RU2536442C2 - Air propeller of wind-driven power plants with adaptive blades - Google Patents

Air propeller of wind-driven power plants with adaptive blades Download PDF

Info

Publication number
RU2536442C2
RU2536442C2 RU2012153726/06A RU2012153726A RU2536442C2 RU 2536442 C2 RU2536442 C2 RU 2536442C2 RU 2012153726/06 A RU2012153726/06 A RU 2012153726/06A RU 2012153726 A RU2012153726 A RU 2012153726A RU 2536442 C2 RU2536442 C2 RU 2536442C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
root
blades
wind
torsion
rib
Prior art date
Application number
RU2012153726/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012153726A (en
Inventor
Ольга Павловна Кононова
Павел Иосифович Чумак
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Аэростарт"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Аэростарт" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Аэростарт"
Priority to RU2012153726/06A priority Critical patent/RU2536442C2/en
Publication of RU2012153726A publication Critical patent/RU2012153726A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2536442C2 publication Critical patent/RU2536442C2/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
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/728Onshore wind turbines

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: invention relates to wind-driven power plants, and namely to a structure of rotors of wind-driven power plants with a horizontal shaft. An air propeller consists of a hub, two connection plates and three pipes clamped between them by bolts for connection of root sections of blades. Each of the blades consists of a tubular spar and ribs (root, type and end ones) put on it in a movable manner. An end rib is connected to an end of a torsion passing inside the end part of the tubular spar. An opposite end of the torsion is attached to the tubular spar. All the sections, except for the root one, have an outline that is open along the rear edge. This contributes to low torsional stiffness of an adaptive blade. The root section has an aerodynamic flap representing a profile with an increased chord. A load of a centrifugal control is attached to the root rib. Torques created with the load of the centrifugal control and the aerodynamic profile, as well as with the closed outline of the root section are transmitted to the open outline of the blade throughout its length.
EFFECT: invention allows improving use coefficient of energy of abrupt wind gusts due to automatic elimination of stalling zones on propeller blades.
7 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам, а именно к конструкции роторов ветросиловых установок с горизонтальным валом.The invention relates to wind power plants, and in particular to the design of rotors of wind power plants with a horizontal shaft.

Изобретение также может быть использовано на воздушных винтах летательных аппаратов с большим диапазоном поступи винта, работающих в нестационарных турбулентных потоках, например самолетов с вертикальным стартом.The invention can also be used on propellers of aircraft with a wide range of propeller treads operating in unsteady turbulent flows, for example, aircraft with vertical launch.

Известны винты ветросиловых установок с фиксированным шагом и лопастями без геометрической крутки. Достоинством таких винтов является простота конструкции и технологии изготовления. Эти винты имеют два существенных недостатка. Первым из них является то, что только небольшая часть лопасти работает на углах атаки, обеспечивающих оптимальное обтекание. При проектировании разработчики стремятся к тому, чтобы эта область находилась на радиусе r=0,75К (где К - радиус ротора винта). Однако с изменением скорости потока этот участок смещается вдоль оси лопасти в одну или другую сторону. Имеются участки лопасти со срывным обтеканием, то есть участки, углы атаки профиля которых выше критических. Такая работа лопасти и винта может сопровождаться вибрациями и шумом. Коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ) таких винтов обычно не превышает 20-25%. Вторым недостатком является то, что с изменением скорости ветра сильно изменяется частота вращения винта. По этим двум причинам такие винты используются только на маломощных ветроэнергетических установках с генераторами автомобильного типа с различного рода ограничителями частоты вращения ротора. [Ветряные двигатели. Оценка энергетического потенциала ветра. http:narod.ru/gratis/winds.htm].Known propellers of wind power plants with a fixed pitch and blades without geometric twist. The advantage of such screws is the simplicity of design and manufacturing technology. These screws have two significant drawbacks. The first of them is that only a small part of the blade works at the angles of attack, providing optimal flow around. When designing, developers strive to ensure that this region is at a radius of r = 0.75K (where K is the radius of the rotor of the screw). However, with a change in the flow velocity, this section shifts along the axis of the blade in one or the other direction. There are sections of the blade with stall flow, that is, sections whose profile angles of attack are higher than critical. This operation of the blade and propeller may be accompanied by vibration and noise. The coefficient of use of wind energy (KIEV) of such screws usually does not exceed 20-25%. The second disadvantage is that with a change in wind speed, the rotational speed of the screw changes significantly. For these two reasons, such screws are used only in low-power wind turbines with automotive-type generators with various kinds of rotor speed limiters. [Wind turbines. Assessment of the energy potential of the wind. http: narod.ru/gratis/winds.htm].

