WO2021229342A1 - Ветродвигатель - Google Patents
Ветродвигатель Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021229342A1 WO2021229342A1 PCT/IB2021/053509 IB2021053509W WO2021229342A1 WO 2021229342 A1 WO2021229342 A1 WO 2021229342A1 IB 2021053509 W IB2021053509 W IB 2021053509W WO 2021229342 A1 WO2021229342 A1 WO 2021229342A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- wind
- blades
- wind turbine
- vertical
- sheets
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/06—Rotors
-
- 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
Definitions
- the invention relates to wind power and can be used to set in motion the working bodies of electric generators, pumps and other mechanisms using wind energy.
- Wind turbines are designed to generate mechanical motion from wind energy and in many cases are used in combination with additional equipment, in particular with electric generators, to convert rotary motion into electrical energy.
- additional equipment in particular with electric generators, to convert rotary motion into electrical energy.
- the most common are screw wind turbines, the axis of rotation of which is parallel to the direction of the wind.
- they have certain disadvantages, which are due to the small efficiency, and in order to increase it - the need for a constant orientation of the axis of rotation, which leads to the complication of the entire structure.
- Known wind turbine which contains a shaft, fixed on it radial traverses and pivotally connected with them profiled blades [1].
- the axis of the hinges of each blade is displaced from the center of gravity of the blade and the focus of the airfoil towards its nose, and the blades are fixed in the hinges with the ability to freely rotate within the sectors bounded by stops.
- the disadvantage of the known wind turbine is that it generally has a small coefficient of wind energy consumption. This is due to the fact that, especially in light winds, the blades will simply not be oriented in the desired direction, because in this case there will not be sufficient aerodynamic lift. In addition, the known wind turbine is structurally not sufficiently reliable, since only the placement of supports in the lower part of the blades will lead to the occurrence of an axial moment of rotation on each blade.
- the disadvantage of the known wind turbine is that it has a small coefficient of wind energy consumption. This is especially due to the fact that essentially each blade is opposed by the wind force, which acts on 1/3 of its surface. In addition, after rotation with an eccentricity of 1: 2 around its axis, in order to return it to its original position, an additional mechanism will be required, which will lead to an undesirable complication of the design of the wind turbine.
- the objective of the present invention is to improve the efficiency of the wind turbine, ensuring its operation also in weak winds.
- Another object of the invention is to simplify the design of the wind turbine, which will reduce its material consumption, simplify the manufacturing technology and maintenance.
- the frame blades are made in the form a grid formed by vertical and horizontal elements, on which rectangular sheets are installed with the possibility of overlapping the entire surface of the blade by at least one row with the possibility of free oscillation around one of the vertical sides by 180 degrees.
- the wind turbine contains at least three blades.
- the rectangular sheets are made of stainless steel.
- FIG. 1 schematically shows a wind turbine with two rows of blades, where one of the blades is presented together with the sheets of the upper row (the sheets of the lower row are not shown).
- FIG. 2 shows the front view of the blade without sheets.
- FIG. 3 shows a schematic top view of the propeller in a certain rotation position.
- the wind turbine is presented in the form of a wind wheel made with the possibility of kinematic connection with a working body of an electric generator or other mechanism (not shown in the drawings).
- the wind turbine contains a vertical axis 1, on which six radial traverses 2 and 3 are fixed, between which frame blades 4 are fixedly placed.
- the entire surface of the blades 4 is made in the form of a grid 5 formed by vertical and horizontal elements.
- rectangular sheets 7 are installed on the grid 5, so that each of them can freely oscillate (rotate) around one of its vertical sides by 180 degrees, leaning on the grid 5.
- the sheets 7 are installed in series, forming a horizontal a row so that the free edge of each sheet from the axis 1 side overlaps the axial side of the previous sheet (sits on it).
- Sheets 7 can be made of stainless steel. They can also be made of any waterproof material, including plastic, any other synthetic material that is highly resistant to changes in weather conditions.
- the dimensions of the holes of the mesh 5 are selected depending on the material, thickness and flexibility (rigidity) of the sheets 7. In the case of a thicker and harder material, these dimensions may be larger.
