RU32544U1

RU32544U1 - Wind turbine

Info

Publication number: RU32544U1
Application number: RU2003105053/20U
Authority: RU
Inventors: В.С. Сухоруков
Original assignee: Сухоруков Виктор Семенович
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2003-09-20

Description

20031650532003165053

llHllllfllillllllllllllilllllliМПК F 03 D 3/00llHllllfllillllllllllllilllllli IPC F 03 D 3/00

093105053093105053

Ветродвигатель.Wind turbine.

Полезная модель относится к ветроэнергетике, и может быть использована в ветродвигателях с осью вращения, перпендикулярной воздушному потоку.The utility model relates to wind energy, and can be used in wind turbines with an axis of rotation perpendicular to the air flow.

Известен ветродвигатель, содержащий вертикальное барабанное ветроколесо с п лопастями и частично охватывающий его поворотный направляющий аппарат,включающий жесткосвязанныеKnown wind turbine containing a vertical drum wind turbine with n blades and partially covering its rotary guide apparatus, including rigidly connected

воздухоотражательные вертикальные элементы, размещенные внутри и снаружи колеса, и стабилизаторы положения по направлению ветрового потока (описание изобретения к а.с. 1657722, F 03D. 3/00, прототип).vertical air-reflecting elements located inside and outside the wheel, and stabilizers in the direction of the wind flow (description of the invention to AS 1657722, F 03D. 3/00, prototype).

Конструкция известного ветродвигателя материалоемкая и усложнена громоздкой формой внутренних вертикальных элементов направляющего аппарата. Это, вследствие высокого аэродинамического сопротивления, оказываемого элементами проникающему потоку, ухудшает энергетическую эффективность и мощность ветродвигателя.The design of the known wind turbine is material-intensive and complicated by the cumbersome form of the internal vertical elements of the guide apparatus. This, due to the high aerodynamic drag exerted by the elements to the penetrating flow, degrades the energy efficiency and power of the wind turbine.

Технический результат от использования заявляемой полезной модели - повышение мощности за счет снижения противодействия вращению закрученного воздушного потока внутри турбины и упрощение конструкции ветродвигателя.The technical result from the use of the claimed utility model is to increase power by reducing the counteraction to the rotation of the swirling air flow inside the turbine and simplifying the design of the wind turbine.

Технический результат достигается тем, что в ветродвигателе, содержащем вертикальную турбину с п допастями и частично охватывающий ее поворотный направляющий аппарат, включающий жестко связанные воздухоотражательные вертикальные элементы, размещенные снаружи и внутри турбины, и стабилизаторы положения по направлению ветрового потока, турбина выполнена с отношением высоты к внешнему радиусу 1/4-1/3, а направляющий аппарат со стороны открытого участка содержит направляющие лопатки, размещенные под углом 360/п к внещнейThe technical result is achieved in that in a wind turbine containing a vertical turbine with n additions and partially covering its rotary guiding apparatus, including rigidly connected vertical air-reflecting elements located outside and inside the turbine, and position stabilizers in the direction of the wind flow, the turbine is made with a height to outer radius 1 / 4-1 / 3, and the guiding apparatus from the side of the open area contains guide vanes placed at an angle of 360 / p to the external

и внутренним дугам турбины и с шагом лопастей.and the internal arcs of the turbine and with the pitch of the blades.

Кроме того, ветродвигатель может быть снабжен N турбинами с направляющими аппаратами, установленными поярусно на расстоянии не менее высоты турбины, при этом лопасти турбин размещены в плоскостях, сдвинутых в окружном направлении одна относительно другой на угол 360/n N.In addition, the wind turbine can be equipped with N turbines with guide vanes installed in tiers at a distance of not less than the height of the turbine, while the turbine blades are placed in planes shifted in the circumferential direction relative to each other by an angle of 360 / n N.

