким образом, колебательное движение вертикального вала преобразуется во вращательное движение выходного вала по часовой стрелке.After half a period, the orientation of the
На фиг.2 представлен вид А по фиг.1 на конструкцию колеблющегося ветродвигателя.Figure 2 presents a view And figure 1 on the design of an oscillating wind turbine.
Первый (правый) 12 и второй (левый) 13 узлы изменения ориентации и фиксации положения лопастей установлены на первой (нижней) штанге 5 симметрично с двух сторон от вертикального вала 4.The first (right) 12 and second (left) 13 nodes for changing the orientation and fixing the position of the blades are mounted on the first (lower) rod 5 symmetrically from both sides of the
Узлы изменения ориентации лопастей 12 и 13 имеют одинаковую конструкцию и функционируют по очереди. Они содержат плоскопараллельные пластины 30, неподвижно связанные с двух сторон с вертикальным валом 4. Через пластины свободно проходит первая штанга 5. При этом каждый узел 12 (13) содержит собачку 31, взаимодействующую с соответствующим фиксирующим кольцом 32 (33), неподвижно установленным на первой штанге 5. Кроме того, первый и второй узлы изменения ориентации лопастей содержат соответствующие пружины закрутки 28 и 29 и звезды 24 и 25, установленные на обоймах третьей 26 и четвертой 27 обгонных муфт соответственно. Причем обгонные муфты входят в сцепление по очереди. Ступицы обгонных муфт 26 и 27 свободно вращаются на первой штанге 5 и взаимодействуют с первой 28 и второй 29 пружинами закрутки соответственно. Корневые концы указанных пружин связаны с соответствующими фиксирующими кольцами 32 и 33. Фиксирующие кольца имеют по два храповых выступа, расположенных с диаметрально противоположных сторон. При этом фиксирующие кольца 32 и 33 установлены неподвижно на штанге 5 так, чтобы храповые выступы были сдвинуты по углу относительно друг друга на 90°. Храповые выступы фиксирующих колец 32 и 33 по очереди входят в сцепление с соответствующими подпружиненными собачками 31 и фиксируют их угловое положение через каждый поворот штанги и на 90° вокруг собственной оси.The nodes of the change in the orientation of the
Первая 24 и вторая 25 звезды, неподвижно установленные на обоймах третьей 26 и четвертой 27 обгонных муфт, взаимодействуют с соответствующими сегментными цепями 35 и 36. Сегментные цепи закреплены неподвижно на поворотой платформе 3 вдоль кругового сегмента, занимающего 90° с двух диаметрально противоположенных сторон.The first 24 and second 25 stars, fixedly mounted on the clips of the third 26 and fourth 27 overrunning clutches, interact with the corresponding
При заданном на фиг.2 направлении ветра под его воздействием на правые лопасти 8 вертикальный вал 4 поворачивается против часовой стрелки на 90°. При этом в сцепление входит третья обгонная муфта 26. Первая звезда 24, установленная на обойме третьей обгонной муфты, взаимодействует с первой сегментной цепью 35. В результате первая пружина 28 закручивается на 90° и накапливает энергию. После поворота вала 4 на 90° происходит взаимодействие собачки 31 с упором 34. В результате собачка выходит из сцепления с храповым выступом первого фиксирующего кольца 32, после чего закрученная первая пружина 28 поворачивает первое фиксированное кольцо 32 и связанную с ним первую штангу 5 по часовой стрелке на 90°. В конце такого поворота храповой выступ второго фиксирующего кольца 33 входит в сцепление с соответствующей собачкой 31 и фиксирует угловое положение лопастей 8 и 9. Теперь в вертикальном положении становятся левые лопасти 9. Под воздействием ветра на левые лопасти вертикальный вал поворачивается в обратом направлении - по часовой стрелке. Теперь в сцепление входит четвертая обгонная муфта 27. Вторая звезда 25, установленная на обойме четвертой обгонной муфты, входит в сцепление со второй сегментной цепью 36 и закручивает вторую пружину 29 также на 90° по часовой стрелке. Вторая пружина должна иметь левую закрутку, а первая - правую. В это время третья обгонная муфта 26 выходит из сцепления и первая звезда 24 вращается вхолостую против часовой стрелки и возвращается в первоначальное положение. После закрутки второй пружины на 90° собачка второго узла 13 наталкивается на соответствующий упор 34. При выходе второй собачки из сцепления с храповым выступом второго фиксирующею кольца 33 закрученная вторая пружина 29 поворачивает второе кольцо 33 и связанную с ним первую штангу 5 на 90° по часовой стрелке, после чего происходит фиксация углового положения штанги 5 с помощью храпового выступа первого фиксирующего кольца 32, который входит в сцепление с первой собачкой 31.With the wind direction specified in FIG. 2, under its influence on the
Таким образом, поочередное взаимодействие узлов изменения ориентации и фиксации положения лопастей 12 и 13 с соответствующими сегментными цепями 35 и 36 приводит к вращению первой штанги по часовой стрелке, а также к колебанию вертикального вала 4 в ту и другую стороны в пределах 90°. Причем колебания происходят в пределах угла ±45° от того положения, где момент на валу максимален. Максимальный момент соответствует перпендикулярному положению плоскости лопастей к направлению ветра.Thus, the alternate interaction of the nodes of changing the orientation and fixing the position of the
Средний момент на валу при колебаниях штанги в пределах ±45° равен 0,9P·S·R, где Р - сила ветра, S - площадь лопасти, R - расстояние от оси вертикального вала до центра лопасти.The average moment on the shaft with rod vibrations within ± 45 ° is 0.9P · S · R, where P is the wind force, S is the area of the blade, R is the distance from the axis of the vertical shaft to the center of the blade.
