RU2777428C2 - Method for conversion of airflow energy into progressive wing movement - Google Patents
Method for conversion of airflow energy into progressive wing movement Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777428C2 RU2777428C2 RU2019135427A RU2019135427A RU2777428C2 RU 2777428 C2 RU2777428 C2 RU 2777428C2 RU 2019135427 A RU2019135427 A RU 2019135427A RU 2019135427 A RU2019135427 A RU 2019135427A RU 2777428 C2 RU2777428 C2 RU 2777428C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wing
- aerodynamic
- aerodynamic wing
- airflow
- wind turbine
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title abstract description 4
- 230000000750 progressive Effects 0.000 title 1
- 230000001808 coupling Effects 0.000 claims abstract description 4
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 claims description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004279 Orbit Anatomy 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory Effects 0.000 description 1
- 210000004894 snout Anatomy 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области нетрадиционной энергетики и может быть использовано для получения электрической и механической энергии. Известен «Способ преобразования кинетической энергии потока во вращательное движение крыла и устройство для осуществления этого способа» по патенту РФ №2589569, который принимаем за прототип заявляемого Способа, так как аналогов с симметричным реверсированием аэродинамического крыла не найдено.The invention relates to the field of non-traditional energy and can be used to produce electrical and mechanical energy. Known "Method for converting the kinetic energy of the flow into the rotational movement of the wing and a device for implementing this method" according to the patent of the Russian Federation No.
В известном - Способе преобразования кинетической энергии потока, в частности ВП, во вращательное движение крыла, в потоке - устанавливается основной вал перпендикулярно направлению движения потока и на некотором расстоянии от основного вала помещают крыло, собственная ось которого параллельна основному валу. Вокруг основного вала это крыло под действием потока совершает вращательное движение по круговой орбите и колебательное движение вокруг собственной оси. При движении крыла по круговой орбите его угол атаки относительно результирующего вектора потока задается закрылком, узел управления которого через его вал и планку вращает закрылок, обеспечивая оптимальное значение угла атаки крыла при его движении по круговой орбите за исключением зон изменения формы крыла, определяемых узлом положения оси крыла. В зонах изменения формы крыла его ось с подшипником смещается в сторону электрического конечного выключателя реверса и прижимается к соответствующему толкателю, замыкается контакт электрического конечного выключателя реверса, передавая сигнал на срабатывание электромеханического триггера, который по команде конечного выключателя реверса поочередно выдвигает верхний или нижний грибовидный шток, изменяя в зонах конфигурацию крыла симметрично относительно базового листа, при этом меняет свое положение передняя и задняя аэродинамические обшивки крыла на оси поворота аэродинамических обшивок.In the well-known method of converting the kinetic energy of the flow, in particular VP, into the rotational movement of the wing, in the flow, the main shaft is installed perpendicular to the direction of flow and a wing is placed at some distance from the main shaft, its own axis is parallel to the main shaft. Around the main shaft, this wing, under the influence of the flow, performs rotational motion in a circular orbit and oscillatory motion around its own axis. When the wing moves in a circular orbit, its angle of attack relative to the resulting flow vector is set by the flap, the control unit of which rotates the flap through its shaft and bar, providing the optimal value of the angle of attack of the wing when it moves in a circular orbit, with the exception of the wing shape change zones determined by the axis position unit wing. In the zones of changing the shape of the wing, its axis with the bearing is shifted towards the electric limit switch of the reverse and is pressed against the corresponding pusher, the contact of the electric limit switch of the reverse is closed, transmitting a signal to operate the electromechanical trigger, which, at the command of the limit switch of the reverse, alternately pushes the upper or lower mushroom-shaped rod, changing in the zones the configuration of the wing symmetrically with respect to the base sheet, while changing its position of the front and rear aerodynamic skins of the wing on the axis of rotation of the aerodynamic skins.
