RU2788466C1 - Wind engine - Google Patents

Wind engine Download PDF

Info

Publication number
RU2788466C1
RU2788466C1 RU2021123236A RU2021123236A RU2788466C1 RU 2788466 C1 RU2788466 C1 RU 2788466C1 RU 2021123236 A RU2021123236 A RU 2021123236A RU 2021123236 A RU2021123236 A RU 2021123236A RU 2788466 C1 RU2788466 C1 RU 2788466C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
blade
wheel
blades
rotation
Prior art date
Application number
RU2021123236A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Степанович Алдохин
Original Assignee
Евгений Степанович Алдохин
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Степанович Алдохин filed Critical Евгений Степанович Алдохин
Application granted granted Critical
Publication of RU2788466C1 publication Critical patent/RU2788466C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: wind power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to wind power engineering, in particular to a rotary-type wind engine with a small angular rotation speed of a wind wheel, which is designed to drive two electric generators. The wind engine contains two wind wheels with blades mounted on two horizontal shafts, which are connected by permanent couplings to two ends of a drive shaft of a transfer bevel gear. A driving bevel wheel is fixed to the drive shaft, which engages with two driven wheels, horizontal shafts of which are connected by permanent couplings to input shafts of two units. Each unit consists of a multiplier with a wave gear and an electric generator, wherein one of generators can operate in an electric engine mode, stabilizing operation of the other electric generator in low wind. Combined shafts of wind wheels are displaced from the axis of rotation of a frame in the direction of wind by calculated amount, which forms an arm of a frame rotation lever under the action of a wind force orienting blades of wind wheels in the direction of wind. In this case, blades of wind wheels are located symmetrically from the axis of rotation of the frame. Each blade is attached to its wind wheel shaft by means of a device for rotation of the blade in the direction of wind, a pin, and a common hub of pins. The device for rotation of the blade consists of two corners along a width of the blade, connected by two loops. Torsion springs are installed on axes of loops in such a way that one end of the spring rests on one corner, the other end rests on the other corner. The blade of the wind wheel is attached to one corner, and the other corner is attached to an upper end of the wheel pin. Twisting of springs is determined by the difference in moments of wind pressure on upper and lower parts of a working surface of the blade relatively to the axis of its rotation. Blades of a lower semicircle of the wind wheel, rotating against the wind, are closed by two windscreens: front and rear.
EFFECT: increase in the efficiency of use of a wind flow at different wind strengths.
2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэлектрическим установкам, в частности к ветряным двигателям роторного типа, у которых направление вращения ветроколеса совпадает с направлением ветра, причем угловая скорость вращения колеса небольшая. Предназначен для привода электрогенератора.The invention relates to wind turbines, in particular to rotary-type wind engines, in which the direction of rotation of the wind wheel coincides with the direction of the wind, and the angular speed of rotation of the wheel is small. Designed to drive an electric generator.

Известен ветродвигатель, состоящий из изогнутых лопастей, закрепленных на консольной части вертикального вала. Лопасти колеса ориентированы по всем направлениям ветра. Консольный вал удлиненный, что определяет установку соединенных с ним электрогенератора и элементов его привода внутри опорной башни.Known wind turbine, consisting of curved blades mounted on the cantilevered part of the vertical shaft. The blades of the wheel are oriented in all directions of the wind. The cantilever shaft is elongated, which determines the installation of the electric generator connected to it and its drive elements inside the support tower.

Недостатки конструкции:Design flaws:

1. лопасти полоборота вращаются против ветра, что снижает крутящий момент на валу ветроколеса и, следовательно, мощность двигателя;1. the blades rotate half a turn against the wind, which reduces the torque on the wind wheel shaft and, consequently, the engine power;

2. усложненная технология изготовления изогнутых лопастей ветроколеса;2. complicated manufacturing technology of curved wind turbine blades;

3. усложненная конструкция опорной башни. (см. Туяхов А.И. „Возобновляемые и альтернативные источники энергии", изд. „Вебер", Донецк 2007, стр. 85, рис. 3.3, б)3. complicated design of the support tower. (see Tuyakhov A.I. "Renewable and alternative energy sources", publishing house "Weber", Donetsk 2007, p. 85, fig. 3.3, b)