По сравнению с прототипом момент на валу в колеблющем ветродвигателе при равенстве Р, R и S возрастает в 3 раза. Таким образом, существенно повышается КПД ветродвигателя и снижается его материалоемкость и себестоимость. Для изменения ориентации штанг 5-7 при измерении направления ветра может быть использован плоский флюгер, рычаг 38 которого неподвижно связан с поворотной платформой 3 в радиальном направлении.Compared with the prototype, the moment on the shaft in an oscillating wind turbine with the equality of P, R and S increases by 3 times. Thus, the efficiency of the wind turbine is significantly increased and its material consumption and cost are reduced. To change the orientation of the rods 5-7 when measuring the direction of the wind, a flat weather vane can be used, the
Для автоматической регулировки скорости вращения выходного вала 20 ветродвигателя необходимо использовать конический или пирамидальный флюгер 37. Флюгер должен быть усеченный. Давление ветра на боковую поверхность усеченного флюгера приводит к его перемещению вдоль горизонтального рычага 38. Величина линейного перемещения флюгера задается с помощью ограничительных колец 39 и 40. Параметры третьей пружины 42 (длина, жесткость) определяются скоростью ветра, в пределах изменения которой осуществляется синхронизация скорости вращения выходного вала 20 ветродвигателя. Для регулировки момента вращения, создаваемого при воздействии ветра на плоские лопасти, используется узел синхронизации, основанный на регулировании углового положения лопастей (см. фиг.3), или узел синхронизации, основанный на регулировании длины рычага (см. фиг.4).To automatically adjust the speed of rotation of the output shaft 20 of the wind turbine, it is necessary to use a conical or
В первом варианте узла синхронизации (фиг.3) регулировка момента вращения выходного вала осуществляется путем изменения эффективной площади лопастей - S. С возрастанием скорости ветра эффективная площадь лопастей должна уменьшаться.In the first embodiment of the synchronization unit (Fig. 3), the torque of the output shaft is adjusted by changing the effective area of the blades - S. With increasing wind speed, the effective area of the blades should decrease.
Во втором варианте узла (фиг.4) для регулировки момента вращения вертикального вала используется изменение длины рычага, а также эффективной площади лопастей S, чем больше скорость ветра, то есть давление Р, тем меньше должны быть длина рычага R и эффективная площадь лопастей S.In the second embodiment of the assembly (Fig. 4), the lever length and the effective area of the blades S are used to adjust the moment of rotation of the vertical shaft, the greater the wind speed, i.e. the pressure P, the smaller the length of the lever R and the effective area of the blades S.
В конструкции узла, представленной на фиг.3, изменение эффективной площади лопастей S достигается путем изменения угла наклона плоскости лопастей относительно горизонтали и вертикали. Изменение угла наклона лопастей осуществляется путем измерения углового положения собачки 31. Для этой цели конструкция собачки усложнена. Головка первой выдвижной собачки 43 имеет дугообразную форму и перемещается по кругу в пределах от 0 до 45 град. При слабом ветре, когда конический флюгер прижат под воздействием пружины 42 к ограничительному кольцу 39, трос 41 находится в свободном состоянии. Под воздействием четвертой пружины 45, установленной во внутренней полости полого рычага собачки 44, головка выдвижной собачки 43 находится в крайнем верхнем положении. При этом положении собачки правые лопасти 8 принимают вертикальное, а левые 9 - горизонтальное положение.In the design of the assembly shown in FIG. 3, a change in the effective area of the blades S is achieved by changing the angle of inclination of the plane of the blades relative to the horizontal and vertical. Changing the angle of inclination of the blades is carried out by measuring the angular position of the
При повышении скорости ветра конический флюгер 37 перемещается по горизонтальному рычагу 38 и тянет за собой трос 41, перекинутый через блок 46. Конец троса связан с выдвижной собачкой 43. При этом головка собачки опускается и занимает новое угловое положение. Чем больше скорость ветра, тем ниже опускается головка собачки. Храповые выступы фиксирующего кольца 32, а также связанные с ним неподвижно через первую штангу 5 лопасти 8 и 9, занимают новое угловое положение относительно вертикали и горизонтали. Эффективная площадь правых лопастей 8, создающих положительный момент на валу 4, уменьшается. Левые лопасти 9, установленные под углом к горизонтали, создают отрицательный момент на валу. Это приводит к уменьшению скорости вращения вертикального вала 4, а следовательно, и выходного вала 20 ветродвигателя.When the wind speed increases, the
