WO2021014200A1 - Adaptive turbine - Google Patents

Adaptive turbine Download PDF

Info

Publication number
WO2021014200A1
WO2021014200A1 PCT/IB2019/057055 IB2019057055W WO2021014200A1 WO 2021014200 A1 WO2021014200 A1 WO 2021014200A1 IB 2019057055 W IB2019057055 W IB 2019057055W WO 2021014200 A1 WO2021014200 A1 WO 2021014200A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
turbine
wind
hub
rods
blades
Prior art date
Application number
PCT/IB2019/057055
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Максим Альфредович СИНАНИ
Original Assignee
Максим Альфредович СИНАНИ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Максим Альфредович СИНАНИ filed Critical Максим Альфредович СИНАНИ
Publication of WO2021014200A1 publication Critical patent/WO2021014200A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04Automatic control; Regulation
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30Wind power
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the claimed invention relates to wind energy, in particular to the control and regulation of wind turbines.
  • a wind turbine is known from the state of the art, patent RU2066396 was published on 09/10/1996.
  • the turbine of the wind turbine of the said invention contains a wind wheel with telescopic blades, including the main and retractable blades, as well as a retractable blade drive.
  • the wind wheel due to the moving parts of the blades, changes the throwing area, decreasing it when the wind speed rises above the nominal values.
  • wind turbine Another technical solution is a wind turbine, patent RU2078995 was published on May 10, 1997.
  • the wind turbine contains a convergent flow concentrator on a rotary base and a turbine with "elliptical turbolines” and telescopic retractable blades.
  • this wind turbine contains an air flow concentrator, which reduces the starting speed.
  • wind guiding elements from root to end unfolds the outlet edges and tilts the wind guiding elements to the specified working area of the vortex concentrator.
  • Air flows entering the specified vortex concentrator move in a spiral to the working area where the turbine is located. At the same time, since the flows tend to maintain their original direction of movement, they move close to the inner surfaces of the wind guiding elements.
  • the flow width is no more than 25% of the working area radius.
  • the claimed invention is aimed at solving the technical problem of expanding the operating range of wind speed, increasing the reliability of wind turbines with a vortex concentrator.
  • the claimed adaptive turbine is located in the working area of the vortex concentrator and consists of a hub with rods radially diverging from it with blades, each of which has a drive responsible for moving the rod from the hub and back.
  • the rod drives can be connected to the turbine auto-balancing system, the rods can have an additional drive, which is responsible for turning the rod around its axis to change the angle of attack of the blade, and the hub can be equipped with a fairing.
  • the blades of the adaptive turbine can be selectively partially removed from the air flows formed
  • Figure 1 shows a general view of an adaptive turbine with twelve rods with blades and a vortex concentrator with six wind guides
  • the wind-guiding elements of the vortex concentrator correspond (1).
  • the adaptive turbine consists of a hub (2) with rods (3) radially diverging from it with blades (4), each of which has a drive (5) responsible for moving the rod (3) from the hub (2) and back.
  • Figure 2 shows an adaptive turbine with a vane configuration (4) 6/6 - with six fully extended rods (3) and six rods (3) fully retracted into the hub (2).
  • An adaptive turbine can be manufactured as follows.
  • the hub (2) can be made of metal structures, sheathed
  • Stem cylinders (3) can be made of stainless steel, and the stems (3) can be made of pipes, both stainless steel and composite materials.
  • the blades (4) can be made of composite materials.
  • the drives (5) of the rods (3) can be either hydraulic or electromechanical.
  • a double-flow hydraulic distribution is used, controlled by spools.
  • the hydraulic pump can be one or more, depending on the organization of the hydraulic distribution - with a breakdown of the cylinders of the rods into groups for the distribution of the power required to control the adaptive turbine, or without breakdown.
  • the drives can consist of servomotors and worm gears, where gear racks are placed along the cylinders of the rods on two opposite sides (so that there are no distortions during movement), into engagement with which the worms are driven by the servomotors.
  • the first option is cheaper, and the second is more accurate in positioning the rods.
  • the adaptive turbine works as follows.
  • the trapped air flows are directed by the wind guiding elements of the vortex concentrator (1) in such a way that the maximum effect on the blades (4) of the adaptive turbine is exerted by the air flows only when the rods (3) are fully extended from the hub (2), since the linear velocity of the air flows is maximum at the outer the edge of the area swept by the adaptive turbine and decreases to zero when moving towards the center of the specified area.
  • This allows the drives (5) of the rods (3) to fully or partially remove the turbine blades (4) from the influence of air flows, keeping the torque on the shaft constant and equal to the nominal value both in light winds, less than 7 m / s, and in winds above 12 m / s.
  • each movement of the rods (3) is controlled by means of feedback by the auto-balancing system, which eliminates turbine unbalance and reduces the load on the turbine shaft bearings, increasing their service life. Also, the presence of an auto-balancing system reduces the requirements for the quality of manufacture and calibration of each blade (4), which reduces the cost of the adaptive turbine during serial production.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