- the axis of the propeller is connected in the hinge nodes 8 and 9 with the possibility of free rotation.
- the wind turbine can contain at least three blades, and in this case, the operation of the wind turbine will also be ensured.
- the wind turbine operates in the following way: it can be conventionally assumed that in the absence of wind, all the sheets of 7 blades of the wind wheel are in an arbitrary position, since the position they occupy has no meaning for the transition of the wind turbine to the operating mode.
- the sheets 7 extending from the net 5 to the front of the wind will be compressed by its force towards the net, as shown in FIG. 3 (provisions 4.1 and 4.2).
- the magnitude of the force acting on each sheet will depend on the angle formed by the direction of the wind (indicated by the arrows) and this sheet, and the force acting on each blade will depend on the sum of the forces acting on all sheets of this blade.
- the proposed wind turbine has a fairly simple design, which makes production and operation economically feasible.
- the proposed design of the blades allows you to minimize the material consumption of the wind turbine blades, since the use of a mesh base of the blades and individual sheets with the ability to rotate 180 degrees on the mesh basis of the blades allows the use of sheets made of very thin metal and other materials.
- the proposed design provides a very high sensitivity of the wind turbine to the wind force.
- the wind turbine can be of different sizes, in particular, for individual suburban use, as well as for industrial purposes.
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
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для приведения в движение рабочих органов электрогенераторов, насосов и других механизмов с помощью энергии ветра. Ветродвигатель имеет закрепленные на вертикальной оси радиальные траверсы и ветроколесо, выполненное в виде вертикально установленных между ними рамочных лопастей и с возможностью кинематического подключения с рабочим органом электрического генератора или другого механизма. Рамочные лопасти выполнены в виде сетки, сформированной вертикальными и горизонтальными элементами, на которой с возможностью перекрытия всей поверхности лопасти, по крайней мере одним рядом, установлены прямоугольные листы с возможностью свободного колебания вокруг одного из вертикальных сторон на 180 градусов. Упрощается конструкция устройства и увеличивается эффективность его работы.
Description
Ветродвигатель
Область техники
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для приведения в движение рабочих органов электрогенераторов, насосов и других механизмов с помощью энергии ветра.
Уровень техники
Ветродвигатели предназначены для получения механического движения от энергии ветра и во многих случаях используются в сочетании с дополнительным оборудованием, в частности, с электрическими генераторами, для преобразования вращательного движения в электрическую энергию. Конструктивно наиболее распространены винтовые ветродвигатели, ось вращения которых параллельна направлению ветра. Однако они имеют определенные недостатки, которые обусловлены небольшим коэффициентом полезного действия, а с целью его повышения - необходимостью постоянной ориентации оси вращения, что приводит к усложнению всей конструкции.
Известен ветродвигатель, который содержит вал, закрепленные на нем радиальные траверсы и шарнирно связанные с ними профилированные лопасти [1]. Ось шарниров каждой лопасти смещена от центра тяжести лопасти и фокуса аэродинамического профиля в сторону его носка, а лопасти закреплены в шарнирах с возможностью свободно поворачиваться в пределах секторов, ограниченных упорами.
Недостаток известного ветродвигателя заключается в том, что он в целом имеет небольшой коэффициент потребления энергии ветра. Это связано с тем, что, особенно при слабом ветре, лопасти просто не будут ориентированы на нужное направление, потому что в этом случае не будет достаточной аэродинамической подъемной силы. Кроме того, известный ветродвигатель конструктивно не является достаточно надежным, так как только размещение опор в нижней части лопастей приведет к возникновению осевого момента вращения на каждой лопасти.
Известен также ветродвигатель с изменяемой геометрией лопасти, который содержит закрепленные на вертикальной оси радиальные траверсы и ветроколесо, выполненное в виде вертикально установленных между ними рамочных лопастей. Лопасти закреплены между траверсами с помощью собственных осей по длинной стороне с эксцентриситетом 1 :2, короткой стороной опирающихся на ребро жесткости вертикального вала. При этом, каждая из лопастей работает, проходя 180 градусов (пол
оборота вертикальной оси) до нейтрального положения, где она разворачивается и против ветра движется торцом (в виде нити) [2].