«Способ преобразования», предлагаемый в прототипе, имеет ряд недостатков, ограничивающих его область применения:The "conversion method" proposed in the prototype has a number of disadvantages that limit its scope:
1. Достаточно сложная конструкция ветроэнергетической установки. Для получения приемлемой себестоимости необходимо мощность этой ветроэнергетической установки довести до 10-15 мегаватт.1. A rather complicated design of a wind power plant. To obtain an acceptable cost, it is necessary to increase the capacity of this wind power plant to 10-15 megawatts.
2. Усложненная система управления. Особо проблематична конструкция узла положения оси крыла по Фиг. 5 патента. Предполагаются проблемы при наладке и эксплуатации такой ветроэнергетической установки.2. Complicated control system. Particularly problematic is the design of the wing axis position assembly of FIG. 5 patents. Problems are expected in the commissioning and operation of such a wind power plant.
3. Наличие вращающихся элементов создает шум и помехи для электроники вблизи ветроэнергетической установки, а также снижает надежность, особенно при штормовых ВП. Поэтому нельзя ее устанавливать вблизи жилых комплексов.3. The presence of rotating elements creates noise and interference for electronics near the wind turbine, and also reduces reliability, especially during stormy airspace. Therefore, it cannot be installed near residential complexes.
4. При значительной мощности ее вертикальный вал испытывает большой опрокидывающий момент. Это усложняет и удорожает реальную конструкцию, реализующую этот Способ.4. With significant power, its vertical shaft experiences a large overturning moment. This complicates and increases the cost of the real design that implements this method.
Технический результат предлагаемого Способа заключается в эффективном преобразовании кинетической энергии воздушного потока (ВП) в механическую и далее в электрическую энергию. При этом учтены его повышенные характеристики по экологии. При описании Способа используется вариант конструкции ветроустановки, реализующий предложенный Способ.The technical result of the proposed Method is the efficient conversion of the kinetic energy of the air flow (VP) into mechanical and then into electrical energy. At the same time, its increased characteristics in terms of ecology are taken into account. When describing the Method, a design variant of the wind turbine is used that implements the proposed Method.
Для преобразования энергии ВП в поступательное движение аэродинамического крыла его помещают в ВП. Поступательное движение аэродинамического крыла осуществляется за счет подъемной силы, возникающей от действия на него воздушного потока. В крайних положениях его движения, в зонах изменения формы аэродинамического крыла, размещают конечные выключатели реверса, которые воздействуют на аэродинамическую обшивку крыла и изменяют его конфигурацию на симметричную. Изменение конфигурации крыла осуществляется конструктивными элементами ветроустановки на базе шагового двигателя, при этом аэродинамическое крыло движется периодически вверх или вниз на тележках по направляющим стойкам с пазами параллельно горизонтальной плоскости. Всегда обеспечивают положение передней кромки аэродинамического крыла перпендикулярно вектору ВП независимо от его направления в данный момент конструктивными элементами ветроустановки, например, флюгерными плоскостями, рельсовым кольцом. Разнонаправленная подъемная сила аэродинамического крыла, возникающая под действием ВП, через силовую скобу и опорный шаровой шарнир передается на кривошипный механизма. Вал его маховика через муфты и ускоряющий редуктор подсоединяют к генератору. Для упрощения конструкции важно, чтобы опорный шаровой шарнир ветроустановки располагался на вертикали, проходящей через геометрический центр ее рельсового кольца.To convert the energy of the airfoil into the translational motion of the aerodynamic wing, it is placed in the airfoil. The translational motion of the aerodynamic wing is carried out due to the lifting force arising from the action of the air flow on it. In the extreme positions of its movement, in the zones of changing the shape of the aerodynamic wing, reverse limit switches are placed, which act on the aerodynamic skin of the wing and change its configuration to a symmetrical one. Changing the configuration of the wing is carried out by the structural elements of the wind turbine based on a stepper motor, while the aerodynamic wing moves periodically up or down on carts along guide posts with grooves parallel to the horizontal plane. The position of the leading edge of the aerodynamic wing is always ensured perpendicular to the airfoil vector, regardless of its direction at the moment, by the structural elements of the wind turbine, for example, vane planes, rail ring. The multidirectional lifting force of the aerodynamic wing, arising under the action of the airfoil, is transmitted through the power bracket and the supporting ball joint to the crank mechanism. The shaft of its flywheel is connected to the generator through couplings and an accelerating gearbox. To simplify the design, it is important that the supporting spherical joint of the wind turbine is located on the vertical passing through the geometric center of its rail ring.