Известны винты ветросиловых установок с фиксированным шагом и лопастями с геометрической круткой. Достоинством таких винтов является то, что при некоторой скорости потока, которую заложил в расчет разработчик, все сечения работают на оптимальном угле атаки, КИЭВ винта на таком режим может достигать 40%, и винт создает минимальный шум. Наряду с усложнением технологии изготовления лопастей недостатком такого винта все еще остается недостаточно широкий диапазон оптимального обтекания по скорости потока. В зависимости от скорости ветра КИЭВ таких винтов может находиться в пределах от 25 до 40%. Эти винты также должны работать с ограничителями частоты вращения ротора. [Ларионова А.В., Чумак П.И. Ход проектирования и изготовления малогабаритной ВЭУ. Российская цивилизация: прошлое, настоящее и будущее Р76//Сборник научных трудов III научно-практической конференции. - Ставрополь: ООО «Мир данных», 2010. с. 356-358].Known propellers for fixed-pitch wind power plants and blades with geometric twist. The advantage of such screws is that at a certain flow rate, which was designed by the developer, all sections work at the optimum angle of attack, the KIEV of the screw in this mode can reach 40%, and the screw creates minimal noise. Along with the increasing complexity of blade manufacturing technology, the disadvantage of such a screw is still an insufficiently wide range of optimal flow around the flow rate. Depending on the wind speed KIEV of such screws can be in the range from 25 to 40%. These screws must also work with rotor speed limiters. [Larionova A.V., Chumak P.I. Progress in the design and manufacture of small-sized wind turbines. Russian civilization: past, present and future P76 // Collection of scientific papers of the III scientific and practical conference. - Stavropol: LLC “Data World”, 2010. p. 356-358].

Широко известны винты ветросиловых установок с лопастями изменяемого шага, но без геометрической крутки. Такие винты до настоящего времени находят широкое применение. Главным их преимуществом является широкий диапазон работы по скорости ветра, так как регулятор подстраивает углы атаки таким образом, чтобы частота вращения ротора поддерживалась близкой заданной. Функции ограничителя частоты вращения в большинстве случаев берет на себя сам регулятор.Wind power propellers with variable pitch blades but without geometric twist are widely known. Such screws are still widely used. Their main advantage is a wide range of work in terms of wind speed, since the regulator adjusts the angles of attack so that the rotor speed is kept close to the specified value. In most cases, the regulator takes over the functions of the speed limiter.

Недостатком таких воздушных винтов является то, что оптимальное обтекание осуществляется в небольшой области лопасти, что в некоторой степени сказывается как на значении КИЭВ (коэффициента использования энергии ветра), так и их шумности.The disadvantage of such propellers is that optimal flow is carried out in a small area of the blade, which to some extent affects both the value of KIEV (wind energy utilization factor) and their noise.

Известны также винты, лопасти которых соединены с валом при помощи упругих на изгиб и кручение торсионов (патент США № 4427340, МПК В64С 27/38). В таком винте ближняя к лопасти зона, работающая в основном на кручение, состоит из монолитных продольно расположенных ребристых балок, выполненных в виде элементов открытого (незамкнутого) профиля.Also known are screws, the blades of which are connected to the shaft by means of torsion resilient bending and torsion (US patent No. 4427340, IPC ВСС 27/38). In such a screw, the zone closest to the blade, working mainly on torsion, consists of monolithic longitudinally located ribbed beams made in the form of elements of an open (open) profile.

