UA79256C2 - Kudarevko's wind-driven electric power unit - Google Patents
Kudarevko's wind-driven electric power unit Download PDFInfo
- Publication number
- UA79256C2 UA79256C2 UA20040705410A UA20040705410A UA79256C2 UA 79256 C2 UA79256 C2 UA 79256C2 UA 20040705410 A UA20040705410 A UA 20040705410A UA 20040705410 A UA20040705410 A UA 20040705410A UA 79256 C2 UA79256 C2 UA 79256C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- wind
- wheels
- electric machine
- stator
- satellite
- Prior art date
Links
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід відноситься до вітроенергетики і може бути використаний при створенні вітроенергетичних установок 2 та вітрових електростанцій господарсько-побутового, фермерського і промислового призначення.The invention relates to wind energy and can be used in the creation of wind energy installations 2 and wind power plants for household, agricultural and industrial purposes.
Відомий вітроелектрогенератор |1), який містить електричну машину з ротором і статором, оснащеними відповідними вітроколесами пропелерного типу. При цьому вітроколеса мають різні діаметри поверхонь, що обвіюються, і здійснюють обертання ротора і статора в протилежних напрямках.A well-known wind generator |1), which contains an electric machine with a rotor and a stator, equipped with appropriate propeller-type wind wheels. At the same time, windmills have different diameters of the surfaces that are wound, and rotate the rotor and stator in opposite directions.
Наведене технічне рішення дає можливість суттєво збільшити кутову швидкість обертового магнітного поля в 70 електричній машині. В результаті підвищується вироблення електроенергії. Крім того, покращуються масогабаритні параметри генератора і вітроустановки з його використанням. Відповідно полегшується виготовлення і монтаж опорної конструкції для вітроколіс, зменшуються динамічні навантаження на неї.The given technical solution makes it possible to significantly increase the angular velocity of the rotating magnetic field in the 70 electric machine. As a result, electricity production increases. In addition, the mass and dimensional parameters of the generator and wind turbines using it are improved. Accordingly, the manufacture and installation of the support structure for windmills is facilitated, and the dynamic loads on it are reduced.
Проте, відомий вітроелектрогенератор не задовільняє всіх вимог надійного енергозабезпечення. Це обумовлено тим, що лопаті вітроколеса, яке розташоване другим по напрямку вітру, періодично проходять через 12 аеродинамічні тіні за лопатями першого вітроколеса, де вітродія різко зменшується. На виході з аеродинамічних тіней лопаті другого вітроколеса знову сприймають більш потужний напір вітру і т.д. Це при слабому (2,5-Зм/с) і нестабільному вітрі призводить до нерівномірного обертання цього колеса, що викликає коливання напруги, а отже і потужності. Крім того підсилюються механічні коливання опорної конструкції. Застосування багатолопатевих коліс ситуацію не покращує, оскільки при цьому збільшується загальна екранізація одного колеса другим. Тому у відомому технічному рішенні вітроколеса виконують з різними діаметрами обвіювання (ометання), причому першим по напрямку вітру встановлюють колесо з меншим діаметром для забезпечення вітродії на друге колесо, більшого діаметра. Це до деякої міри виправляє зазначений недолік (при вітрі більшеHowever, the well-known wind generator does not meet all the requirements of reliable energy supply. This is due to the fact that the blades of the wind wheel, which is located second in the direction of the wind, periodically pass through 12 aerodynamic shadows behind the blades of the first wind wheel, where wind speed is sharply reduced. At the exit from the aerodynamic shadows, the blades of the second windmill again perceive a more powerful wind pressure, etc. This in case of weak (2.5-Zm/s) and unstable wind leads to uneven rotation of this wheel, which causes voltage fluctuations, and therefore power. In addition, the mechanical vibrations of the supporting structure are amplified. The use of multi-bladed wheels does not improve the situation, since at the same time the overall shielding of one wheel by another increases. Therefore, in a well-known technical solution, windmills are fanned (swept) with different diameters, and the first wheel with a smaller diameter is installed in the direction of the wind to ensure wind resistance on the second wheel, with a larger diameter. This to some extent corrects the mentioned shortcoming (with more wind
Бм/с), але не гарантує стабільної роботи вітроагрегату при слабому і мінливому вітрі.Bm/s), but does not guarantee the stable operation of the wind turbine in case of weak and changeable wind.