Вариант конструкции ветроустановки, реализующий предлагаемый «Способ…», представлен на Фиг. 1-7. Для них введены следующие обозначения:A variant of the wind turbine design that implements the proposed "Method ..." is shown in Fig. 1-7. The following designations have been introduced for them:
ФИГ. 1.FIG. one.
4 - средние детали системы инверсии крыла (подробнее на Фиг. 2), 5 - крайние детали системы инверсии крыла (подробнее на Фиг. 2), 11 - задняя аэродинамическая обшивка крыла (подробнее на Фиг. 3) системы инверсии крыла, 12 - базлвый контур крыла, 13 - передняя аэродинамическая обшивка крыла (подробнее на Фиг. 3) системы инверсии крыла, 14 - тележка (см. Фиг. 4) в пазах вертикальных стоек - 26 (см. Фиг. 5), 15 - силовая скоба, 16 - шаровой шарнир, 17 - шатун, 18 - палец маховика, 19 - маховик, 20 - опорная стойка вала маховика, 21 - валы, 22 - ускоряющий редуктор, 23 - электрогенератор, 24 - выходное напряжение генератора, 25 - опорная плита на земле, 26 - вертикальная стойка с Т-бразными пазами - деталь контура базовой призмы (см. Фиг. 5), 27 - ролики системы ориентации крыла, 28 - опорное (обычно рельсовое) кольцо системы ориентации крыла, 29 - контур базовой призмы ветроустановки.4 - middle parts of the wing inversion system (details in Fig. 2), 5 - extreme details of the wing inversion system (details in Fig. 2), 11 - rear aerodynamic skin of the wing (details in Fig. 3) of the wing inversion system, 12 - base wing contour, 13 - front aerodynamic skin of the wing (for more details in Fig. 3) of the wing inversion system, 14 - bogie (see Fig. 4) in the grooves of the vertical struts - 26 (see Fig. 5), 15 - power bracket, 16 - ball joint, 17 - connecting rod, 18 - flywheel pin, 19 - flywheel, 20 - flywheel shaft support, 21 - shafts, 22 - accelerating gearbox, 23 - electric generator, 24 - generator output voltage, 25 - base plate on the ground, 26 - vertical rack with T-slots - detail of the contour of the base prism (see Fig. 5), 27 - rollers of the wing orientation system, 28 - support (usually rail) ring of the wing orientation system, 29 - contour of the base prism of the wind turbine.
Фиг 2.Fig 2.
2 - оси деталей системы инверсии крыла, закрепленные в базовом контуре крыла - 12, 3 - звездочка на осях - 2, 4-1----4-N - средние детали системы инверсии крыла, 5 - крайние детали системы инверсии крыла.2 - axes of parts of the wing inversion system, fixed in the basic contour of the wing - 12, 3 - sprocket on axes - 2, 4-1----4-N - middle parts of the wing inversion system, 5 - extreme parts of the wing inversion system.
Фиг. 3.Fig. 3.
11 - задняя деталь аэродинамической обшивки крыла, 13 - передняя деталь аэродинамической обшивки крыла, 31 - оси деталей 11, 13 системы инверсии крыла, закрепленные в базовом контуре крыла - 12.11 - rear part of the wing aerodynamic skin, 13 - front part of the wing aerodynamic skin, 31 - axes of
Фиг. 4Fig. four
14 - тележки - жестко закреплены на углах базового контура крыла - 12.14 - carts - rigidly fixed at the corners of the base contour of the wing - 12.
