RU2778960C1 - Wind generation apparatus - Google Patents
Wind generation apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778960C1 RU2778960C1 RU2021123621A RU2021123621A RU2778960C1 RU 2778960 C1 RU2778960 C1 RU 2778960C1 RU 2021123621 A RU2021123621 A RU 2021123621A RU 2021123621 A RU2021123621 A RU 2021123621A RU 2778960 C1 RU2778960 C1 RU 2778960C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wings
- cassette
- attack
- wind
- crankshaft
- Prior art date
Links
- 230000001808 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000002441 reversible Effects 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 210000003746 Feathers Anatomy 0.000 abstract 1
- 230000002457 bidirectional Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 241000271566 Aves Species 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 210000003127 Knee Anatomy 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003416 augmentation Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
В мировом эксплуатируемом парке ветровые энергетические установки с горизонтальной осью (ВЭУГО) составляет более 90%, их серийным выпуском занимаются тысячи предприятий. Эффективность ВЭУГО достижима только при условии обеспечения постоянной коллинеарности оси ветродвигателя и направления воздушного потока (ВП). Недостатком традиционной конструкции ВЭУГО является малая поверхность лопасти, а как следствие этого - начальный крутящий момент близок к нулю, и поэтому запуск таких ветродвигателей затруднен. Мощные установки вообще приходится раскручивать от постороннего источника. Скорость концов лопастей ветродвигателя при сильном ВП может приближаться к скорости звука, создавая шум как у винтомоторного самолета и помехи для электронных устройств, а его лопасти бьют птицу и другую летающую живность. При повороте ветродвигателя с изменением направления ВП на лопасти действует гироскопический момент, стремящийся дважды на каждом обороте изогнуть лопасть (вперед и назад), а это может вызывать большие напряжения, приводящие иной раз и к отрыву лопастей. Чтобы избежать этого, лопасти максимально облегчают и применяют специальные устройства - виндрозы, осуществляющие очень медленный поворот ветродвигателя. Система виндроз и другие дополнительные устройства значительно усложняют и повышают стоимость ВЭУГО. В ВЭУГО значительной мощности окружная скорость на длине лопасти возрастает по мере удаления ее элементов от оси вращения, относительная скорость W набегания ВП на лопасть также возрастает. Вместе с этим убывает угол атаки α, и при некоторой окружной скорости ωR, где ω - угловая скорость, этот угол станет отрицательным. При отсутствии контроля за линейной скоростью концов лопастей не все элементы крыла будут иметь максимальную подъемную силу.More than 90% of the world's operating park is horizontal-axis wind power plants (VEUGOs), thousands of enterprises are engaged in their serial production. The efficiency of VEUGO is achievable only if the constant collinearity of the axis of the wind turbine and the direction of the air flow (AF) is ensured. The disadvantage of the traditional design of VEUGO is the small surface of the blade, and as a consequence of this, the initial torque is close to zero, and therefore the launch of such wind turbines is difficult. Powerful installations generally have to be untwisted from an outside source. The speed of the ends of the blades of a wind turbine with a strong EP can approach the speed of sound, creating noise like that of a propeller-driven aircraft and interference for electronic devices, and its blades hit birds and other flying animals. When turning the wind turbine with a change in the direction of the VP, a gyroscopic moment acts on the blades, tending to bend the blade twice on each revolution (forward and backward), and this can cause large stresses, sometimes leading to separation of the blades. To avoid this, the blades make it as light as possible and use special devices - windroses, which perform a very slow rotation of the wind turbine. The windrose system and other additional devices significantly complicate and increase the cost of VEUGO. In VEUGO of significant power, the circumferential speed along the length of the blade increases as the distance of its elements from the axis of rotation, the relative speed W of the airfoil attack on the blade also increases. Along with this, the angle of attack α decreases, and at a certain peripheral speed ωR, where ω is the angular velocity, this angle will become negative. In the absence of control over the linear speed of the ends of the blades, not all elements of the wing will have maximum lift.