Найбільш близьким до вітроелектричного агрегату, що заявляється, прийнятому за прототип, є вітроагрегат с (2), який містить електричну машину, ротор і статор якої мають відповідні жорстко з'єднані з їх валами Ге) вітроколеса і здійснюють обертання в протилежних напрямках, вали статора і ротора оснащені і кінематично зв'язані між собою співвісною з ними конічною (диференціальною) передачею з двома ведучими колесами та сателітом між ними, одне колесо передачі жорстко з'єднане з валом ротора, друге - з валом статора, а вісь сателіта є нерухомою відносно коліс передачі. Наведені ознаки є спільними суттєвими ознаками відомого о вітроєлектричного агрегату та агрегату, що заявляється. юThe closest to the proposed wind-electric unit, accepted as a prototype, is the wind unit c (2), which contains an electric machine, the rotor and stator of which have corresponding wind wheels rigidly connected to their shafts Ge) and rotate in opposite directions, the stator shafts and the rotor are equipped and kinematically connected to each other by a bevel (differential) transmission coaxial with them with two drive wheels and a satellite between them, one transmission wheel is rigidly connected to the rotor shaft, the second - to the stator shaft, and the satellite axis is stationary relative to gear wheel. The above features are common essential features of the known wind power unit and the claimed unit. yu
Кінематичний зв'язок у прототипі між валами статора і ротора електричної машини нейтралізує розглянутий вище негативний вплив аеродинаміки першого вітроколеса на рух другого, що забезпечує більшу рівномірність і с стабільність їх обертання. За рахунок цього підвищується надійність роботи вітроагрегату при малопотужних і Ге»! (або) перемінних по швидкісному напору вітрах. Це дає можливість розширити робочий діапазон швидкостейThe kinematic connection in the prototype between the shafts of the stator and the rotor of the electric machine neutralizes the negative influence of the aerodynamics of the first windmill on the movement of the second, which provides greater uniformity and stability of their rotation. Due to this, the reliability of the wind turbine operation at low-power and Ge"! (or) winds varying in speed. This makes it possible to expand the working range of speeds
Зо вітру, при яких агрегат може ефективно працювати, зменшує коливання напруги і потужності генератора, - дозволяє застосувати в агрегаті вітроколеса одного типорозміру, що значно спрощує його виготовлення, а також застосувати, при необхідності, багатолопатеві вітроколеса, що розширює сферу використання вітроагрегату.From the wind, under which the unit can work efficiently, reduces fluctuations in the voltage and power of the generator, - allows the use of wind turbines of one standard size in the unit, which greatly simplifies its manufacture, as well as the use, if necessary, of multi-bladed wind turbines, which expands the scope of use of the wind unit.
Істотним недоліком відомого вітроелектричного агрегату є недостатня (понижена) вітродія в зоні ометання « (обвіювання) другого по напрямку вітру колеса, внаслідок чого коефіцієнт використання номінальної вітрової З 50 енергії потоку цим колесом, отже і потужність агрегату в цілому, суттєво зменшуються. Це обумовлене тим, що с втрата швидкості потоку в площині обертання пропелерного вітроколеса | за ним становить сумарно близько 2/3 з» початкової його швидкості ІЗ). Тому на друге по напрямку вітру колесо вітродія дуже зменшується. Крім того, значні втрати енергії вітру обумовлені опором, який чинять елементи конструкції, розташовані між вітроколесами: електрична машина, конічна передача, деталі опорної конструкції, поворотний механізм.A significant drawback of the known wind-electric unit is the insufficient (reduced) wind power in the sweeping zone of the second wheel in the direction of the wind, as a result of which the coefficient of use of the nominal wind Z 50 energy flow by this wheel, and therefore the power of the unit as a whole, is significantly reduced. This is due to the fact that c loss of flow speed in the plane of rotation of the propeller windmill | behind it is a total of about 2/3 of its initial speed (IZ). Therefore, on the second windward wheel, the wind turbine is greatly reduced. In addition, significant losses of wind energy are due to the resistance exerted by the structural elements located between the windmills: electric machine, bevel gear, parts of the supporting structure, rotary mechanism.
