RU2726970C1

RU2726970C1 - Wind-wheel

Info

Publication number: RU2726970C1
Application number: RU2019115487A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Литвиненко; Ксения Ивановна Чеботок
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2020-07-17

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention relates to the wind power engineering. Wind wheel comprises hub and blades. Blades are made in the form of plate, in which two longitudinal slots are made at distance not less than blade width to external edges of windwheel. In the zone of outer edges of the wind wheel, there are two transverse slots, starting from the outer ends of the longitudinal slots and having a length of not less than one third of the width of the blade. Outer edges of plate are made in Z-shape, while inner edges of blades are secured on hub. Blades are made from plate by forming slots.

EFFECT: invention is aimed at increasing stiffness.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа.The invention relates to wind energy, namely to wind turbines of wind power and wind power plants with a horizontal axis of rotation, mainly intended for operation with segment-type electric generators.

Известно ветроколесо [пат. РФ №2211366, опубл. 27.08.2003, бюл. №24 / Литвиненко А.М. - заявка №2002104027 / 06 от 14.02.2002]. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, повышения надежности, обеспечении модульности и технологичности, обеспечивается за счет того, что в ветроколесе, содержащем ступицу в лопасти, выполненные в виде парусных оперений, лонжероны, трос, D-образную переднюю кромку, согласно изобретению парусные оперения выполнены в виде упругих пластин, передняя кромка которых имеет форму арки и снабжена отверстиями под лонжерон.Known wind wheel [US Pat. RF No. 2211366, publ. 27.08.2003, bul. No. 24 / Litvinenko A.M. - application No. 2002104027/06 dated 02.14.2002]. The technical result, which consists in simplifying the design, increasing reliability, ensuring modularity and manufacturability, is ensured due to the fact that in a wind wheel containing a hub in the blades made in the form of sailing empennages, spars, a cable, a D-shaped leading edge, according to the invention, sailing empennages made in the form of elastic plates, the leading edge of which has the shape of an arch and is equipped with holes for the spar.

Недостатком данного ветроколеса является невозможность использования тканевых оболочек парусного типа.The disadvantage of this wind turbine is the impossibility of using sail-type fabric shells.

Также известно ветроколесо [пат. РФ №2249720, опубл. 10.04.2005, бюл. №10 / Литвиненко А.М. - заявка №2003130051 / 06 от 09.10.2003]. Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении надежности и технологичности при обеспечении удешевления и модульности. Это достигается тем, что лопасти, как основные, так и, возможно, дополнительные, выполнены в виде парусных оперений, а именно оболочечного, двухслойного, скрепленного по периметру равнобедренного треугольника, вершина которого закреплена у ступицы, основание снабжено натяжной планкой, которая шарнирно соединена с балансиром, балансир шарнирно установлен на внешнем конце трубчатого лонжерона и соединен с натяжной тягой.Also known is the wind wheel [US Pat. RF No. 2249720, publ. 10.04.2005, bull. No. 10 / Litvinenko A.M. - application No. 2003130051/06 dated 09.10.2003]. The technical result consists in simplifying the design, increasing the reliability and manufacturability while providing a reduction in cost and modularity. This is achieved by the fact that the blades, both main and, possibly, additional, are made in the form of sail plumage, namely a shell, two-layer, isosceles triangle fastened along the perimeter, the apex of which is fixed at the hub, the base is equipped with a tension bar, which is hingedly connected to balancer, the balancer is pivotally mounted on the outer end of the tubular spar and is connected to the tension rod.

Его недостатком является затруднение в обеспечении крутки лопастей, которая, как известно, обеспечивает лучшие аэродинамические характеристики, а также трудности реализации замыкания магнитного потока при наличии немагнитной ступицы.Its disadvantage is the difficulty in ensuring the twist of the blades, which, as is known, provides better aerodynamic characteristics, as well as the difficulty of realizing the closure of the magnetic flux in the presence of a non-magnetic hub.

Наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков является ветроколесо [пат. РФ №2659838, опубл. 04.07.2018, бюл. №19 / Литвиненко А.М.- заявка №2016143928 от 08.11.2016].The closest to the declared on the set of essential features is the wind wheel [US Pat. RF No. 2659838, publ. 04.07.2018, bul. No. 19 / Litvinenko A.M. - application No. 2016143928 dated 08.11.2016].

Ветроколесо содержит ступицу, лонжерон, выполненный в виде трубы, лопасти в виде упругих пластин, передняя кромка которых имеет форму арки, и снабжено дополнительным лонжероном на передней кромки пластин выполнены выемки под дополнительный лонжерон, пластины снабжены стягивающими хомутами, основной и дополнительный лонжероны скреплены на внешней стороне.The wind wheel contains a hub, a spar made in the form of a pipe, blades in the form of elastic plates, the leading edge of which has the shape of an arch, and is equipped with an additional spar on the leading edge of the plates, there are recesses for an additional spar, the plates are equipped with tightening clamps, the main and additional spars are fastened on the outer side.

Недостатком такого ветроколеса является малая жесткость. Изобретение направлено на повышение жесткости конструкции ветроколеса.The disadvantage of such a propeller is low rigidity. The invention is aimed at increasing the rigidity of the wind wheel structure.

