RU2399789C1 - Ветродвигатель - Google Patents
Ветродвигатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399789C1 RU2399789C1 RU2009117210/06A RU2009117210A RU2399789C1 RU 2399789 C1 RU2399789 C1 RU 2399789C1 RU 2009117210/06 A RU2009117210/06 A RU 2009117210/06A RU 2009117210 A RU2009117210 A RU 2009117210A RU 2399789 C1 RU2399789 C1 RU 2399789C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- guide system
- wind turbine
- sides
- angle
- 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
Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к двигателям, используемым ветер для получения механической и электрической энергии. Ветродвигатель содержит ветровую турбину с вертикальной осью вращения, образованную из профилированных осесимметричных лопастей, и направляющую систему в виде неподвижных осесимметричных направляющих створок, равномерно расположенных и закрепленных верхней и нижней крышками. Лопасти образованы наружной, средней и внутренней сторонами с соотношением сторон по ширине, соответственно, 1:5:10÷1:5:20. Средняя и наружная стороны каждой лопасти загнуты в направлении вертикальной оси вращения турбины под углом, соответственно, 130°÷150° и 90°÷135°. Четные лопасти размещены с зазором относительно вертикальной оси вращения, равным 0,067÷0,1 Д3, где Д3 - диаметр ветровой турбины, а нечетные лопасти установлены вплотную к вертикальной оси вращения. Створки направляющей системы закреплены вертикально и выполнены в виде внешней и внутренней сторон с соотношением по ширине 0,25÷0,5 и углами между сторонами 130÷150°, при этом внутренняя сторона каждой створки установлена под углом 30°÷60° к радиусу направляющей системы, а внешняя сторона - по радиусу направляющей системы. Верхняя и нижняя крышки направляющей системы выполнены в форме круга, снабженного в периферийной части полым усеченным конусом с углом 130÷150°, диаметром малого основания Д1=1,05÷1,1Д3 и высотой Н1=0,25÷0,5Д1. Использование ветродвигателя обеспечивает возможность эксплуатации при скорости ветра 1-5 м/с с увеличением коэффициента полезного действия до 60÷70%. 3 ил.
Description
Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к двигателям, использующим ветер для получения механической и электрической энергии.
Наиболее близким техническим решением является ветродвигатель, содержащий ветровую турбину с вертикальной осью вращения из профилированных осесимметричных лопастей, соединенных верхней и нижней крышками, имеющими форму круга, расположенную внутри направляющей системы, образованной из неподвижных осесимметричных направляющих створок, равномерно расположенных по окружности и закрепленных верхней и нижней крышками, каждая из лопастей ветровой турбины представляет собой часть боковой поверхности цилиндра с образующей, параллельной оси вращения ветровой турбины, поперечное сечение каждой из направляющих створок имеет профиль в виде синусоиды, при этом внешние и внутренние кромки лопастей турбины в сечении соответственно установлены по окружности и ориентированы так, чтобы обеспечивать плавное перетекание воздуха с направляющих створок на лопасти ветровой турбины, а направляющие створки своими осями установлены под углом к линии ее радиусов так, чтобы обеспечить перетекание воздушного потока с одной лопасти на другую, угол направляющих створок к линиям соответствующих радиусов окружности равномерного расположения ≤30°.
Патент РФ №2168059, М.кл. F03D 3/04, 2001.
Недостатками известного устройства являются использования ветродвигателя при скорости ветра 1÷5 м/с и низкая удельная мощность из-за малого крутящего момента на вертикальной оси вращения ветровой турбины.
Задачей предлагаемого изобретения является создание ветродвигателя для использования при скорости ветра 1÷5 м/с и с коэффициентом полезного действия 60÷70%.
