RU2671078C2 - Ветродвигатель - Google Patents

Ветродвигатель Download PDF

Info

Publication number
RU2671078C2
RU2671078C2 RU2016120467A RU2016120467A RU2671078C2 RU 2671078 C2 RU2671078 C2 RU 2671078C2 RU 2016120467 A RU2016120467 A RU 2016120467A RU 2016120467 A RU2016120467 A RU 2016120467A RU 2671078 C2 RU2671078 C2 RU 2671078C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
radius
rigidly
wind turbine
rotary
Prior art date
Application number
RU2016120467A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016120467A (ru
RU2016120467A3 (ru
Inventor
Юрий Иванович Рясков
Николай Михайлович Шайтор
Владимир Леонидович Склярук
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет"
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 автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет"
Priority to RU2016120467A priority Critical patent/RU2671078C2/ru
Publication of RU2016120467A publication Critical patent/RU2016120467A/ru
Publication of RU2016120467A3 publication Critical patent/RU2016120467A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2671078C2 publication Critical patent/RU2671078C2/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/04Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06Rotors
    • F03D3/062Construction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors
    • F03D7/06Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • 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

Abstract

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель, содержащий ротор, установленный с возможностью вращения относительно вертикальной оси, поворотные жесткие лопасти, закрепленные на роторе ассиметрично относительно их осей вращения. На нижних концах сбегающих участков поворотных жестких лопастей установлены дополнительные вертикальные оси со свободно вращающимися роликами, обкатывающими ограничительные дугообразные опоры, жестко установленные на нижнем основании поворотного корпуса, выполненного в виде тонкостенного цилиндра, частично охватывающего ротор, с прямоугольными симметричными входным и выходным отверстиями на цилиндрической поверхности, при этом радиус одной дугообразной опоры меньше радиуса ротора, а радиус другой дугообразной опоры больше радиуса ротора, со стороны входного отверстия жестко установлен конфузор, со стороны выходного отверстия к корпусу жестко присоединен флюгер, а к нижнему основанию корпуса коаксиально оси ротора жестко присоединена труба, опирающаяся с возможностью вращения на станину ветродвигателя. Изобретение направлено на повышение коэффициента полезного действия при упрощении конструкции. 4 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к устройствам, преобразующим энергию потока воздуха во вращательное движение, передаваемое на электрогенератор, насос или другой вращающийся механизм.
Известна ветроустановка [1] (аналог), содержащая, расположенный на фундаменте вертикальный вал с траверсами, с установленными на них лопастями со звездочками и цепной передачей, с возможностью поворота лопастей в соответствующее положение относительно направления ветра.
Известен также преобразователь энергии потока воздуха [2] (аналог), содержащий диски большого диаметра, лопасти, центральную ось (вал), планетарный шестеренчатый механизм, цепные передачи для принудительного поворота лопастей в соответствие с положением ротора относительно направления ветра.
К недостаткам упомянутых устройств относятся усложнение конструкции, сниженный КПД из-за большого числа цепных и шестеренчатых передач, необходимости принудительно корректировать положение лопастей при изменении вектора скорости ветра.
Наиболее близким по совокупности признаков (прототипом) является техническое устройство [3], содержащее ротор, установленный с возможностью вращения относительно вертикальной оси, поворотные лопасти, закрепленные на роторе ассиметрично относительно их осей вращения.
Несмотря на кажущуюся простоту, устройство имеет существенные недостатки, которые создадут серьезные препятствия в практической реализации. При переходе гибких лопастей ротора с наветренной стороны на подветренную они под действием ветра практически мгновенно поворачиваются вокруг своих осей из одного крайнего положения в другое, которое ограничивается гибким тросом, закрепленным на лопасти и на выступе ротора. При этом выгнутость гибкой лопасти в динамическом режиме меняется на противоположную, что сопровождается резким хлопком и быстрым выходом из строя лопастей, гибких тросов, их креплений к лопасти и выступу на роторе. Эти факторы, а также изменение степени натяжения гибких тросов во время вращения ротора, приводят к понижению надежности, долговечности, повышению уровня вибрации и шума, снижению эффективности работы при незначительных скоростях ветрового потока.
В основу изобретения поставлена задача упрощения конструкции, повышение коэффициента полезного действия.
