RU2471085C2 - Rotary wind drive - Google Patents

Rotary wind drive Download PDF

Info

Publication number
RU2471085C2
RU2471085C2 RU2010152938/06A RU2010152938A RU2471085C2 RU 2471085 C2 RU2471085 C2 RU 2471085C2 RU 2010152938/06 A RU2010152938/06 A RU 2010152938/06A RU 2010152938 A RU2010152938 A RU 2010152938A RU 2471085 C2 RU2471085 C2 RU 2471085C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wings
mast
rotary wind
wind drive
rotor
Prior art date
Application number
RU2010152938/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010152938A (en
Inventor
Андрей Леонидович Шпади
Ильдус Измайлович Камалетдинов
Искандер Растамович Касимов
Original Assignee
Андрей Леонидович Шпади
Ильдус Измайлович Камалетдинов
Искандер Растамович Касимов
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 Андрей Леонидович Шпади, Ильдус Измайлович Камалетдинов, Искандер Растамович Касимов filed Critical Андрей Леонидович Шпади
Priority to RU2010152938/06A priority Critical patent/RU2471085C2/en
Publication of RU2010152938A publication Critical patent/RU2010152938A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2471085C2 publication Critical patent/RU2471085C2/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
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: rotary wind drive includes vertical mast with horizontal traverses, on which slot-type wings of non-closed profile are fixed by means of rubber-metal hinges and formed in nose part of U-shaped fairings, reinforced on external part of arc-shaped frames. In rear part, the wing skin is reinforced on rear inner side of frames so that a vertical through longitudinal slot is formed and edges of fairing and rear skin of wing are covered. Tie rods connect either adjacent, or in-pair located opposite wings of rotor to each other; mast of rotor is connected by means of gimbal joint to upper semi-axis of self-locking differential. Its lower semi-axis is connected through free-wheel clutch to fixed brake, and carrier is connected to conical main gear, the side gear of which is kinematically connected to low-speed compressor connected in parallel with own compressor of heat pump, conditioner, chiller or any other machine being useful mechanical load of wind drive.
EFFECT: easier control of wind drive and its coordination with load at improvement of manufacturability of the design and specific power.
8 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается роторных ветродвигателей с вертикальной осью вращения, предназначенных для получения дешевой и экологически чистой механической энергии, которая может быть использована для альтернативного привода тепловых насосов, кондиционеров, холодильников и других полезных нагрузок.The invention relates to wind energy and relates to rotary wind turbines with a vertical axis of rotation, designed to produce cheap and environmentally friendly mechanical energy that can be used for alternative drive heat pumps, air conditioners, refrigerators and other payloads.

Известны ветродвигатели, содержащие вертикальную опорную мачту, закрепленную при помощи растяжек в опорном узле. На мачте установлен ротор Савониуса из полых полуцилиндров с торцевыми фланцами. При этом боковая поверхность цилиндра может быть выполнена в виде упругих пластин, частично перекрывающих друг друга с образованием зазоров, ориентированных по окружности в одном направлении и снабженных отражательными лопатками, закрепленными с внутренней стороны пластин и соединенными с торцевыми фланцами (см. например, SU №1553755, F03D 3/00, 30.03 1990 г.).Known wind turbines containing a vertical support mast, secured with braces in the support node. A Savonius rotor made of hollow half-cylinders with end flanges is mounted on the mast. In this case, the lateral surface of the cylinder can be made in the form of elastic plates partially overlapping each other with the formation of gaps oriented circumferentially in one direction and provided with reflective blades fixed on the inside of the plates and connected to the end flanges (see, for example, SU No. 1553755 F03D 3/00, March 30, 1990).

Недостатками известного ветродвигателя являются его низкие быстроходность и КПД, обусловленные большим тормозящим моментом полуцилиндрических крыльев, двигающихся в боковом секторе против ветра, а также отсутствие оперативного управления и согласования с бытовыми нагрузками.The disadvantages of the known wind turbine are its low speed and efficiency, due to the large braking torque of the semi-cylindrical wings moving in the side sector against the wind, as well as the lack of operational control and coordination with household loads.