Также известен ветродвигатель, содержащий барабанное ветроколесо с изогнутыми лопастями, закрепленными на горизонтальном валу. Колесо с валом помещено в цилиндрический кожух с прорезями в верхней и нижней его частях, которые перекрываются, в зависимости от требуемого ветропотока, шарнирно закрепленными щитами. Раскрытие - закрытие щитов выполняется электроприводом, управляемым автоматически датчиком давления ветра. Один конец ветроколеса соединен постоянными муфтами с редуктором (мультипликатором) и электрогенератором, на другом конце вала закреплен шкив тормозного устройства. Установка ветроколеса внутри кожуха экранирует лопасти, вращающиеся против ветра, щиты регулируют количество ветропотока, поступающего на лопасти ветроколесаAlso known is a wind turbine containing a drum wind wheel with curved blades mounted on a horizontal shaft. The wheel with the shaft is placed in a cylindrical casing with slots in its upper and lower parts, which are overlapped, depending on the required wind flow, by hinged shields. The opening and closing of the shields is performed by an electric drive controlled automatically by a wind pressure sensor. One end of the wind wheel is connected by permanent couplings with a gearbox (multiplier) and an electric generator, a brake pulley is fixed at the other end of the shaft. Installing a wind wheel inside the casing shields the blades rotating against the wind, the shields regulate the amount of wind flow entering the wind wheel blades

Недостатки конструкции:Design flaws:

1. при увеличении мощности двигателя надо увеличивать площадь рабочей поверхности изогнутой лопасти ветроколеса, при этом существенно увеличиваются массо-габаритные показатели кожуха ветроколеса и его элементов, что ограничивает диапазон мощности двигателя;1. with an increase in engine power, it is necessary to increase the area of the working surface of the curved blade of the wind wheel, while the weight and dimensions of the casing of the wind wheel and its elements increase significantly, which limits the range of engine power;

2. сложное регулирование ветропотока, поступающего на лопасти ветроколеса;2. complex regulation of the wind flow entering the wind turbine blades;

3. отсутствие ориентирования лопастей ветроколеса по направлению ветра, (см. заявку №4867617/06)3. lack of orientation of the wind wheel blades in the direction of the wind, (see application No. 4867617/06)

Прототипом принят ветродвигатель, содержащий ветроколесо с расположенными перед ним подвижными верхней и нижней ветронаправляющи-ми плоскостями. В нижней плоскости выполнен паз, в котором, под воздействием верхней плоскости автоматически перемещается заслонка, регулирующая ветропоток, поступающий на лопасти ветроколеса. Указанные элементы ветродвигателя установлены на несущей раме, которая осью ее поворота установлена на опорном основании и имеет флюгерное устройство, автоматически ориентирующее лопасти ветроколеса по направлению ветра.The prototype adopts a wind turbine containing a wind wheel located in front of it with movable upper and lower wind guide planes. A groove is made in the lower plane, in which, under the influence of the upper plane, a damper automatically moves, regulating the wind flow entering the wind turbine blades. Said elements of the wind turbine are mounted on a carrier frame, which is mounted on a supporting base with its axis of rotation and has a vane device that automatically orients the wind wheel blades in the direction of the wind.

Такая конструкция ветродвигателя упрощает автоматическое регулирование ветропотока, поступающего на лопасти ветроколеса, автоматически ориентирует лопасти ветроколеса по направлению ветра, но имеет недостатки предыдущей конструкции ветродвигателя.This wind turbine design simplifies the automatic regulation of the wind flow entering the wind turbine blades, automatically orients the wind turbine blades in the direction of the wind, but has the disadvantages of the previous wind turbine design.

Это снижает эффективность двигателя и технологичность его конструкции, (см. а.с. №846776)This reduces the efficiency of the engine and the manufacturability of its design, (see A.C. No. 846776)

Цель изобретения - повышение эффективности двигателя и технологичности его конструкции.The purpose of the invention is to improve the efficiency of the engine and the manufacturability of its design.

Указанная цель достигается тем, что ветродвигатель содержит два горизонтальных вала с закрепленными на них лопастями двух ветроколес. Валы ветроколес, установленные на опорных стойках, соединены постоянными муфтами с двумя концами ведущего вала раздаточной конической передачи. На ведущем валу неподвижно закреплено ведущее коническое колесо, которое входит в зацепление с двумя ведомыми коническими колесами, горизонтальные валы которых постоянными муфтами соединены с входными валами двух агрегатов. Каждый агрегат состоит из мультипликатора с волновой зубчатой передачей и электрогенератора, причем один из генераторов может работать и в режиме электродвигателя. На каждом валу ветроколес неподвижно закреплен шкив тормозного устройства вала.This goal is achieved by the fact that the wind turbine contains two horizontal shafts with blades of two wind wheels fixed on them. The shafts of the wind wheels mounted on the support legs are connected by permanent couplings to the two ends of the drive shaft of the distributing bevel gear. On the drive shaft, the drive bevel wheel is fixedly fixed, which engages with two driven bevel wheels, the horizontal shafts of which are connected by permanent couplings to the input shafts of the two units. Each unit consists of a multiplier with a wave gear and an electric generator, and one of the generators can also work in the electric motor mode. On each wind turbine shaft, a shaft brake pulley is fixedly fixed.

