RU2721928C1 - Wind-driven plant - Google Patents

Wind-driven plant Download PDF

Info

Publication number
RU2721928C1
RU2721928C1 RU2019131796A RU2019131796A RU2721928C1 RU 2721928 C1 RU2721928 C1 RU 2721928C1 RU 2019131796 A RU2019131796 A RU 2019131796A RU 2019131796 A RU2019131796 A RU 2019131796A RU 2721928 C1 RU2721928 C1 RU 2721928C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
rotation
blade
longitudinal
hinge
Prior art date
Application number
RU2019131796A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Владимирович Герьятович
Василий Николаевич Хабардин
Борис Фёдорович Кузнецов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского"
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского"
Priority to RU2019131796A priority Critical patent/RU2721928C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2721928C1 publication Critical patent/RU2721928C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/0608—Rotors characterised by their aerodynamic shape
    • F03D1/0633—Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224—Adjusting blade pitch
    • 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
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.SUBSTANCE: invention relates to wind-driven units. Wind-driven unit comprises windwheel with horizontal axis of rotation with radial vanes and blades installed thereon with possibility of rotation, which are arranged crosswise at ends of vanes. Each blade of wind-driven plant is made in the form of wing and equipped with mechanisms of its turn in longitudinal and transverse planes. Each of said mechanisms includes servo drives, multichannel control controller, radio signal receiver, charge controller, storage battery, solar battery and axial generator.EFFECT: invention is aimed at increase in the wind energy use factor.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветроустановкам.The invention relates to wind energy, in particular to wind turbines.

Известна ветроустановка, имеющая приспособление для регулирования вертикальных ветряных двигателей, с поворотно установленным на хвостовике ветряка рулем (Патент SU №29805, F03D 7/02, 10.04.1932) [1].A known wind turbine having a device for regulating vertical wind engines with a steering wheel mounted on the tail of the wind turbine (Patent SU No. 29805, F03D 7/02, 04/10/1932) [1].

Недостатком известного устройства является то, что оно имеет сложную конструкцию.A disadvantage of the known device is that it has a complex structure.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является ветроколесо, содержащее горизонтальную ось вращения с радиальными махами и установленные на них с возможностью поворота лопасти выполненные в виде полуцилиндра, образующие которого расположены перпендикулярно маху (Патент SU №1150394, F03D 1/06, 15.04.1985) [2].The closest technical solution, selected as a prototype, is a wind wheel containing a horizontal axis of rotation with radial wings and mounted on them with the possibility of rotation of the blade made in the form of a half cylinder, the generators of which are perpendicular to the swing (Patent SU No. 1150394, F03D 1/06, 15.04 .1985) [2].

Недостатками данного устройства являются тихоходность, отсутствие механизма регулирования угла поворота лопастей и громоздкость.The disadvantages of this device are low-speed, the lack of a mechanism for adjusting the angle of rotation of the blades and cumbersome.

Задачей изобретения является создание ветроустановки для преобразования энергии ветра в механическую или электрическую энергию с улучшенными эксплуатационными свойствами.The objective of the invention is the creation of a wind turbine for converting wind energy into mechanical or electrical energy with improved performance properties.