К недостаткам данной конструкции следует отнести сложность получения оптимальных размеров торсионов, обеспечивающих высокую изгибную жесткость при низкой жесткости на кручение.The disadvantages of this design include the difficulty of obtaining optimal sizes of torsion bars, providing high bending stiffness with low torsional stiffness.

Известен воздушный винт с изменяемым шагом лопастей (патент РФ на изобретение № 2349504, кл. В64С 27/48), соединенных с валом винта при помощи упругих на изгиб и кручение торсионов, выполненных на участках, испытывающих преимущественно деформацию кручения в виде балки, состоящей из продольно расположенных силовых элементов открытого профиля с высокой прочностью материала, соединенных между собой эластичным заполнителем, а в заделках по концам торсиона или участка кручения - в зоне изгиба, в местах соединения торсиона с лопастью, валом, промежуточными деталями, в местах соединения зон кручения и изгиба одного торсиона или торсионов между собой, - силовые элементы соединены между собой жестко материалом с высокой прочностью. Такой винт будет хорошо работать при косой обдувке или неравномерном поле скоростей перед винтом. Недостатком этого винта, как и рассмотренных выше, является то, что регулятор настраивает на оптимальную работу только небольшой участок лопасти, обычно вблизи радиуса r=0,75К. Использование геометрической и аэродинамической крутки жесткого пера лопасти не расширяет диапазон оптимальной зоны на всю лопасть.Known propeller with a variable pitch of the blades (RF patent for the invention No. 2349504, class B64C 27/48), connected to the shaft of the screw by means of elastic bending and torsion torsions made in areas experiencing predominantly torsional deformation in the form of a beam consisting of longitudinally located power elements of an open profile with high strength of the material, interconnected by an elastic filler, and in terminations at the ends of the torsion bar or torsion section - in the bend zone, at the junction of the torsion bar with a blade, shaft, and intermediate with the details, at the points of connection of the torsion and bending zones of one torsion or torsion with each other, the power elements are rigidly connected to each other by a material with high strength. Such a screw will work well with oblique blowing or with an uneven velocity field in front of the screw. The disadvantage of this screw, as discussed above, is that the regulator adjusts for optimal operation only a small section of the blade, usually near a radius r = 0.75K. The use of the geometric and aerodynamic twist of the rigid feather of the blade does not extend the range of the optimal zone to the entire blade.

Известен воздушный винт ветросиловой установки с лопастями изменяемой геометрии (патент РФ на изобретение № 2460901 C1, F03D 1/06), взятый за прототип, включающий в себя лопасти, соединенные с валом винта, узел управления, упругие на изгиб и кручение торсионы, имеющий при этом незамкнутый по задней кромке аэродинамический профиль лопасти, состоящий из обшивки и набора подкрепляющих типовых нервюр, соединенный с валом винта при помощи концевой нервюры, торсиона, трубчатого вала, выполняющего роль лонжерона, и комля лопасти, при этом жесткость торсиона на кручение выбрана из условия максимально необходимого поворота концевой нервюры при максимальном крутящем моменте, приложенном узлом управления - центробежным регулятором к контуру обшивки со стороны корневой нервюры, а жесткость незамкнутого контура обшивки лопасти выбрана такой, при которой корневая нервюра также устанавливается на оптимальный угол при максимально заданной скорости ветра.Known propeller of a wind power installation with variable geometry blades (RF patent for the invention No. 2460901 C1, F03D 1/06), taken as a prototype, including blades connected to the screw shaft, control unit, torsion-resistant bending and torsion, having this is the aerodynamic profile of the blade that is not closed at the trailing edge, consisting of a sheathing and a set of reinforcing typical ribs, connected to the screw shaft with the help of an end rib, a torsion bar, a tubular shaft acting as a spar, and a butt of the blade, while the rigidity of the torso for torsion, it is selected from the condition of the maximum required rotation of the end rib at the maximum torque applied by the control unit, a centrifugal regulator, to the skin contour from the side of the root rib, and the stiffness of the open contour of the blade sheath is selected so that the root rib is also set to the optimal angle at the maximum given wind speed.