Опорные стойки валов ветроколес, элементы тормозных устройств валов, корпуса конической передачи и мультипликаторов закреплены на несущей раме. Рама имеет ось ее поворота, которой с подшипниками установлена на опорной стойке.The support legs of the wind turbine shafts, the elements of the braking devices of the shafts, the housing of the bevel gear and multipliers are fixed on the carrier frame. The frame has an axis of rotation, which is mounted on a support column with bearings.

Объединенные валы ветроколес смещены от оси поворота рамы по направлению ветра на расчетную величину, что образует плечо рычага поворота рамы под действием силы ветра, ориентирующего лопасти ветроколес по направлению ветра. При этом лопасти ветроколес расположены симметрично от оси поворота рамы.The combined shafts of the wind wheels are displaced from the axis of rotation of the frame in the direction of the wind by the calculated value, which forms the arm of the frame rotation lever under the action of the wind force, which orients the blades of the wind wheels in the direction of the wind. In this case, the blades of the wind wheels are located symmetrically from the axis of rotation of the frame.

Лопасти ветроколес выполнены из листового материала, согнутого по бокам вовнутрь лопасти под углом 90°, что создает жесткость по высоте лопасти и образует желоб ветропотоку, стабилизирующий лопасть по направлению ветра.The blades of the wind wheels are made of sheet material bent on the sides inside the blade at an angle of 90°, which creates rigidity along the height of the blade and forms a trough for the wind flow, stabilizing the blade in the direction of the wind.

Каждая лопасть крепится к валу ветроколеса посредством устройства поворота лопасти по направлению ветра, спицы и общей ступицы спиц. К верхнему концу спицы крепится устройство поворота лопасти, нижний конец спицы неподвижно соединен с общей ступицей, которая неподвижно закреплена на валу ветроколеса. Для обеспечения общей жесткости ветроколеса спицы около лопастей соединены перемычками. Спицы и перемычки спиц выполнены из трубчатого или профильного материала, общая ступица спиц - литая или сварная.Each blade is attached to the wind wheel shaft by means of a device for turning the blade in the direction of the wind, a spoke and a common hub of the spokes. A blade turning device is attached to the upper end of the spoke, the lower end of the spoke is fixedly connected to a common hub, which is fixedly fixed to the wind turbine shaft. To ensure the overall rigidity of the wind wheel, the spokes near the blades are connected by jumpers. The spokes and bridges of the spokes are made of tubular or shaped material, the common hub of the spokes is cast or welded.

Устройство поворота лопасти состоит из двух уголков по ширине лопасти, соединенных двумя петлями. К одному уголку крепится лопасть ветроколеса, а другой уголок крепится к верхнему концу спицы колеса. На осях петель установлены пружины кручения таким образом, что один конец пружины опирается на один уголок, другой конец - на другой уголок. Закручивание пружин определяется разностью моментов давления ветра на верхней и нижней частях рабочей поверхности лопасти относительно оси ее поворота. При этом верхняя часть поверхности лопасти больше ее нижней части. Номинальный (начальный) угол закручивания пружины рассчитывается по наиболее продолжительной скорости (силе) ветра, а рабочий угол закручивания составляет 90. Номинальный угол закручивания пружины фиксируется съемным упором уголка крепления лопасти. Площадь рабочей поверхности лопастей и их количество должны быть такими, чтобы предыдущая лопасть не „затеняла" последующую.The device for turning the blade consists of two corners along the width of the blade, connected by two loops. A wind wheel blade is attached to one corner, and the other corner is attached to the upper end of the wheel spoke. Torsion springs are installed on the hinge axes in such a way that one end of the spring rests on one corner, the other end - on the other corner. The twisting of the springs is determined by the difference in the moments of wind pressure on the upper and lower parts of the working surface of the blade relative to the axis of its rotation. In this case, the upper part of the blade surface is larger than its lower part. The nominal (initial) twist angle of the spring is calculated according to the longest wind speed (strength), and the working angle of twist is 90. The nominal twist angle of the spring is fixed by a removable stop of the blade attachment angle. The area of the working surface of the blades and their number must be such that the previous blade does not "shade" the next one.