Благодаря выполнению турбины с отношением высоты к внешнему радиусу 1/4-1/3 в заявляемой конструкции ветродвигателя, воздушный поток над горизонтальной плоскостью турбины активно эжектирует закрученный ветровой поток внутри турбины, нейтрализуя его отрицательное влияние, выражающееся в противодействии вращению, и уменьшая аэродинамическое сопротивление лопастей.Due to the performance of the turbine with a height to external radius ratio of 1 / 4-1 / 3 in the inventive design of the wind turbine, the air flow above the horizontal plane of the turbine actively ejects the swirling wind flow inside the turbine, neutralizing its negative effect, which is expressed in counteracting rotation, and reducing the aerodynamic resistance of the blades .

При выполнении ветродвигателя, включающего несколько турбин, условие максимального снижения аэродинамического сопротивления лопастей вращению за счет эжекции закрученного ветрового потока внутри турбин обеспечивается выбранным расстоянием между ними при поярусном размещении на передающем крутящий момент валу, а именно не менее высоты турбины.When performing a wind turbine that includes several turbines, the condition for minimizing the aerodynamic resistance of the blades to rotation due to ejection of a swirling wind flow inside the turbines is ensured by the selected distance between them when tiered placement on the torque-transmitting shaft, namely, not less than the height of the turbine.

При расстоянии между турбинами, меньшем чем высота турбины, а также при выполнении турбины с отношением высоты к внешнему радиусу большим 1/3, эжекционная способность массы воздушного потока над турбинами снижается , а аэродинамическое сопротивление лопастей вращению возрастает. При выполнении турбины с отношением высоты к внешнему радиусу менее 1/4 резко снижается мощность двигателяWhen the distance between the turbines is less than the height of the turbine, and also when the turbine is executed with a height to external radius ratio greater than 1/3, the ejection ability of the mass of the air flow above the turbines decreases, and the aerodynamic resistance of the blades to rotation increases. When performing a turbine with a height to outer radius ratio of less than 1/4, engine power decreases sharply

вследствие неэффективного использования энергии ветряного потока. Установка направляющих лопаток под углом 360/п соответственно кdue to inefficient use of wind flow energy. Installation of guide vanes at an angle of 360 / p respectively to

о about

через открытый участок под максимальным углом атаки ( близким к 90 ), повышая тем самым КПД и энергетическую эффективность конструкции ветродвигателя.through an open area at a maximum angle of attack (close to 90), thereby increasing the efficiency and energy efficiency of the design of the wind turbine.

Размещением лопастей со смещением в окружном направлении при поярусном размещении нескольких турбин позволяет непрерывно сообщать вращательный импульс оси турбины в том числе и при небольщой силе ветрового потока. В результате улучщаются эксплутационные характеристики двигателя.By placing the blades with a shift in the circumferential direction during the tiered placement of several turbines, it is possible to continuously report the rotational momentum of the axis of the turbine, including with a small force of the wind flow. As a result, engine performance is improved.

На фиг. 1 изображен ветродвигатель, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.З- схема циркуляции воздушного потока в ветродвигателе с тремя () турбинами.In FIG. 1 shows a wind turbine, general view; figure 2 is a section aa of figure 1; Fig. 3 is a diagram of the circulation of air flow in a wind turbine with three () turbines.

Ветродвигатель содержит вертикальную турбину 1 с осью 2 и п лопастями 3, выполненную с отношением высоты h к внещнему радиусу R 1/4-1/3, и частично охватывающий ее направляющий аппарат 4, установленные на опоре 5 с возможностью вращения относительно друг друга. Направляющий аппарат 4 включает, закрепленные на поворотной платформе в виде стержневой конструкции (не показана) ветроотражательные щиты 6,7, размещенные соответственно снаружи и внутри турбины 1, и стабилизаторы положения по направлению ветрового потока в виде рулей поворота 8. Со стороны открытого участка,The wind turbine contains a vertical turbine 1 with an axis 2 and n blades 3, made with a ratio of height h to the external radius R 1 / 4-1 / 3, and partially covering its guide apparatus 4, mounted on the support 5 with the possibility of rotation relative to each other. The guide apparatus 4 includes, mounted on a rotary platform in the form of a rod structure (not shown), wind deflector shields 6,7, located respectively outside and inside the turbine 1, and stabilizers in the direction of the wind flow in the form of rudders 8. From the side of the open section,