The claimed invention relates to controlling and regulating wind-driven motors. The present adaptive turbine is intended for wind turbines with a vortex concentrator (1), and consists of a hub (2) which has rods (3) radiating therefrom which comprise blades (4), wherein each rod has a drive (5) responsible for the movement of the rod (3) out of the hub (2) and back. This technical solution makes it possible to modify the configuration of the turbine, converting it incrementally from a multi-bladed turbine into a three-bladed and two-bladed turbine, and to utilise the energy of the wind more efficiently across a wide range of speeds. When the rods (3) are fully retracted into the hub (2), the airflows have minimal action on the turbine blades (4) which reduces the risk of breakage in gale-force wind. All of these factors improve the reliability of the aforementioned wind turbines, and expand the operating range of wind speeds.

Description

Адаптивная турбина Adaptive turbine
Заявленное изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к управлению и регулированию ветряных двигателей. The claimed invention relates to wind energy, in particular to the control and regulation of wind turbines.
Из существующего уровня техники известен ветродвигатель, патент RU2066396 опубликован 10.09.1996 года. Турбина ветродвигателя указанного изобретения содержит ветроколесо с телескопическими лопастями, включающими основную и выдвижную лопасти, а также привод выдвижной лопасти. В зависимости от скорости ветра ветроколесо за счет подвижных частей лопастей меняет площадь ометания, уменьшая ее при увеличении скорости ветра выше номинальных значений. A wind turbine is known from the state of the art, patent RU2066396 was published on 09/10/1996. The turbine of the wind turbine of the said invention contains a wind wheel with telescopic blades, including the main and retractable blades, as well as a retractable blade drive. Depending on the wind speed, the wind wheel, due to the moving parts of the blades, changes the throwing area, decreasing it when the wind speed rises above the nominal values.
Поскольку количество лопастей остается неизменным, быстроходность (отношение линейной скорости кончика лопасти к скорости ветра) турбины также остается постоянной величиной. Следовательно, при прочих равных условиях, при уменьшении радиуса ометаемой площади в два раза, частота вращения турбины увеличивается в два раза. В то же время мощность потока воздуха, проходящего через ометаемую площадь, уменьшится в четыре раза, поскольку прямо Since the number of blades remains the same, the speed (ratio of the linear velocity of the blade tip to the wind speed) of the turbine also remains constant. Consequently, other things being equal, when the radius of the swept area is halved, the turbine speed is doubled. At the same time, the power of the air flow passing through the swept area will decrease by four times, since directly
пропорциональна площади ометаемой лопастями турбины. В итоге крутящий момент на валу (прямо пропорциональный мощности и обратно пропорциональный частоте вращения), благодаря такому техническому решению, может быть уменьшен в восемь раз, что дает возможность увеличить верхнюю границу рабочего диапазона скорости ветра в два раза - корень кубический из восьми (мощность ветродвигателя пропорциональна кубу скорости ветра). proportional to the area swept by the turbine blades. As a result, the torque on the shaft (directly proportional to the power and inversely proportional to the rotational speed), thanks to this technical solution, can be reduced by a factor of eight, which makes it possible to increase the upper limit of the operating range of wind speed by two times - the cubic root of eight (wind turbine power proportional to the cube of wind speed).
Основными недостатками данного решения являются: The main disadvantages of this solution are:
- высокие требования по подгонке подвижных и неподвижных частей во избежание заклинивания при движении друг относительно друга, поскольку подвижные и неподвижные части должны иметь аэродинамический профиль и, согласно автору, различную крутку; - high requirements for the adjustment of moving and stationary parts in order to avoid jamming when moving relative to each other, since the moving and stationary parts must have an aerodynamic profile and, according to the author, different twists;