Известен также ветродвигатель с вертикальным ротором Дарье из крыльев симметричного профиля, закрепленных на горизонтально расположенных радиальных траверсах шарнирно так, что оси шарнира смещены по хорде крыла в сторону его носка с механическим ограничителем угла поворота крыльев на траверсе. Причем центр тяжести крыла смещен на перпендикуляр к хорде крыла, проходящей через ось шарнира на внешнюю от центра вращения ротора сторону.Also known is a wind turbine with a vertical Darier rotor of wings of symmetrical profile mounted on horizontally arranged radial traverses pivotally so that the hinge axes are displaced along the wing chord towards its nose with a mechanical limiter to the angle of rotation of the wings on the traverse. Moreover, the center of gravity of the wing is shifted perpendicular to the chord of the wing passing through the axis of the hinge to the side external from the center of rotation of the rotor.

К недостаткам такого ветродвигателя относится недостаточно высокий пусковой момент, затрудняющий его самостоятельный разгон и способность эффективной работы только на наветренной стороне конструкции с довольно сложной системой автоматического управления (см. RU, №2307951, F03D 3/00, 14.03.2006 г.).The disadvantages of such a wind turbine include an insufficiently high starting torque, which makes it difficult to independently accelerate and the ability to work efficiently only on the windward side of a structure with a rather complicated automatic control system (see RU, No. 2307951, F03D 3/00, March 14, 2006).

Наиболее близким по технической сущности является роторный ветродвигатель по патенту РФ 2259028, f03d 3/00, содержащий вертикальную мачту, установленную с возможностью вращения на растяжках и радиально-упорных подшипниках в опорном узле, и шарнирно закрепленные на ее горизонтальной траверсе крылья ротора, размещенные вокруг мачты на вертикальных валах и снабженные поворотными цапфами. При этом цапфы внутренних крыльев ротора закреплены на торцах трубчатой траверсы, проходящей через соответствующие отверстая в этих крыльях, а цапфы наружных крыльев снабжены кривошипами, установленными в обоймах на концах связующего стержня с буферными пружинами, которые упираются в обоймы кривошипов наружных крыльев ротора, причем крылья ротора попарно насажены передними кромками на вертикальные валы, параллельные осям цапф внутренних крыльев ротора.The closest in technical essence is the rotor wind turbine according to the patent of the Russian Federation 2259028, f03d 3/00, containing a vertical mast mounted for rotation on braces and angular contact bearings in the support unit, and rotor wings pivotally mounted on its horizontal traverse, placed around the mast on vertical shafts and equipped with pivot pins. In this case, the trunnions of the inner wings of the rotor are mounted on the ends of the tubular traverse passing through the corresponding holes in these wings, and the trunnions of the outer wings are equipped with cranks installed in the holders at the ends of the connecting rod with buffer springs, which abut against the holders of the cranks of the outer wings of the rotor, and the rotor wings paired front edges on vertical shafts parallel to the axles of the trunnions of the inner wings of the rotor.

Такая конструкция ветродвигателя позволяет половинкам крыльев ротора Савониуса автоматически трансформироваться в симметричные или несимметричные крылья ротора Дарье в зависимости от их текущей ориентации на ветер так, что у такого ротора одновременно имеются разнородные крылья ротора Савониуса и Дарье, обеспечивающие ему самостоятельный старт и высокую быстроходность. Однако в данном ветродвигателе не предусмотрено автоматическое согласование с величиной полезной нагрузки и поэтому он не является завершенным приводом.This design of the wind turbine allows the halves of the wings of the Savonius rotor to automatically transform into symmetrical or asymmetric wings of the Darier rotor, depending on their current orientation to the wind, so that such a rotor simultaneously has heterogeneous wings of the Savonius and Darier rotors, providing it with an independent start and high speed. However, this wind turbine does not automatically coordinate with the payload and therefore is not a complete drive.

Обладая преимуществами, известный ветродвигатель имеет и существенные недостатки в виде нетехнологичной и сложной конструкции, которые снижают надежность и ограничивают область применения ветродвигателя в качестве альтернативного привода бытовых механизмов и приборов с электродвигателями.Possessing advantages, the well-known wind turbine also has significant disadvantages in the form of a low-tech and complex design, which reduce reliability and limit the scope of the wind turbine as an alternative drive for household mechanisms and appliances with electric motors.