обращенного навстречу воздушному потоку, на платформе 5 под углом об facing the air flow on platform 5 at an angle of

о 360/п к внешней и внутренней дугам турбины с шагом, совпадающим сabout 360 / p to the external and internal arcs of the turbine with a step coinciding with

шагом лопастей 3, размешены направляющие лопатки 9 длиной, не превышающей половины расстояния между соседними лопастями 3 турбины 1 по внешнему радиусу R.by the pitch of the blades 3, guide vanes 9 are placed with a length not exceeding half the distance between adjacent blades 3 of the turbine 1 along the outer radius R.

Ветродвигатель может быть снабжен несколькими () турбинами 1, установленными поярусно на расстоянии не менее высоты турбины с. h, при этом соответствующие лопасти турбин размещены со смещением в окружном направлении одна относительно другой на угол 360/n N (неThe wind turbine can be equipped with several () turbines 1, installed in tiers at a distance of not less than the height of the turbine c. h, while the corresponding turbine blades are placed with a displacement in the circumferential direction one relative to the other by an angle of 360 / n N (not

показано).shown).

Ветродвигатель работает следующим образом.The wind turbine operates as follows.

Ветровой поток, попадая на направляющие лопатки 9, делится на отдельные потоки, ориентированные под углом близким к 90 к рабочейThe wind stream, falling on the guide vanes 9, is divided into separate streams oriented at an angle close to 90 to the working

поверхности лопастей 3 турбины 1 и приводит ее во вращательное движение, отдав максимум своей энергии. Оставшаяся масса закрученного внутри турбины воздушного потока, противодействуюшая вращению лопастей и повышающая их аэродинамическое сопротивление, активно эжектируется подвижной массой ветрового потока в горизотальной плоскости над турбиной. Крутяший момент через ось 2 турбины 1 передается на ротор силовой установки (не показана).the surface of the blades 3 of the turbine 1 and causes it to rotate, giving maximum of its energy. The remaining mass of the air flow swirling inside the turbine, counteracting the rotation of the blades and increasing their aerodynamic drag, is actively ejected by the moving mass of the wind flow in the horizontal plane above the turbine. The torque through the axis 2 of the turbine 1 is transmitted to the rotor of the power plant (not shown).

Прелагаемая конструкпия ветродвигателя позволяет эффективно использовать энергию ветряного потока и создавать высокомощные с малой материалоемкостью ветроэнергетические установки, с улучшенными эксплутационными характеристиками, и которые могут быть построены в различных географических зонах (гористых, степных и др.). Так при малой относительно высоте турбин (h/R 1/3), располагающихся поярусно, исключается возможность появления больших изгибаюших моментов в высоких конструкциях.The proposed construction of the wind turbine allows the efficient use of wind flow energy and the creation of high-power wind turbines with low material consumption, with improved operational characteristics, and which can be built in various geographical zones (mountainous, steppe, etc.). So at small relative to the height of the turbines (h / R 1/3), which are located in a half-way, the possibility of the appearance of large bending moments in high structures is excluded.

о about

Claims

1. A wind turbine comprising a vertical turbine with n blades and partially covering its rotary guiding apparatus, comprising rigidly connected vertical air-reflecting elements located outside and inside the turbine, and position stabilizers in the direction of the wind flow, characterized in that the turbine is made with a height to external ratio radius 1 / 4-1 / 3, and the guide apparatus from the side of the open section contains guide vanes placed at an angle of 360 ° / n to the external and internal arcs of the turbine and with a pitch of the blade Tei.

2. The wind turbine according to claim 1, characterized in that it is equipped with N turbines with guiding devices installed in tiers at a distance of not less than the height of the turbine, while the turbine blades are placed in planes shifted in the circumferential direction one relative to the other by an angle of 360 ° / n · N.