Четвертая пружина 45 обеспечивает прижатие наконечника выдвижной собачки к профильной поверхности фиксирующего кольца 32. Пружина собачки 47 правого узла изменения ориентации имеет левую закрутку, а левого узла - правую. Блок 46 установлен соосно с осью колебаний собачки, на котором установлена пружина собачки 47.The
Рычаг собачки 44 в конце угловых колебаний штанги 5 взаимодействует с соответствующим упором 34, после чего закрученная пружина 28 (29) поворачивает фиксирующее кольцо 32 (33) и связанную с ним штангу 5 на 90° по часовой стрелке. В этом случае сегментные цепи должны занимать большой угол, порядка 120°. Взамен сегментным цепям могут быть использованы эквидистантные зазубрины или отверстия. Активные лопасти 8 занимают пассивное горизонтальное положение, а пассивные 9 - вертикальное активное положение, после чего начинается обратное движение штанги с более пониженной угловой скоростью. Таким образом, происходит стабилизация скорости вращения выходного вала ветродвигателя.The lever of the
Принцип работы узла синхронизации, путем регулировки длины рычага R, конструкция которого представлена на фиг.4, заключается в следующем. Над первой поворотной платформой 3 шарнирно устанавливается вторая поворотная платформа 48 с возможностью относительного поворота в пределах от 0 до 90°. Пятая пружина 49, установленная между поворотными платформами, работает на раскрутку. При слабом ветре, когда третий трос 50 находится в свободном состоянии, пружина 49 поворачивает верхнюю платформу в начальное (нулевое) положение. Это положение соответствует максимальному рычагу R, когда рычаг флюгера перпендикулярен штанге. При повышении скорости ветра конический флюгер тянет третий трос 50, перекинутый через блок 51 и протянутый по окружности второй поворотой платформы 48, на 90°. В результате верхняя платформа 48 разворачивается относительно нижней платформы 3 против часовой стрелки. Чем больше скорость ветра, тем больше угол поворота верхней платформы, на которой закреплены сегментные цепи 35, 36 и упоры 34. При превышении скорости ветра выше допустимой величины, верхняя платформа разворачивается на 90° и штанги ориентируются вдоль рычага 38 конического флюгера. При этом происходит самоторможение ветродвигателя, так как плоскости как правых 8, так и левых 9 лопастей совпадают с направлением ветра. Рабочий диапазон скорости ветра задается путем подбора параметров конического флюгера и пружин 42, 49.The principle of operation of the synchronization unit, by adjusting the length of the lever R, the design of which is presented in figure 4, is as follows. Above the
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009112926/06A RU2395712C1 (en) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Oscillating wind motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009112926/06A RU2395712C1 (en) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Oscillating wind motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2395712C1 true RU2395712C1 (en) | 2010-07-27 |
Family
ID=42698116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009112926/06A RU2395712C1 (en) | 2009-04-06 | 2009-04-06 | Oscillating wind motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2395712C1 (en) |
-
2009
- 2009-04-06 RU RU2009112926/06A patent/RU2395712C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20180118516A (en) | Mechanical virtual elliptical drive | |
GB2462663A (en) | Gyroscopic energy converter with rotor accelerated via one way clutch | |
RU2395712C1 (en) | Oscillating wind motor | |
JP5660606B2 (en) | Power conversion device and power generation device | |
RU2392487C2 (en) | Wind mill power generating unit | |
RU2432492C2 (en) | Energy converter | |
JP2007154837A (en) | Drive device for wind turbine | |
US20220282700A1 (en) | Double-layer reverse rotation vertical shaft power machine adopting horizontal combined movable wing | |
KR101100459B1 (en) | A wind power plant | |
JP4658204B2 (en) | Power transmission | |
RU2386855C1 (en) | Vibratory energy converter (versions) | |
CN106337777A (en) | All-passive dual-flapping wing energy absorbing device | |
KR101273648B1 (en) | Tidal power generator | |
RU2409763C2 (en) | Energy convertor (versions) | |
WO2018235220A1 (en) | Sail device | |
RU2011109713A (en) | LEVER OPTION | |
RU169203U1 (en) | VERTICAL ROTARY SHAFT | |
RU2280782C2 (en) | Fluid medium energy converter (versions) | |
JP2012092754A (en) | Windmill power unit | |
RU2475665C1 (en) | Converter of rotational movement to translational movement | |
JP7101305B1 (en) | Fluid energy converter | |
CN203702455U (en) | Dual-cam dual-transition wheel and eccentric wheel parallel connecting rod combined mechanism | |
KR200359792Y1 (en) | A Horizontal cylindric water mill type which has high and low control unit of the bracket method | |
RU2461733C1 (en) | Wind-driven unit | |
US20170234405A1 (en) | Mechanical converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110407 |