Техническая задача изобретения заключается в повышении технологичности конструкции и упрощении управления ветроприводом и согласования его с нагрузкой при одновременном повышении его удельной мощности и КПД.The technical task of the invention is to improve the manufacturability of the design and simplify the management of the wind drive and matching it with the load while increasing its specific power and efficiency.

Заявляется:Declares:

Роторный ветропривод, содержащий вертикальную мачту с опорно-поворотным устройством и горизонтальными траверсами с шарнирно закрепленными на них крыльями ротора, соединенными между собой связующими стержнями, отличающийся тем, что на внешних концах горизонтальных траверс, соединенных диагональными растяжками с мачтой, закреплены посредством резинометаллических шарниров щелевые крылья незамкнутого профиля, образованные в носовой части обтекателем U-образного горизонтального сечения, укрепленным на передней внешней части дугообразных шпангоутов, а в кормовой части обшивка крыла укреплена на задней внутренней стороне шпангоутов с образованием вертикальной сквозной продольной щели на ширину шпангоута и с образованием перекрытия смежных кромочных частей обтекателя и обшивки крыла на величину не менее ширины шпангоута, при этом связующие стержни, соединяющие крылья между собой, скреплены с кормовыми и носовыми частями крыльев ротора, мачта которого посредством карданного шарнира соединена с верхней полуосью самоблокирующегося дифференциала, его нижняя полуось через обгонную муфту связана с неподвижным тормозом, а водило - с конической главной передачей, у которой боковая шестерня кинематически связана с тихоходным компрессором, снабженным предохранительным редукционным клапаном и подключенным параллельно с собственным компрессором тепловой машины, являющейся полезной механической нагрузкой ветропривода.A rotor wind drive containing a vertical mast with a slewing ring and horizontal traverses with rotor wings pivotally attached to them by connecting rods, characterized in that slotted wings are secured by means of rubber-metal hinges on the outer ends of the horizontal traverses connected by diagonal braces to the mast open profile formed in the bow by a fairing of a U-shaped horizontal section, mounted on the front outer part of the arc frames, and in the aft part, the wing sheathing is fixed on the rear inner side of the frames with the formation of a vertical through longitudinal slit to the width of the frame and with the formation of overlapping adjacent edge parts of the fairing and skin of the wing by an amount not less than the width of the frame, while the connecting rods connecting the wings between fastened to the stern and fore parts of the wings of the rotor, the mast of which is connected via the universal joint to the upper half shaft of the self-locking differential, its lower half shaft is The cut-off clutch is connected with a fixed brake, and the carrier with a bevel final drive, in which the side gear is kinematically connected to a low-speed compressor equipped with a safety pressure reducing valve and connected in parallel with the own compressor of the heat engine, which is the useful mechanical load of the wind drive.

В качестве карданного шарнира может быть применен упругий полукарданный шарнир, а также шарнир равных угловых скоростей.As a cardan joint, an elastic half-cardan joint, as well as a joint of equal angular velocities, can be used.

Полезной нагрузкой роторного аетропривода могут быть компрессоры кондиционера, теплового насоса, чиллера или другие механические устройства.The payload of a rotary aero drive can be air conditioning, heat pump, chiller, or other mechanical devices.

Связующие стержни или последовательно соединяют между собой соседние крылья в многоугольник или попарно противоположные крылья в параллелограмм.The connecting rods either sequentially connect adjacent wings into a polygon or pairwise opposite wings in a parallelogram.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид предлагаемого ветропривода, совмещенный с функциональной схемой его подключения к тепловому насосу или кондиционеру.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the proposed wind drive, combined with a functional diagram of its connection to a heat pump or air conditioner.

На фигурах 2 и 3 показана горизонтальная проекция, поясняющая кинематические связи между узлами ветропривода и показывающая соединение кромок крыльев соответственно смежных или попарно противоположных крыльев, где условно показаны штриховой линией переборка и серой заливкой - шпангоут.Figures 2 and 3 show a horizontal projection explaining the kinematic relationships between the nodes of the wind turbine and showing the connection of the edges of the wings, respectively, of adjacent or pairwise opposite wings, where they are conventionally shown by a dashed line with a bulkhead and a gray fill - a frame.

На фигуре 4 показано сечение крыла ротора предлагаемого ветропривода, где условно показаны штриховкой переборка и серой заливкой - шпангоут.The figure 4 shows a cross section of the wing of the rotor of the proposed wind turbine, where conventionally shown by hatching the bulkhead and a gray fill - frame.