Ще один суттєвий недолік відомого вітроагрегату, як і описаного вище, полягає в тому, що 7 взаєморозташування в них вітроколіс і електричної машини робить неможливим оснащення вітроустановок з їх (се) використанням простими засобами самоорієнтації коліс по вітру типу стабілізаторів, що ускладнює виготовлення таких установок. о В основу винаходу поставлена задача у вітроелектричному агрегаті з двома кінематично зв'язаними сл 20 вітроколесами, що обертають статор і ротор його електричної машини в протилежних напрямках, шляхом створення інтенсивної повітряної тяги між вітроколесами та більш раціонального розташування елементів що (складових частин) агрегату підвищити коефіцієнт використання вітрової енергії і потужність агрегату.Another significant disadvantage of the known wind turbine, as described above, is that the 7 mutual location of the wind wheels and the electric machine in them makes it impossible to equip wind turbines with their (se) use of simple means of self-orientation of the wheels in the wind, such as stabilizers, which complicates the manufacture of such installations. o The invention is based on the task of a wind-electric unit with two kinematically connected sl 20 wind wheels, which rotate the stator and rotor of its electric machine in opposite directions, by creating an intense air draft between the wind wheels and a more rational arrangement of elements (component parts) of the unit to increase coefficient of use of wind energy and power of the unit.
Це дозволяє також додатково підвищити рівномірність і стабільність роботи вітроагрегату при малопотужних і (або) перемінних по швидкісному напору вітрах, дає можливість застосувати в агрегаті прості засоби 29 самоорієнтації коліс по вітру і завдяки цьому спростити виготовлення і експлуатацію вітроустановок з (ФІ використанням такого агрегату.This also makes it possible to additionally increase the uniformity and stability of the wind turbine operation in low-power and (or) variable winds in terms of speed, makes it possible to apply in the unit simple means of self-orientation of the wheels in the wind, and thanks to this, to simplify the manufacture and operation of wind turbines with the use of such a unit.
Поставлена задача вирішується тим, що у вітроелектричному агрегаті, який містить електричну машину, о ротор і статор якої мають відповідні жорстко з'єднані з їх валами вітроколеса і здійснюють обертання в протилежних напрямках, вали статора і ротора оснащені і кінематично зв'язані між собою співвісною з ними 60 конічною передачею з двома ведучими колесами та сателітом між ними, причому одне колесо передачі жорстко з'єднане з валом ротора, друге - з валом статора, а вісь сателіта є нерухомою відносно коліс передачі, згідно з винаходом, центральна частина вітроколеса, встановленого другим по напрямку вітру, оснащена додатковими лопатями меншого діаметра, розташованими в проміжках між основними лопатями, обидва вітроколеса розташовані з навітреного боку електричної машини, а конічна передача - з підвітреного боку ІІ, причому бо електрична машина має додатковий спів-вісний з нею циліндричний корпус, який охоплює корпус статора з кільцевим проміжком по його периферії і установлений з можливістю повертання в горизонтальній площині, а сателіт конічної передачі змонтований на цьому корпусі.The task is solved by the fact that in a wind-electric unit, which contains an electric machine, the rotor and stator of which have corresponding wind wheels rigidly connected to their shafts and rotate in opposite directions, the stator and rotor shafts are equipped and kinematically connected to each other coaxially with them 60 a bevel gear with two driving wheels and a satellite between them, and one gear wheel is rigidly connected to the rotor shaft, the other to the stator shaft, and the satellite axis is stationary relative to the gear wheels, according to the invention, the central part of the windmill, installed the second in the direction of the wind, equipped with additional blades of a smaller diameter, located in the gaps between the main blades, both wind wheels are located on the windward side of the electric machine, and the bevel gear - on the leeward side II, and because the electric machine has an additional cylindrical body coaxial with it, which covers the stator housing with an annular gap along its periphery and is installed with possible turning point in the horizontal plane, and the bevel gear satellite is mounted on this housing.
Конічна передача має додатковий сателіт між ІЇ колесами, установлений на нерухомій відносно коліс осі, причому обидва сателіти розташовані діаметрально протилежно.The bevel gear has an additional satellite between the II wheels, mounted on an axis stationary relative to the wheels, and both satellites are located diametrically opposite.
Додатковий корпус електричної машини оснащений з підвітреної сторони двома горизонтально видовженими боковими стабілізаторами, установленими вертикально з кутом 15-202 між ними, а конічна передача розміщена між стабілізаторами.The additional body of the electric machine is equipped on the windward side with two horizontally elongated side stabilizers, installed vertically with an angle of 15-202 between them, and the bevel gear is placed between the stabilizers.