В литературе можно найти многочисленные аналитические исследования систем увеличения мощности с целью улучшения характеристик ветряных турбин за счет увеличения плотности энергии воздуха на роторе. Работа (Khamlaj, Т.А.; Rumpfkeil, М.Р. 2017) расширяет полуэмпирическую модель ветряной турбины с кожухом, для включения в систему сходящегося-расходящегося сопла. Увеличение массового расхода может быть достигнуто за счет двух основных принципов: увеличения соотношения площадей и/или уменьшения отрицательного противодавления на выходе (Тахо-Годи А.З. КОНЦЕНТРАТОР ВОЗДУШНОГО ПОТОКА ДЛЯ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ, УПРАВЛЯЕМЫЙ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМОЙ С КОНТУРОМ ОПТИМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛА РАСТРУБНОСТИ // Фундаментальные исследования. - 2015. - №2-14. - С. 3056-3058; URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=37690 (дата обращения: 02.12.2020). Теоретический анализ предсказывает идеальный коэффициент тяги ниже или выше 8/9, в зависимости от коэффициента противодавления, при котором закрытая ветротурбина работает. Радикальным повышением скорости ВП для ветротурбин является применение летающих ветроэнергетических установок (например, Способ преобразования кинетической энергии ветра на летающей ветроэнергетической установке. Патент №2697075. Опубликовано 12.08.2019 г. Бюлл. №23.) В отличие от больших ветрогенераторов с горизонтальной осью, которые установлены в районах с оптимальными ветровыми условиями, небольшие ветряные турбины устанавливаются для выработки энергии независимо от благоприятных ветровых условий. Выработка электроэнергии ветротурбиной зависит от размера ее ротора, и в настоящее время на рынке доступны ветряные турбины с большим диаметром ротора (>175 м). Однако основными проблемами, связанными с такими крупногабаритными обычными турбинами, являются их стоимость и шумовое загрязнение. Обзор (Hansen, Colin and Hansen, Kristy. 2020) посвящен крупномасштабным ветротурбинам с горизонтальной осью. Последние разработки в области исследований шума ветровых турбин с горизонтальной осью суммированы. Значительный прогресс достигнут в понимании генерации и распространения шума ветряных турбин, а также влияния шума ветряных электростанций на людей, птиц и животных. В дополнение к озабоченности сообщества по поводу влияния шума ветряных электростанций на людей и того, как наилучшим образом регулировать шум ветряных электростанций и проверять установленные ветряные электростанции на соответствие, производители турбин проявляют значительный интерес к разработке более тихих роторов с намерением разрешить установку ветровых электростанций ближе к населенным пунктам. Рассматриваются различные механизмы генерации шума в ветряных турбинах и возможные методы снижения шума (Deshmukha, Shubham, et al. 2018). Параллельно ведется разработка новых конструкций ветроустановок с различными вариантами концентрации ВП и минимизации экологических отрицательных факторов при эксплуатации мощных ВЭУГО. Например, в конструкции Ветроэлектростанции, принимаемой за аналог (Патент РФ №2697245. Опубликовано 13.08.2019 г. Бюлл. №23.). Минимизация размеров бицилиндрической турбины при повышении ее эффективности достигается за счет разной ометаемой площади воздухосборника и кольца, образованного внешним и внутренним цилиндрами, в котором находятся ее крылья. При этом повышается скорость ВП, поступающего на ее крылья. Все крылья бицилиндрической турбины зафиксированы вначале и в конце в подшипниках, что существенно снижает уровень их вибрации и связанные с этим шумовые эффекты и электрические помехи. Кроме того через многоосевой конический дифференциальный редуктор задается оптимальный угол атаки всем крыльям турбины с учетом действующего на них результирующего ВП по методике изложенной в (Ю.Б. Соколовский, В.М. Роткин. Теоретические и технические основы оптимизации ветровых энергетических установок. LuluPress, Inc. 2017. 