Роторный ветропривод содержит вертикальную мачту 1 с опорно-поворотным устройством 2 на подшипниках с перекрещенными роликами, которое выдерживает не только радиальные, осевые, но и опрокидывающие нагрузки вращения горизонтальных траверс 3 с шарнирно закрепленными на них крыльями 4 ротора и диагональными растяжками 5, предотвращающими провисание траверс. Крылья могут быть изготовлены из листового или гофрированного материала, например стеклопластика и оцинкованного кровельного железа.The rotor wind drive contains a vertical mast 1 with a rotary support 2 on bearings with crossed rollers, which can withstand not only radial, axial, but also tipping loads of rotation of the horizontal traverse 3 with the wings 4 of the rotor pivotally mounted on them and 5 diagonal braces to prevent sagging of the traverse . The wings can be made of sheet or corrugated material, for example fiberglass and galvanized roofing iron.

Кормовые и носовые части крыльев 4 соединены между собой связующими стержнями 6 через рым-болты 7 и коуши 8. Стержни 6 могут соединять или кромки смежных крыльев, или кромки попарно противоположных крыльев (фигуры 2, 3), что обеспечивает взаимосвязь и синхронный поворот крыльев 4 на резинометаллических шарнирах 9, обладающих прогрессивными характеристиками упругости, которые мягко ограничивают диапазон углов поворота этих крыльев относительно их траверс. Эта шарниры 9 крепятся на внешних концах горизонтальных траверс 3 и поперечных переборках 10 крыльев 4. Крылья снабжены носовым обтекателем 11 U-образного горизонтального сечения, укрепленным на передней внешней части дугообразных шпангоутов 12 (фигура 4). Внутренняя часть обшивки крыла 13 крепится на задней внутренней стороне шпангоутов 12 с образованием перекрытия 14 кромок обтекателя и обшивки крыла 13 на величину N. При этом между обтекателем 11 и внутренней обшивкой крыла 13 образуется вертикальная сквозная щель 15, шириной Z, которая определяется шириной шпангоутов 12. Продольная щель обеспечивает реактивную тягу крыла на закритических углах атаки набегающего потока воздуха. Поэтому щелевые крылья незамкнутого профиля эффективно работают при закритических углах атаки в пределах всех 360°, что выгодно отличает предложенную конструкцию от классического профиля крыльев традиционной компоновки роторов ветродвигателей.The aft and bow parts of the wings 4 are interconnected by connecting rods 6 through eyebolts 7 and thimbles 8. The rods 6 can connect either the edges of adjacent wings or the edges of pairwise opposite wings (figures 2, 3), which ensures interconnection and synchronous rotation of the wings 4 on rubber-metal hinges 9 having progressive elasticity characteristics that gently limit the range of angles of rotation of these wings relative to their traverses. This hinges 9 are mounted on the outer ends of the horizontal traverses 3 and the transverse bulkheads 10 of the wings 4. The wings are equipped with a nose fairing 11 of a U-shaped horizontal section, mounted on the front outer part of the arcuate frames 12 (figure 4). The inner part of the wing skin 13 is mounted on the rear inner side of the frames 12 with the formation of overlapping 14 of the edges of the fairing and skin of the wing 13 by N. At the same time, a vertical through gap 15 is formed between the cowl 11 and the internal skin of the wing 13, the width Z, which is determined by the width of the frames 12 The longitudinal slit provides reactive thrust of the wing at supercritical angles of attack of the incoming air flow. Therefore, slotted wings of an open profile effectively work at supercritical angles of attack within all 360 °, which distinguishes the proposed design from the classical profile of the wings of the traditional layout of rotors of wind turbines.

