RU2488020C2 - Wind-powered engine mockup for adjustment of wind-powered engine for specified wind conditions - Google Patents

Wind-powered engine mockup for adjustment of wind-powered engine for specified wind conditions Download PDF

Info

Publication number
RU2488020C2
RU2488020C2 RU2010122680/06A RU2010122680A RU2488020C2 RU 2488020 C2 RU2488020 C2 RU 2488020C2 RU 2010122680/06 A RU2010122680/06 A RU 2010122680/06A RU 2010122680 A RU2010122680 A RU 2010122680A RU 2488020 C2 RU2488020 C2 RU 2488020C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
rotor
blades
powered engine
wind turbine
Prior art date
Application number
RU2010122680/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010122680A (en
Inventor
Сергей Викторович Лопатинский
Юрий Ахметович Ян-Борисов
Николай Виссарионович Ершов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева"
Priority to RU2010122680/06A priority Critical patent/RU2488020C2/en
Publication of RU2010122680A publication Critical patent/RU2010122680A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2488020C2 publication Critical patent/RU2488020C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: wind-powered engine mockup for adjustment of a wind-powered engine for specified wind conditions comprises a rotor with blades. Blades are fixed with locating elements in locating holes of a ring fixed by means of brackets on the axis of rotor rotation. Locating elements are made as quick-detachable for variation of a number of rotor blades and angle of their inclination to the axis of rotor rotation. The start of the rotor blades matches the inner diameter of the ring. The external diameter of the ring complies with such deviation of the rotor blades, when the distance from the central axis to the end of the rotor blade is maximum. Rotor blades with stator blades of the wind-powered engine mockup are directed towards each other.
EFFECT: increased efficiency of power generation, by means of preliminary setting of a wind-powered engine for specified wind conditions and tryout of different versions of its structural design on a mockup.
1 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области малой энергетики, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано при проектировании ветроэнергетических установок.The present invention relates to the field of small energy, in particular to wind turbines, and can be used in the design of wind power plants.

Из патентной литературы известна система регулирования мощности ветроэнергетической установки путем активного динамического изменения коэффициента мощности и размера рабочей площади: по мере увеличения скорости потока рабочая площадь уменьшается путем относительного перемещения сегментов лопастей, кроме того, регулируют угол атаки лопастей (ЕР №1777410, F03D 7/00).A system for regulating the power of a wind power installation by actively dynamically changing the power factor and the size of the working area is known from the patent literature: as the flow rate increases, the working area decreases by the relative movement of the blade segments, in addition, the angle of attack of the blades is regulated (EP No. 1777410, F03D 7/00 )

Также известен способ управления работой ветродвигателя с вертикальной осью вращения и устройство для осуществления этого способа, который заключается в том, что при ветре раскручивают лопасти ротора и подключают рабочую машину (а.с. №1703855, F03D 7/06).Also known is a method of controlling the operation of a wind turbine with a vertical axis of rotation and a device for implementing this method, which consists in the fact that in the wind they untwist the rotor blades and connect a working machine (AS No. 1703855, F03D 7/06).

Недостаток аналогов заключается в том, что управление работой ветродвигателя осуществляется на функционирующей установке, т.е. выбор оптимального варианта количества лопастей на роторе и угла их наклона, от чего зависит и скорость вращения ротора и КПД, происходит методом «проб и ошибок» на уже эксплуатируемом оборудовании.The disadvantage of analogues is that the control of the wind turbine is carried out on a functioning installation, i.e. the choice of the best option for the number of blades on the rotor and their angle of inclination, which determines the speed of rotation of the rotor and efficiency, occurs by the method of “trial and error” on already operating equipment.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению является ветродвигатель, в котором на кронштейнах зафиксирована пластина в форме кольца, на котором расположены установочные отверстия для крепления установочными элементами лопаток ротора (патент US 796836).The closest analogue to the proposed technical solution is a wind turbine, in which a plate in the form of a ring is fixed on the brackets, on which are mounting holes for mounting rotor blades by mounting elements (patent US 796836).

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении эффективности выработки электроэнергии, путем предварительной настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия и отработки различных вариантов его конструктивного исполнения на макете.The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency of power generation by pre-tuning the wind turbine to the specified wind conditions and working out various options for its design on the layout.