Это достигается с помощью того, что на нижних концах сбегающих участков поворотных жестких лопастей установлены дополнительные вертикальные оси со свободно вращающимися роликами, обкатывающими ограничительные дугообразные опоры, жестко установленные на нижнем основании поворотного корпуса, выполненного в виде тонкостенного цилиндра, частично охватывающего ротор, с прямоугольными симметричными входным и выходным отверстиями на цилиндрической поверхности, при этом радиус одной дугообразной опоры меньше радиуса ротора, а радиус другой дугообразной опоры больше радиуса ротора, со стороны входного отверстия жестко установлен конфузор, со стороны выходного отверстия к корпусу жестко присоединен флюгер, а к нижнему основанию корпуса коаксиально оси ротора жестко присоединена труба, опирающаяся с возможностью вращения на станину ветродвигателя.
Конструкция упрощена за счет уменьшения количества деталей ветродвигателя, отсутствия шестеренчатых механизмов, цепных передач, тросовых соединений и т. п. для принудительного поворота лопастей. Повышение кпд осуществлено за счет того, что в любой момент времени, при любом направлении ветра все лопасти ветроколеса (кроме одного) участвуют в создании вращающего момента и преобразовании энергии ветрового потока в механическую энергию. Установка конфузора, увеличивая скорость входящего воздушного потока в ротор, обеспечивает эффективную работу установки при малых скоростях ветра. Повышению кпд также способствует тот факт, что развороты лопастей и повороты подвижного корпуса ветроколеса осуществляется за счет энергии ветрового потока.
Техническая сущность устройства поясняется на фиг. 1, 2, 3, 4. Ротор 1 (фиг. 1), жестко закрепленный на валу 2, имеет возможность вертикально вращаться, опираясь на опорно-упорный подшипник 15, установленный в опоре 12. На роторе в вертикальных осях 4 (фиг. 1, 2, 4) ассиметрично установлены свободно вращающиеся поворотные жесткие лопасти 3. На концах сбегающих участков поворотных лопастей в нижней части установлены дополнительные вертикальные оси 5 (фиг. 1, 2) со свободно вращающимися роликами 6, которые имеют возможность обкатывать ограничительные дугообразные опоры 7, 8 (фиг. 1, 4), обеспечивающие необходимое положение лопасти при вращении ротора и определенном направлении ветра. Опора 7 в виде изогнутой планки меньшего радиуса, а опора 8 большего радиуса, чем радиус ротора жестко установлены на нижнем основании поворотного корпуса 9 (фиг. 1, 3), частично охватывающим ротор. Корпус выполнен в виде тонкостенного цилиндра с прямоугольными симметричными входным и выходным отверстиями на цилиндрической поверхности. Со стороны входного отверстия корпуса, жестко соединенного с конфузором 10 (фиг. 1), установлена опора 7, а со стороны выходного отверстия - опора 8. Конфузор, увеличивая скорость входящего воздушного потока в ротор во столько раз, во сколько входная площадь конфузора больше площади входного отверстия корпуса, обеспечивает эффективную работу установки при пониженных скоростях ветрового потока. К корпусу со стороны выходного отверстия также жестко присоединен флюгер 11 (фиг. 1), а к нижнему основанию корпуса коаксиально оси ротора жестко присоединена труба 12 (фиг. 1, 3), опирающаяся с возможностью вращения на опорный подшипник 13 (фиг. 1) станины 14 (фиг. 1) ветродвигателя.
Работа ветродвигателя поясняется на фиг. 4, на которой показаны позиции одной из поворотных лопастей при повороте ротора на 360° при указанном направлении ветра. Лопасть 3 в поз. а, б автоматически с помощью ветра устанавливается в неактивное флюгерное положение и не оказывает сопротивления вращению ротора по часовой стрелке.
В поз. в лопасть накатывается своим роликом на ограничительную дугообразную опору 7, закрепленную на подвижном корпусе установки, тем самым поворачиваясь на небольшой угол относительно ветра и создавая определенный вращающий момент.
В поз. г, д, е лопасть устанавливается в активное положение, создающее вращающий момент, что обеспечивается выбором соответствующего радиуса ограничительной дугообразной опоры.
В поз. ж ролик лопасти скатывается с ограничительной опоры 7 и лопасть за счет флюгерного эффекта устанавливается последовательно в поз. з, и.
В поз. к ролик накатывается на ограничительную опору 8, тем самым устанавливая лопасть в необходимое положение, соответствующее подветренной стороны ротора.
В поз. л, м, н лопасть занимает активное положение и развивает положительный вращающий момент.
В поз. о ролик скатывается с ограничительной опоры 8 и лопасть под действием флюгерного эффекта возвращается в поз. а.
При изменении направления ветра флюгер 11 поворачивает корпус конфузором против направления ветра и вместе с корпусом поворачиваются ограничительные дугообразные опоры 7, 8, вызывая необходимое положение соответствующих лопастей для обеспечения максимального вращающего момента при соответствующей скорости ветра и минимального сопротивления лопастей в неактивном режиме.
Достоинствами предлагаемого ветродвигателя являются упрощенная конструкция, повышенный коэффициент полезного действия.
Литература
1. Ветроустановка, изобретение, патент Российской Федерации Жупахина А.Д. RU 2030777 от 01. 11.1990 г.
2. Преобразователь энергии потока воздуха, изобретение, патент Российской Федерации Темникова А.В. RU 2219369 от 25.12.2000 г.
3. Ветродвигатель (ветряк), изобретение, патент Российской Федерации Чебоксарова В.В. RU 2075636 от 17. 02.2010 г.