Недостатком прототипа является недостаточная эффективность использования энергии резких порывов ветра.The disadvantage of the prototype is the lack of energy efficiency of sudden gusts of wind.

Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, состоит в устранении недостатка прототипа и разработке конструкции воздушного винта, позволяющего эффективно использовать энергию резких порывов ветра, несущих достаточно большую ее долю энергии, особенно при небольшой средней скорости потока, и до этого не используемую воздушными винтами существующих ветросиловых установок.The technical problem solved by the claimed invention is to eliminate the disadvantage of the prototype and the design of the propeller, which allows the efficient use of the energy of sudden gusts of wind, carrying a sufficiently large share of its energy, especially at a low average flow rate, and previously not used by the propellers of existing wind power plants .

Технический результат заявляемого изобретения выражается в повышении коэффициента использования энергии ветра за счет автоматического устранения срывных зон на лопастях винта, благодаря быстрому изменению угла установки его сечений при большом градиенте скорости потока, путем смещения центра давления корневой части пера лопасти по направлению потока за счет увеличения хорды профиля при использования специально установленного аэродинамического щитка.The technical result of the claimed invention is expressed in an increase in the coefficient of utilization of wind energy due to the automatic elimination of stall zones on the blades of the screw, due to the rapid change in the angle of installation of its sections with a large gradient of the flow velocity, by shifting the center of pressure of the root part of the blade feather in the direction of flow by increasing the chord of the profile when using a specially installed aerodynamic shield.

Технический результат изобретения достигается тем, что воздушный винт ветросиловой установки с адаптивными лопастями, включающий в себя лопасти, соединенные с валом винта посредством комлевых участков, и узел управления, при этом лопасти содержат трубчатые лонжероны, упругие на кручение торсионы, незамкнутый по задней кромке аэродинамический профиль, состоящий из обшивки и набора подкрепляющих типовых нервюр, соединенный одним концом с корневой нервюрой, а другим, через концевую нервюру и торсион с трубчатым валом, выполняющим роль лонжерона, причем жесткость торсиона на кручение выбрана из условия максимально необходимого поворота концевой нервюры при максимальном скручивающем моменте, приложенном узлом управления к контуру обшивки со стороны корневой нервюры, а жесткость незамкнутого контура обшивки лопасти выбрана такой, при которой корневая нервюра также устанавливается на оптимальный угол при максимально заданной скорости ветра, согласно изобретению, узел управления шагом винта дополнительно снабжен аэродинамическим профилем с увеличенной хордой, представляющим собой щиток, обеспечивающий смещение точки приложения результирующей аэродинамической силы по направлению потока.The technical result of the invention is achieved in that the propeller of a wind power installation with adaptive blades, including blades connected to the screw shaft by means of butt sections, and a control unit, while the blades contain tubular spars, torsion-elastic torsion bars, an aerodynamic profile that is not closed at the trailing edge , consisting of a sheathing and a set of reinforcing typical ribs, connected at one end with a root rib, and the other, through an end rib and a torsion bar with a tubular shaft acting as a and a torsion torsion stiffness selected from the condition of the maximum required rotation of the end rib at the maximum twisting moment applied by the control unit to the skin contour from the side of the root rib, and the stiffness of the open contour of the blade skin is chosen so that the root rib is also set to the optimal angle at the maximum specified wind speed, according to the invention, the screw pitch control unit is additionally equipped with an aerodynamic profile with an increased chord, representing amounts to the visor provides the offset point of application of the resultant aerodynamic force in the direction of flow.