Поставленная задача решается тем, что в макете ветродвигателя для настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия, содержащем ротор с лопатками, фиксирующимися установочными элементами в установочных отверстиях кольца, закрепленного при помощи кронштейнов на оси вращения ротора, установочные элементы выполнены быстросъемными для варьирования количества лопаток ротора и угла их наклона к оси вращения ротора так, что начало лопаток ротора совпадает с внутренним диаметром кольца, наружный диаметр которого соответствует такому отклонению лопаток ротора, когда расстояние от центральной оси до окончания лопатки ротора максимально, при этом лопатки ротора с лопатками статора макета ветродвигателя направлены навстречу друг другу.The problem is solved in that in the layout of the wind turbine to adjust the wind turbine to the specified wind conditions, containing a rotor with blades, locking installation elements in the mounting holes of the ring, fixed with brackets on the axis of rotation of the rotor, the mounting elements are quick-detachable to vary the number of rotor blades and angle their inclination to the axis of rotation of the rotor so that the beginning of the rotor blades coincides with the inner diameter of the ring, the outer diameter of which corresponds to deviation of the rotor blades when the distance from the central axis of the rotor blade to the maximum closure, the rotor blade from a wind turbine layout stator vanes are directed towards each other.

На фиг.1 представлена схема расположения макета ветродвигателя в аэротрубе, на фиг.2 - схема макета ветродвигателя, на фиг.3 - график зависимости мощности ВЭУ от угла наклона лопаток.Figure 1 presents the layout of the layout of the wind turbine in the wind tunnel, figure 2 is a layout of the layout of the wind turbine, figure 3 is a graph of the dependence of the power of the wind turbine on the angle of inclination of the blades.

Макет 1 ветродвигателя для настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия, ротор 2 и статор 3 которого имеют соответственно лопатки 4 и 5. Ротор 2 вращается вокруг оси 6.The layout 1 of the wind turbine to adjust the wind turbine to the specified wind conditions, the rotor 2 and the stator 3 of which have blades 4 and 5, respectively. The rotor 2 rotates around axis 6.

На оси вращения 6 при помощи кронштейнов 7 закреплено кольцо 8, имеющее установочные отверстия 9, в которых при помощи быстросъемных установочных элементов 10 крепятся лопатки 4 ротора 2.On the axis of rotation 6, with the help of brackets 7, a ring 8 is fixed, having mounting holes 9 in which the blades 4 of the rotor 2 are attached using quick-detachable mounting elements 10.

Лопатки 4 ротора 2 размещены на кольце 8 таким образом, что их начало совпадает с окружностью 11 малого диаметра кольца 8, а окружность 12 большого диаметра кольца 8 соответствует такому отклонению лопаток ротора, когда расстояние от центральной оси до окончания лопатки ротора максимально. При этом лопатки 4 ротора 2 с лопатками 5 статора 3 макета 1 ветродвигателя направлены навстречу друг другу.The blades 4 of the rotor 2 are placed on the ring 8 so that their beginning coincides with the circle 11 of the small diameter of the ring 8, and the circle 12 of the large diameter of the ring 8 corresponds to such a deviation of the rotor blades when the distance from the central axis to the end of the rotor blade is maximum. In this case, the blades 4 of the rotor 2 with the blades 5 of the stator 3 of the layout 1 of the wind turbine are directed towards each other.

Макет 1 ветродвигателя помещают в аэродинамическую трубу 13, настроенную на определенную скорость ветра. Затем быстросъемными установочными элементами 10 производят перестановку лопаток 4 ротора 2, меняя угол их наклона 14 к оси вращения 6, а также изменяют (увеличивают или уменьшают) их количественный состав.The layout 1 of the wind turbine is placed in the wind tunnel 13, tuned to a specific wind speed. Then quick-detachable installation elements 10 rearrange the blades 4 of the rotor 2, changing the angle of their inclination 14 to the axis of rotation 6, and also change (increase or decrease) their quantitative composition.

Таким образом, происходит выбор оптимального варианта компоновки ветродвигателя, который переносят на действующую модель.Thus, the choice of the optimal layout of the wind turbine, which is transferred to the current model.