Фиг. 5Fig. 5
26 - фрагмент вертикальной стойки из контура базовой призмы - 29 с Т-образными пазами - 33 для тележек - 14, 32 - конечные выключатели реверса в зонах изменения конфигурации крыла (системы инверсии крыла),26 - a fragment of a vertical rack from the contour of the base prism - 29 with T-slots - 33 for bogies - 14, 32 - reverse limit switches in the areas of wing configuration change (wing inversion systems),
Фиг. 6Fig. 6
4-1----4-N - средние детали системы инверсии крыла, 5 - крайние детали системы инверсии крыла, 6 - звездочки системы инверсии крыла, 7 - цепь системы инверсии крыла, 8 - шаговый двигатель системы инверсии крыла, 9 - звездочка на валу шагового двигателя, 10 - поверхность крыла в зоне 4-1----4-N - средних деталей системы инверсии крыла, 11 - задняя аэродинамическая обшивка крыла, 12 - базовый контур крыла, 13 - передняя аэродинамическая обшивка крыла, 14 - тележка (см. Фиг. 4) в пазах вертикальных стоек - 26 (см. Фиг. 5),4-1----4-N - middle parts of the wing inversion system, 5 - extreme parts of the wing inversion system, 6 - sprockets of the wing inversion system, 7 - chain of the wing inversion system, 8 - stepper motor of the wing inversion system, 9 - sprocket on the stepper motor shaft, 10 - wing surface in the zone 4-1----4-N - middle parts of the wing inversion system, 11 - rear aerodynamic skin of the wing, 12 - basic contour of the wing, 13 - forward aerodynamic skin of the wing, 14 - trolley (see Fig. 4) in the grooves of the vertical posts - 26 (see Fig. 5),
Фиг. 7.Fig. 7.
26 - вертикальная стойка с Т-бразными пазами - деталь контура базовой призмы (см Фиг. 5), 27 - ролики системы ориентации крыла, 28 - опорное (например, рельсовое) кольцо системы ориентации крыла, 29 - контур базовой призмы ветроустановки. 30 - флюгерные плоскости системы ориентации аэродинамического крыла.26 - vertical rack with T-slots - detail of the contour of the base prism (see Fig. 5), 27 - rollers of the wing orientation system, 28 - support (for example, rail) ring of the wing orientation system, 29 - contour of the base prism of the wind turbine. 30 - vane planes of the aerodynamic wing orientation system.
Работа ветроустановки, реализующей предлагаемый «Способ…».The operation of a wind turbine that implements the proposed "Method ...".
Для функционирования этой ветроустановки разработано несколько систем управления:For the operation of this wind turbine, several control systems have been developed:
1. Система инверсии крыла.1. Wing inversion system.
Движении аэродинамического крыла параллельно горизонтальной плоскости независимо от направления вверх-вниз относительно земли осуществляется под воздействием подъемной силы, возникающей при обтекании его воздушным потоком. Крайние положения при движении крыла вверх-вниз попадают в зоны изменения формы аэродинамического крыла. В этих зонах размещают конечные выключатели реверса - 32, которые воздействуют на аэродинамическую обшивку крыла и изменяют его конфигурацию на симметричную. Конкретно - (см Фиг. 6) по команде конечных выключателей реверса - 32 шаговый двигатель поворачивается на 180 градусов поочередно по часовой стрелке и против. Через цепную передачу - и звездочки - осуществляется поворот на 180 градусов средних детале системы инверсии крыла - 4-1----4-N, крайние детали системы инверсии крыла - 5, причем - 4-1----4-N формируют поверхность аэродинамического крыла в зоне - 10, а - 5 достраивает конфигурацию крыла, подставляя к зоне - 10 заднюю аэродинамическую обшивку крыла - 11 и переднюю аэродинамическая обшивку рыла - 13.The movement of the aerodynamic wing parallel to the horizontal plane, regardless of the direction up and down relative to the ground, is carried out under the influence of the lifting force that occurs when the air flow flows around it. The extreme positions during the movement of the wing up and down fall into the zones of change in the shape of the aerodynamic wing. Reverse limit switches - 32 are placed in these zones, which act on the aerodynamic skin of the wing and change its configuration to symmetrical. Specifically - (see Fig. 6) at the command of the reverse limit switches - 32 stepper motor rotates 180 degrees alternately clockwise and counterclockwise. Through a chain drive - and sprockets - a 180 degree turn is made of the middle parts of the wing inversion system - 4-1----4-N, the extreme parts of the wing inversion system - 5, and - 4-1----4-N form the surface of the aerodynamic wing in zone - 10, and - 5 completes the configuration of the wing, substituting the rear aerodynamic wing skin - 11 and the front aerodynamic skin of the snout - 13 to the zone - 10.