Поставленная задача достигается тем, что в ветродвигателе, содержащем ветровую турбину с вертикальной осью вращения, образованную из профилированных осесимметричных лопастей, соединенных верхней и нижней круглыми крышками, расположенных внутри направляющей системы в виде неподвижных осесимметричных направляющих створок, равномерно расположенных и закрепленных верхней и нижней крышками, новым является то, что лопасти образованы наружной, средней и внутренней сторонами с соотношением сторон по ширине, соответственно, 1:5:10÷1:5:20, средняя и наружная стороны каждой лопасти загнуты в направлении вертикальной оси вращения турбины под углом, соответственно 130°÷150° и 90°÷135°, четные лопасти размещены с зазором относительно вертикальной оси вращения, равным 0,067÷0,1Д3, где Д3 - диаметр ветровой турбины, а нечетные лопасти установлены вплотную к вертикальной оси вращения, створки направляющей системы закреплены вертикально и выполнены в виде внешней и внутренней сторон с соотношением по ширине - 0,25÷0,5 и углами между сторонами 130°÷150°, при этом внутренняя сторона каждой створки установлена под углом 30°÷60° к радиусу направляющей системы, а внешняя сторона - по радиусу направляющей системы, причем верхняя и нижняя крышки направляющей системы выполнены в форме круга, снабженного в периферийной части полым усеченным конусом с углом 130°÷150°, диаметром малого основания Д1=1,05÷1,1Д3 и высотой Н1=0,25÷0,5Д1.
Лопасти образованы наружной, средней и внутренней сторонами для уменьшения стоимости изготовления без существенного снижения эксплуатационного качества ветродвигателя.
Соотношение сторон по ширине, соответственно, 1:5:10÷1:5:20, средняя и наружная стороны каждой лопасти загнуты в направлении вертикальной оси вращения турбины под углом, соответственно, 130°÷150° и 90°÷135° для создания сопротивления воздушному потоку с образованием вихря и кратковременной локальной зоны дополнительного давления на лопасти, для снижения турбулентного аэродинамического сопротивления лопастей и эффективного использования энергии ветра.
Четные лопасти размещены с зазором относительно вертикальной оси вращения, равным 0,067÷0,1Д3, где Д3 - диаметр ветровой турбины, а нечетные лопасти установлены вплотную к вертикальной оси вращения для предотвращения рикошета потока воздуха от лопастей и увеличения равномерности распределения потока воздуха по лопастям для увеличения эффективности использования ветровой энергии ветродвигателем.
Створки направляющей системы закреплены вертикально и выполнены в виде внешней и внутренней сторон с соотношением по ширине - 0,25÷0,5 и углами между сторонами 130°÷150°, при этом внутренняя сторона каждой створки установлена под углом 30°÷60° к радиусу направляющей системы, а внешняя сторона - по радиусу направляющей системы - для обеспечения вращения ветровой турбины при любом направлении ветра и с минимальными затратами энергии на преодоление аэродинамического сопротивления при прохождении потока воздуха через направляющую систему к лопастям ветровой турбины и для инжекции отработанного воздуха из подветренной части ветровой турбины для обеспечения независимости работы ветродвигателя от направления ветра и увеличения эффективности использования ветровой энергии ветродвигателем.
Верхняя и нижняя крышки направляющей системы выполнены в форме круга, снабженного в периферийной части полым усеченным конусом с углом 130°÷150°, диаметром малого основания Д1=1,05÷1,1Д3 и высотой Н1=0,25÷0,5Д1 для сбора и направления с минимальным аэродинамическим сопротивлением потока воздуха на лопасти ветровой турбины, для обеспечения работы ветродвигателя при скоростях ветра 1-5 м/с.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где: на фиг.1 показан общий вид защитного экрана; фиг.2 - сечение А-А; фиг.3 - вид Б на фиг.2.