112 с) повышая ее эффективность.Numerous analytical studies can be found in the literature on power augmentation systems to improve the performance of wind turbines by increasing the energy density of the air on the rotor. The work (Khamlaj, T.A.; Rumpfkeil, M.R. 2017) extends the semi-empirical model of a shrouded wind turbine to include a convergent-divergent nozzle system. An increase in mass flow can be achieved through two main principles: increasing the area ratio and / or reducing the negative backpressure at the outlet (Tacho-Godi A.Z. AIR FLOW CONCENTRATOR FOR A WIND POWER POWER PLANT CONTROLLED BY A FOLLOWING SYSTEM WITH A LOOP OF OPTIMAL REGULATION OF THE SPEECH ANGLE // Fundamental Research, No. 2-14, 2015, pp. 3056-3058 URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=37690 (Accessed 02.12.2020) Theoretical analysis predicts an ideal thrust ratio below or above 8/9, depending on the backpressure ratio at which the closed wind turbine operates.A radical increase in the airspeed for wind turbines is the use of flying wind turbines (for example, Method for converting wind kinetic energy on a flying wind turbine. Patent No. 2697075 Published on August 12, 2019, Bulletin No. 23.) Unlike large horizontal axis wind turbines, Installed in areas with optimal wind conditions, small wind turbines are installed to generate power regardless of favorable wind conditions. The power generation of a wind turbine depends on the size of its rotor, and wind turbines with large rotor diameters (>175 m) are currently available on the market. However, the main problems associated with such large conventional turbines are their cost and noise pollution. A review (Hansen, Colin and Hansen, Kristy. 2020) focuses on large scale horizontal axis wind turbines. Recent developments in noise research on horizontal axis wind turbines are summarized. Significant progress has been made in understanding the generation and propagation of wind turbine noise, and the impact of wind farm noise on humans, birds and animals. In addition to community concerns about the impact of wind farm noise on people and how best to manage wind farm noise and test installed wind farms for compliance, there is significant interest from turbine manufacturers in developing quieter rotors with the intention of allowing wind farms to be installed closer to populated areas. points. Various noise generation mechanisms in wind turbines and possible noise reduction techniques are considered (Deshmukha, Shubham, et al. 2018). At the same time, new designs of wind turbines are being developed with various options for the concentration of WP and minimization of environmental negative factors during the operation of powerful WEUGOs. For example, in the design of a wind power plant, taken as an analogue (RF Patent No. 2697245. Published on August 13, 2019, Bull. No. 23.). Minimization of the size of a bicylinder turbine with an increase in its efficiency is achieved due to the different swept area of the air collector and the ring formed by the outer and inner cylinders, in which its wings are located. At the same time, the speed of the VP entering its wings increases. All wings of a bicylindrical turbine are fixed at the beginning and at the end in bearings, which significantly reduces the level of their vibration and the associated noise effects and electrical interference. In addition, through a multi-axis bevel differential gearbox, the optimal angle of attack is set for all turbine wings, taking into account the resulting VP acting on them according to the method described in (Yu.B. Sokolovsky, V.M. Rotkin. Theoretical and technical foundations for optimizing wind power plants. LuluPress, Inc. 2017. 112 c) increasing its effectiveness.
В качестве прототипа для Ветрогенерирующего устройства принимаем английский патент:As a prototype for the wind generating device, we accept the English patent:
UK Patent Application GB 2454024 A, Date of a publication 29.042009. Это ветрогенерирующее устройство состоит из цельного симметричного аэродинамического крыла без движущихся закрылков. Оно повернуто и на оси уравновешено в средней точке хорды крыла, генерирующего подъемную силу в вертикальном направлении и прикрепленного с помощью рычагов к вращающемуся приводу для получения и производства энергии. Ветрогенерирующее устройство имеет управляемые исполнительные механизмы для оптимизации угла атаки аэродинамического крыла для различных ветров и скоростей устройства. Оно имеет компьютер или микропроцессор, управляющий испролнительными механизмами установки угла атаки с использованием информации от тензодатчиков или датчиков силы, установленных на устройстве для поддержания аэродинамического крыла под оптимльным углом атаки. Устройство имеет систему тяг на одном конце крыла, состоящего из 2-х поршней и цилиндров, для изменения угла атаки крыла в конце каждого вертикального хода, а также для обеспечения эффекта демпфирования скорости и изменения угла наклона крыльев. Устройство имеет пружину по центру, которая помогает удерживать аэродинамическое крыло против ограничителей угла атаки во время каждого вертикального хода. Устройство работающее вместе с идентичным