Вертикальная ось мачты 1 через карданный шарнир 16 соединена с верхней полуосью самоблокирующегося дифференциала 17, например с упругофрикционной связью между полуосями. Если полуось дифференциала распложена не строго вертикально, то целесообразно использовать не карданный шарнир, а шарнир равных угловых скоростей (ШРУС), что обеспечит плавную работу ветропривода. Нижняя полуось дифференциала 17 через обгонную муфту 18 связана с неподвижным тормозом 19, а водило дифференциала - с конической главной передачей 20. Боковая шестерня 21 главной передачи кинематически связана с тихоходным компрессором 22, снабженным предохранительным редукционным клапаном 23 и подключенным параллельно собственному компрессору тепловой машины, которая является полезной нагрузкой ветропривода, например, штатному компрессору 24 кондиционера, чиллера или теплового насоса со своим электродвигателем 25.The vertical axis of the mast 1 through a cardan joint 16 is connected to the upper half shaft of a self-locking differential 17, for example, with an elastofriction coupling between the half shafts. If the differential axle is not located strictly vertically, then it is advisable to use not a universal joint, but a constant velocity joint (CV joint), which will ensure smooth operation of the wind drive. The lower semi-axis of the differential 17 through the overrunning clutch 18 is connected to the stationary brake 19, and the differential carrier is connected to the bevel final drive 20. The lateral gear 21 of the final drive is kinematically connected to the low-speed compressor 22, equipped with a safety pressure reducing valve 23 and connected in parallel to its own compressor of the heat engine, which is the payload of a wind turbine, for example, a standard compressor 24 of an air conditioner, chiller or heat pump with its own electric motor 25.

Предложенный ветропривод работает следующим образом.The proposed wind drive works as follows.

Воздушный поток ветра (фигура 4), падающий на ротор ветропривода со скоростью V вдоль одной из пары траверс 3, обтекая кромки перпендикулярных ему крыльев, создает на шарнирах 9 пару аэродинамических сил F1 и F2 (которые соответствуют движению «галфинд» в парусной терминологии).The air flow of the wind (figure 4), falling on the rotor of the wind turbine with a speed V along one of the pair of traverses 3, flowing around the edges of the wings perpendicular to it, creates on the hinges 9 a pair of aerodynamic forces F 1 and F 2 (which correspond to the “gulfind” movement in sailing terminology )

При этом часть воздушного потока упирается в носовой обтекатель 11, дополнительно увеличивая величину общего вращающего момента М за счет вихревого обхода носовой части крыла со скоростью V′, задней внутренней обшивки крыла 13 со скоростью V′′ и через сквозную продольную щель 15 со скоростью V′′′. Интенсивность этого вихря и соответствующей реактивной силы тяги определяются относительной величиной Z щели 15 и величиной N перекрытия 14.In this case, part of the air flow abuts against the nose fairing 11, further increasing the total torque M due to the vortex bypass of the nose of the wing with a speed V ′, the rear inner skin of the wing 13 with a speed V ″ and through the through longitudinal slot 15 with a speed V ′ ′ ′. The intensity of this vortex and the corresponding reactive thrust are determined by the relative value Z of the gap 15 and the value N of the overlap 14.

На траверсах 3′, перпендикулярных направлению ветра, крылья 4 одновременно совершают поворот «оверштаг» (то есть пересекают линию ветра передней кромкой обтекателя) и очень опасный, резкий поворот «фордевинд» (когда линия ветра пересекается задней кромкой внутренней обшивки), который демпфируется связующими стержнями 6 и резинометаллическими шарнирами 9. Поэтому пара таких крыльев совместно совершает комплексный поворот «фордевинд-оверштаг», мягко использующий силу ветра для создания вращающего момента М даже на малой скорости ветра. Этому способствует и увеличенное лобовое сопротивление обтекателя 11 в попутном направлении ветра, что обеспечивает уверенный самозапуск такого ротора без его предварительной раскрутки. При этом вертикальная мачта 1 ротора через кардан 16 вращает обе фрикционно-связанные полуоси, если выходной момент на боковой шестерне 21 не превышает момента самоблокировки. В этом режиме коэффициент мультипликации главной передачи максимален, и обгонная муфта 20 свободно вращается, обеспечивая передачу всей мощности ветропривода тихоходному компрессору 22, который перекачивает хладагент через кондиционер, чиллер или тепловой насос вместо штатного компрессора 24 с автоматически выключенным электродвигателем 25. Если же скорость вращения ветропривода возрастет вместе с моментом вращения тиховодного компрессора 22, то дифференциал разблокируется и нижняя полуось будет стремиться вращаться в противоположном направлении, но этому будет препятствовать обгонная муфта 18 с тормозом 19. Поэтому в данном режиме нижняя полуось просто остановится, а коэффициент мультипликации уменьшится вдвое, что обеспечит автоматическое согласование ветровой и механической нагрузки.On traverses 3 ′, perpendicular to the direction of the wind, the wings 4 simultaneously make an “overshoot” turn (that is, cross the wind line with the front edge of the fairing) and a very dangerous, sharp turn “fordewind” (when the wind line intersects the trailing edge of the inner skin), which is damped by binders rods 6 and rubber-metal hinges 9. Therefore, a pair of such wings together makes a complex “fordewind-overstag” turn, gently using the wind force to create a torque M even at a low wind speed. This is facilitated by the increased drag of the fairing 11 in the tailwind direction, which ensures reliable self-start of such a rotor without its prior promotion. In this case, the vertical mast 1 of the rotor through the cardan 16 rotates both friction-linked axle shafts, if the output moment on the side gear 21 does not exceed the moment of self-locking. In this mode, the main gear multiplier coefficient is maximum, and the freewheel 20 rotates freely, providing the entire power of the wind drive to a low-speed compressor 22, which pumps refrigerant through an air conditioner, chiller, or heat pump instead of a standard compressor 24 with the motor 25 automatically turned off. If the speed of rotation of the wind drive increases together with the moment of rotation of the low-speed compressor 22, then the differential is unlocked and the lower axis will tend to rotate in the opposite direction, but this will be prevented by overrunning clutch 18 with brake 19. Therefore, in this mode, the lower axis will simply stop, and the multiplier will be halved, which will ensure automatic coordination of wind and mechanical loads.