Это достигается тем, что лопасти изготовлены в виде пластины, в которой выполнены две продольных прорези на расстояние не менее ширины лопасти до внешних краев ветроколеса, при этом в самой зоне внешних краев ветроколеса выполнены две поперечных прорези, начинающихся от внешних концов продольных прорезей и имеющих длину не менее одной третьей ширины лопасти, при этом внешние края пластины выполнены в Z-образной форме, а на ступице закреплены внутренние края лопастей, полученных из пластины путем формирования прорезей.This is achieved by the fact that the blades are made in the form of a plate, in which two longitudinal slots are made at a distance not less than the width of the blade to the outer edges of the wind wheel, while in the very area of the outer edges of the wind wheel, two transverse slots are made, starting from the outer ends of the longitudinal slots and having a length not less than one third of the blade width, while the outer edges of the plate are made in a Z-shape, and the inner edges of the blades obtained from the plate by forming slots are fixed on the hub.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показана исходная пластина с двумя продольными прорезями, не доходящими до внешних краев ветроколеса, на фиг. 2 показана та же пластина, причем в зоне внешних краев выполнены две поперечные прорези, не доходящие до середины плоскости, расположенной между продольными прорезями, на фиг. 3 показан внешний край пластины (вид с внешнего торца) Z-образной формы, на фиг. 4 показана схема крепления к ступице, вид спереди, на фиг. 5 то же, вид сверху.The essence of the invention is illustrated in the drawing, where FIG. 1 shows the original plate with two longitudinal slots that do not reach the outer edges of the propeller, FIG. 2 shows the same plate, and in the area of the outer edges there are two transverse slots that do not reach the middle of the plane located between the longitudinal slots; FIG. 3 shows the outer edge of the plate (view from the outer end) of the Z-shape, FIG. 4 shows a diagram of attachment to the hub, front view; FIG. 5 the same, top view.

Ветроколесо ветроэлектрогенератора состоит из ступицы и деформированных пластин, каждая из которых состоит в свою очередь как минимум из трех лопастей, собранных в пакет, образованный из одной пластины, причем эта пластина имеет две продольные прорези 2 и 3, не доходящие до внешних краев 4 ветроколеса на расстояние не менее ширины лопасти. Таким образом, образуются три лопасти: 5 и 6 внешних и 7 - внутренняя. В зоне внешних краев выполнены две поперечные прорези 8 и 9, не доходящей до середины плоскости 7 с образованием перемычки 10. Перемычка 11, соединяющая внешние края лопастей выполнена Z-образной формы (при виде с торца) - см. фиг.3. Внутренние края 12 пластины закреплены на ступице. Сама ступица выполнена в виде квадратной (в случае четырех лопастей) пластины 13 с крепящим отверстием в центре. Плоскости 5, 6 и 7 на краях ступицы 13 могут быть закреплены, например, с помощью разновысоких проставок 14 и болтов 15. Таким образом, каждая пластина состоит из трех лопастей: 5, 6, 7, которые после закрепления образуют тетраэдр из четырех треугольников: первый треугольник основания: - см. фиг. 5, второй треугольник лопасть 5 - перемычка 11 - лопасть 6, третий треугольник лопасть 5 - перемычка 11 - лопасть 7, четвертый треугольник лопасть 6 - перемычка 11 - лопасть 7.The wind turbine of a wind power generator consists of a hub and deformed plates, each of which, in turn, consists of at least three blades, assembled in a package formed of one plate, and this plate has two longitudinal slots 2 and 3, which do not reach the outer edges 4 of the wind wheel on the distance is not less than the blade width. Thus, three blades are formed: 5 and 6 external and 7 - internal. In the area of the outer edges, two transverse slots 8 and 9 are made, not reaching the middle of the plane 7 to form a bridge 10. The bridge 11 connecting the outer edges of the blades is Z-shaped (seen from the end) - see Fig. 3. The inner edges 12 of the plate are secured to the hub. The hub itself is made in the form of a square (in the case of four blades) plate 13 with a fixing hole in the center. The planes 5, 6 and 7 at the edges of the hub 13 can be fixed, for example, using spacers 14 of different height and bolts 15. Thus, each plate consists of three blades: 5, 6, 7, which, after being fixed, form a tetrahedron of four triangles: first base triangle: - see fig. 5, second triangle blade 5 - bridge 11 - blade 6, third triangle blade 5 - bridge 11 - blade 7, fourth triangle blade 6 - bridge 11 - blade 7.

Работа устройства. Ветровой поток воздействуя на ветроколесо приводит во вращение три лопасти 5, 6, 7, состоящую из пластины 1 и трех плоскостей: 5, 6 и 7. Наличие силовых треугольников, характеризующихся четырьмя пространственными углами, вершиной первого из которых является перемычка 11, а три остальных примыкают к ступице 13, гарантирует жесткость лопасти ветроколеса.Device operation. The wind flow acting on the wind wheel rotates three blades 5, 6, 7, consisting of plate 1 and three planes: 5, 6 and 7. The presence of force triangles, characterized by four spatial angles, the top of the first of which is the bridge 11, and the other three adjoin the hub 13, guarantees the rigidity of the propeller blade.

Технико-экономическим преимуществом данного устройства является повышенная жесткость, вызванная наличием плоскостей которые не позволяют отклоняться концом лопастей под действием центробежных усилий.The technical and economic advantage of this device is the increased rigidity caused by the presence of planes that do not allow the end of the blades to deflect under the action of centrifugal forces.

Claims

A wind wheel containing a hub and blades, characterized in that the blades are made in the form of a plate, in which two longitudinal slots are made at a distance not less than the width of the blade to the outer edges of the wind wheel, while in the very area of the outer edges of the wind wheel, two transverse slots are made, starting from the outer the ends of the longitudinal slots and having a length of at least one third of the blade width, while the outer edges of the plate are made in a Z-shape, and the inner edges of the blades obtained from the plate by forming the slots are fixed on the hub.