RU2498109C2 - Carousel windwheel - Google Patents
Carousel windwheel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498109C2 RU2498109C2 RU2011129484/06A RU2011129484A RU2498109C2 RU 2498109 C2 RU2498109 C2 RU 2498109C2 RU 2011129484/06 A RU2011129484/06 A RU 2011129484/06A RU 2011129484 A RU2011129484 A RU 2011129484A RU 2498109 C2 RU2498109 C2 RU 2498109C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tier
- flaps
- blades
- wind wheel
- rotation
- 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
Description
Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветродвигателям с осью вращения ротора, перпендикулярной направлению ветра.The invention relates to the field of wind energy, namely to wind turbines with an axis of rotation of the rotor perpendicular to the direction of the wind.
Известно карусельное ветроколесо, содержащее вертикальный вал и закрепленные на нем рамочные махи, на которые шарнирно установлены плоские прямоугольные лопасти, работающие в двух режимах: рабочем-лопасти прижаты к упорам, причем с целью повышения надежности при штормовом ветре упоры имеют некоторые демпферы, расположенные на махах со стороны вертикальной оси; флюгерном - лопасти по мере движения в этом режиме вращаются в диапазоне от 0 до 180 градусов (см. А.С. CCCP, SU, 1017814 A, кл. F03D 3/00, 05.01.1982).A carousel wind wheel is known that contains a vertical shaft and frame frames fixed on it, onto which flat rectangular blades are pivotally mounted, operating in two modes: the working blades are pressed against the stops, and in order to increase reliability in case of a storm wind, the stops have some dampers located on the wings from the vertical axis; vane - as the blades move in this mode, they rotate in the range from 0 to 180 degrees (see AS CCCP, SU, 1017814 A,
Известно карусельное ветроколесо, содержащее вертикальный вал и закрепленные симметрично к нему махи, на которые шарнирно закреплены плоские прямоугольные поворотные лопасти и упоры. Махи установленные n ярусами, причем на каждом ярусе больше двух махов. Комплект махов каждого верхнего яруса смещен относительно комплекта махов нижнего яруса на угол α=π/2n, где n - количество ярусов (см. А.С. CCCP, SU, 1663226 A1, кл. F03D 3/06, 25.04.1989).A carousel wind wheel is known that contains a vertical shaft and flies mounted symmetrically to it, onto which flat rectangular rotary blades and stops are articulated. Machs are set in n tiers, and on each tier there are more than two mach. The set of tacks of each upper tier is shifted relative to the set of tacks of the lower tier by an angle α = π / 2n, where n is the number of tiers (see A.S. CCCP, SU, 1663226 A1, class F03D 3/06, 04/25/1989).
Основным недостатком рассмотренных выше устройств является невысокий КПД, т.к. используется только 50% энергии ветрового потока, попадающего на «ометаемую» площадь рассматриваемого устройства, содержащее к (k>3) установленных на вертикальной оси махов. Кроме того, при увеличении количества ярусов n угол сдвига а между махами нижнего яруса и верхними уменьшается, создавая ассиметрию конструкции и провоцируя неравномерность. При виде сверху получаем сгущение проекций Известно карусельное ветроколесо (Патент Российской федерации RU 2202048, кл. F03D 3/00, 17.02.1998), которое принято за прототип. Оно содержит несколько Г-образных махов, состоящих из радиального маха и аналогичного по конструкции маха, дополнительно установленного перпендикулярно радиальному и названному панелью, с плоскими прямоугольными лопастями, ограничителями и упорами, причем каждый упор и каждый ограничитель поворота лопасти установлен в панели маха параллельно оси вращения лопасти. Область взаимодействия упора с лопастью находится в плоскости маха, а ограничителя поворота - в плоскости, проходящей через ось вращения лопасти под углом 90 градусов. Для усиления жесткости конструкции махи могут быть соединены между собой межмаховыми фиксирующими планками. Лопасти, выполненные плоскими, закреплены шарнирно с возможностью поворота вокруг оси (ось закреплена на листе с удалением от кромки на 1/10…1/3 длины лопасти), непосредственно на горизонтальных стержнях радиальных махов или дополнительных панелей, жестко скрепленных с радиальными махами.The main disadvantage of the above devices is the low efficiency, because only 50% of the energy of the wind flow falling on the "swept" area of the device in question is