RU2726975C1

RU2726975C1 - Wind-wheel

Info

Publication number: RU2726975C1
Application number: RU2019123078A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Литвиненко; Андрей Егорович Новиков
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2020-07-17

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: invention relates to wind wheels of wind-power and wind-driven power plants with horizontal axis of rotation. Wind wheel comprises hub and blades composed of two arc-shaped plates with lengthwise ribs. Arc-shaped plates - profiles are connected by convex and concave sides, and tubular spar is fixed on front edge of blade.EFFECT: invention is aimed at increasing stiffness.1 cl, 3 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 A.M. - 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 малая жесткость конструкции, а также технологические трудности формирования D-образной кромки.The disadvantage of this wind wheel is the low rigidity of the structure, as well as the technological difficulties of forming a D-shaped edge.

Также известно ветроколесо [пат. РФ №2249720, опубл. 10.04.2005, бюл. №10 / Литвиненко A.M. - 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 так же трудности реализации замыкании 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 A.M. - 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, recesses for an additional spar are made on the leading edge of the plates, the plates are equipped with tightening clamps, the main and additional spars are fastened to outside.

Недостатком такого ветроколеса является малая жесткость и низкая технологичность. Изобретение направлено на повышение жесткости конструкции ветроколеса и упрощение технологии изготовления.The disadvantage of such a wind wheel is its low rigidity and low manufacturability. The invention is aimed at increasing the rigidity of the wind wheel structure and simplifying the manufacturing technology.

Это достигается тем, что в ветроколесе, содержащем ступицу, лонжерон, выполненный в виде трубы и лопасти, согласно изобретению, лопасти выполнены в виде двух дугообразных профилей, имеющих продольные ребра с вогнутой стороны, причем лонжерон, выполненный в виде трубы расположен на переднем крае лопасти, а между лонжероном и продольным ребром профиля установлен дополнительный профиль, причем лонжерон и дополнительный профиль расположены между вогнутой стороной одного дугообразного профиля и выпуклой стороной второго дугообразного профиля, а дугообразные профили лонжерон и дополнительный профиль, стянуты крепежными элементами.This is achieved by the fact that in a wind wheel containing a hub, a spar made in the form of a pipe and a blade, according to the invention, the blades are made in the form of two arcuate profiles having longitudinal ribs on the concave side, and the spar made in the form of a pipe is located on the front edge of the blade , and an additional profile is installed between the spar and the longitudinal rib of the profile, and the spar and the additional profile are located between the concave side of one arcuate profile and the convex side of the second arcuate profile, and the arcuate profiles of the spar and the additional profile are tightened by fasteners.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показана один из исходных дугообразных профилей с продольными ребрами (в данном случае четырьмя ребрами), на фиг. 2 показан поперечный разрез лопасти, на фиг. 3 - ступицы ветроколеса с одной парой лопастей, вид сверху.The essence of the invention is illustrated in the drawing, where FIG. 1 shows one of the original arcuate profiles with longitudinal ribs (in this case, four ribs), FIG. 2 shows a cross section of the blade, FIG. 3 - hubs of a wind wheel with one pair of blades, top view.

Ветроколесо ветроэлектрогенератора состоит из ступицы и лопастей, каждое из которых состоит в свою очередь как минимум из четырех деталей: лонжерона 1, выполненного в виде трубы, нижнего дугообразного профиля 2, дополнительного профиля 3, верхнего дугообразного профиля 4. Дугообразные профили имеют продольные ребра 5. Передняя кромка лопасти образована лонжероном 1. К нему с помощью крепежных элементов 6 (например, болтов с гайками), притянут дополнительный, например, П-образный профиль 3, правой кромкой упирающийся в ребро 7. Крепежные элементы 8 стягивают оба дугообразных профиля вогнутой и выгнутой сторонами. Чередование крепежных элементов показано на фиг. 3. Лопасти крепятся к основанию 9 (на фиг. 3 показана лишь одна пара лопастей, чтобы не загромождать чертеж). Внешние концы лопастей ветроколеса несут замыкающиеся элементы 10, на которых могут быть установлены роторные элементы 11.The wind turbine of a wind power generator consists of a hub and blades, each of which consists in turn of at least four parts: a spar 1 made in the form of a pipe, a lower arcuate profile 2, an additional profile 3, an upper arcuate profile 4. The arcuate profiles have longitudinal ribs 5. The leading edge of the blade is formed by a spar 1. To it, with the help of fasteners 6 (for example, bolts and nuts), an additional, for example, U-shaped profile 3 is pulled, with the right edge abutting against the rib 7. Fasteners 8 pull together both arcuate profiles with a concave and curved parties. The alternation of fasteners is shown in FIG. 3. The blades are attached to the base 9 (Fig. 3 shows only one pair of blades so as not to clutter up the drawing). The outer ends of the blades of the wind turbine carry closure elements 10, on which rotor elements 11 can be installed.

Работа устройстваDevice operation

Ветровой поток, воздействуя на лопасть, в частности, на профиль 4 приводит ее во вращение. Наличие силовых треугольников, характеризует жесткость конструкции. Роторный элемент, замыкая магнитную цепь статора, способствует появлению э.д.с.The wind flow, acting on the blade, in particular on the profile 4, causes it to rotate. The presence of power triangles characterizes the rigidity of the structure. The rotor element, closing the stator magnetic circuit, contributes to the appearance of an emf.

Технико-экономическим преимуществом данного устройства является повышенная жесткость, вызванная наличием двух дугообразных профилей которые разнесены на толщину (диаметр) лонжерона.The technical and economic advantage of this device is the increased rigidity caused by the presence of two arcuate profiles that are spaced apart by the thickness (diameter) of the spar.

Claims

A wind wheel containing a hub, a spar made in the form of a pipe, and a blade, characterized in that the blades are made in the form of two arcuate profiles, on which longitudinal ribs are made on the concave side, the spar is located on the front edge of the blade, and between the spar and the longitudinal rib of the profile an additional profile is installed, and the spar and the additional profile are located between the concave side of one arcuate profile and the convex side of the second arcuate profile, and the arcuate profiles, the spar and the additional profile are tightened with fasteners.