На фиг. 1 показан общий вид воздушного винта ветросиловой установки с адаптивными лопастями и его узлы в разрезе: фиг. 2 - узел срезного элемента системы защиты от ураганного ветра; фиг. 3 - узел крепления торсиона; фиг. 4 - узел упорного подшипника; фиг. 5 - узел крепления щитка; фиг. 6 - узел корневой нервюры.In FIG. 1 shows a General view of the propeller of a wind power installation with adaptive blades and its nodes in the context: FIG. 2 - node shear element protection system from a hurricane; FIG. 3 - torsion mount; FIG. 4 - thrust bearing assembly; FIG. 5 - the node mounting the flap; FIG. 6 - the node of the root rib.

Описание устройства.Description of the device.

Воздушный винт ветросиловой установки с адаптивными лопастями фиг. 1 состоит из ступицы 1, двух соединительных пластин 2, и зажатых между ними посредством болтов трех труб 3 для подсоединения комлевых участков лопастей. Каждая из лопастей состоит из трубчатого лонжерона 4, подвижно посаженных на него посредством неметаллических втулок, нервюр: корневой 5, типовых 7 и концевой 10. Концевая нервюра 10, посредством фланца 11 (фиг. 2) и болта 12, подсоединена к концу торсиона 9, проходящего внутри концевой части трубчатого лонжерона 4. Противоположный конец торсиона 9 (фиг. 3), посредством болта 13, крепится к трубчатому лонжерону 4. Контур обшивки лопасти в виде отдельных секций крепится к полкам нервюр посредством заклепок. Все секции, кроме корневой, имеют незамкнутый по задней кромке контур. Этим обеспечивается малая крутильная жесткость адаптивной лопасти.Инерционные силы, от обшивки и нервюр, посредством опорных подшипников (фиг. 4, 6), и втулок 15 передаются на трубчатый лонжерон 4. Корневая секция имеет аэродинамический щиток 6, представляющий профиль 6 с увеличенной хордой (фиг. 7). Функцию аэродинамического щитка 6 может выполнять и плоская пластина. К корневой нервюре 5 (фиг. 6) крепится груз 14 центробежного регулятора. Крутящие моменты, создаваемые замкнутым аэродинамическим профилем корневой секции 6 и грузом 14 центробежного регулятора, суммируются и передаются на незамкнутый контур лопасти по всей ее длине. Этому моменту противодействует момент торсиона, установленного в трубчатом лонжероне концевой части лопасти. Таким образом, участки лопасти находятся в положении, определяемом алгебраической суммой трех указанных выше моментов.The propeller of a wind turbine with adaptive blades of FIG. 1 consists of a hub 1, two connecting plates 2, and sandwiched between them by means of bolts of three pipes 3 for connecting butt sections of the blades. Each of the blades consists of a tubular spar 4, movably mounted on it by means of non-metallic bushings, ribs: root 5, type 7 and end 10. The end rib 10, through the flange 11 (Fig. 2) and the bolt 12, is connected to the end of the torsion bar 9, passing inside the end of the tubular spar 4. The opposite end of the torsion 9 (Fig. 3), by means of a bolt 13, is attached to the tubular spar 4. The contour of the lining of the blade in the form of separate sections is attached to the shelves of ribs by rivets. All sections except the root have a contour that is not open at the trailing edge. This ensures low torsional rigidity of the adaptive blade. Inertial forces, from sheathing and ribs, by means of thrust bearings (Figs. 4, 6), and bushings 15 are transmitted to the tubular spar 4. The root section has an aerodynamic shield 6 representing profile 6 with an enlarged chord ( Fig. 7). The function of the aerodynamic shield 6 can perform a flat plate. To the root rib 5 (Fig. 6), the load 14 of the centrifugal regulator is attached. The torques created by the closed aerodynamic profile of the root section 6 and the load 14 of the centrifugal regulator are summed and transmitted to the open circuit of the blade along its entire length. This moment is counteracted by the moment of the torsion bar mounted in the tubular spar of the end part of the blade. Thus, the sections of the blade are in a position determined by the algebraic sum of the three above points.