Рассмотрим варианты настройки ветродвигателя:Consider the options for setting up a wind turbine:

Макет 1 ветродвигателя, включающий 12 лопаток 4 ротора, помещаем в аэротрубу 13, продуваемую со скоростью 10 м/сек. С оси 6 снимаем следующие показания: скорость 60 об/мин, мощность - 420 Вт.Layout 1 of a wind turbine, including 12 blades 4 of the rotor, placed in a wind tunnel 13, blown at a speed of 10 m / s. From axis 6 we take the following readings: speed 60 rpm, power - 420 watts.

Повторяем продувку с той же скоростью, но с 9-ю лопатками - скорость вращения - 120 об/мин, мощность - 315 Вт.Repeat the purge at the same speed, but with 9 blades - rotation speed - 120 rpm, power - 315 watts.

Следующее уменьшение количества лопаток до 8 дает скорость вращения 250 об/мин, мощность - 280 Вт.The next decrease in the number of blades to 8 gives a rotation speed of 250 rpm, power - 280 watts.

В связи с тем, что рекомендуемая скорость вращения ротора 2 должна быть в пределах 100÷150 об/мин, то выбираем ветродвигатель с 9-ю лопатками ротора.Due to the fact that the recommended speed of rotation of the rotor 2 should be within 100 ÷ 150 rpm, we select a wind turbine with 9 rotor blades.

Выбранный ветродвигатель с 9-ю лопатками ротора устанавливаем в аэротрубу 13, скорость продувки остается прежней - 10 м/сек, меняется только угол наклона лопаток от 0° до 45°, в зависимости от которого измеряем мощность и строим график. Из построенного графика зависимости мощности от угла наклона: при α=8° получаем наиболее выгодное значение мощности.The selected wind turbine with 9 rotor blades is installed in the wind tunnel 13, the purge speed remains the same - 10 m / s, only the angle of inclination of the blades varies from 0 ° to 45 °, depending on which we measure power and build a graph. From the constructed graph of the dependence of power on the angle of inclination: at α = 8 ° we obtain the most favorable power value.

Таким образом, при скорости ветра 10 м/сек, количестве 9 лопаток 4 ротора 2 и угле их наклона α=8° ветродвигатель достигает наибольшей эффективности выработки электроэнергии.Thus, at a wind speed of 10 m / s, the number of 9 blades 4 of the rotor 2 and their angle of inclination α = 8 °, the wind turbine achieves the greatest efficiency in generating electricity.

Предлагаемая конструкция макета ветродвигателя для настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия позволяет варьировать количество лопаток ротора и угол их наклона к оси вращения ротора, производя отработку различных конструктивных исполнений ветродвигателя.The proposed design of the layout of the wind turbine to adjust the wind turbine to the specified wind conditions allows you to vary the number of rotor blades and the angle of their inclination to the axis of rotation of the rotor, working out various designs of the wind turbine.

Помещая макет ветродвигателя в аэротрубу и создавая при этом определенные ветровые условия, получаем возможность, без дополнительных производственных затрат, влиять на главный показатель - эффективность выработки электроэнергии.By placing a wind turbine model in a wind tunnel and creating certain wind conditions, we get the opportunity, without additional production costs, to influence the main indicator - the efficiency of electricity generation.

Claims (1)

Макет ветродвигателя для настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия, содержащий ротор с лопатками, фиксирующимися установочными элементами в установочных отверстиях кольца, закрепленного при помощи кронштейнов на оси вращения ротора, отличающийся тем, что установочные элементы выполнены быстросъемными для варьирования количества лопаток ротора и угла их наклона к оси вращения ротора так, что начало лопаток ротора совпадает с внутренним диаметром кольца, наружный диаметр которого соответствует такому отклонению лопаток ротора, когда расстояние от центральной оси до окончания лопатки ротора максимально, при этом лопатки ротора с лопатками статора макета ветродвигателя направлены навстречу друг другу. The layout of the wind turbine for adjusting the wind turbine to the specified wind conditions, comprising a rotor with blades fixed by mounting elements in the mounting holes of the ring fixed with brackets on the axis of rotation of the rotor, characterized in that the mounting elements are quick-detachable to vary the number of rotor blades and their angle of inclination to the axis of rotation of the rotor so that the beginning of the rotor blades coincides with the inner diameter of the ring, the outer diameter of which corresponds to such a deviation of the blades p otor when the distance from the central axis to the end of the rotor blade is maximum, while the rotor blades with the stator vanes of the wind turbine layout are directed towards each other.
RU2010122680/06A 2010-06-04 2010-06-04 Wind-powered engine mockup for adjustment of wind-powered engine for specified wind conditions RU2488020C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010122680/06A RU2488020C2 (en) 2010-06-04 2010-06-04 Wind-powered engine mockup for adjustment of wind-powered engine for specified wind conditions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010122680/06A RU2488020C2 (en) 2010-06-04 2010-06-04 Wind-powered engine mockup for adjustment of wind-powered engine for specified wind conditions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010122680A RU2010122680A (en) 2011-12-10
RU2488020C2 true RU2488020C2 (en) 2013-07-20