used, containing k (k> 3) swings installed on the vertical axis. In addition, with an increase in the number of tiers n, the shear angle a between the maxi of the lower tier and the upper tiers decreases, creating asymmetry of the structure and provoking unevenness. When viewed from above, we get a thickening of the projections. A rotary wind wheel is known (Patent of the Russian Federation RU 2202048, class F03D 3/00, 02.17.1998), which is taken as a prototype. It contains several L-shaped flaps, consisting of a radial swing and a similarly designed swing, additionally installed perpendicular to the radial and named panel, with flat rectangular blades, stops and stops, with each stop and each blade rotation limiter installed in the fly panel parallel to the axis of rotation the blades. The area of interaction of the stop with the blade is in the plane of the swing, and the rotation limiter is in the plane passing through the axis of rotation of the blade at an angle of 90 degrees. To enhance the rigidity of the structure, the flaps can be interconnected by inter-swing fixing strips. The blades made flat are pivotally mounted with the possibility of rotation around the axis (the axis is fixed on the sheet with a distance of 1/10 ... 1/3 of the blade length from the edge), directly on the horizontal rods of the radial arms or additional panels rigidly fastened to the radial arms.
К недостаткам указанного ветроколеса следует отнести:The disadvantages of this wind wheel include:
- недоиспользование мощности воздушного потока, так как лопасти имеют ограничители поворота на 90 градусов и полностью не флюгеруются в нерабочем флюгерном режиме, создавая сопротивление вращению ветроколеса;- underutilization of the power of the air flow, since the blades have limiters of rotation of 90 degrees and do not completely weather in the idle weather mode, creating resistance to rotation of the wind wheel;
- неравномерность вращения ветроколеса, в связи с тем, что комплекты Г-образных махов параллельны и при этом возникают большие пульсации момента из-за изменения положения махов относительно направления ветрового потока, Увеличение же количества махов в одной плоскости с этой целью усложнит конструкцию и снизит кпд ветроколеса;- uneven rotation of the wind wheel, due to the fact that the sets of L-shaped swings are parallel and at the same time there are large pulsations of the moment due to a change in the position of the swings relative to the direction of the wind flow. An increase in the number of swings in one plane for this purpose will complicate the design and reduce the efficiency wind wheels;
- его невысокую надежность, так как с учетом разной скорости ветрового потока на разной высоте в рассматриваемой конструкции ветроколеса требуется завысить прочность лопастей, а также в этом ветроколесе отсутствует штормовая защита, обязательная для реально действующих ветроустановок;- its low reliability, since taking into account the different speeds of the wind flow at different heights in the design of the wind wheel, it is required to increase the strength of the blades, and there is no storm protection in this wind wheel, which is mandatory for real-life wind turbines;
- низкая эффективность ветроколеса из-за схождения части ветрового потока с движущейся лопасти не только на внешнем ее крае, но и на верхнем и нижнем;- low efficiency of the wind wheel due to the convergence of part of the wind flow from the moving blade, not only on its outer edge, but also on the upper and lower;
- сложность общей конструкции ветроколеса- the complexity of the overall design of the wind wheel
Задачей изобретения является увеличение эффективности ветроколеса за счет повышения снимаемой мощности с единицы «ометаемой» площади воздушного потока, повышение равномерности вращения ветроколеса за счет снижения пульсаций момента на его оси, упрощения общей конструкции ветроколеса и повышения надежности за счет создания защиты ветроколеса от штормовых ветров и сильных порывов ветра.The objective of the invention is to increase the efficiency of the wind wheel by increasing the removed power from a unit of "swept" airflow area, increasing the uniformity of rotation of the wind wheel by reducing ripple moment on its axis, simplifying the overall design of the wind wheel and increasing reliability by creating protection of the wind wheel from storm winds and strong gusts of wind.