Работа воздушного винта ветросиловой установки с адаптивными лопастями осуществляется следующим образом.The operation of the propeller of a wind power installation with adaptive blades is as follows.

При неработающем винте и отсутствии ветра винт имеет геометрическую крутку, обеспечивающую оптимальное обтекание всех сечений на стартовой скорости при номинальной частоте вращения вала винта.When the screw is idle and there is no wind, the screw has a geometric twist, which ensures optimal flow around all sections at the starting speed at the nominal rotational speed of the screw shaft.

По мере увеличения скорости ветра аэродинамический щиток начинает создавать на контуре лопасти скручивающий момент, обеспечивающий увеличение шага сечений лопасти. Наибольшее увеличение шага будет наблюдаться вблизи аэродинамического щитка 6. Увеличение шага уменьшит срывные зоны, то есть зоны с закритическим обтеканием, которые на остановленном винте занимают почти всю площадь лопастей. Уменьшение этих зон улучшает условия обтекания и, что очень важно, существенно снижает стартовую скорость винта.As the wind speed increases, the aerodynamic shield begins to create a twisting moment on the blade contour, providing an increase in the pitch of the blade sections. The greatest increase in pitch will be observed near the aerodynamic shield 6. Increasing the pitch will reduce stall zones, that is, zones with supercritical flow, which occupy almost the entire area of the blades on the stopped screw. Reducing these zones improves flow conditions and, very importantly, significantly reduces the starting speed of the screw.

Адаптивная лопасть улавливает энергию резких порывов ветра при скоростях потока, немногим превышающих стартовую, чего не происходит даже на лопастях изменяемой геометрии, не говоря уже об обычных лопастях. При каждом порыве аэродинамический щиток 6 мгновенно создает скручивающий момент на лопасти, устраняя, или, по крайней мере, уменьшая зоны закритического обтекания. Это дает положительный эффект при небольших скоростях ветра, когда энергией потока необходимо особо дорожить. В данном случае увеличение шага лопасти не только не уменьшает крутящий момент и обороты на валу, но и увеличивает их.The adaptive blade captures the energy of sudden gusts of wind at flow velocities slightly higher than the starting one, which does not occur even on blades of variable geometry, not to mention ordinary blades. With each rush, the aerodynamic shield 6 instantly creates a torsional moment on the blades, eliminating, or at least decreasing the zones of supercritical flow. This gives a positive effect at low wind speeds, when the flow energy needs to be especially valued. In this case, increasing the pitch of the blade not only does not reduce the torque and revolutions on the shaft, but also increases them.

Чем меньше осевой момент инерции обшивки лопасти вместе с нервюрами относительно оси лопасти, тем эффективнее она реагирует на порывы ветра, улавливая их энергию.The smaller the axial moment of inertia of the sheathing of the blade together with the ribs relative to the axis of the blade, the more effectively it responds to gusts of wind, capturing their energy.

Начиная с расчетной (номинальной) скорости ветра шагом лопасти управляет центробежный регулятор через упор аэродинамического щитка 6, обеспечивая безотрывное обтекание на лопастях. Аэродинамический щиток 6 вступает в работу только при очень резких порывах ветра.Starting from the calculated (nominal) wind speed, the pitch of the blade is controlled by a centrifugal regulator through the stop of the aerodynamic shield 6, providing continuous flow around the blades. The aerodynamic shield 6 comes into operation only with very sharp gusts of wind.

При скоростях ветра выше расчетных (в том числе и ураганных) аэродинамический щиток 6, реагируя на резкие порывы ветра и работая совместно с центробежным регулятором оборотов, предотвращает резкую раскрутку винта от шквального порывистого ветра.At wind speeds higher than the calculated (including hurricane) aerodynamic shield 6, responding to sudden gusts of wind and working in conjunction with a centrifugal speed controller, prevents a sharp spin of the screw from a gusty gusty wind.