В іншій конкретній формі виконання вітроагрегату додатковий корпус електричної машини має з підвітреної 7/0 сторони С-подібний охоплюючий конічну передачу кронштейн з горизонтально видовженим стабілізатором у вигляді руля.In another specific embodiment of the wind turbine, the additional housing of the electric machine has, on the leeward 7/0 side, a C-shaped bracket covering the bevel gear with a horizontally elongated stabilizer in the form of a rudder.
У запропонованому технічному рішенні суттєві відмітні ознаки є взаємозв'язаними і обумовлюють досягнення поставленої задачі у своїй сукупності. Сукупність ознак, викладених у відрізняльній частині формули, не була виявлена у відомих технічних рішеннях.In the proposed technical solution, essential distinguishing features are interconnected and determine the achievement of the set task in their entirety. The set of features set forth in the distinguishing part of the formula was not found in known technical solutions.
Оснащення центральної частини вітроколеса, встановленого другим по напрямку вітру, додатковими лопатями меншого діаметра, розташованими в проміжках між основними лопатями, та розміщення обох вітроколіс з навітреного боку електричної машини, а конічної передачі - з підвітреного боку || дають можливість створити інтенсивну тягу між колесами в центральній частині агрегату та зменшити втрати енергії вітру в проміжку між першим і другим колесами. В результаті збільшується коефіцієнт використання вітрової енергії, отже і потужність агрегату. Цьому ж сприяє оснащення електричної машини додатковим, співвісним з нею, циліндричним корпусом, який охоплює корпус статора з кільцевим проміжком по його периферії. Така конструкція електричної машини є більш обтічною (у порівнянні з розміщенням генератора на платформі за допомогою вертикальних стійок, як це виконано у прототипі) ії тому менше перешкоджає потоку повітря, що проходить через центральну частину другого вітроколеса (створює менший опір). Завдяки цьому його дія стає с більш ефективною.Equipping the central part of the windmill, installed second in the direction of the wind, with additional blades of a smaller diameter, located in the gaps between the main blades, and placing both windmills on the windward side of the electric machine, and the bevel gear - on the leeward side || make it possible to create intense traction between the wheels in the central part of the unit and reduce wind energy losses in the gap between the first and second wheels. As a result, the coefficient of use of wind energy increases, hence the power of the unit. Equipping the electric machine with an additional cylindrical body coaxial with it, which covers the stator body with an annular gap along its periphery, contributes to this. This design of the electric machine is more streamlined (compared to placing the generator on the platform with the help of vertical racks, as it is done in the prototype) and therefore less obstructs the flow of air passing through the central part of the second wind wheel (creates less resistance). Thanks to this, its action becomes more effective.
При запропонованому виконанні агрегату електрична машина, конічна передача та елементи опорної о конструкції обвіюються вже відпрацьованим потоком повітря, а друге вітроколесо - ще достатньо потужним. За рахунок цього коефіцієнт використання вітрової енергії робочої частини потоку також збільшується, а час запуску і входження агрегату в усталений режим роботи скорочується. Ге)With the proposed execution of the unit, the electric machine, bevel gear and elements of the support structure are blown by the already spent air flow, and the second wind wheel is still sufficiently powerful. Due to this, the coefficient of use of wind energy of the working part of the flow also increases, and the time of starting and entering the unit into the established mode of operation is reduced. Gee)
Крім того, розташування вітроколіс статора і ротора електричної машини з навітреного боку ІІ, а конічної передачі - з підвітреного боку покращує компоновку вітроагрегату і, головне, дозволяє оснастити його простими о засобами орієнтації вітроколіс по напрямку вітру типу горизонтально видовжених стабілізаторів, оскільки друге с колесо при такому виконанні агрегату цьому не заважає. Це суттєво спрощує виготовлення агрегату у порівнянні з аналогами і прототипом, в яких для повертання вітроколіс за напрямком вітру потрібно застосовувати досить оIn addition, the arrangement of the wind wheels of the stator and rotor of the electric machine on the windward side II, and the bevel gear - on the leeward side improves the layout of the wind turbine and, most importantly, allows it to be equipped with simple means of orientation of the wind wheels in the direction of the wind, such as horizontally elongated stabilizers, since the second wheel with this execution of the unit does not interfere with this. This significantly simplifies the manufacture of the unit in comparison with analogues and prototypes, in which to turn the windmills in the direction of the wind, it is necessary to apply enough o
Зв складні поворотні або віндрозні механізми. ї-With complex rotating or winding mechanisms. uh-