- высокие требования по балансировке ветроколеса на всех режимах работы, так как неравномерное втягивание подвижных частей на высоких оборотах приведет к разбалансировке турбины и опасным вибрациям на валу, которые могут привести выходу из строя ветроустановки; - указанное техническое решение никак не влияет на уменьшения нижней границы рабочего диапазона скорости ветра, равно как и на снижение стартовой скорости ветроустановки, поскольку для увеличения момента на валу при низкой скорости ветра нужны дополнительные лопасти. А многолопастные системы, как известно, имеют КПД ниже трех- или двухлопастных (коэффициент использования энергии ветра не выше 38%) и быстроходность менее Зх. Это означает, что многолопастная установка малоэффективна при скорости ветра выше 10 м/с, так как воздушный поток с высокой скоростью воспринимает многолопастное ветроколесо как диск, и просто огибает его. - high requirements for balancing the wind turbine in all operating modes, since uneven retraction of moving parts at high speeds will lead to turbine imbalance and dangerous vibrations on the shaft, which can lead to failure of the wind turbine; - the specified technical solution does not affect in any way a decrease in the lower limit of the operating range of wind speed, as well as a decrease in the starting speed of the wind turbine, since additional blades are needed to increase the moment on the shaft at low wind speed. And multi-blade systems, as you know, have an efficiency lower than three- or two-blade (the wind energy utilization rate is not higher than 38%) and a speed of less than 3x. This means that the multi-vane installation is ineffective at wind speeds above 10 m / s, since the high-speed air flow perceives the multi-vane wind wheel as a disk and simply bends around it.
Другим техническим решением является ветроустановка, патент RU2078995 опубликован 10.05.1997 года. Ветроустановка содержит конфузорный концентратор потока на поворотном основании и турбину с «эллипсными турболопастями» и телескопическими выдвижными лопатками. Another technical solution is a wind turbine, patent RU2078995 was published on May 10, 1997. The wind turbine contains a convergent flow concentrator on a rotary base and a turbine with "elliptical turbolines" and telescopic retractable blades.
В отличие от предыдущего технического решения, данная ветроустановка содержит концентратор воздушного потока, что снижает стартовую скорость. Unlike the previous technical solution, this wind turbine contains an air flow concentrator, which reduces the starting speed.
Основные недостатки, помимо тех, что указаны в предыдущем изобретении, это: The main disadvantages, in addition to those indicated in the previous invention, are:
- необходимость ориентировать на ветер всю установку с концентратором, что требует дополнительной мощности; - the need to orient the entire installation with the concentrator to the wind, which requires additional power;
- неэффективность при быстро меняющем направление ветре; - inefficiency with rapidly changing wind direction;
- в закрытых конфузорных концентраторах создается подпирающее давление из-за замедления воздушного потока после передачи энергии турбине, и набегающий поток начинает огибать установку, что, в свою очередь, приводит к потере мощности. - in closed converging concentrators, a back pressure is created due to the deceleration of the air flow after the transfer of energy to the turbine, and the oncoming flow begins to bend around the installation, which, in turn, leads to a loss of power.
Еще одним техническим решением является вихревой концентратор воздушного потока, патент RU2655422C1 опубликован 28.05.2018 года. Вихревой концентратор состоит из ветронаправляющих элементов, у которых выходная кромка корневой части одного ветронаправляющего элемента обращена к входной кромке корневой части следующего ветронаправляющего элемента, образуя окруженную Another technical solution is a vortex concentrator of an air stream, patent RU2655422C1 was published on May 28, 2018. The vortex concentrator consists of wind guiding elements, in which the trailing edge of the root part of one wind guiding element faces the leading edge of the root part of the next wind guiding element, forming a surrounded
ветронаправляющими элементами рабочую зону, при этом закрутка working area with wind guiding elements, while twisting
ветронаправляющих элементов от корневых частей к концевым частям разворачивает выходные кромки и наклоняет ветронаправляющие элементы к указанной рабочей зоне вихревого концентратора. wind guiding elements from root to end unfolds the outlet edges and tilts the wind guiding elements to the specified working area of the vortex concentrator.