Лопасти нижней полуокружности ветроколеса, вращающиеся против ветра, закрыты двумя ветроэкранами: передним и задним. Передний экран закрывает лопасти снаружи ветроколеса, с наветренной стороны, задний экран закрывает противоположные лопасти изнутри ветроколеса. Передний ветроэкран выполнен из согнутого листового материала обтекаемой формы в виде свариваемых сегментов, задний экран состоит из двух частей (между ними спицы ветроколеса). Части заднего экрана выполнены из наклонных листов в виде свариваемых сегментов, которые соединены перемычками снаружи ветроколеса.The blades of the lower semicircle of the wind wheel, rotating against the wind, are covered with two wind screens: front and rear. The front screen closes the blades outside the wind wheel, on the windward side, the rear screen closes the opposite blades from the inside of the wind wheel. The front wind screen is made of bent sheet material of a streamlined shape in the form of weldable segments, the rear screen consists of two parts (the wind wheel spokes are between them). Parts of the rear screen are made of inclined sheets in the form of weldable segments, which are connected by bridges outside the wind wheel.

Ветроэкраны крепятся держателями: с одного бока - к опорной стойке вала ветроколеса, с другого бока - к ступице, установленной свободно (на подшипнике) на конце вала ветроколеса. Держатели экранов выполнены из профильного материала.The wind screens are fastened with holders: from one side - to the support post of the wind wheel shaft, from the other side - to the hub mounted freely (on a bearing) at the end of the wind wheel shaft. Screen holders are made of profiled material.

Для генератора большой мощности рациональна волновая зубчатая передача мультипликатора, выполненная по патенту №2665977, RU 2665977 С1, у которой гибкое колесо имеет форму кольца, на торце которого нарезаны бочкообразные зубья, взаимодействующие с прямобочными зубьями четырех секторов, соединенных с ведущим валом передачи частями (дольками) элементов двойной зубчатой муфты, кроме элемента муфты ведущего вала, выполненного целым. При этом генератор волн гибкого колеса соединен с выходным концом вала электрогенератора двойной зубчатой муфтой. Сравнительно простая конструкция лопастей, их экранов и других элементов ветроколеса не ограничивает увеличение его диаметра (расчетного радиуса окружной силы на лопасти колеса) и, следовательно, увеличение крутящего момента на валу ветроколеса (мощности двигателя). Это упрощает технологию изготовления ветроколеса и увеличивает диапазон мощности ветродвигателя. Установка двух ветроколес с поворотными лопастями, двух электрогенераторов, один из которых может работать и в режиме двигателя, позволяет более эффективно использовать ветропоток при различной силе ветра.For a high-power generator, a multiplier wave gear transmission is rational, made according to patent No. 2665977, RU 2665977 C1, in which the flexible wheel has the shape of a ring, on the end of which barrel-shaped teeth are cut, interacting with straight-sided teeth of four sectors connected to the transmission drive shaft by parts (lobules ) elements of a double gear coupling, except for the element of the coupling of the input shaft, made whole. At the same time, the wave generator of the flexible wheel is connected to the output end of the electric generator shaft by a double gear coupling. The relatively simple design of the blades, their screens and other elements of the wind wheel does not limit the increase in its diameter (the calculated radius of the circumferential force on the wheel blade) and, consequently, the increase in the torque on the wind wheel shaft (engine power). This simplifies the manufacturing technology of the wind turbine and increases the power range of the wind turbine. The installation of two wind wheels with rotary blades, two electric generators, one of which can also operate in engine mode, allows more efficient use of the wind flow at different wind strengths.

Более простая волновая передача мультипликатора, по сравнению с другими ступенчатыми передачами, имеет большое передаточное число 80…300 и высокий, более 90%, коэффициент полезного действия.A simpler multiplier wave transmission, in comparison with other stepped transmissions, has a large gear ratio of 80 ... 300 and a high, more than 90%, efficiency.

Указанное выше повышает эффективность ветродвигателя и технологичность его конструкции.The above increases the efficiency of the wind turbine and the manufacturability of its design.

Техническая сущность предложенного ветродвигателя поясняется чертежом, на котором:The technical essence of the proposed wind turbine is illustrated by a drawing, in which:

Фиг. 1 - показан ветродвигатель, вид спереди;Fig. 1 - shows a wind turbine, front view;

Фиг. 2 - вид А на Фиг. 1;Fig. 2 is view A in Fig. 1;

Фиг. 3 - разрез Б-Б на Фиг. 1;Fig. 3 - section B-B in Fig. 1;

Фиг. 4-узел I на Фиг. 2, вид В, разрез Г-Г;Fig. 4-node I in FIG. 2, view C, section G-D;

Фиг. 5 - мультипликатор - генератор большой мощности, продольный разрез;Fig. 5 - multiplier - high power generator, longitudinal section;

Фиг. 6 - разрезы Д-Д, Е-Е на Фиг. 5.Fig. 6 - sections D-D, E-E in Fig. five.