Суть винаходу пояснюється кресленнями, де зображені: на Фіг.1 - конструктивно-кінематична схема вітроелектричного агрегату; на Фіг.2 - загальний вигляд вітроагрегату на Фіг.1, вид зверху; на Фіг.З - вид по стрілці А на Фіг.1; « на Фіг.4 - варіант конструктивного виконання вітроагрегату, вид збоку. 8 с Вітроагрегат (Фіг.1) складається з вітроколіс | та 2, електричної машини (генератора) З, передаточного й механізме 4, циліндричного корпуса 5 і опорної конструкції 6, наприклад у вигляді щогли. Перше по напрямку «» вітру (показаному прямими стрілками) вітроколесо | закріплене на валу 7 ротора 8 генератора. Друге вітроколесо 2 встановлене на валу 9 статора 10. Передаточний механізм 4 виконаний у вигляді співвісної з валами статора і ротора конічної передачі з двома ведучими колесами і одним або двома сателітами між ними. -і Одне колесо передачі закріплене на валу 7, а друге - на валу 9. Сателіт І з нерухомою відносно коліс передачі віссю обертання змонтований за допомогою кронштейна 12 на корпусі 5. У випадку застосування в о передачі 4 двох сателітів (для зменшення динамічних навантажень у зачепленні і пов'язаного з ними зношування ка сателітів) другий, додатковий, сателіт 13 встановлюють на корпусі 5 аналогічним чином за допомогою 5р Кронштейна 14 діаметрально протилежно до сателіта Ії, що забезпечує рівний розподіл навантажень на сателіти іні і підшипники вала 9. Конічна передача 4 розташована з підвітреного боку електричної машини. ДодатковийThe essence of the invention is explained by the drawings, which show: Fig. 1 - structural and kinematic diagram of the wind-electric unit; in Fig. 2 - a general view of the wind unit in Fig. 1, top view; in Fig. 3 - a view along arrow A in Fig. 1; " in Fig. 4 - a variant of the construction of the wind turbine, side view. 8 s The wind turbine (Fig. 1) consists of wind wheels and 2, electric machine (generator) C, transmission and mechanism 4, cylindrical body 5 and support structure 6, for example in the form of a mast. The first in the "" direction of the wind (shown by straight arrows) is the windmill | fixed on the shaft 7 of the rotor 8 of the generator. The second wind wheel 2 is installed on the shaft 9 of the stator 10. The transmission mechanism 4 is made in the form of a bevel gear coaxial with the stator and rotor shafts with two driving wheels and one or two satellites between them. - and One transmission wheel is fixed on shaft 7, and the second - on shaft 9. Satellite 1 with an axis of rotation stationary relative to the transmission wheels is mounted with the help of bracket 12 on housing 5. In the case of application in transmission 4 of two satellites (to reduce dynamic loads in engagement and related wear of the satellites) the second, additional, satellite 13 is installed on the housing 5 in a similar way with the help of the 5r bracket 14 diametrically opposite to the satellite Ii, which ensures an equal distribution of loads on the satellites Ii and shaft bearings 9. Bevel gear 4 located on the leeward side of the electric machine. Additional
Ф корпус 5 охоплює корпус статора електричної машини з кільцевим проміжком по периферії і установлений на опорній конструкції (щоглі) б з можливістю повертання в горизонтальній площині. У згаданому кільцевому проміжку розміщують засоби відведення струму від генератора (на кресленні вони умовно не показані). З Підвітреної сторони корпус 5 має два горизонтально видовжених стабілізатора 15. Вони установлені вертикально і розташовані симетрично відносно поздовжньої осі агрегату (Фіг.2) з кутом 15-202 між ними для підсилення о орієнтуючої дії вітру. Передача 4 знаходиться між стабілізаторами і при необхідності (наприклад, для ко проведення ремонту або заміни) може бути демонтована без зняття стабілізаторів. Вітроколеса мають однакову кількість основних лопатей (наприклад, по З кожне) і однакові діаметри ометання (обвіювання). Центральна бо частина вітроколеса 2, встановленого другим по напрямку вітру, оснащена додатковими лопатями 16 меншого діаметра, розташованими радіально в проміжках між основними лопатями 17 (Фіг.3).Ф housing 5 covers the stator housing of the electric machine with an annular gap along the periphery and is installed on the support structure (mast) b with the possibility of rotation in the horizontal plane. In the mentioned annular space, means of diverting the current from the generator are placed (they are tentatively not shown in the drawing). On the Leeward side, the hull 5 has two horizontally elongated stabilizers 15. They are installed vertically and symmetrically located relative to the longitudinal axis of the unit (Fig. 2) with an angle of 15-202 between them to strengthen the orienting effect of the wind. Gear 4 is located between the stabilizers and, if necessary (for example, for repair or replacement), it can be dismantled without removing the stabilizers. Windmills have the same number of main blades (for example, Z each) and the same diameters of sweeping (winding). The central part of the windmill 2, installed second in the direction of the wind, is equipped with additional blades 16 of a smaller diameter, located radially in the gaps between the main blades 17 (Fig. 3).