устройством, прикрепленным к тому же самому маховику, сдвинут по фазе на 90 градусов для обеспечения плавной работы над верхней и нижней мертвой точкой ходов кэширующих устройств. В прототипе в отличии от классических ВЭУГО вместо проблемных длинных крыльев-лопастей возможен набор крыльев небольшого размера, фиксированных в 2-х точках (на оси в средней точке хорды и верхним или нижним ограничителями), что естественно минимизирует шумовое загрязнение и помехи. Кроме того для каждого из этих крыльев задается оптимальный угол атаки относительно действующего результирующего ВП, повышая их эффективность.UK Patent Application GB 2454024 A, Date of a publication 29.042009. This wind generating device consists of a one-piece symmetrical aerodynamic wing without moving flaps. It is rotated and axially balanced at the midpoint of the chord of the wing, which generates lift in the vertical direction and is attached by means of levers to a rotating drive to receive and produce energy. The wind generating device has controlled actuators to optimize the angle of attack of the aerodynamic wing for various winds and device speeds. It has a computer or microprocessor that controls the actuators for setting the angle of attack using information from strain gauges or force sensors installed on the device to maintain the aerodynamic wing at the optimum angle of attack. The device has a system of rods at one end of the wing, consisting of 2 pistons and cylinders, to change the angle of attack of the wing at the end of each vertical stroke, as well as to provide the effect of damping the speed and changing the angle of the wings. The device has a central spring that helps hold the aerodynamic wing against the angle of attack limiters during each vertical stroke. A device working together with an identical device attached to the same flywheel is out of phase by 90 degrees to ensure smooth operation of the top and bottom dead center of the caching device strokes. In the prototype, unlike the classic VEUGO, instead of problematic long wings-blades, a set of small wings fixed at 2 points (on the axis at the midpoint of the chord and with upper or lower limiters) is possible, which naturally minimizes noise pollution and interference. In addition, for each of these wings, the optimal angle of attack relative to the effective resulting airspace is set, increasing their efficiency.
Недостатком конструкции прототипа является сложная механическая часть системы управления с цилиндрами, рычагами и пружиной. Эксплуатация этого ветрогенерирующего устройства проблематична.The disadvantage of the prototype design is the complex mechanical part of the control system with cylinders, levers and a spring. The operation of this wind-generating device is problematic.
При разработке конструкции нового ветрогенерирующего устройства (ВУ) решалась задача по минимизации ряда недостатков ВЭУГО традиционной конструкции. Решено расчленить ее длинные лопасти на отдельные фрагменты для более четкого оптимального управления их углом атаки, повышения надежности конструкции, существенного снижения экологических проблем и стоимости конструкции. Разработанное ВУ состоит из цельных симметричных аэродинамических крыльев, закрепленных на осях, проходящих через средние точки хорд крыльев. Оно имеет компьютер или микропроцессор, управляющий исполнительными механизмами установки угла атаки аэродинамических крыльев для различных скоростей ВП и движения самого устройства с использованием информации от комплекта датчиков. При этом установлены два комплекта по N симметричных аэродинамических крыльев с закрылками в кассетах на колесиках. Концы крыльев и закрылков в каждой кассете объединены соединительными планками, на оси контрольного крыла в каждой кассете установлен датчик положения, а на оси контрольного закрылка в каждой кассете установлен реверсивный электропривод в качестве исполнительного механизма, обеспечивающего оптимальное положение углов атаки всех симметричных аэродинамических крыльев каждого комплекта, но направленных в противоположные стороны относительно другой кассеты. Каждая из двух кассет через шарнир и шток соединена с колен валом и движется в прямоугольной обойме с внутренним профилем для колесиков кассет вперед-назад. К боковым сторонам прямоугольной обоймы перпендикулярно ее плоскости с подветренной стороны закреплены флюгерные аэродинамические крылья с выпуклостью внутрь прямоугольной обоймы. Посредине верхней и нижней стороны обоймы закреплены подшипники, через которые проходит коленвал, фиксируя свое положение в верхнем и нижнем