Воздушные потоки, попадающие в указанный вихревой концентратор, движутся по спирали к рабочей зоне, где располагается турбина. При этом, поскольку потоки стремятся сохранить первоначальное направление движения, они движутся вплотную к внутренним поверхностям ветронаправляющих элементов. Ширина потоков составляет не более 25% от радиуса рабочей зоны. В остальной, Air flows entering the specified vortex concentrator move in a spiral to the working area where the turbine is located. At the same time, since the flows tend to maintain their original direction of movement, they move close to the inner surfaces of the wind guiding elements. The flow width is no more than 25% of the working area radius. The rest,
центральной части рабочей зоны, радиус которой составляет, соответственно, не менее 75% радиуса всей рабочей зоны, движение воздушных потоков отсутствует. Это свойство характерно для всего класса подобных устройств, формирующих вихревые потоки воздуха. the central part of the working area, the radius of which is, respectively, not less than 75% of the radius of the entire working area, there is no movement of air flows. This property is typical for the entire class of similar devices that form vortex air flows.
Вихревой концентратор лишен недостатков предыдущего технического решения: The vortex concentrator is devoid of the disadvantages of the previous technical solution:
- не требует ориентации на ветер; - does not require orientation to the wind;
- эффективен даже при быстро меняющем направление ветре; - effective even with rapidly changing wind direction;
- благодаря отсутствию закрытых конфузоров или конфузорных каналов, не создается подпирающее давление после передачи части энергии воздушного потока турбине. - due to the absence of closed confuser or confuser channels, no supporting pressure is created after the transfer of part of the energy of the air flow to the turbine.
Заявленное изобретение направлено на решение технической задачи расширения рабочего диапазона скорости ветра, повышение надежности ветроустановок с вихревым концентратором. The claimed invention is aimed at solving the technical problem of expanding the operating range of wind speed, increasing the reliability of wind turbines with a vortex concentrator.
Поставленная задача решается за счет того, что заявленная адаптивная турбина расположена в рабочей зоне вихревого концентратора и состоит из ступицы с радиально расходящимися из нее штоками с лопастями, каждый из которых имеет привод, отвечающий за перемещение штока из ступицы и обратно. Кроме того, приводы штоков могут быть связаны с системой автобалансировки турбины, штоки могут иметь дополнительный привод, отвечающий за поворот штока вокруг своей оси для изменения угла атаки лопасти, а ступица может быть снабжена обтекателем. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью The problem is solved due to the fact that the claimed adaptive turbine is located in the working area of the vortex concentrator and consists of a hub with rods radially diverging from it with blades, each of which has a drive responsible for moving the rod from the hub and back. In addition, the rod drives can be connected to the turbine auto-balancing system, the rods can have an additional drive, which is responsible for turning the rod around its axis to change the angle of attack of the blade, and the hub can be equipped with a fairing. The technical result provided by the reduced set
признаков, является то, что, во-первых, лопасти адаптивной турбины можно выборочно частично выводить из воздушных потоков, сформированных signs is that, firstly, the blades of the adaptive turbine can be selectively partially removed from the air flows formed
ветронаправляющими элементами вихревого концентратора, и заводить обратно, меняя воздействие воздушных потоков на каждую лопасть в отдельности, во- вторых, полностью задвигая в ступицу штоки отдельных групп лопастей, можно менять конфигурацию турбины, постепенно преобразуя ее из многолопастной (с быстроходностью менее Зх и стартовой скоростью менее 1 м/с) в трех- и wind-guiding elements of the vortex concentrator, and start it back, changing the effect of air flows on each blade separately, during second, by completely pushing the rods of individual groups of blades into the hub, it is possible to change the configuration of the turbine, gradually transforming it from a multi-blade (with a speed of less than 3x and a starting speed of less than 1 m / s) into a three- and