Вітроагрегат працює таким чином.The wind turbine works as follows.
Потік вітру, що обвіює вітроколесо І приводить його і ротор 8 в обертовий рух, наприклад проти годинникової стрілки, як це показано на кресленні. Одночасно цей рух через ведуче колесо конічної передачі 4, 65 яке жорстко зв'язане з валом 7 ротора, і сателіти передається на колесо передачі, закріплене на валу 9 статора 10, обертаючи це колесо, вал 9, корпус статора і вітроколесо 2, жорстко зв'язане з валом 9, у протилежному напрямку (за годинниковою стрілкою). При цьому, оскільки передаточне відношення конічної передачі дорівнює І, то вітроколесо 2 обертається з такою ж швидкістю, як і вітроколесо І, але внаслідок значного сповільнення потоку повітря за колесом | колесо 2 на відміну від першого працює інакше. Його центральна частина, будучи оснащена додатковими лопатями 16, діє як багатолопатевий вентилятор, втягуючи повітря, що надходить від колеса І, прискорюючи таким чином рух цього повітря і відкидаючи його позад себе у напрямку вітру. Тому в центральній зоні потоку між вітроколесами утворюється розрідження, яке призводить до падіння тиску перед центральною частиною колеса 2. Внаслідок цього забезпечується надходження до середньої частини вітроколеса 2 периферійних потоків від колеса І, які мають ще досить велику швидкість і 70 відповідний запас кінетичної енергії, оскільки відносна щільність лопатей (відношення кількості лопатей до діаметра обвіювання потоком повітря центральної, середньої або периферійної частин колеса) на периферії вітроколеса | мала. Викривлення периферійних потоків в напрямку до середньої частини вітроколеса 2 в свою чергу зумовлює надходження запериферійних потоків від колеса | до периферійної частини колеса 2, Разом це, хоча й не повністю, але дуже суттєво компенсує втрати швидкісного напору за колесом І. В результаті вітродія /5 на середню і периферійну частини вітроколеса 2 значно збільшується.The flow of wind blowing the windmill I causes it and the rotor 8 to rotate, for example, counter-clockwise, as shown in the drawing. At the same time, this movement through the drive wheel of the bevel gear 4, 65, which is rigidly connected to the shaft 7 of the rotor, and the satellites is transmitted to the gear wheel fixed on the shaft 9 of the stator 10, rotating this wheel, the shaft 9, the stator housing and the wind wheel 2, rigidly connected connected with shaft 9, in the opposite direction (clockwise). At the same time, since the gear ratio of the bevel gear is equal to I, the windmill 2 rotates at the same speed as the windmill I, but due to a significant slowdown of the air flow behind the wheel | wheel 2, unlike the first, works differently. Its central part, being equipped with additional blades 16, acts as a multi-blade fan, drawing in the air coming from the wheel I, thus accelerating the movement of this air and throwing it behind it in the direction of the wind. Therefore, in the central zone of the flow between the windmills, a rarefaction is formed, which leads to a drop in pressure in front of the central part of the wheel 2. As a result, peripheral flows from the wheel I, which still have a sufficiently high speed and a corresponding reserve of kinetic energy, are provided to the middle part of the windmill 2 the relative density of the blades (the ratio of the number of blades to the diameter of the air flow of the central, middle or peripheral parts of the wheel) on the periphery of the windmill | small The curvature of the peripheral flows towards the middle part of the windmill 2, in turn, causes the arrival of extra-peripheral flows from the wheel | to the peripheral part of wheel 2. Together, this, although not completely, very significantly compensates for the loss of high-speed pressure behind wheel I. As a result, wind speed /5 on the middle and peripheral parts of wind wheel 2 increases significantly.