опорном подшипниках, встроенных в базовую конструкцию ветрогенерирующего устройства. Причем коленчатый вал, пройдя через нижний опорный подшипник, подсоединен через соединительную муфту к электроэнергетическому блоку.When developing the design of a new wind-generating device (WU), the problem of minimizing a number of shortcomings of the WEUGO of the traditional design was solved. It was decided to divide its long blades into separate fragments for a more precise optimal control of their angle of attack, increase the reliability of the structure, significantly reduce environmental problems and the cost of the structure. The developed WU consists of one-piece symmetrical aerodynamic wings fixed on axes passing through the midpoints of the wing chords. It has a computer or a microprocessor that controls the actuators for setting the angle of attack of the aerodynamic wings for various airspeeds and the movement of the device itself using information from a set of sensors. At the same time, two sets of N symmetrical aerodynamic wings with flaps in cassettes on wheels are installed. The ends of the wings and flaps in each cassette are connected by connecting bars, a position sensor is installed on the axis of the control wing in each cassette, and a reversible electric drive is installed on the axis of the control flap in each cassette as an actuator that ensures the optimal position of the angles of attack of all symmetrical aerodynamic wings of each set, but directed in opposite directions relative to the other cassette. Each of the two cassettes is connected to the knees by a shaft through a hinge and a rod and moves in a rectangular cage with an internal profile for the wheels of the cassettes back and forth. Vane aerodynamic wings with a bulge inside the rectangular cage are fixed to the lateral sides of the rectangular cage perpendicular to its plane on the leeward side. In the middle of the upper and lower sides of the cage, bearings are fixed through which the crankshaft passes, fixing its position in the upper and lower support bearings built into the basic design of the wind-generating device. Moreover, the crankshaft, having passed through the lower support bearing, is connected through a coupling to the electric power unit.
Главный конструктивный узел ВУ - кассета с N симметричных аэродинамических крыльев и закрылков дан на Фиг. 1 - вид сверху, где 1 - симметричное аэродинамическое крыло, 2 - ось крыла, 3 - закрылок, 4 - кассета, 5 - электропривод контрольного закрылка, 6 - шарниры на передних концах крыльев, 7 - шарниры на концах закрылков, 8 - общий шарнир крыльев и закрылков, 9 - шарнир кассета-шток, 10 - шток, 11 - шарнир шток-коленвал, 12 - коленвал, 13 - соединительная планка крыльев, 14 - соединительная планка закрылков, 15 - датчик положения контрольного крыла - 1.The main structural unit of the WU - a cassette with N symmetrical aerodynamic wings and flaps is given in Fig. 1 - top view, where 1 - symmetrical aerodynamic wing, 2 - wing axis, 3 - flap, 4 - cassette, 5 - control flap electric drive, 6 - hinges at the front ends of the wings, 7 - hinges at the ends of the flaps, 8 - common hinge wings and flaps, 9 - cassette-rod hinge, 10 - rod, 11 - rod-crankshaft hinge, 12 - crankshaft, 13 - wing connecting plate, 14 - flap connecting plate, 15 - control wing position sensor - 1.
Общий вид ВУ дан на Фиг. 2, 3 - где 1 - симметричные аэродинамические крылья, 3 - закрылки, 4 - кассеты, 10 - шток, 11 - шарнир шток-колленвал, 12 - коленвал, 16 - колесики кассеты, 9 - шарнир кассеты, 17 - датчик скорости ВП, 18 - прямоугольная обойма, 19 - флюгерные аэродинамические крылья, 20 - базовая конструкция ветрогенерирующего устройства, 21 - верхний подшипник обоймы, 22 - нижний подшипник обоймы, 23 - верхний опорный подшипник базовой конструкции, 24 - нижний опорный подшипник базовой конструкции, 25 - датчик скорости движения кассет - 4, 26 - соединительная муфта, 27 - электроэнергетический блок, 28 - опорные балки.The general view of the VU is given in Fig. 2, 3 - where 1 - symmetrical aerodynamic wings, 3 - flaps, 4 - cassettes, 10 - rod, 11 - rod-crankshaft hinge, 12 - crankshaft, 16 - cassette wheels, 9 - cassette hinge, 17 - airspeed sensor, 18 - rectangular cage, 19 - vane aerodynamic wings, 20 - basic design of the wind generating device, 21 - upper cage bearing, 22 - lower cage bearing, 23 - upper support bearing of the basic design, 24 - lower support bearing of the basic design, 25 - speed sensor cassette movement - 4, 26 - coupling, 27 - electric power unit, 28 - support beams.