Ветродвигатель содержит два горизонтальных вала 1, 2 двух ветроколес. Валы ветроколес, установленные на опорных стойках 3,4, постоянными муфтами 5,6 соединены с двумя концами ведущего вала 7 раздаточной конической передачи. Ведущее коническое колесо 8 неподвижно закреплено на ведущем валу 7 и входит в зацепление с двумя ведомыми коническими колесами 9, 10, горизонтальные валы которых постоянными муфтами 11, 12 соединены с входными валами двух агрегатов. Агрегаты состоят из мультипликаторов 13, 14 с волновой зубчатой передачей и электрогенераторов 15, 16, один из которых может работать и в режиме двигателя.The wind turbine contains two horizontal shafts 1, 2 of two wind wheels. The shafts of the wind wheels mounted on the support legs 3.4 are connected by permanent couplings 5.6 to the two ends of the drive shaft 7 of the distributing bevel gear. The drive bevel wheel 8 is fixedly fixed on the drive shaft 7 and engages with two driven bevel wheels 9, 10, the horizontal shafts of which are connected by permanent couplings 11, 12 to the input shafts of the two units. The units consist of multipliers 13, 14 with wave gear and electric generators 15, 16, one of which can also work in engine mode.

На каждом валу ветроколес закреплены тормозные шкивы 17, 18. Опорные стойки валов ветроколес, элементы тормозных устройств валов ветроколес, корпуса конической передачи и мультипликаторов закреплены на несущей раме 19. Рама имеет ось 20 ее поворота, которой, вместе с подшипниками, установлена на опорной стойке 21. Объединенный вал ветроколес смещен от оси 20 по направлению ветра на расчетную величину, а лопасти 22 ветроколес расположены симметрично от оси.Brake pulleys 17, 18 are fixed on each shaft of the wind wheels. 21. The combined shaft of the wind wheels is displaced from the axis 20 in the direction of the wind by the calculated value, and the blades 22 of the wind wheels are located symmetrically from the axis.

Каждая лопасть 22 ветроколеса крепится к его валу поссредством устройства поворота лопасти по направлению ветра, спицы 23, общей ступицы 24 спиц колеса. Спицы около лопастей соединены перемычками 25. Устройство поворота лопасти (см. узел I, Фиг. 4) состоит из двух уголков 26, 27 по ширине лопасти, соединенных двумя петлями 28,29. На осях петель установлены пружины кручения 30,31 таким образом, что один конец пружины опирается на уголок 26, другой - на уголок 27.Each blade 22 of the wind wheel is attached to its shaft by means of a device for turning the blade in the direction of the wind, the spokes 23, the common hub 24 of the wheel spokes. The spokes near the blades are connected by jumpers 25. The device for turning the blade (see node I, Fig. 4) consists of two corners 26, 27 along the width of the blade, connected by two loops 28,29. Torsion springs 30.31 are installed on the axes of the hinges in such a way that one end of the spring rests on the corner 26, the other - on the corner 27.

К одному уголку крепится лопасть 22, другой уголок крепится к верхнему концу спицы 23. Уголок лопасти имеет съемный упор 32.The blade 22 is attached to one corner, the other corner is attached to the upper end of the spoke 23. The corner of the blade has a removable stop 32.

Лопасти нижней полуокружности ветроколеса, вращающиеся против ветра, закрыты двумя ветроэкранами: передним и задним. Передний экран 33 закрывает лопасти снаружи ветроколеса, с наветренной стороны, задний экран состоит из двух частей 34, 35 и закрывает противоположные лопасти изнутри ветроколеса. Части заднего экрана соединены перемычками 36 снаружи ветроколеса.The blades of the lower semicircle of the wind wheel, rotating against the wind, are covered with two wind screens: front and rear. The front screen 33 covers the blades from the outside of the wind wheel, from the windward side, the rear screen consists of two parts 34, 35 and closes the opposite blades from the inside of the wind wheel. Parts of the rear screen are connected by jumpers 36 outside the wind wheel.

Ветроэкраны лопастей по бокам крепятся держателями: с одного бока держателями 37, 38 - к опорной стойке вала ветроколеса, с другого бока держателями 39, 40 - к опорной ступице 41, установленной подвижно (на подшипнике) на конце вала ветроколеса.The windscreens of the blades on the sides are fastened with holders: on one side with holders 37, 38 - to the support column of the wind wheel shaft, on the other side with holders 39, 40 - to the support hub 41, mounted movably (on a bearing) at the end of the wind wheel shaft.