Ветродвигатель состоит из ветровой турбины 1 с вертикальной осью вращения 2, образованной из профилированных осесимметричных лопастей 3, образованных наружной 4, средней 5 и внутренней 6 сторонами, с соотношением сторон по ширине, соответственно, 1:5:10÷1:5:20, средняя и наружная стороны каждой лопасти загнуты в направлении вертикальной оси вращения турбины под углом, соответственно, 130°÷150° и 90°÷135°, лопасти 3 соединены верхней 7 и нижней 8 круглыми крышками турбины 1 и расположенны внутри направляющей системы 9. Четные лопасти 3 размещены с зазором 10 относительно вертикальной оси вращения 2, равным 0,067÷0,1Д3, где Д3 - диаметр ветровой турбины, а нечетные лопасти 3 установлены вплотную к вертикальной оси вращения 2.
Направляющая система 9 выполнена в виде неподвижных осесимметричных направляющих створок 11, равномерно расположенных и закрепленных верхней 12 и нижней 13 крышками направляющей системы 9, причем створки 11 направляющей системы 9 закреплены вертикально и выполнены в виде внешней 14 и внутренней 15 сторон с соотношением по ширине - 0,25÷0,5 и углами между сторонами 130°÷150°, при этом внутренняя сторона 15 каждой створки 11 установлена под углом 30°÷60° к радиусу направляющей системы 9, а внешняя сторона 14 - по радиусу направляющей системы 9.
Верхняя 12 и нижняя 13 крышки направляющей системы 9 выполнены в форме круга, снабженного в периферийной части полым усеченным конусом 17 с углом 130°÷150°, диаметром малого основания Д1=1,05÷1,1Д3 и высотой H1=0,25÷0,5Д1.
Ветровая турбина 1 с вертикальной осью вращения 2 имеет подшипниковые узлы 18, установленные на верхней 12 и нижней 13 крышках направляющей системы 9.
Ветродвигатель работает следующим образом.
При наличии ветра воздушный поток поступает с подветренней стороны на направляющие створки 11 направляющей системы 9, которые направляют его на все лопасти 3 ветровой турбины 1, которые в данный момент находятся с подветренной стороны. Воздушный поток, попадая с направляющих створок 11 на поверхность лопастей 3 с подветренной стороны, создает зону повышенного давления, а на противоположной заветренной стороне -зону разрежения, наличие которой позволяет удалять отработанный воздух из лопастей 3, находящихся в данный момент с заветренной стороны через направляющие створки 11. В результате создается крутящий момент, приводящий во вращение вертикальную ось 2 ветровой турбины 1. Поток воздуха, передавая часть своей энергии четной лопасти 3 с зазором 10, частично перетекает через зазор 10 на нечетную лопасть 3, отдавая ей часть энергии и далее с подпором перетекает через наружную сторону 4 нечетной лопасти 3 на следующую четную лопасть 3 и так далее до лопасти 3, находящейся с заветренной стороны, из которой отработанный воздух выбрасывается под действием центробежной силы и одновременно вытягивается через направляющие створки 11 наружу под действием разрежения, создаваемого потоком воздуха, обтекающего заветренную сторону направляющей системы 9 ветродвигателя.
Таким образом, воздушный поток почти полностью отдает свою кинетическую энергию ветровой турбине 1.
Технический результат использования ветродвигателя заключается в возможности эксплуатации ветродвигателя при скорости ветра 1÷5 м/с и увеличении коэффициента полезного действия до 60÷70%.