двухлопастную турбину и обратно, без резких и значительных отклонений крутящего момента на валу турбины от номинального значения, и, в-третьих, можно полностью вывести все лопасти из воздушных потоков. Это позволяет более эффективно использовать энергию ветра в широком диапазоне скоростей, а также обеспечивает плавность хода всех движущихся частей в цепочке передачи крутящего момента от турбины к генератору. При полностью втянутых в ступицу штоках воздействие воздушных потоков на лопасти турбины отсутствует, что предотвращает риск поломки лопастей при штормовом ветре. Все это повышает надежность данной турбины и ветроустановки в целом. a two-blade turbine and vice versa, without sharp and significant deviations of the torque on the turbine shaft from the nominal value, and, thirdly, all the blades can be completely removed from the air flows. This allows for more efficient use of wind energy in a wide range of speeds, and also ensures the smooth running of all moving parts in the chain of transmission of torque from the turbine to the generator. With the rods fully retracted into the hub, there is no air flow on the turbine blades, which prevents the risk of blade breakage in stormy winds. All this increases the reliability of this turbine and the wind turbine as a whole.
Изобретение поясняется рисунками, которые не охватывают и, тем более, не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующим материалом частного случая выполнения. The invention is illustrated by drawings, which do not cover and, moreover, do not limit the entire scope of claims of this technical solution, but are only illustrative material of a particular case of implementation.
На рисунке Фиг.1 показан общий вид адаптивной турбины с двенадцатью штоками с лопастями и вихревого концентратора с шестью ветронаправляющими Figure 1 shows a general view of an adaptive turbine with twelve rods with blades and a vortex concentrator with six wind guides
элементами. За формирование воздушных потоков в области, ометаемой elements. For the formation of air flows in the area swept
адаптивной турбиной, отвечают ветронаправляющие элементы вихревого концентратора (1). Адаптивная турбина состоит из ступицы (2) с радиально расходящимися из нее штоками (3) с лопастями (4), каждый из которых имеет привод (5), отвечающий за перемещение штока (3) из ступицы (2) и обратно. an adaptive turbine, the wind-guiding elements of the vortex concentrator correspond (1). The adaptive turbine consists of a hub (2) with rods (3) radially diverging from it with blades (4), each of which has a drive (5) responsible for moving the rod (3) from the hub (2) and back.
На рисунке Фиг.2 показана адаптивная турбина с конфигурацией лопастей (4) 6/6 - с шестью полностью выдвинутыми штоками (3) и с шестью штоками (3) полностью задвинутыми в ступицу (2). Figure 2 shows an adaptive turbine with a vane configuration (4) 6/6 - with six fully extended rods (3) and six rods (3) fully retracted into the hub (2).
Адаптивная турбина может быть изготовлена следующим образом. An adaptive turbine can be manufactured as follows.
Ступица (2) может быть изготовлена из металлоконструкций, обшитых The hub (2) can be made of metal structures, sheathed
полимерными или композитными материалами. Цилиндры штоков (3) могут быть изготовлены из нержавеющей стали, а сами штоки (3) могут быть изготовлены из труб, как из нержавеющей стали, так и из композитных материалов. Лопасти (4) могут быть изготовлены из композитных материалов. Приводы (5) штоков (3) могут быть как гидравлическими, так и электромеханическими. polymer or composite materials. Stem cylinders (3) can be made of stainless steel, and the stems (3) can be made of pipes, both stainless steel and composite materials. The blades (4) can be made of composite materials. The drives (5) of the rods (3) can be either hydraulic or electromechanical.
В первом случае используется двухпоточная гидроразводка, управляемая при помощи золотников. Гидронасос может быть один или несколько, в зависимости от организации гидроразводки - с разбивкой цилиндров штоков на группы для распределения мощности, необходимой для управления адаптивной турбиной, или без разбивки. In the first case, a double-flow hydraulic distribution is used, controlled by spools. The hydraulic pump can be one or more, depending on the organization of the hydraulic distribution - with a breakdown of the cylinders of the rods into groups for the distribution of the power required to control the adaptive turbine, or without breakdown.