Для генератора 15 большой мощности у волновой передачи мультипликатора 13 (см. Фиг. 5) гибкое колесо 42 выполнено в виде кольца, на торце которого нарезаны бочкообразные зубья 43, взаимодействующие с прямобочными зубьями 44 четырех секторов 45, соединенных с ведущим валом 46 передачи частями (дольками) 47, 48 элементов двойной зубчатой муфты, кроме элемента муфты 49 ведущего вала 46, выполненного целым. При этом генератор 50 волн гибкого колеса 42 соединен с выходным концом вала электрогенератора двойной зубчатой муфтой 51.For a high power generator 15 at the wave transmission of the multiplier 13 (see Fig. 5), the flexible wheel 42 is made in the form of a ring, on the end of which barrel-shaped teeth 43 are cut, interacting with straight-sided teeth 44 of four sectors 45 connected to the drive shaft 46 of the transmission in parts ( slices) 47, 48 elements of a double gear clutch, except for the clutch element 49 of the drive shaft 46, made whole. In this case, the wave generator 50 of the flexible wheel 42 is connected to the output end of the electric generator shaft by a double gear coupling 51.

Работа ветродвигателяWind turbine operation

При длительной (номинальной) скорости ветра лопасти ветроколеса неподвижны относительно оси их поворота, так как момент поворота лопасти под действием силы ветра уравновешивается номинальным моментом закручивания двух пружин устройства поворота лопасти. При этом: давление ветра - на всю рабочую поверхность лопасти, окружная сила на лопасть и крутящий момент на валу ветроколеса постоянны, работа электрогенераторов стабильна.At a long (nominal) wind speed, the wind wheel blades are stationary relative to their axis of rotation, since the moment of rotation of the blade under the action of wind force is balanced by the nominal torque of the two springs of the blade rotation device. At the same time: the wind pressure is on the entire working surface of the blade, the circumferential force on the blade and the torque on the wind wheel shaft are constant, the operation of electric generators is stable.

При усилении ветра лопасть поворачивается на угол, соответствующий моменту закручивания пружины. При этом: проекция рабочей поверхности лопасти на плоскость перпендикулярную окружной силе ветроколеса уменьшается, уменьшается давление ветра на лопасть, а окружная сила на лопасть и крутящий момент на валу ветроколеса остаются постоянными, работа электрогенераторов стабильна. При слабом ветре один из электрогенераторов либо отключается, либо переходит в двигательный режим работы, стабилизируя работу другого электрогенератора.When the wind increases, the blade rotates at an angle corresponding to the moment of twisting of the spring. At the same time: the projection of the working surface of the blade on a plane perpendicular to the circumferential force of the wind wheel decreases, the wind pressure on the blade decreases, and the circumferential force on the blade and the torque on the wind wheel shaft remain constant, the operation of electric generators is stable. When the wind is weak, one of the electric generators is either switched off or switches to the motor mode of operation, stabilizing the operation of the other electric generator.

При запредельной силе ветра лопасть ветроколеса поворачивается максимум на 90°. При этом рабочая поверхность лопасти устанавливается параллельно ветропотоку, давление ветра на лопасть равно нулю, ветроколесо не разрушается. Объединенный вал ветроколес затормаживается при запредельной силе ветра и, в целях безопасности, при техобслуживании ветродвигателя.When the force of the wind is extreme, the blade of the wind wheel rotates by a maximum of 90 °. In this case, the working surface of the blade is set parallel to the wind flow, the wind pressure on the blade is zero, the wind wheel is not destroyed. The combined shaft of the wind wheels is braked when the wind force is too high and, for safety reasons, during the maintenance of the wind turbine.

Claims (2)