При дальнейшем возрастании ветровой нагрузки до штормового уровня начнет пробуксовывать тормоз 19 и далее сработает предохранительный редукционный клапан 23, который исключит возникновение аварийных ситуаций в кондиционере или тепловом насосе. Когда же ветер утихнет, то для поддержания заданного перепада давлений сработает автоматика тепловой машины, которая включит электродвигатель 25 и соответственно его собственный компрессор 24, который обеспечивает нормальную работу всей системы в обычном режиме. Поэтому средняя мощность, потребляемая электродвигателем 25, резко падает и тепловой насос или иная механическая нагрузка значительное время работают на энергии ветропривода, обеспечивая существенную экономию среднегодового потребления электроэнергии и эффективное тепло- хладоснабжение автономных объектов с полезной мощностью гораздо выше, чем при использовании даже многополюсных электрогенераторов. Предложенные U-образные обтекатели Савониуса на носовой кромке крыльев увеличивают вращающий момент ротора на всей ометаемой им поверхности. Тогда как общий коэффициент преобразования энергии на выходе стандартного теплового насоса или кондиционера позволяет получить более трех - четырех киловатт тепловой энергии на каждый киловатт ветровой энергии, вырабатываемой заявляемым ветроприводом, который автоматически дублируется штатным электродвигателем кондиционера или теплового насоса при отсутствии ветра.With a further increase in wind load to a storm level, the brake 19 will begin to slip and then the safety pressure reducing valve 23 will work, which will eliminate the occurrence of emergency situations in the air conditioner or heat pump. When the wind has died down, in order to maintain a given pressure drop, the automation of the heat engine will work, which will turn on the electric motor 25 and, accordingly, its own compressor 24, which ensures the normal operation of the entire system in normal mode. Therefore, the average power consumed by electric motor 25 drops sharply, and the heat pump or other mechanical load works for a long time on the energy of the wind drive, providing significant savings in the average annual energy consumption and efficient heat and cold supply of autonomous facilities with useful power much higher than when using even multi-pole generators. The proposed Savonius U-shaped fairings on the nose edge of the wings increase the rotor torque on the entire surface swept by it. While the total energy conversion coefficient at the output of a standard heat pump or air conditioner allows you to get more than three to four kilowatts of heat energy for every kilowatt of wind energy generated by the inventive wind drive, which is automatically duplicated by a standard electric motor of the air conditioner or heat pump in the absence of wind.

Благодаря использованию крыла незамкнутого профиля с продольной щелью, обеспечению жесткого исполнения крыла вместе с обтекателем и механической взаимосвязи между крыльями удалось повысить надежность и технологичность конструкции ротора ветропривода.Thanks to the use of an open-profile wing with a longitudinal slit, to ensuring a rigid wing design together with a fairing and mechanical interconnection between the wings, it was possible to increase the reliability and adaptability of the design of the wind drive rotor.