Обе кассеты - 4 установлены в прямоугольной обойме - 18, горизонтальные стороны которой имеют профилипрванные канавки, в которых в процессе работы ВУ при перемещении кассет движутся их колесики - 16. Посередине горизонтальных сторон обоймы - 18 закреплены верхний - 21 и нижний - 22 подшипники, через которые проходит коленвал - 12. Каждая из кассет подсоединена к коленвалу - 12 через шарниры 9, 11 и штоки - 10. В каждой из кассет на осях 2 закреплено N симметричных аэродинамических крыльев - 1, передние концы которых через шарниры - 6 объеденены соединительными планками крыльев - 13, а к задним их концам через шарниры - 8 подсоединены закрылки - 3. Закрылки 3 с помощью соединительной планки закрылков - 14 объеденены через шарниры - 7. На общую систему установки крыльев и закрылков данной кассеты - 4 воздействует электропривод контрольного крыла - 5, задавая угол атаки и их полярности. Управляется он компьютером или микропроцессором, задавая оптимальный угол атаки аэродинамических крыльев-1 для различных скоростей ВП и движения самой кассеты с использованием информации от комплекта датчиков (датчика положения - 15 на оси контрольного крыла, датчика скорости движения кассет - 25, датчика скорости ВП - 17). Обойма - 18 с кассетами - 4 зафиксирована на коленвалу - 12 с помощью верхнего опорного подшипника базовой конструкции - 23 и нижнего опорного подшипника базовой конструкции -24. К боковым сторонам прямоугольной обоймы - 18, перпендикулярно ее плоскости с подветренной стороны, закреплены флюгерные аэродинамические крылья - 19 с выпуклостью внутрь прямоугольной обоймы. Они обеспечивают более эффективную ориентацию обоймы - 18 перпендикудярно вектору воздушного потока, чем обычные плоские флюгеры, сверху и и снизу базовой конструкции - 20 закреплены опорные подшипники - 23, 24 через которые проходит коленвал - 12, причем его нижний конец, пройдя через нижний опорный подшипник - 24 через соединительную муфту - 26 подсоединяется к электроэнергетическому блоку - 27. Базовая конструкция ВУ - 20 устанавливается на опорных балках - 28.Both cassettes - 4 are installed in a rectangular cage - 18, the horizontal sides of which have profiled grooves, in which during the operation of the VU when the cassettes are moved, their wheels move - 16. In the middle of the horizontal sides of the cage - 18, the upper - 21 and lower - 22 bearings are fixed, through which the crankshaft passes - 12. Each of the cassettes is connected to the crankshaft - 12 through the
Работа ветрогенерирующего устройства.The operation of a wind turbine.