1. Ветряной двигатель, содержащий ветроколесо с лопастями, закрепленными на горизонтальном валу, установленном на опорных стойках, закрепленный на валу шкив тормозного устройства вала, агрегат, состоящий из мультипликатора и электрогенератора, устройство автоматического регулирования ветропотока, поступающего на лопасти ветроколеса, ветроэкран, закрывающий лопасти, вращающиеся против ветра, несущую раму, на которой установлены элементы ветродвигателя и имеющую ось ее поворота, опорную стойку, на которую осью с подшипниками установлена несущая рама, устройство поворота несущей рамы под действием силы ветра, автоматически ориентирующие лопасти ветроколеса по направлению ветра, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности ветродвигателя и технологичности его конструкции ветродвигатель содержит два ветроколеса, лопасти которых закреплены на двух горизонтальных валах, которые постоянными муфтами соединены с двумя концами ведущего вала раздаточной конической передачи, при этом ведущее коническое колесо неподвижно закреплено на ведущем валу и входит в зацепление с двумя ведомыми коническими колесами, горизонтальные валы которых постоянными муфтами соединены с входными валами двух агрегатов, состоящих из мультипликатора с волновой зубчатой передачей и электрогенератора, причем один из генераторов может работать в режиме двигателя, объединенные валы ветроколес смещены от оси поворота несущей рамы по направлению ветра на расчетную величину, а лопасти двух колес расположены симметрично относительно оси поворота несущей рамы, каждая лопасть ветроколеса выполнена из листового материала, согнутого по бокам вовнутрь лопасти под углом 90° и крепится к валу колеса посредством устройства поворота лопасти по направлению ветра, спицы, выполненной из трубчатого или профильного материала и общей ступицы спиц, выполненной литой или сварной, спицы около лопастей соединены перемычками, выполненными из трубчатого или профильного материала, устройство поворота лопасти состоит из двух уголков по ширине лопасти, соединенных двумя петлями, к одному уголку крепится лопасть ветроколеса, другой уголок крепится к верхнему концу спицы колеса, на осях петель установлены пружины кручения таким образом, что один конец пружины опирается на один уголок, другой конец пружины - на другой уголок, причем закручивание пружин определяется разностью моментов давления ветра на верхней и нижней частях рабочей поверхности лопасти относительно оси ее поворота, при этом верхняя часть поверхности лопасти больше ее нижней части, номинальный угол закручивания пружин рассчитывается по наиболее продолжительной скорости ветра и фиксируется съемным упором уголка крепления лопасти, а рабочий угол закручивания пружин составляет 90°, площадь рабочей поверхности лопастей и их количество должны быть такими, чтобы предыдущая лопасть не «затеняла» последующую, лопасти нижней полуокружности ветроколеса, вращающиеся против ветра, закрыты передним и задним ветроэкранами, передний экран закрывает лопасти снаружи ветроколеса, с наветренной стороны, задний экран закрывает противоположные лопасти изнутри ветроколеса, при этом передний ветроэкран выполнен из согнутого листового материала обтекаемой формы в виде свариваемых сегментов, задний ветроэкран состоит из двух частей, причем между ними расположены спицы ветроколеса, части заднего ветроэкрана выполнены из наклонных листов в виде свариваемых сегментов, которые соединены перемычками снаружи ветроколеса, ветроэкраны по бокам крепятся держателями из профильного материала: с одного бока - к опорной стойке вала ветроколеса, с другого бока - к ступице, установленной свободно на подшипнике на конце вала ветроколеса.1. A wind turbine containing a wind wheel with blades mounted on a horizontal shaft mounted on support posts, a shaft braking pulley fixed on the shaft, a unit consisting of a multiplier and an electric generator, a device for automatically regulating the wind flow entering the wind wheel blades, a windscreen covering the blades , rotating against the wind, a carrier frame on which elements of the wind turbine are installed and having an axis of rotation, a support leg on which the carrier frame is installed with an axis with bearings, a device for turning the carrier frame under the action of wind force, automatically orienting the wind turbine blades in the direction of the wind, characterized in that that in order to increase the efficiency of the wind turbine and the manufacturability of its design, the wind turbine contains two wind wheels, the blades of which are fixed on two horizontal shafts, which are connected by permanent couplings to the two ends of the drive shaft of the distributing bevel gear, while the drive its conical wheel is fixedly fixed on the drive shaft and engages with two driven bevel wheels, the horizontal shafts of which are connected by permanent couplings to the input shafts of two units, consisting of a multiplier with a wave gear and an electric generator, and one of the generators can operate in engine mode, the combined shafts of the wind wheels are displaced from the axis of rotation of the carrier frame in the direction of the wind by the calculated value, and the blades of the two wheels are located symmetrically relative to the axis of rotation of the carrier frame, each blade of the wind wheel is made of sheet material bent on the sides inside the blade at an angle of 90 ° and is attached to the wheel shaft by means of a device for turning the blade in the direction of the wind, a spoke made of tubular or profile material and a common hub of the spokes made of cast or welded, the spokes near the blades are connected by bridges made of tubular or profile material, the device for turning the blade consists of two corners along the width of the blade, connected by two loops, a wind wheel blade is attached to one corner, the other corner is attached to the upper end of the wheel spoke, torsion springs are installed on the axes of the loops in such a way that one end of the spring rests on one corner, the other end of the spring rests on the other corner , moreover, the twisting of the springs is determined by the difference in the moments of wind pressure on the upper and lower parts of the working surface of the blade relative to the axis of its rotation, while the upper part of the surface of the blade is larger than its lower part, the nominal angle of twist of the springs is calculated according to the longest wind speed and is fixed by a removable stop of the blade attachment angle , and the working angle of twisting of the springs is 90 °, the area of the working surface of the blades and their number must be such that the previous blade does not “shade” the next one, the blades of the lower semicircle of the wind wheel rotating against the wind are closed by the front and rear wind screens, the front screen closes the blades with outside the wind wheel, on the windward side, the rear screen closes the opposite blades from the inside of the wind wheel, while the front wind screen is made of bent sheet material of a streamlined shape in the form of weldable segments, the rear wind screen consists of two parts, and the spokes of the wind wheel are located between them, parts of the rear wind screen are made of inclined sheets in the form of weldable segments, which are connected by jumpers outside the wind wheel, the wind screens are attached on the sides with holders made of profile material: from one side - to the support post of the wind wheel shaft, from the other side - to the hub mounted freely on the bearing at the end of the wind wheel shaft. 2. Ветряной двигатель по п. 1, отличающийся тем, что для электрогенератора большой мощности гибкое колесо волновой передачи мультипликатора выполнено в виде кольца, на торце которого нарезаны бочкообразные зубья, взаимодействующие с прямобочными зубьями четырех секторов, соединенных с ведущим валом передачи частями элементов двойной зубчатой муфты, кроме элемента муфты ведущего вала, выполненного целым, при этом генератор волн гибкого колеса соединен с выходным концом вала электрогенератора двойной зубчатой муфтой.2. The wind turbine according to claim 1, characterized in that for a high-power electric generator, the flexible multiplier wave transmission wheel is made in the form of a ring, on the end of which barrel-shaped teeth are cut, interacting with straight-sided teeth of four sectors connected to the transmission drive shaft by parts of double gear elements clutch, except for the element of the clutch of the drive shaft, made whole, while the wave generator of the flexible wheel is connected to the output end of the shaft of the electric generator by a double gear clutch.
RU2021123236A 2021-08-02 Wind engine RU2788466C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2788466C1 true RU2788466C1 (en) 2023-01-19