Claims (1)

  1. Ветродвигатель, содержащий ротор, установленный с возможностью вращения относительно вертикальной оси, поворотные жесткие лопасти, закрепленные на роторе ассиметрично относительно их осей вращения, отличающийся тем, что на нижних концах сбегающих участков поворотных жестких лопастей установлены дополнительные вертикальные оси со свободно вращающимися роликами, обкатывающими ограничительные дугообразные опоры, жестко установленные на нижнем основании поворотного корпуса, выполненного в виде тонкостенного цилиндра, частично охватывающего ротор, с прямоугольными симметричными входным и выходным отверстиями на цилиндрической поверхности, при этом радиус одной дугообразной опоры меньше радиуса ротора, а радиус другой дугообразной опоры больше радиуса ротора, со стороны входного отверстия жестко установлен конфузор, со стороны выходного отверстия к корпусу жестко присоединен флюгер, а к нижнему основанию корпуса коаксиально оси ротора жестко присоединена труба, опирающаяся с возможностью вращения на станину ветродвигателя.
RU2016120467A 2016-05-25 2016-05-25 Ветродвигатель RU2671078C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016120467A RU2671078C2 (ru) 2016-05-25 2016-05-25 Ветродвигатель

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016120467A RU2671078C2 (ru) 2016-05-25 2016-05-25 Ветродвигатель

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016120467A RU2016120467A (ru) 2017-11-30
RU2016120467A3 RU2016120467A3 (ru) 2018-05-17
RU2671078C2 true RU2671078C2 (ru) 2018-10-29

Family

ID=60580580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016120467A RU2671078C2 (ru) 2016-05-25 2016-05-25 Ветродвигатель

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2671078C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722982C1 (ru) * 2019-07-19 2020-06-05 Евгений Николаевич Рудомин Карусельный ветродвигатель

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1749537A1 (ru) * 1988-01-20 1992-07-23 Е.И.Ча ов Карусельный ветродвигатель
UA16097U (en) * 2006-02-22 2006-07-17 Inst Of Hydro Mechanics Of The Wind-power unit
WO2012061948A2 (de) * 2010-11-11 2012-05-18 Isik Hasan Hueseyin Turbine
GR20110100542A (el) * 2011-09-20 2013-04-18 Νικολαος Παναγιωτη Λεβεντης Ανεμογεννητρια μεταβλητου προσανατολισμου με ανακλινομενα πτερυγια

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1749537A1 (ru) * 1988-01-20 1992-07-23 Е.И.Ча ов Карусельный ветродвигатель
UA16097U (en) * 2006-02-22 2006-07-17 Inst Of Hydro Mechanics Of The Wind-power unit
WO2012061948A2 (de) * 2010-11-11 2012-05-18 Isik Hasan Hueseyin Turbine
GR20110100542A (el) * 2011-09-20 2013-04-18 Νικολαος Παναγιωτη Λεβεντης Ανεμογεννητρια μεταβλητου προσανατολισμου με ανακλινομενα πτερυγια

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722982C1 (ru) * 2019-07-19 2020-06-05 Евгений Николаевич Рудомин Карусельный ветродвигатель

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016120467A3 (ru) 2018-05-17
RU2016120467A (ru) 2017-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8076791B2 (en) Wind and water turbine
WO2011130797A1 (en) Improved cross flow wind or hydrokinetic turbines
JP2012500940A (ja) タービンならびにタービン用ローター
RU2671078C2 (ru) Ветродвигатель
CN103649530A (zh) 可变直径及角度的垂直轴涡轮
US4218184A (en) Windmill construction
JP2009500562A (ja) ブレードピッチ制御機構
JP2010537094A (ja) 回転装置
WO2008030073A1 (fr) Centrale électrique éolienne
WO2009006287A2 (en) Oscillating windmill
WO2009081438A2 (en) Rotary fluid motor device with a vertical axis for the production of energy
RU2247861C1 (ru) Ветродвигатель
RU2315891C1 (ru) Ветроэнергетическая установка
RU2426005C1 (ru) Карусельный ветродвигатель
US4125343A (en) Planetary blade turbine
KR101525553B1 (ko) 수직 로터형 풍력발전 장치
RU181727U1 (ru) Ветродвигатель с вертикальной осью
EP3619422B1 (en) Flow turbine for hydro power plants
JP2014227920A (ja) 風車ブレードの回転角度制御装置及び風車
RU71707U1 (ru) Роторный ветродвигатель
RU2380567C2 (ru) Карусельный ветродвигатель
RU2088799C1 (ru) Ротор ветродвигателя
RU2722982C1 (ru) Карусельный ветродвигатель
KR20120092225A (ko) 수직 로터형 풍력발전 장치
JP2010112331A (ja) 風受羽根の方向制御装置

Legal Events

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

Effective date: 20181106