Claims (1)
- Ветродвигатель, содержащий ветровую турбину с вертикальной осью вращения, образованную из профилированных осесимметричных лопастей, соединенных верхней и нижней круглыми крышками, расположенных внутри направляющей системы в виде неподвижных осесимметричных направляющих створок, равномерно расположенных и закрепленных верхней и нижней крышками, отличающийся тем, что лопасти образованы наружной, средней и внутренней сторонами с соотношением сторон по ширине, соответственно, 1:5:10÷1:5:20, средняя и наружная стороны каждой лопасти загнуты в направлении вертикальной оси вращения турбины под углом, соответственно, 130÷150° и 90÷135°, четные лопасти размещены с зазором относительно вертикальной оси вращения, равным (0,067÷0,1)Д3, где Д3 - диаметр ветровой турбины, а нечетные лопасти установлены вплотную к вертикальной оси вращения, створки направляющей системы закреплены вертикально и выполнены в виде внешней и внутренней сторон с соотношением по ширине 0,25÷0,5 и углами между сторонами 130÷150°, при этом внутренняя сторона каждой створки установлена под углом 30÷60° к радиусу направляющей системы, а внешняя сторона - по радиусу направляющей системы, причем верхняя и нижняя крышки направляющей системы выполнены в форме круга, снабженного в периферийной части полым усеченным конусом с углом 130÷150°, диаметром малого основания Д1=(1,05÷1,1)Д3 и высотой Н1=(0,25÷0,5)Д1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009117210/06A RU2399789C1 (ru) | 2009-05-05 | 2009-05-05 | Ветродвигатель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009117210/06A RU2399789C1 (ru) | 2009-05-05 | 2009-05-05 | Ветродвигатель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2399789C1 true RU2399789C1 (ru) | 2010-09-20 |
Family
ID=42939230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009117210/06A RU2399789C1 (ru) | 2009-05-05 | 2009-05-05 | Ветродвигатель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2399789C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2497021C2 (ru) * | 2011-11-30 | 2013-10-27 | Николай Сергеевич Говоров | Ветродвигатель |
EA026608B1 (ru) * | 2013-05-20 | 2017-04-28 | Владимир Сергеевич Никулин | Ветродвигатель |
-
2009
- 2009-05-05 RU RU2009117210/06A patent/RU2399789C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2497021C2 (ru) * | 2011-11-30 | 2013-10-27 | Николай Сергеевич Говоров | Ветродвигатель |
EA026608B1 (ru) * | 2013-05-20 | 2017-04-28 | Владимир Сергеевич Никулин | Ветродвигатель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2579587C (en) | Boundary layer wind turbine | |
WO2014192664A1 (ja) | 風切羽開閉翼システムを用いた垂直軸式水風車原動機 | |
EP2507510B1 (en) | Turbine | |
JP5400887B2 (ja) | タービンならびにタービン用ローター | |
CA2643567A1 (en) | Fluid directing system for turbines | |
CN103032256A (zh) | 风力涡轮机罩 | |
WO2011140412A1 (en) | Fluid turbine with moveable fluid control member | |
US20130093191A1 (en) | Vertical axis wind turbine | |
AU2007356409A1 (en) | Boundary layer wind turbine with tangetial rotor blades | |
WO2010080052A1 (ru) | Низконапорная ортогональная турбина | |
RU2399789C1 (ru) | Ветродвигатель | |
CN101749172A (zh) | 转子-定子布置的发电涡轮机 | |
WO2016030821A1 (en) | Three-vane double rotor for vertical axis turbine | |
RU2638120C1 (ru) | Ветротурбинная установка | |
CN112703314B (zh) | 具有带空气动力学特性的叶片承载结构的风力涡轮机 | |
KR20100055594A (ko) | 익단 손실을 최소화한 풍력발전기용 로터 블레이드 및 그 것을 구비한 풍력발전기 | |
RU2328620C1 (ru) | Лопасть роторного ветродвигателя и ветродвигатель | |
RU158481U1 (ru) | Ветродвигатель | |
JP6354051B2 (ja) | 波力発電タービン | |
RU193931U1 (ru) | Ротор ветроколеса | |
RU85564U1 (ru) | Ветродвигатель | |
RU2459976C1 (ru) | Ветроэнергогенератор | |
JP2022539866A (ja) | 風力タービン用のロータブレード及び風力タービン | |
RU2116501C1 (ru) | Ветродвигатель "эол" | |
WO2014091264A1 (en) | Rotor for a wind machine with pneumatic power transmission |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160506 |