Сущность изобретения заключается в следующем. Ветроустановка содержит ветроколесо с горизонтальной осью вращения с радиальными махами и установленные на них с возможностью поворота лопасти, которые размещены на концах махов крестообразно. Кроме того в состав установки входит генератор, который кинематически связан с валом ветроколеса. Каждая лопасть ветроустановки выполнена в виде крыла и снабжена механизмами ее поворота в продольной и поперечной плоскостях. Каждый из названных механизмов содержит сервоприводы, многоканальный контроллер управления, приемник радиосигнала, контроллер заряда, аккумуляторную батарею, солнечную батарею и аксиальный генератор на постоянных магнитах. Названные устройства скоммутированы между собой. Каждый сервопривод механизма поворота лопасти в продольной плоскости жестко соединен с махом и посредством зубчатой передачи скоммутирован с шарниром поворота лопасти в продольной плоскости, а каждый сервопривод механизма поворота лопасти в поперечной плоскости жестко соединен с шарниром поворота лопасти в продольной плоскости и посредством зубчатой передачи скоммутирован с шарниром поворота лопасти в поперечной плоскости. Кроме того, махи соединены между собой посредством растяжек и с валом ветроколеса с помощью тяжей.The invention consists in the following. The wind turbine contains a wind wheel with a horizontal axis of rotation with radial wings and mounted on them with the possibility of rotation of the blade, which are placed at the ends of the wings crosswise. In addition, the installation includes a generator, which is kinematically connected with the shaft of the wind wheel. Each blade of a wind turbine is made in the form of a wing and is equipped with mechanisms for its rotation in the longitudinal and transverse planes. Each of these mechanisms contains servos, a multi-channel control controller, a radio signal receiver, a charge controller, a rechargeable battery, a solar battery, and an axial permanent magnet generator. The named devices are interconnected. Each servo drive of the blade rotation mechanism in the longitudinal plane is rigidly connected to the fly and is connected to the blade rotation hinge in the longitudinal plane by means of a gear transmission, and each servo drive of the blade rotation mechanism in the transverse plane is rigidly connected to the blade rotation hinge in the longitudinal plane and is connected to the hinge by the gear transmission turning the blade in the transverse plane. In addition, the swings are interconnected by means of extensions and with the shaft of the wind wheel using cords.

В совокупности это позволяет создать ветроустановку с высоким коэффициентом использования энергии ветра. Механизм изменения угла лопастей в продольной и поперечной плоскостях дает возможность для получения максимальной мощности при разных скоростях ветра, а также для регулирования мощности при изменении нагрузки потребителя и штормовом ветре.Together, this allows you to create a wind turbine with a high utilization of wind energy. The mechanism for changing the angle of the blades in the longitudinal and transverse planes makes it possible to obtain maximum power at different wind speeds, as well as to regulate power when changing the load of the consumer and the gale.

На фиг. 1, 2, 3 и 4 изображена ветроустановка. При этом на фиг. 1 показан вид сбоку, на фиг. 2 - вид спереди (вид А), на фиг. 3 - кинематическая схема механизма поворота лопастей, на фиг. 4 - принципиальная схема управления механизмом поворота лопастей.In FIG. 1, 2, 3 and 4 shows a wind turbine. Moreover, in FIG. 1 is a side view; FIG. 2 is a front view (view A), in FIG. 3 is a kinematic diagram of the rotation mechanism of the blades, in FIG. 4 - a schematic diagram of the control mechanism of rotation of the blades.

Ветроустановка содержит фундамент 1, на котором размещена башня 2 с поворачивающейся гондолой 13. Гондола 13 снабжена флюгером 15, генератором 14, постоянными магнитами (не показаны) аксиального генератора 12 и валом ветроколеса 7. На валу ветроколеса 7 расположены электромагнитные катушки (не показаны) аксиального генератора 12, контроллер заряда 11, аккумуляторная батарея 10, многоканальный контроллер управления электродвигателями 9, приемник радиосигнала 8, солнечная батарея 6, махи 4 и тяжи, соединяющие конец вала ветроколеса с махами 5. Махи 5 связаны между собой растяжками 19. На концах махов 5 расположены лопасти 3 с лонжеронами 16 и механизмом поворота лопасти 3, состоящим из шарнира поперечного поворота лопасти 17, шарнира продольного поворота лопасти 18, сервопривода поперечного поворота лопасти 20 и сервопривода продольного поворота лопасти 21.The wind turbine contains a foundation 1, on which there is a tower 2 with a rotating nacelle 13. The nacelle 13 is equipped with a weather vane 15, a generator 14, permanent magnets (not shown) of the axial generator 12 and the shaft of the wind wheel 7. On the shaft of the wind wheel 7 there are electromagnetic coils (not shown) of the axial generator 12, charge controller 11, rechargeable battery 10, multi-channel motor control controller 9, radio signal receiver 8, solar battery 6, swings 4 and strands connecting the end of the wind wheel shaft to swings 5. Swing 5 is connected by braces 19. At the ends of Swing 5 the blades 3 are located with the spars 16 and the rotation mechanism of the blade 3, consisting of a hinge for lateral rotation of the blade 17, a hinge for longitudinal rotation of the blade 18, a servo drive for lateral rotation of the blade 20 and a servo drive for longitudinal rotation of the blade 21.