Таким чином, оснащення центральної частини вітроколеса, установленого другим по напрямку вітру, додатковими лопатями меншого діаметра по суті винаходу збільшує коефіцієнт використання вітрової енергії, від якого прямо пропорційно залежить потужність агрегату. Водночас цей захід завдяки створенню інтенсивної тяги в центральній частині агрегату між вітроколесами дозволяє наблизити друге вітроколесо до першого та розташувати їх з одного (навітреного) боку електричної машини, що в свою чергу зменшує втрати енергії вітру У порівнянні з розташуванням вітроколіс і генератора з конічною передачею у прототипі. Крім того, запропоноване розташування вітроколіс дає можливість застосувати в агрегаті прості засоби їх орієнтації по вітру.Thus, equipping the central part of the windmill, installed second in the direction of the wind, with additional blades of a smaller diameter according to the invention increases the coefficient of wind energy utilization, which directly proportionally depends on the power of the unit. At the same time, this measure, due to the creation of an intense thrust in the central part of the unit between the wind wheels, allows the second wind wheel to be brought closer to the first and to place them on one (windward) side of the electric machine, which in turn reduces the loss of wind energy. prototypes In addition, the proposed location of the wind wheels makes it possible to use simple means of their orientation in the wind in the unit.
Оскільки вітроколеса агрегату обертаються в різні сторони, то при надто близькому їх розташуванні можлива взаємогальмівна дія, що передається через повітря. Для запобігання цьому вітроколеса розташовують на с відстані, яка приблизно у 2 рази більша за ширину лопатей. Такий проміжок водночас є достатнім для вільного надходження периферійних потоків від першого вітроколеса до середньої частини другого вітроколеса. При і) цьому дещо збільшується консоль вала 7, на якій закріплене перше колесо, але цей незначний недолік легко усувається конструктивними заходами, наприклад шляхом видовження кінцевої частини вала 9, який має суттєво більший діаметр і достатню жорсткість, і відповідним наближенням опорного підшипника в цій частині до «о зр маточини колеса І.Since the wind wheels of the unit rotate in different directions, if they are too close, a mutual braking effect transmitted through the air is possible. To prevent this, windmills are placed at a distance that is approximately 2 times greater than the width of the blades. At the same time, this gap is sufficient for the free flow of peripheral flows from the first windmill to the middle part of the second windmill. With i) this slightly increases the console of the shaft 7, on which the first wheel is fixed, but this minor drawback is easily eliminated by constructive measures, for example, by lengthening the end part of the shaft 9, which has a significantly larger diameter and sufficient rigidity, and the corresponding approximation of the support bearing in this part to "about from the hub of the wheel I.
Інтенсивна вентиляторна дія центральної частини другого вітроколеса, оснащеного додатковими лопатями, о яка зумовлює більш ефективне використання енергії вітру, також стабілізує обертання вітроколіс при с малопотужних вітрах. Це розширює діапазон робочих швидкостей вітру, зменшує простоювання агрегату, скорочує час запуску його. б»The intense fan action of the central part of the second wind wheel, equipped with additional blades, which leads to more efficient use of wind energy, also stabilizes the rotation of the wind wheels in low-power winds. This expands the range of working wind speeds, reduces unit idle time, and shortens its start-up time. b"
У варіанті конструктивного виконання вітроагрегату, представленому на Фіг.4, додатковий корпус 5 М електричної машини з підвітреної сторони має С-подібний силовий кронштейн 18 з одним видовженим стабілізатором 19 у вигляді руля. Кронштейн 18 охоплює конічну передачу 4 у вертикальній площині і кріпиться болтами до кришки корпусу 5. Кронштейни 12 та 14 (Фіг.1) сателітів конічної передачі розташовані у горизонтальній площині, що дозволяє демонтувати їх (для заміни) не знімаючи стабілізатор. «In the variant of the design of the wind turbine shown in Fig. 4, the additional body 5 M of the electric machine on the leeward side has a C-shaped power bracket 18 with one elongated stabilizer 19 in the form of a rudder. Bracket 18 covers the bevel gear 4 in the vertical plane and is bolted to the housing cover 5. Brackets 12 and 14 (Fig. 1) of bevel gear satellites are located in the horizontal plane, which allows you to dismantle them (for replacement) without removing the stabilizer. "
При великих діаметрах вітроколіс агрегат оснащують відомим засобом орієнтації у вигляді хвоста |ЗЇ. Дана п») с компоновка агрегату спрощує також розміщення на ньому замість стабілізаторів віндрозного механізму орієнтації вітроколіс. ;» Запропонований вітроагрегат є достатньо простим і технологічним у виготовленні та більш ефективним і надійним в експлуатації порівняно з відомими засобами вітроенергетики аналогічного типу. Він може бути використаний як при створенні малих вітроелектростанцій, в тому числі пересувних і мобільних, так і станцій -І промислового призначення.With large diameters of wind wheels, the unit is equipped with a well-known means of orientation in the form of a tail. This p») layout of the unit also simplifies its placement on it instead of the stabilizers of the windless mechanism of the orientation of the windmills. ;" The proposed wind unit is quite simple and technological in manufacturing and more efficient and reliable in operation compared to known means of wind energy of a similar type. It can be used both in the creation of small wind power plants, including portable and mobile ones, as well as stations -I of industrial purpose.