2. Система ориентации передней кромки крыла.2. Wing leading edge orientation system.
Значительную часть конструкции ветроустановки составляет система ориентации крыла. Это флюгерные плосклсти - 30 (см. Фиг. 7), закрепленные на бокових стенках контура базовой призмы - 29 ветроустановки, которые при отклонении передней кромки крыла от перпендикулярного положения относительно вектора воздушного потока, создают усилие, обеспечивающее ликвидацию этого отклонения. Поворот ветроустановки осуществляется на опорном (обычно рельсовом) кольце - 28 с помощью роликов - 27, закрепленных на углах базовой призмы - 29 в ее нижней плоскости.A significant part of the design of the wind turbine is the wing orientation system. These are vane planes - 30 (see Fig. 7), fixed on the side walls of the contour of the base prism - 29 of the wind turbine, which, when the leading edge of the wing deviates from a perpendicular position relative to the air flow vector, create a force to eliminate this deviation. The rotation of the wind turbine is carried out on the support (usually rail) ring - 28 with the help of rollers - 27, fixed at the corners of the base prism - 29 in its lower plane.
3. Система движения аэродинамического крыла вверх-вниз под воздействием подъемной силы.3. The system of movement of the aerodynamic wing up and down under the influence of lifting force.
Движение крыла вверх-вниз осуществляется на тележках - 14 (см. Фиг. 4), которые жестко закреплены на углах базового контура крыла - 12. Тележки - 14 движутся в Т-образных пазах - 33 вертикальных стоек - 26 (см. Фиг. 5), фрагментов контура базовой призмы - 29 ветроустановки. Конечные выключатели реверса - 32 дают команды на изменение направления движения крыла вверх или вниз. Применение тележек - 14 вместо обычных роликов предохраняет движущееся крыло от заклинивания в пазах - 33.The movement of the wing up and down is carried out on carts - 14 (see Fig. 4), which are rigidly fixed at the corners of the basic contour of the wing - 12. Carts - 14 move in T-slots - 33 vertical racks - 26 (see Fig. 5 ), fragments of the contour of the base prism - 29 wind turbines. Reverse limit switches - 32 give commands to change the direction of movement of the wing up or down. The use of carts - 14 instead of conventional rollers protects the moving wing from jamming in the grooves - 33.
4. Электромеханическая система ветроустановки (см. Фиг. 1).4. The electromechanical system of the wind turbine (see Fig. 1).