Ветроустановка работает следующим образом. С помощью флюгера 15 гондола 13 поворачивается в направлении движения воздушного потока. Вал ветроколеса 7 с радиально расположенными махами 4 и расположенными на концах махов лопастями 3 поворачивается вместе с гондолой 13 по направлению к ветру и начинает вращаться, передавая механическую энергию генератору 14 и аксиальному генератору 12, которые преобразуют ее в электрическую энергию. Для увеличения коэффициента использования энергии ветра, лопасти 3 могут изменять свой угол в поперечной и продольной осях с помощью механизма, состоящего из поворотных шарниров 17 и 18, которые приводятся в движение посредством сервоприводов 20 и 21. Управление сервоприводами 20 и 21 осуществляется с помощью многоканального контроллера управления 9, который получает сигнал от приемника радиосигнала 8, а питание через контроллер заряда от аккумуляторной батареи 10, которая заряжается от солнечной батареи 6 и от аксиального генератора на постоянных магнитах 12.Wind turbine works as follows. Using a weather vane 15, the nacelle 13 is rotated in the direction of air flow. The shaft of the wind wheel 7 with the radially arranged wings 4 and the blades 3 located at the ends of the wings rotates together with the gondola 13 in the direction of the wind and begins to rotate, transmitting mechanical energy to the generator 14 and axial generator 12, which convert it into electrical energy. To increase the coefficient of use of wind energy, the blades 3 can change their angle in the transverse and longitudinal axes using a mechanism consisting of rotary joints 17 and 18, which are driven by servos 20 and 21. The servos 20 and 21 are controlled using a multi-channel controller control 9, which receives the signal from the receiver of the radio signal 8, and the power through the charge controller from the battery 10, which is charged from the solar battery 6 and from the axial permanent magnet generator 12.

Таким образом, приведенные технические решения в совокупности позволяют создать ветроустановку с высоким коэффициентом использования энергии ветра. Механизм изменения угла лопастей в продольной и поперечной плоскостях дает возможность для получения максимальной мощности при разных скоростях ветра, а также для регулирования мощности при изменении нагрузки потребителя и штормовом ветре.Thus, the above technical solutions together allow you to create a wind turbine with a high coefficient of utilization of wind energy. The mechanism for changing the angle of the blades in the longitudinal and transverse planes makes it possible to obtain maximum power at different wind speeds, as well as to regulate power when changing the load of the consumer and the gale.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. Патент SU №29805, F03D 7/02, 10.04.1932.1. Patent SU No. 29805, F03D 7/02, 04/10/1932.

2. Патент SU №1150394, F03D 1/06, 15.04.1985 - прототип.2. Patent SU No. 1150394, F03D 1/06, 04/15/1985 - prototype.

Claims (1)

Ветроустановка, содержащая ветроколесо с горизонтальной осью вращения с радиальными махами и установленные на них с возможностью поворота лопасти, которые размещены на концах махов крестообразно, кроме того, в состав установки входит генератор, который кинематически связан с валом ветроколеса, отличающаяся тем, что каждая лопасть выполнена в виде крыла и снабжена механизмами ее поворота в продольной и поперечной плоскостях, каждый из названных механизмов содержит сервоприводы, многоканальный контроллер управления, приемник радиосигнала, контроллер заряда, аккумуляторную батарею, солнечную батарею и аксиальный генератор на постоянных магнитах, названные устройства скоммутированы между собой, при этом каждый сервопривод механизма поворота лопасти в продольной плоскости жестко соединен с махом и посредством зубчатой передачи скоммутирован с шарниром поворота лопасти в продольной плоскости, а каждый сервопривод механизма поворота лопасти в поперечной плоскости жестко соединен с шарниром поворота лопасти в продольной плоскости и посредством зубчатой передачи также скоммутирован с шарниром поворота лопасти в поперечной плоскости, кроме того, махи соединены между собой посредством растяжек и с валом ветроколеса с помощью тяжей.A wind turbine containing a wind wheel with a horizontal axis of rotation with radial wings and mounted on them with the ability to rotate the blades, which are placed at the ends of the wings crosswise, in addition, the installation includes a generator that is kinematically connected with the shaft of the wind wheel, characterized in that each blade is made in the form of a wing and is equipped with mechanisms for its rotation in the longitudinal and transverse planes, each of these mechanisms contains servos, a multichannel control controller, a radio signal receiver, charge controller, a battery, a solar battery and an axial generator with permanent magnets, these devices are connected to each other, this, each servo drive of the blade rotation mechanism in the longitudinal plane is rigidly connected to the fly and through a gear transmission is connected to the blade rotation hinge in the longitudinal plane, and each servo of the blade rotation mechanism in the transverse plane is rigidly connected to the hinge the gate of the blade in the longitudinal plane and by means of a gear transmission is also connected with the hinge of rotation of the blade in the transverse plane, in addition, the wings are connected to each other by means of stretch marks and with the wind wheel shaft using cords.
RU2019131796A 2019-10-08 2019-10-08 Wind-driven plant RU2721928C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019131796A RU2721928C1 (en) 2019-10-08 2019-10-08 Wind-driven plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019131796A RU2721928C1 (en) 2019-10-08 2019-10-08 Wind-driven plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2721928C1 true RU2721928C1 (en) 2020-05-25