Таким образом, аэродинамический щиток 6, установленный в корневой части лопасти изменяемой геометрии, совместно с торсионом, установленным в концевой части лопасти, дает положительный эффект, так как существенно повышает коэффициент использования энергии ветра на всех режимах работы воздушного винта.Thus, the aerodynamic shield 6 installed in the root part of the blade of variable geometry, together with the torsion bar installed in the end part of the blade, gives a positive effect, since it significantly increases the utilization of wind energy in all modes of operation of the propeller.

Claims (1)

Воздушный винт ветросиловой установки с адаптивными лопастями, включающий в себя лопасти, соединенные с валом винта посредством комлевых участков и узел управления, при этом лопасти содержат трубчатые лонжероны, упругие на кручение торсионы, незамкнутый по задней кромке аэродинамический профиль, состоящий из обшивки и набора подкрепляющих типовых нервюр, соединенный одним концом с корневой нервюрой, а другим, через концевую нервюру и торсион, с трубчатым валом, выполняющим роль лонжерона, причем жесткость торсиона на кручение выбрана из условия максимально необходимого поворота концевой нервюры при максимальном скручивающем моменте, приложенном узлом управления к контуру обшивки со стороны корневой нервюры, а жесткость незамкнутого контура обшивки лопасти выбрана такой, при которой корневая нервюра также устанавливается на оптимальный угол при максимально заданной скорости ветра, отличающийся тем, что узел управления шагом винта дополнительно снабжен аэродинамическим профилем с увеличенной хордой, представляющим собой щиток, обеспечивающий смещение точки приложения результирующей аэродинамической силы по направлению потока. The propeller of a wind power installation with adaptive blades, which includes blades connected to the propeller shaft via butt sections and a control unit, the blades containing tubular spars, torsion-elastic torsion bars, an aerodynamic profile open at the trailing edge, consisting of a sheathing and a set of reinforcing typical a rib connected at one end with a root rib and at the other, via an end rib and a torsion bar, with a tubular shaft acting as a spar, the torsion stiffness of the torsion bar being selected and h conditions for the maximum required rotation of the end rib at the maximum torsional moment applied by the control unit to the skin contour from the side of the root rib, and the stiffness of the open contour of the blade sheathing is chosen such that the root rib is also set to the optimal angle at the maximum wind speed, characterized in that the screw pitch control unit is additionally equipped with an aerodynamic profile with an enlarged chord, which is a shield that provides an attachment point the resultant aerodynamic force in the direction of flow.
RU2012153726/06A 2012-12-12 2012-12-12 Air propeller of wind-driven power plants with adaptive blades RU2536442C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153726/06A RU2536442C2 (en) 2012-12-12 2012-12-12 Air propeller of wind-driven power plants with adaptive blades

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153726/06A RU2536442C2 (en) 2012-12-12 2012-12-12 Air propeller of wind-driven power plants with adaptive blades

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012153726A RU2012153726A (en) 2014-06-20
RU2536442C2 true RU2536442C2 (en) 2014-12-27

Family

ID=51213647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012153726/06A RU2536442C2 (en) 2012-12-12 2012-12-12 Air propeller of wind-driven power plants with adaptive blades

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2536442C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2660759C1 (en) * 2016-06-27 2018-07-09 Сергей Александрович Кобка Method of forcing horizontal-axial wind turbine
RU2684219C1 (en) * 2018-03-07 2019-04-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" Wind wheel of wind-driven electric generator

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109625310B (en) * 2018-12-02 2022-04-01 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 Method for obtaining torsion angle of each station in double-pipe wing beam