Силовая скоба - 15 жестко крепится к базовому контуру - 12 аэродинамического крыла. Посредине ее закрепляют шаровой шарнир - 16, к которому жестко закрепляют шатун кривошипного механизма. Далее палец - 18 маховика - 19, опорная стойка вала маховика - 20, валы - 21, ускоряющий редуктор - 22 и электрогенератор - 23. При движении крыла вверх-вниз скоба 15 повторяет его движение. Через шаровой шарнир это движение передается на шатун - 17, палец - 18 и обеспечивает вращательное движение маховика - 19, вращающийся вал которого через муфты - 21, повышающий обороты редуктор - 22 вращает вал электрогенератора - 23, вырабатывающего электроэнергию - 24. При этом опорная стойка - 20 вала маховика - 19, ускоряющий редуктор - 22 и генератор - 23 стоят на опорной плите - 25, лежащей на земле.Power bracket - 15 is rigidly attached to the base contour - 12 of the aerodynamic wing. In the middle of it, a ball joint - 16 is fixed, to which the connecting rod of the crank mechanism is rigidly fixed. Next, the finger - 18 of the flywheel - 19, the support post of the flywheel shaft - 20, the shafts - 21, the accelerating gearbox - 22 and the electric generator - 23. When the wing moves up and down, the
Важной особенностью Способа и его устройства является возможность наращивания мощности вдоль поверхности земли, уменьшая опрокидывающий момент устройства, что обычно упрощает и удешевляет конструкцию, повышает надежность при эксплуатации. К тому же отсутствие вращающих частей устройства улучшает его экологические характеристики и расширяют область примененияAn important feature of the method and its device is the ability to increase power along the earth's surface, reducing the overturning moment of the device, which usually simplifies and reduces the cost of design, increases reliability in operation. In addition, the absence of rotating parts of the device improves its environmental performance and expands the scope.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019135427A RU2777428C2 (en) | 2019-11-05 | Method for conversion of airflow energy into progressive wing movement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019135427A RU2777428C2 (en) | 2019-11-05 | Method for conversion of airflow energy into progressive wing movement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019135427A RU2019135427A (en) | 2021-05-05 |
RU2777428C2 true RU2777428C2 (en) | 2022-08-03 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2005204C1 (en) * | 1990-02-21 | 1993-12-30 | нов Василий Иванович Емель | Fluid flow kinetic energy-to-useful energy converter |
RU2028505C1 (en) * | 1991-07-19 | 1995-02-09 | Леонид Липманович Анцелиович | Propeller-type windmill drive |
RU2198318C2 (en) * | 1996-09-20 | 2003-02-10 | Ли АРНОЛД | Method of and device for extraction of energy from flowing liquids |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2005204C1 (en) * | 1990-02-21 | 1993-12-30 | нов Василий Иванович Емель | Fluid flow kinetic energy-to-useful energy converter |
RU2028505C1 (en) * | 1991-07-19 | 1995-02-09 | Леонид Липманович Анцелиович | Propeller-type windmill drive |
RU2198318C2 (en) * | 1996-09-20 | 2003-02-10 | Ли АРНОЛД | Method of and device for extraction of energy from flowing liquids |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4392060A (en) | Wind and water power generator | |
US8206106B2 (en) | Oscillating windmill | |
KR830001545B1 (en) | Energy devices powered by the movement of water under the waves | |
US4012163A (en) | Wind driven power generator | |
US7679209B2 (en) | Wind powered electricity generating system | |
US4525122A (en) | Wind-powered machine | |
US20190331088A1 (en) | Dolphin-Blade, Fluid Flow, Reciprocal Motor | |
US20160186719A1 (en) | Psp wind-powered generator comprising blades at dihedral angles | |
RU2777428C2 (en) | Method for conversion of airflow energy into progressive wing movement | |
KR101817229B1 (en) | Apparatus for generating by wind power | |
JP5175283B2 (en) | Wind power generator | |
ES2914711T3 (en) | PTO system for wave energy converter buoy | |
EP1348075B1 (en) | Vertical axis wind turbine | |
KR101050304B1 (en) | Wave power generator | |
CN102705147A (en) | Wave energy conversion device | |
KR101707993B1 (en) | Vertical wind generator | |
KR101112772B1 (en) | Impact energy generation apparatus for the continuous movement by using instantaneous rebound force of magnets and the power generating apparatus using the same | |
AU2005305704A1 (en) | Vertical-axis wind turbine | |
US4101244A (en) | Vertical axle paddle motor | |
KR101425547B1 (en) | Tidal power and wind force composite generating apparatus | |
WO2012025916A1 (en) | Wind energy harvesting method and apparatus | |
KR101697228B1 (en) | A Blade Variable Turbine | |
UA124122C2 (en) | METHOD OF CONVERSION OF AIR FLOW ENERGY INTO ROTARY MOVEMENT OF ELECTROMECHANICAL INSTALLATION | |
KR20130060767A (en) | Wind power generator | |
RU169203U1 (en) | VERTICAL ROTARY SHAFT |