Family

ID=70803336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019131796A RU2721928C1 (en) 2019-10-08 2019-10-08 Wind-driven plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2721928C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU43845A1 (en) * 1934-07-08 1935-07-31 А.П. Дзюба Control device for wind turbines
SU1502877A1 (en) * 1987-12-24 1989-08-23 Всесоюзный научно-исследовательский институт сельскохозяйственной метеорологии Wind motor rotor
RU2463473C1 (en) * 2011-04-11 2012-10-10 Вадим Иванович Якимов Vane-sail wind power plant
KR20120120540A (en) * 2011-04-25 2012-11-02 홍성호 Wind course back pelling generater closing and opening wings by the self centrifugal force
EA019896B1 (en) * 2007-09-06 2014-07-30 Ваттз Инк. Energy extraction device with banks of blades

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU43845A1 (en) * 1934-07-08 1935-07-31 А.П. Дзюба Control device for wind turbines
SU1502877A1 (en) * 1987-12-24 1989-08-23 Всесоюзный научно-исследовательский институт сельскохозяйственной метеорологии Wind motor rotor
EA019896B1 (en) * 2007-09-06 2014-07-30 Ваттз Инк. Energy extraction device with banks of blades
RU2463473C1 (en) * 2011-04-11 2012-10-10 Вадим Иванович Якимов Vane-sail wind power plant
KR20120120540A (en) * 2011-04-25 2012-11-02 홍성호 Wind course back pelling generater closing and opening wings by the self centrifugal force

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201730751U (en) Megawatt-level vertical axis wind driven generator with adjustable angle of attack
US5599168A (en) Wind turbine adaptable to wind direction and velocity
WO2016173304A1 (en) Novel wind turbine linkage variable pitch system
WO2008022209A3 (en) Wind driven power generator
WO2009132348A3 (en) Wind driven power generator with moveable cam
US8747070B2 (en) Spinning horizontal axis wind turbine
CN102116264A (en) Megawatt-stage vertical shaft wind power generator with adjustable attack angle
US10218246B2 (en) Variable diameter and angle vertical axis turbine
CN208010518U (en) Full angle wind power plant
CN108457795B (en) Wind wheel of wind driven generator with automatic pitch control and disabling protection
RU2392490C1 (en) Carousel-type wind-electric set (wes) with cyclic symmetric blades smoothly rotating in opposite phase to rotor
US7105941B2 (en) Framework composition windmill
CN103233861B (en) Pitch-variable mechanism of vertical axis wind turbine
CN104948387A (en) Double-impeller wind power generator set and wind energy capturing method thereof
AU2008222708B2 (en) Hubless windmill
CN102953928B (en) Adjust the Universal Windmill that oar is long
RU2721928C1 (en) Wind-driven plant
CN104005914A (en) Wind turbine system and electricity generation method thereof
WO2019111674A1 (en) Vertical axis-type wind turbine
KR101348610B1 (en) Wind turbine
CN106014856A (en) Efficient wind wheel device
CN201934257U (en) Wind driven generator impeller structure mixed with solar energy gathering device
CN208749483U (en) A kind of blower special power regulating device
US20170107972A1 (en) Vertical wind turbine
Shrivastava Efficiency improvement of a straight-bladed vertical axis wind turbine