Эта задача достигается за счет того, что карусельное ветроколесо, содержащее установленные на вертикальной оси Г-образные махи, состоящие из радиального маха и аналогичного по конструкции маха, дополнительно установленного перпендикулярно радиальному, лопасти, шарнирно закрепленные в махах с возможностью поворота, снабжено демпферами и упорными рамками, а ось вращения каждой лопасти в махах совпадает с ее ближайшей боковой кромкой, при этом лопасти в рабочем режиме прижаты к упорным рамкам, закрепленным параллельно плоскости каждого маха через демпферы к его конструкции, а во флюгерном режиме принимают направление воздушного потока без ограничений.This task is achieved due to the fact that the carousel wind wheel, containing L-shaped flaps mounted on the vertical axis, consisting of a radial swing and a similarly designed swing, additionally mounted perpendicular to the radial, the blades pivotally mounted in the swivels with the possibility of rotation, equipped with dampers and thrust frames, and the axis of rotation of each blade in the strikes coincides with its nearest lateral edge, while the blades are pressed in the operating mode to the stop frames fixed parallel to the plane of each m aha through dampers to its design, and in the vane mode they accept the direction of air flow without restrictions.
Также рамочные махи могут быть зажаты между двумя разделительными плоскостями, конструктивно образующими один ярус.Also, the frame swing can be sandwiched between two dividing planes, structurally forming one tier.
К тому же n таких ярусов могут быть расположены вдоль основной оси ветроколеса, при этом верхняя разделительная плоскость n-1 яруса является нижней разделительной плоскостью n-го яруса, махи каждого верхнего яруса смещены относительно махов ближайшего нижнего на уголIn addition, n such tiers can be located along the main axis of the wind wheel, while the upper dividing plane of the n-1 tier is the lower dividing plane of the n-th tier, the wings of each upper tier are offset from the nearest lower ones by an angle
α=2π/kn,α = 2π / kn,
где k - количество махов на одном ярусе (k≥3),where k is the number of swings on one tier (k≥3),
n - количество ярусов (n≥2).n is the number of tiers (n≥2).
На фиг.1 изображено предлагаемое карусельное ветроколесо, например, двухъярусное (n=2) без верхней разделительной плоскости для удобства описания конструкции.Figure 1 shows the proposed rotary wind wheel, for example, a two-tier (n = 2) without an upper dividing plane for the convenience of describing the design.
На фиг.2 изображен вид по сечению A-A карусельного ветроколеса по фиг.1.In Fig.2 shows a view along section A-A of the carousel of the wind wheel of Fig.1.
На фиг.3 изображено ветроколесо из n-2 ярусов по фиг.1 без разделительных плоскостей для большей наглядности (показано положение лопастей на разных ярусах и на разных участках махов при заданном направлении ветрового потока).Figure 3 shows a wind wheel of n-2 tiers of figure 1 without dividing planes for greater clarity (shows the position of the blades on different tiers and in different sections of the wings with a given direction of the wind flow).