1. Для эффективной работы BP необходимо провести эффективную ориентацию обоймы - 18 с кассетами - 4 перпендикудярно вектору воздушного потока. Ориентация осуществляется под воздействием флюгерных крыльев - 19. При достижении этого положения выпуклая часть крыльев - 19 затенена обоймой - 18 и они обтекаются симметричными воздушными потоками. При малейшем отклонении обоймы - 18 от положения перпендикудярного вектору воздушного потока одно из крыльев затеняется обоймой - 18, а на противоположное флюгерное крыло 19 действует активный ВП. При этом на последнем формируется аэродинамическая сила направленная в сторону противоположного крыла, востанавливая их симметричное положение относительно вектора ВП. Надежное вращение обоймы - 18 вокруг коленвала - 12 обеспечивается подшипниками - 21, 22, а относительно базовой конструкции - опорными подшипниками - 23, 24.1. For effective operation of the BP, it is necessary to carry out an effective orientation of the clip - 18 with cassettes - 4 perpendicular to the air flow vector. Orientation is carried out under the influence of the vane wings - 19. When this position is reached, the convex part of the wings - 19 is shaded by the clip - 18 and they are streamlined with symmetrical air currents. At the slightest deviation of the clip - 18 from the position perpendicular to the air flow vector, one of the wings is obscured by the clip - 18, and the active VP acts on the
2. Необходимо обеспечить оптимальный угол атаки всех 2N симметричных аэродинамических крыльев - 1 с закрылками - 3. Эта задача решается компьютером или микропроцессором, например, по известному алгоритму (Ю.Б. Соколовский, В.М. Роткин. Теоретические и технические основы оптимизации ветровых энергетических установок. LuluPress, Inc. 2017. 112), вычисляя углы атаки аэродинамических крыльев для различных скоростей ВП и движения самого устройства с использованием информации от комплекта датчиков (датчика положения - 15 на оси контрольного крыла, датчика скорости движения кассет - 25, датчика скорости ВП - 17) и отрабатывания их реверсивным электроприводом - 5 в каждой кассете - 4. При этом осуществляется движение каждой кассеты "вперед-назад" в пределах пути Д (задаваемого конструкцией коленвала - 12).2. It is necessary to ensure the optimal angle of attack of all 2N symmetrical aerodynamic wings - 1 with flaps - 3. This problem is solved by a computer or microprocessor, for example, according to a well-known algorithm (Yu.B. Sokolovsky, V.M. Rotkin. Theoretical and technical foundations of optimizing wind power plants. LuluPress, Inc. 2017. 112), calculating the angles of attack of aerodynamic wings for various airspeeds and movement of the device itself using information from a set of sensors (position sensor - 15 on the axis of the control wing, cassette speed sensor - 25, speed sensor VP - 17) and working them out with a reversible electric drive - 5 in each cassette - 4. In this case, each cassette moves "back and forth" within the path D (given by the design of the crankshaft - 12).
3. 2N симметричных аэродинамических крыльев - 1 с закрылками - 3 в 2-х кассетах создают значительный вращающий момент на коленвал - 12. Коленвал 12 через соединительную муфту передает вращение на электроэнергетический блок - 27 на базе электрогенератора.3. 2N symmetrical aerodynamic wings - 1 with flaps - 3 in 2 cassettes create a significant torque on the crankshaft - 12. The
ВУ имеет 2N крыльев небольшой величины на осях. К тому же их передние концы с шарнирами - 6 объединены соединительной планкой - 13. Такая конструкция минимизирует вибрации на крыльях, упрощая требования к прочности материала крыльев, удешевляя ВУ. К тому же электроэнергетический блок - 27 находится на земле. При увеличении мощности ВУ ее размеры будут увеличиваться в основном по горизонтали, снижая опрокидывающий момент относительно мощных классических ВЭУГО.The WU has 2N wings of small size on the axles. In addition, their front ends with hinges - 6 are united by a connecting bar - 13. This design minimizes vibrations on the wings, simplifying the requirements for the strength of the wing material, and reducing the cost of the VU. In addition, the electric power unit - 27 is located on the ground. With an increase in the power of the VU, its dimensions will increase mainly horizontally, reducing the overturning moment relative to powerful classical VEUGOs.
Предполагается, что данная конструкция проявит свои преимущества при мощности отдельной установки от 0,5 мвт. и коэффициенте скорости кромки лопасти 2-3. Необходимо модифицировать расчетные методики с целью оценки оптимальных размеров крыльев, закрылков и их шага. Применение крыльев с поворотными закрылками позволяет существенно повысить их аэродинамическую эффективность, в сравнении с поворотными крыльями не меняющейся формы, как в прототипе, и снизить мощность реверсивного электропривода одновременного поворота N крыльев (Роткин В., Соколовский Ю., Ажмухамедов И. РОТОР ДАРЬЕ И ОПТИМИЗИРОВАННЫЕ ВЕТРОТУРБИНЫ: СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ. 111-121 с, №1 - 2020 "Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии". 182 с.).It is assumed that this design will show its advantages at a power of a separate installation from 0.5 MW. and the speed coefficient of the edge of the blade 2-3. It is necessary to modify the calculation methods in order to estimate the optimal dimensions of wings, flaps and their pitch. The use of wings with rotary flaps can significantly increase their aerodynamic efficiency, in comparison with the rotary wings of a fixed shape, as in the prototype, and reduce the power of the reversible electric drive of the simultaneous rotation of N wings (Rotkin V., Sokolovsky Yu., Azhmukhamedov I. ROTOR DARIE AND OPTIMIZED WIND TURBINES: A COMPARATIVE ANALYSIS, 111-121 pp., No. 1 - 2020 "Caspian Journal: Management and High Technologies", 182 pp.).