Поскольку в конструкции предлагаемого ветропривода содержатся, в основном, стандартные детали заднего моста автомобиля и серийно выпускаемые элементы гидравлики, то его массовый выпуск может быть организован на любом металлообрабатывающем предприятии для альтернативного энергоснабжения жилых, производственных и сельскохозяйственных объектов особенно средних и северных широт, где тепло гораздо нужнее, чем электричество.Since the design of the proposed wind drive contains mainly standard parts of the rear axle of the car and commercially available hydraulic elements, its mass production can be organized at any metal processing enterprise for alternative energy supply of residential, industrial and agricultural facilities, especially in the middle and northern latitudes, where the heat is much more needed than electricity.

Claims (8)

1. Роторный ветропривод, содержащий вертикальную мачту с опорно-поворотным устройством и горизонтальными траверсами с шарнирно закрепленными на них крыльями ротора, соединенными между собой связующими стержнями, отличающийся тем, что на внешних концах горизонтальных траверс, соединенных диагональными растяжками с мачтой, закреплены посредством резинометаллических шарниров щелевые крылья незамкнутого профиля, образованные в носовой части обтекателем U-образного горизонтального сечения, укрепленным на передней внешней части дугообразных шпангоутов, а в кормовой части обшивка крыла укреплена на задней внутренней стороне шпангоутов с образованием вертикальной сквозной продольной щели на ширину шпангоута и с образованием перекрытия смежных кромок обтекателя и обшивки крыла на величину не меньше ширины шпангоута, при этом связующие стержни, соединяющие крылья между собой, скреплены с кормовыми и носовыми частями крыльев ротора, мачта которого посредством карданного шарнира соединена с верхней полуосью самоблокирующегося дифференциала, его нижняя полуось через обгонную муфту связана с неподвижным тормозом, а водило - с конической главной передачей, у которой боковая шестерня кинематически связана с тихоходным компрессором, снабженным предохранительным редукционным клапаном и подключенным параллельно с собственным компрессором тепловой машины.1. A rotary wind actuator containing a vertical mast with a slewing-rotary device and horizontal traverses with rotor wings pivotally mounted to them, interconnected by connecting rods, characterized in that on the outer ends of the horizontal traverse connected by diagonal braces to the mast, are fixed by rubber-metal hinges gap open wings formed in the bow by a U-shaped fairing of horizontal section mounted on the front outer part of the arc large frames, and in the aft part, the wing sheathing is fixed on the rear inner side of the frames with the formation of a vertical through longitudinal slit to the width of the frame and with the formation of overlapping adjacent edges of the fairing and skin of the wing by an amount not less than the width of the frame, while the connecting rods connecting the wings to each other , fastened to the stern and fore parts of the wings of the rotor, the mast of which is connected via the universal joint with the upper half shaft of the self-locking differential, its lower half shaft through nnuyu coupling associated with the fixed brake carrier and - a conical main gear, in which the side gear is kinematically coupled with the low-speed compressor, provided with a safety pressure relief valve and is connected in parallel with its own compressor heat engine. 2. Роторный ветропривод по п.1, отличающийся тем, что мачта соединена с верхней полуосью самоблокирующегося дифференциала посредством упругого полукарданного шарнира.2. The rotary wind actuator according to claim 1, characterized in that the mast is connected to the upper axis of the self-locking differential by means of an elastic half-cardan joint. 3. Роторный ветропривод по п.1, отличающийся тем, что мачта соединена с верхней полуосью самоблокирующегося дифференциала посредством шарнира равных угловых скоростей.3. The rotary wind actuator according to claim 1, characterized in that the mast is connected to the upper axis of the self-locking differential by a hinge of equal angular velocities. 4. Роторный ветропривод по п.1, отличающийся тем, что в качестве тепловой машины используется кондиционер.4. The rotary wind drive according to claim 1, characterized in that the air conditioner is used as the heat engine. 5. Роторный ветропривод по п.1, отличающийся тем, что в качестве тепловой машины используется тепловой насос.5. The rotary wind drive according to claim 1, characterized in that the heat pump uses a heat pump. 6. Роторный ветропривод по п.1, отличающийся тем, что в качестве тепловой машины используется чиллер.6. The rotary wind drive according to claim 1, characterized in that a chiller is used as a heat engine. 7. Роторный ветропривод по п.1, отличающийся тем, что связующие стержни последовательно соединяют между собой соседние крылья.7. The rotary wind drive according to claim 1, characterized in that the connecting rods sequentially connect adjacent wings. 8. Роторный ветропривод по п.1, отличающийся тем, что связующие стержни соединяют между собой попарно противоположные крылья. 8. The rotary wind drive according to claim 1, characterized in that the connecting rods connect in pairs opposite wings.
RU2010152938/06A 2010-12-23 2010-12-23 Rotary wind drive RU2471085C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010152938/06A RU2471085C2 (en) 2010-12-23 2010-12-23 Rotary wind drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010152938/06A RU2471085C2 (en) 2010-12-23 2010-12-23 Rotary wind drive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010152938A RU2010152938A (en) 2011-05-27
RU2471085C2 true RU2471085C2 (en) 2012-12-27