Предлагаемое ветроколесо (фиг.1) содержит не менее трех рамочных Г-образных махов 1, закрепленных на вертикальной оси 2 карусельного ветроколеса, и несколько лопастей 3, шарнирно закрепленных на каждом махе 1. Ось вращения 4 каждой лопасти 3 совпадает с ее ближайшей боковой кромкой. В рабочем режиме лопасти 3 прижаты к упорным рамкам 5, закрепленным параллельно плоскости каждого маха 1 через демпферы 6 к его конструкции, при скорости ветра, превышающей допустимые значения, они обеспечивают параллельное движение упорных рамок 5 на расстояние меньшее ширины лопасти 3, что приводит к появлению зазоров между лопастями, уменьшает "парусность" лопастей и способствует снижению отбираемой мощности. Такое расположение лопастей 3, упорных рамок 5 и демпферов 6 позволяет упростить общую конструкцию ветроколеса.The proposed wind wheel (Fig. 1) contains at least three frame L-
Для более эффективного использования ветроколесом воздушного потока 7 и повышения надежности конструкции при штормовых порывах ветра Г-образные махи 1 зажаты между двумя разделительными плоскостями 8, конструктивно образующими один ярус (фиг.3). Для повышения равномерности вращения при постоянной скорости ветра n таких ярусов, расположены вдоль основной оси вращения ветроколеса, причем верхняя разделительная плоскость n-1 яруса является нижней разделительной плоскостью n-го яруса.To more efficiently use the
Махи каждого верхнего яруса смещены относительно махов ближайшего нижнего на уголThe swings of each upper tier are offset relative to the swings of the nearest lower tier
где к - количество махов на одном ярусе (k>3), n - количество ярусов (n>2). Выполнение условия (1) обеспечивает симметрию конструкции и повышение равномерности вращения рассматриваемого карусельного ветроколеса за счет уменьшения зоны изменения положения махов относительно направления ветрового потока.where k is the number of taps on one tier (k> 3), n is the number of tiers (n> 2). The fulfillment of condition (1) ensures the symmetry of the structure and increase the uniformity of rotation of the carousel under consideration by reducing the zone of change in the position of the wings relative to the direction of the wind flow.
Карусельное ветроколесо работает в двух режимах.The rotary wind wheel operates in two modes.
В рабочем режиме - лопасти 3 отдельных Г-образных махов 1 прижаты к упорной рамке 5, закрепленной параллельно плоскости каждого из махов 1, к его конструкции через демпферы 6, которые при скорости воздушного потока, превышающего предельно допустимое значение сжимаются, упорная рамка 5 отходит от рабочего положения на некоторое расстояние, но всегда меньшее ширины лопасти 3, между лопастями появляются зазоры, давление воздушного потока 7 на махи 2 и всю конструкцию ветроколеса снижается.In operating mode - the
Во флюгерном режиме - лопасти 3 по мере движения в этом режиме вращаются в диапазоне от 0 до 180 градусов, принимают направление воздушного потока 7 и не имеют никаких ограничителей.In the vane mode - the
Таким образом, предлагаемая конструкция карусельного ветроколеса позволяет увеличить его эффективность за счет большей мощности, снимаемой с единицы «ометаемой» площади воздушного потока, обеспечить защиту конструкции ветроколеса от штормовых и сильных порывов ветра за счет создания ярусов, а также повысить равномерность вращения ветроколеса и снизить пульсации момента на оси ветроколеса за счет махов в ярусах, сдвинутых на определенный угол, повысить надежность за счет упрощения конструкции махов и связи их между собой через разделительные плоскости.Thus, the proposed design of a carousel wind wheel allows increasing its efficiency due to the greater power taken from a unit of “swept” airflow area, to protect the wind wheel structure from storms and strong gusts of wind by creating tiers, as well as to increase the uniformity of rotation of the wind wheel and reduce ripple of the moment on the axis of the wind wheel due to the swings in the tiers shifted by a certain angle, to increase reliability by simplifying the design of the swings and connecting them to each other through the section integral planes.