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2798792C1 (en) * 2023-01-20 2023-06-27 Евгений Степанович Алдохин Deep water jet propulsion

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4725194A (en) * 1986-10-02 1988-02-16 Bartsch Ronald V Self-regulating vertical axis windmill
RU2074980C1 (en) * 1994-02-08 1997-03-10 Борис Петрович Хозяинов Windmill
CN101169107A (en) * 2006-10-29 2008-04-30 雷跃宁 Parallel cluster wind source generation device
RU2550993C2 (en) * 2013-08-08 2015-05-20 Евгений Владимирович Житний Wind engine
RU2665977C1 (en) * 2017-03-22 2018-09-05 Евгений Степанович Алдохин Harmonic gear drive

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4725194A (en) * 1986-10-02 1988-02-16 Bartsch Ronald V Self-regulating vertical axis windmill
RU2074980C1 (en) * 1994-02-08 1997-03-10 Борис Петрович Хозяинов Windmill
CN101169107A (en) * 2006-10-29 2008-04-30 雷跃宁 Parallel cluster wind source generation device
RU2550993C2 (en) * 2013-08-08 2015-05-20 Евгений Владимирович Житний Wind engine
RU2665977C1 (en) * 2017-03-22 2018-09-05 Евгений Степанович Алдохин Harmonic gear drive

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2798792C1 (en) * 2023-01-20 2023-06-27 Евгений Степанович Алдохин Deep water jet propulsion

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6270308B1 (en) Wind generator
US4609827A (en) Synchro-vane vertical axis wind powered generator
US4776762A (en) Windmill
US4012163A (en) Wind driven power generator
US4834610A (en) Wind processing air turbine, and methods of constructing and utilizing same
KR100996130B1 (en) Blade pitch control device for wind power generator
US8118537B2 (en) Vertical axis windmill
US20130129509A1 (en) Vertical axis wind turbine
CN106374817A (en) Efficient wind-photovoltaic complementary power generation device
RU2788466C1 (en) Wind engine
KR101525553B1 (en) Wind power generator with vertical rotor
KR20120123799A (en) Wind turbine and aerogenerator having the same
RU104252U1 (en) WIND POWER PLANT
RU2494285C1 (en) Wind-driven generator propeller
KR200366013Y1 (en) A Horizontal cylindric water mill type which has high and low control unit of the rack and pinion method
RU79313U1 (en) WIND POWER PLANT
RU2088799C1 (en) Windmill rotor
RU2118702C1 (en) Windmill
RU2743564C1 (en) Vane engine
RU206677U1 (en) Wind power plant
RU2079703C1 (en) Wind motor
RU2219369C2 (en) Air flow energy converter
RU2295060C2 (en) Windmill
RU2030777C1 (en) Wind power plant
RU221765U1 (en) Wind turbine rotor