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2778960C1 true RU2778960C1 (en) | 2022-08-29 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101349243A (en) * | 2007-07-16 | 2009-01-21 | 七星全球有限公司 | Cam type windmill capable of automatically tracking wind direction |
UA104764C2 (en) * | 2012-01-20 | 2014-03-11 | Валентин Павлович Лакатош | Windmill |
EP2957768A1 (en) * | 2014-06-16 | 2015-12-23 | Cockerill Maintenance & Ingenierie S.A. | Improved vertical axis wind turbine |
CN205669456U (en) * | 2016-03-22 | 2016-11-02 | 上海理工大学 | The change oar vertical shaft wind force driving device of a kind of blade band wing flap and wind-driven generator |
RU2705531C1 (en) * | 2019-04-30 | 2019-11-07 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР "СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА" | Rotor of vertical axial wind-driven unit |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101349243A (en) * | 2007-07-16 | 2009-01-21 | 七星全球有限公司 | Cam type windmill capable of automatically tracking wind direction |
UA104764C2 (en) * | 2012-01-20 | 2014-03-11 | Валентин Павлович Лакатош | Windmill |
EP2957768A1 (en) * | 2014-06-16 | 2015-12-23 | Cockerill Maintenance & Ingenierie S.A. | Improved vertical axis wind turbine |
CN205669456U (en) * | 2016-03-22 | 2016-11-02 | 上海理工大学 | The change oar vertical shaft wind force driving device of a kind of blade band wing flap and wind-driven generator |
RU2705531C1 (en) * | 2019-04-30 | 2019-11-07 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР "СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА" | Rotor of vertical axial wind-driven unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2608425C (en) | Vertical axis wind turbines | |
US6688842B2 (en) | Vertical axis wind engine | |
EP0086076B1 (en) | A horizontal axis wind energy conversion system with aerodynamic blade pitch control | |
US4047832A (en) | Fluid flow energy conversion systems | |
US10612515B2 (en) | Vertical axis wind turbine | |
US5518367A (en) | Cross-wind-axis wind turbine | |
US9464623B2 (en) | Method and device for power generation | |
US8974184B2 (en) | Turbomachinery having self-articulating blades, shutter valve, partial-admission shutters, and/or variable pitch inlet nozzles | |
Hwang et al. | Efficiency improvement of a new vertical axis wind turbine by individual active control of blade motion | |
US20110006526A1 (en) | Pitch control arrangement for wind turbine | |
CA2710524C (en) | Wind turbine blade and assembly | |
US8747070B2 (en) | Spinning horizontal axis wind turbine | |
US20140322013A1 (en) | Independent variable blade pitch and geometry wind turbine control | |
Kentfield | Fundamentals/wind-driven water | |
Zhang et al. | Vertical axis wind turbine with individual active blade pitch control | |
CN102953928A (en) | Universal windmill with adjustable propeller length | |
Pendharkar et al. | Optimization of a vertical axis micro wind turbine for low tip speed ratio operation | |
RU2778960C1 (en) | Wind generation apparatus | |
EP1808599A2 (en) | Vertical axis fluid actuated turbine | |
EP4276304A1 (en) | Wind power generator installable on moving body | |
Sarathi et al. | Study on Wind Turbine and Its Aerodynamic Performance | |
CN113503223A (en) | Wind gathering device and wind gathering device driven equipment | |
Yutaka et al. | Use of Dampers to Improve the Over-Speed Control System with Movable Arms for Butterfly Wind Turbines | |
RU2721928C1 (en) | Wind-driven plant | |
WO2024211960A1 (en) | Wind energy harvester |