Во втором случае приводы могут состоять из сервомоторов и червячных передач, где вдоль цилиндров штоков с двух противоположных боковых сторон (чтобы не было перекосов при перемещении) размещены зубчатые рейки, в зацепление с которыми входят червяки, приводимые во вращение сервомоторами. Первый вариант более дешевый, а второй более точный в позиционировании штоков. In the second case, the drives can consist of servomotors and worm gears, where gear racks are placed along the cylinders of the rods on two opposite sides (so that there are no distortions during movement), into engagement with which the worms are driven by the servomotors. The first option is cheaper, and the second is more accurate in positioning the rods.
Адаптивная турбина работает следующим образом. The adaptive turbine works as follows.
Захваченные воздушные потоки направляются ветронаправляющими элементами вихревого концентратора (1) таким образом, что максимальное воздействие на лопасти (4) адаптивной турбины воздушные потоки оказывают только при полностью выдвинутых штоках (3) из ступицы (2), так как линейная скорость воздушных потоков максимальна у внешнего края ометаемой адаптивной турбиной области и уменьшается до нуля при продвижении к центру указанной области. Это позволяет приводам (5) штоков (3) полностью или частично выводить лопасти (4) турбины из-под воздействия воздушных потоков, сохраняя крутящий момент на валу постоянным и равным номинальному значению как при слабом ветре, менее 7 м/с, так и при ветре выше 12 м/с. При этом каждое перемещение штоков (3) контролируется посредством обратной связи системой автобалансировки, что исключает разбалансировку турбины и снижает нагрузку на подшипники вала турбины, увеличивая их срок службы. Также, наличие системы автобалансировки снижает требования по качеству изготовления и калибровке каждой лопасти (4), что уменьшает стоимость адаптивной турбины при серийном производстве. The trapped air flows are directed by the wind guiding elements of the vortex concentrator (1) in such a way that the maximum effect on the blades (4) of the adaptive turbine is exerted by the air flows only when the rods (3) are fully extended from the hub (2), since the linear velocity of the air flows is maximum at the outer the edge of the area swept by the adaptive turbine and decreases to zero when moving towards the center of the specified area. This allows the drives (5) of the rods (3) to fully or partially remove the turbine blades (4) from the influence of air flows, keeping the torque on the shaft constant and equal to the nominal value both in light winds, less than 7 m / s, and in winds above 12 m / s. In this case, each movement of the rods (3) is controlled by means of feedback by the auto-balancing system, which eliminates turbine unbalance and reduces the load on the turbine shaft bearings, increasing their service life. Also, the presence of an auto-balancing system reduces the requirements for the quality of manufacture and calibration of each blade (4), which reduces the cost of the adaptive turbine during serial production.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Адаптивная турбина, характеризующаяся тем, что расположена в рабочей зоне вихревого концентратора и состоит из ступицы с радиально расходящимися из нее штоками с лопастями, каждый из которых имеет привод, отвечающий за перемещение штока из ступицы и обратно. 1. An adaptive turbine, characterized by the fact that it is located in the working area of the vortex concentrator and consists of a hub with rods radially diverging from it with blades, each of which has a drive responsible for moving the rod from the hub and back.
2. Адаптивная турбина по п. 1 отличающаяся тем, что приводы штоков связаны с системой автобалансировки турбины. 2. An adaptive turbine according to claim 1, characterized in that the rod drives are connected to the turbine auto-balancing system.
3. Адаптивная турбина по п. 1 отличающаяся тем, что, штоки имеют 3. Adaptive turbine according to claim 1, characterized in that the rods have
дополнительный привод, отвечающий за поворот штока вокруг своей оси для изменения угла атаки лопасти. an additional drive responsible for turning the rod around its axis to change the angle of attack of the blade.
4. Адаптивная турбина по п. 1 отличающаяся тем, что ступица может быть 4. An adaptive turbine according to claim 1, characterized in that the hub can be
снабжена обтекателем. equipped with a fairing.
PCT/IB2019/057055 2019-07-21 2019-08-21 Adaptive turbine WO2021014200A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122984A RU2718594C1 (en) 2019-07-21 2019-07-21 Adaptive turbine
RU2019122984 2019-07-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021014200A1 true WO2021014200A1 (en) 2021-01-28