Claims (3)
α=2π/kn,
где k - количество махов на одном ярусе (k≥3),
n - количество ярусов (n≥2). 3. The carousel wind wheel according to claim 2, characterized in that n such tiers are located along the main axis of the wind wheel, with the upper dividing plane of the n-1 tier being the lower dividing plane of the n-th tier, the wings of each upper tier are offset from the nearest lower tiers by an angle
α = 2π / kn,
where k is the number of swings on one tier (k≥3),
n is the number of tiers (n≥2).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011129484/06A RU2498109C2 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Carousel windwheel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011129484/06A RU2498109C2 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Carousel windwheel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011129484A RU2011129484A (en) | 2013-01-20 |
RU2498109C2 true RU2498109C2 (en) | 2013-11-10 |
Family
ID=48805142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011129484/06A RU2498109C2 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Carousel windwheel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2498109C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2659680C2 (en) * | 2016-03-09 | 2018-07-03 | Юлий Борисович Соколовский | Rotary wind wheel |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1017814A1 (en) * | 1982-01-05 | 1983-05-15 | Egoshin Anatolij G | Merry-go-round wind driven wheel |
SU1650948A1 (en) * | 1988-09-05 | 1991-05-23 | Н.С.Бордачев | Rotor of wind motor |
SU1663226A1 (en) * | 1989-04-25 | 1991-07-15 | Украинский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства | Wind turbine |
RU2202048C2 (en) * | 1998-02-17 | 2003-04-10 | Мозговой Александр Иванович | Rotor-type windwheel and rotor-type windwheel blade |
-
2011
- 2011-07-15 RU RU2011129484/06A patent/RU2498109C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1017814A1 (en) * | 1982-01-05 | 1983-05-15 | Egoshin Anatolij G | Merry-go-round wind driven wheel |
SU1650948A1 (en) * | 1988-09-05 | 1991-05-23 | Н.С.Бордачев | Rotor of wind motor |
SU1663226A1 (en) * | 1989-04-25 | 1991-07-15 | Украинский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства | Wind turbine |
RU2202048C2 (en) * | 1998-02-17 | 2003-04-10 | Мозговой Александр Иванович | Rotor-type windwheel and rotor-type windwheel blade |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2659680C2 (en) * | 2016-03-09 | 2018-07-03 | Юлий Борисович Соколовский | Rotary wind wheel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011129484A (en) | 2013-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10612515B2 (en) | Vertical axis wind turbine | |
US7695242B2 (en) | Wind turbine for generation of electric power | |
US9151270B2 (en) | Flatback slat for wind turbine | |
CN102959237B (en) | The method of guide device, wind turbine system and pilot fluid stream | |
US9482204B2 (en) | Rotor blade for vertical axis wind turbine | |
US11236724B2 (en) | Vertical axis wind turbine | |
US20110206526A1 (en) | Vertical-axis wind turbine having logarithmic curved airfoils | |
US7614852B2 (en) | Wind turbine blade and assembly | |
US8672608B2 (en) | Tower type vertical axle windmill | |
US10378510B2 (en) | Vertical axis wind turbine with self-orientating blades | |
US20090257884A1 (en) | Wind turbine blade and assembly | |
EP2159414B1 (en) | Wind turbine blades with cross webs | |
US20180266390A1 (en) | Wind power generating rotor with diffuser or diverter system for a wind turbine | |
DK177336B1 (en) | Device and system for harvesting the energy of a fluid stream comprising | |
US20120134823A1 (en) | Wind Turbine | |
WO2009097850A2 (en) | A rotor, in particular for propellers or wind energy systems | |
RU2498109C2 (en) | Carousel windwheel | |
Pendharkar et al. | Optimization of a vertical axis micro wind turbine for low tip speed ratio operation | |
CN204003265U (en) | A kind of vertical axis aerogenerator | |
US20070160477A1 (en) | Vertical axis fluid actuated turbine | |
WO2013114401A2 (en) | Flexible wind catching blade for vertical axis wind mill | |
JP2015166562A (en) | Vertical axis drag type wind turbine capable of preventing its overspeed under strong wind and wind power generator | |
RU120152U1 (en) | WIND ELECTRIC GENERATOR | |
RU2659680C2 (en) | Rotary wind wheel | |
RU2563558C2 (en) | Cylindrical wind turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160716 |