Family

ID=44734675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010152938/06A RU2471085C2 (en) 2010-12-23 2010-12-23 Rotary wind drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2471085C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1553755A1 (en) * 1988-06-21 1990-03-30 Днепропетровский государственный университет им.300-летия воссоединения Украины с Россией Windmill
US5494407A (en) * 1994-12-16 1996-02-27 Benesh; Alvin H. Wind turbine with savonius-type rotor
UA12474A (en) * 1992-11-11 1997-02-28 Сумський Державний Університет Wind-wheel blade
RU2182255C2 (en) * 1995-03-14 2002-05-10 Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова Composite savonius-type rotor
RU2269028C2 (en) * 2002-11-12 2006-01-27 Андрей Леонидович Шпади Rotor windmill
RU2307951C1 (en) * 2006-03-14 2007-10-10 Юрий Иванович Куликов Method of automatic control of wing of windmill with vertical axle of rotation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1553755A1 (en) * 1988-06-21 1990-03-30 Днепропетровский государственный университет им.300-летия воссоединения Украины с Россией Windmill
UA12474A (en) * 1992-11-11 1997-02-28 Сумський Державний Університет Wind-wheel blade
US5494407A (en) * 1994-12-16 1996-02-27 Benesh; Alvin H. Wind turbine with savonius-type rotor
RU2182255C2 (en) * 1995-03-14 2002-05-10 Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова Composite savonius-type rotor
RU2269028C2 (en) * 2002-11-12 2006-01-27 Андрей Леонидович Шпади Rotor windmill
RU2307951C1 (en) * 2006-03-14 2007-10-10 Юрий Иванович Куликов Method of automatic control of wing of windmill with vertical axle of rotation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010152938A (en) 2011-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5183386A (en) Vertical axis sail bladed wind turbine
US5171127A (en) Vertical axis sail bladed wind turbine
US20060151664A1 (en) Power transmission device
US8333561B2 (en) Vertical axis wind turbine
CN106741912B (en) Foldable long-endurance multi-rotor unmanned aerial vehicle
US9816384B2 (en) Power generation apparatus
EP3613980A1 (en) Vertical-shaft turbine
US20130170990A1 (en) Power generation apparatus
CN105257457B (en) Utilize the TRT for waving twisted coupling motion pick fluid dynamic energy of Oscillating Airfoil
CN106121912A (en) A kind of vertical axis adjustable wing wind-driven generator
RU2471085C2 (en) Rotary wind drive
EP3643913B1 (en) Sail device
RU2536442C2 (en) Air propeller of wind-driven power plants with adaptive blades
US20090016882A1 (en) Apparatus for Capturing Kinetic Energy
CN210240458U (en) Coaxial planetary gear reducer
JP2014156838A (en) Wind power generator
CN110608131B (en) Passively controlled movable winglet device
EP2605962B1 (en) A wing control system
RU49584U1 (en) ROTARY WIND ENGINE
CN202360299U (en) Feathering shut-down mechanism of small and medium-sized wind driven generator
RU2563558C2 (en) Cylindrical wind turbine
CN103233855B (en) Mixed-pitch technology of wind power impeller
CN106864740A (en) The drive mechanism and method of axle progress of disease pitch quadrotor
KR101262731B1 (en) Propeller device consisting of rotor blades
CN117329065A (en) Double-wind-wheel blade assembly suitable for deep-open-sea fan and wind driven generator

Legal Events

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

Effective date: 20151224