Family

ID=70156478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB2019/057055 WO2021014200A1 (en) 2019-07-21 2019-08-21 Adaptive turbine

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2718594C1 (en)
WO (1) WO2021014200A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU10126A1 (en) * 1928-02-20 1929-06-29 И.Н. Кечеджиев Horizontal wind motor
SU14641A1 (en) * 1928-08-08 1930-03-31 Г.П. Бородулин Drum wind-driven engine with retractable blades
EP1534952A1 (en) * 2002-06-04 2005-06-01 Energy Unlimited, Inc. Variable length wind turbine blade
RU2484299C2 (en) * 2010-04-05 2013-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Adaptive wind wheel
US20170122288A1 (en) * 2014-06-03 2017-05-04 Centrales Energeticas Ciclonicas, S.L. Cyclonic wind energy converter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU10126A1 (en) * 1928-02-20 1929-06-29 И.Н. Кечеджиев Horizontal wind motor
SU14641A1 (en) * 1928-08-08 1930-03-31 Г.П. Бородулин Drum wind-driven engine with retractable blades
EP1534952A1 (en) * 2002-06-04 2005-06-01 Energy Unlimited, Inc. Variable length wind turbine blade
RU2484299C2 (en) * 2010-04-05 2013-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Adaptive wind wheel
US20170122288A1 (en) * 2014-06-03 2017-05-04 Centrales Energeticas Ciclonicas, S.L. Cyclonic wind energy converter

Also Published As

Publication number Publication date
RU2718594C1 (en) 2020-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1649163B1 (en) Vertical-axis wind turbine
US20110006526A1 (en) Pitch control arrangement for wind turbine
US8974184B2 (en) Turbomachinery having self-articulating blades, shutter valve, partial-admission shutters, and/or variable pitch inlet nozzles
US20120099977A1 (en) Fluid directing system for turbines
US7112034B2 (en) Wind turbine assembly
US20120020803A1 (en) Turbine blades, systems and methods
CA2465271A1 (en) Rotor with extendable blades and control criteria therefor
US10218246B2 (en) Variable diameter and angle vertical axis turbine
US20140064918A1 (en) Device and system for harvesting the energy of a fluid stream
WO2014006542A2 (en) Turbine arrangement
US20200132044A1 (en) Wind turbine
EP2394052A1 (en) Turbine annular axial rotor
WO2021014200A1 (en) Adaptive turbine
KR20130031818A (en) Vertical-axis wind rotor
EP2653718A1 (en) A wind turbine blade having reduced drag
RU2768140C1 (en) Wind generator control method
RU2063545C1 (en) Windmill
EP4359665A1 (en) Impeller for wind turbines
WO2008047991A1 (en) Wind power generating system with vertical axis jet wheel turbine
CN110894819A (en) Automatic speed-changing small-sized wind driven generator
JP2019529784A (en) Wind turbine with vertical rotation axis
CA2316893A1 (en) Method for controlling the power of a rotary aero-generator and wind-driven rotary power-plant
JP2019529785A (en) Wind turbine
WO2009109028A1 (en) Wind-driven power plant

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19938117

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19938117

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1