Джерела інформації і, 1. Вітроелектрогенератор. Патент України В 48484 А, МПК 6 Р 03 О 9/02, 2002. ко 2. Патент ОЕ 20113760 01, Іпї. СІ" Н 02 К 16/02, 2002. сл 50 З. Я.М. Шефтер. Использование енергии ветра. М., Енергоатомиздат, 1983.Sources of information and, 1. Wind electric generator. Patent of Ukraine V 48484 A, IPC 6 R 03 O 9/02, 2002. ko 2. Patent OE 20113760 01, IP. SI" N 02 K 16/02, 2002. p. 50 Z. Y.M. Schefter. Use of wind energy. M., Energoatomizdat, 1983.
ФоFo
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA20040705410A UA79256C2 (en) | 2004-07-06 | 2004-07-06 | Kudarevko's wind-driven electric power unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA20040705410A UA79256C2 (en) | 2004-07-06 | 2004-07-06 | Kudarevko's wind-driven electric power unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA79256C2 true UA79256C2 (en) | 2007-06-11 |
Family
ID=38439002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA20040705410A UA79256C2 (en) | 2004-07-06 | 2004-07-06 | Kudarevko's wind-driven electric power unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA79256C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2006276C2 (en) * | 2011-02-22 | 2012-08-24 | Itomforce Innovations B V | CONSTRUCTION WITH MULTIPLE WIND TURBINE. |
-
2004
- 2004-07-06 UA UA20040705410A patent/UA79256C2/en unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2006276C2 (en) * | 2011-02-22 | 2012-08-24 | Itomforce Innovations B V | CONSTRUCTION WITH MULTIPLE WIND TURBINE. |
| WO2012115512A1 (en) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | Itomforce Innovations B.V. | Wind turbine with two rotors |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7399162B2 (en) | Wind turbine | |
| US8454313B2 (en) | Independent variable blade pitch and geometry wind turbine | |
| GB2275085A (en) | Wind powered turbine | |
| GB2457772A (en) | Wind turbine wind deflector. | |
| KR101112479B1 (en) | The wind power generato system with multiple rotor wing blades | |
| KR20090073034A (en) | Multiple rotor windmill and method of operation thereof | |
| US20110038726A1 (en) | Independent variable blade pitch and geometry wind turbine | |
| JP2010121518A (en) | Vertical shaft magnus type wind turbine generator | |
| KR101106205B1 (en) | Aerogenerator | |
| US20140227095A1 (en) | Pivotal jet wind turbine | |
| ES2942175T3 (en) | Wind turbine rotor and assembly procedures thereof | |
| US10184449B2 (en) | Vertical-axis wind turbine with flettner rotors | |
| KR102026954B1 (en) | System of wind focus type electricity from wind energy | |
| KR101336280B1 (en) | Wind power generator of a wind focus type | |
| KR101597466B1 (en) | Wind and hydro hybrid power plant | |
| UA79256C2 (en) | Kudarevko's wind-driven electric power unit | |
| KR101525553B1 (en) | Wind power generator with vertical rotor | |
| JP2010223207A (en) | Vertical type reaction wind turbine generator | |
| CN113374643A (en) | Shaftless wind power generation device | |
| KR100755737B1 (en) | The wind power generator with multiple spiral blades | |
| KR101642567B1 (en) | Airflow control it using arrow keys, and a turbo-fan wind turbine generator | |
| CN114072576A (en) | Wind power generation device for street lamp | |
| CN2828366Y (en) | Cylindrical rotor horizontal axis wind-mill generator | |
| RU82782U1 (en) | WIND MOTOR INSTALLATION | |
| KR102299187B1 (en) | Power generation system using wind power |