Family

ID=45405237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010122680/06A RU2488020C2 (en) 2010-06-04 2010-06-04 Wind-powered engine mockup for adjustment of wind-powered engine for specified wind conditions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2488020C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US796836A (en) * 1905-05-11 1905-08-08 Addison C Fletcher Propulsion-wheel.
US4256435A (en) * 1978-08-02 1981-03-17 Eckel Oliver C Mounting support blocks for pivotal rotor of wind turbine
RU2329398C2 (en) * 2003-10-22 2008-07-20 Глобал Энерджи Ко., Лтд. Wind-energetic plant with vertical axis
EA200801324A1 (en) * 2008-03-18 2009-10-30 Игорь Владимирович ПРУС WIND POWER (OPTIONS)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US796836A (en) * 1905-05-11 1905-08-08 Addison C Fletcher Propulsion-wheel.
US4256435A (en) * 1978-08-02 1981-03-17 Eckel Oliver C Mounting support blocks for pivotal rotor of wind turbine
RU2329398C2 (en) * 2003-10-22 2008-07-20 Глобал Энерджи Ко., Лтд. Wind-energetic plant with vertical axis
EA200801324A1 (en) * 2008-03-18 2009-10-30 Игорь Владимирович ПРУС WIND POWER (OPTIONS)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A simplified design method and wind-tunnel study of horizontal-axis windmills, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Volume 6, Issues 3-A, October 1980, Pages 189-205. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010122680A (en) 2011-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2405133B1 (en) Wind farm and method of controlling power production of a wind turbine of a wind farm
KR100808833B1 (en) Operating method for a wind park
DK2096301T3 (en) Method of operating a wind turbine plant under high wind conditions
DK2694808T3 (en) WIND ENERGY INSTALLATION AND PROCEDURE FOR OPERATING A WIND ENERGY INSTALLATION
US7750490B2 (en) Method and system for extracting inertial energy from a wind turbine
KR101282540B1 (en) Wind turbine generator
US8303249B2 (en) Wind turbine and method for optimizing energy production therein
RU2014129884A (en) GONDOLA WIND POWER INSTALLATION
MX2009001757A (en) Wind driven power generator.
WO2009132348A3 (en) Wind driven power generator with moveable cam
KR20150063568A (en) Method for operating a wind turbine
EP2169219A3 (en) System and method for controlling a wind turbine during loss of grid power and changing wind conditions
EP2198151A1 (en) Multistage wind turbine with variable blade displacement
JP6746552B2 (en) Wind power generator
ATE547623T1 (en) WIND TURBINE AND DEVICE FOR ADJUSTING THE BLADE ANGLE
AU2012276300A1 (en) Vertical axis wind turbine with variable pitch mechanism
TN2014000124A1 (en) Horizontal axis wind turbine and secondary wind rotor
RU2488020C2 (en) Wind-powered engine mockup for adjustment of wind-powered engine for specified wind conditions
BR112017012929B1 (en) Method of operating a wind turbine
WO2011131792A3 (en) Wind turbine direction control
RU104252U1 (en) WIND POWER PLANT
KR20130074261A (en) Control device and method of pitch angle for wind turbine
KR101006171B1 (en) Wind force generator device
KR100809837B1 (en) Vertical axis a windmill a cylinder blade adjust storage
DK2463523T3 (en) Speed adjustable rotor device for a wind turbine

Legal Events

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

Effective date: 20160605