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU377542A1 (en) * 1971-03-26 1973-04-17 FAST WIND DRIVE REGULATOR
SU1754916A1 (en) * 1990-07-19 1992-08-15 Одесский филиал Государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института морского транспорта Air turbine
RU2013646C1 (en) * 1991-04-26 1994-05-30 Военно-морская академия им.Н.Г.Кузнецова Windmill blade
RU2141059C1 (en) * 1998-12-23 1999-11-10 Государственное предприятие Отдел электроэнергетических проблем Отделения физико-технических проблем энергетики РАН Wing (vane) incorporating provision for self- adjustment of angle of attack toward incident flow of medium
US7857598B2 (en) * 2006-06-26 2010-12-28 Aerovel Corporation Variable-twist rotor blade controlled by hub pitch angle and rotational speed
RU2460901C1 (en) * 2011-03-23 2012-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Аэростарт" Air propeller of wind-driven power plant with blades of variable geometry

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU377542A1 (en) * 1971-03-26 1973-04-17 FAST WIND DRIVE REGULATOR
SU1754916A1 (en) * 1990-07-19 1992-08-15 Одесский филиал Государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института морского транспорта Air turbine
RU2013646C1 (en) * 1991-04-26 1994-05-30 Военно-морская академия им.Н.Г.Кузнецова Windmill blade
RU2141059C1 (en) * 1998-12-23 1999-11-10 Государственное предприятие Отдел электроэнергетических проблем Отделения физико-технических проблем энергетики РАН Wing (vane) incorporating provision for self- adjustment of angle of attack toward incident flow of medium
US7857598B2 (en) * 2006-06-26 2010-12-28 Aerovel Corporation Variable-twist rotor blade controlled by hub pitch angle and rotational speed
RU2460901C1 (en) * 2011-03-23 2012-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Аэростарт" Air propeller of wind-driven power plant with blades of variable geometry

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2660759C1 (en) * 2016-06-27 2018-07-09 Сергей Александрович Кобка Method of forcing horizontal-axial wind turbine
RU2684219C1 (en) * 2018-03-07 2019-04-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" Wind wheel of wind-driven electric generator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012153726A (en) 2014-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2034178B1 (en) Wind turbine blade with deflectable flaps
US10253751B2 (en) Wind turbine blade assembled from inboard part and outboard part having different types of load carrying structures
CA2926381C (en) Joined blade wind turbine rotor
EP2141355A2 (en) Wind turbine blades with multiple curvatures
EP2085609B1 (en) Wind turbine blade with cambering flaps controlled by surface pressure changes
JP2008202508A (en) Vertical axis windmill
WO2008113349A2 (en) Slow rotating wind turbine rotor with slender blades
CA2710524C (en) Wind turbine blade and assembly
CN104364517A (en) Twisted blade root
US5161952A (en) Dual-plane blade construction for horizontal axis wind turbine rotors
EP2840256B1 (en) Wind turbine blade
EP3613980A1 (en) Vertical-shaft turbine
RU2536442C2 (en) Air propeller of wind-driven power plants with adaptive blades
KR20140056264A (en) Fan blade with flexible airfoil wing
WO2017193358A1 (en) Multi-section rotor blade of wind turbine
EP3787966A1 (en) Aerofoil tip structure, particularly for a hawt rotor blade
GB2459453A (en) Aerodynamic overspeed limitation for wind turbine rotor(s)
RU2460901C1 (en) Air propeller of wind-driven power plant with blades of variable geometry
GB2461753A (en) Bracing Arrangement for Large Horizontal-Axis Wind-Turbine
US20230175473A1 (en) Turbine with secondary rotors
WO2002086312A1 (en) Wind turbine having secondary rotors
WO2002064974A1 (en) Wind power generating device
JP2020084812A (en) Windmill blade and wind power generation device
Lindenburg et al. Aero-elastic stability analysis tools for large wind turbine rotor blades
US20220307462A1 (en) Wind Turbine Blades and Wind Turbine Systems That Include a Co-flow Jet

Legal Events

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

Effective date: 20150118

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160527

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181213