Недостаток известного ветродвигателя заключается в том, что он имеет небольшой коэффициент потребления энергии ветра. Это связано особенно с тем, что по существу каждой лопасти противостоит сила ветра, которая воздействует на 1/3 ее поверхности. Кроме того, после вращения с эксцентриситетом 1:2 вокруг своей оси, чтобы вернуть ее в исходное положение, потребуется дополнительный механизм, что приведет к нежелаемому усложнению конструкции ветродвигателя.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности ветродвигателя, с обеспечением ее работы также при слабом ветре. Другой задачей изобретения является упрощение конструкции ветродвигателя, что снизит ее материалоемкость, упростит технологию изготовления и обслуживание.
Решение указанных задач обеспечивается тем, что в ветродвигателе, содержащем закрепленные на вертикальной оси радиальные траверсы и ветроколесо, выполненное в виде вертикально установленных между ними рамочных лопастей и с возможностью кинематического подключения с рабочим органом электрического генератора или другого механизма, согласно изобретению рамочные лопасти выполнены в виде сетки, сформированной вертикальными и горизонтальными элементами, на которой с возможностью перекрытия всей поверхности лопасти, по крайней мере одним рядом, установлены прямоугольные листы с возможностью свободного колебания вокруг одного из вертикальных сторон на 180 градусов.
Согласно конкретному варианту осуществления, ветродвигатель содержит по крайней мере три лопасти.
Согласно предпочтительному варианту, прямоугольные листы выполнены из нержавеющего металла.
Краткое описание грасЬических материалов
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. Для пояснения на примере взят один из возможных вариантов осуществления предлагаемого ветродвигателя с шестилопастным ветроколесом с двумя рядами по три листа на каждой лопасти.
На фиг. 1 схематично показан ветродвигатель с двумя рядами лопастей, где одна из лопастей представлена вместе с листами верхнего ряда (листы нижнего ряда не показаны).
На фиг. 2 показан вид лопасти спереди без листов.
На фиг. 3 показан схематический вид ветроколеса сверху, в определенном положении вращения.
Осуществление изобретения
Ветродвигатель представлен в виде ветроколеса, выполненного с возможностью кинематического подключения с рабочим органом электрического генератора или другого механизма (на чертежах не показан). Ветродвигатель содержит вертикальную ось 1, на которой закреплены шесть радиальных траверс 2 и 3, между которыми неподвижно размещены рамочные лопасти 4. Вся поверхность лопастей 4 выполнена в виде сетки 5, сформированной вертикальными и горизонтальными элементами. С помощью шарнирного соединения 6 на сетке 5 установлены прямоугольные листы 7, так, что каждый из них может свободно колебаться (вращаться) вокруг одного из своих вертикальных сторон на 180 градусов, опираясь на сетку 5. При этом, листы 7 установлены последовательно, образуя горизонтальный ряд так, чтобы свободный край каждого листа со стороны оси 1 перекрывал осевую сторону предыдущего листа (садился на него). Листы 7 могут быть изготовлены из нержавеющего металла. Также они могут быть изготовлены из любого водонепроницаемого материала, в том числе из пластмассы, любого другого синтетического материала, обладающих высокой устойчивостью к изменениям погодных условий. Размеры отверстий сетки 5 выбираются в зависимости от материала, толщины и гибкости (жесткости) листов 7. В случае более толстого и твердого материала эти размеры могут быть больше. Ось ветроколеса присоединена в шарнирных узлах 8 и 9 с возможностью свободного вращения.
Ветродвигатель может содержать не меньше трех лопастей, и в этом случае также работа ветродвигателя будет обеспечена.
Ветродвигатель работает следующим образом: условно можно предположить, что при отсутствии ветра все листы 7 лопастей ветроколеса находятся в произвольном положении, так как занимаемое ими положение не имеет никакого значения для перехода ветродвигателя в рабочий режим. В случае ветра, листы 7, выходящие из сетки 5 в переднюю часть ветра, под действием его силы будут сжиматься к сети, как показано на фиг. 3 (положения 4.1 и 4.2). При этом, в настоящий момент величина силы, действующей на каждый лист, будет зависеть от угла, образованного направлением ветра (указано стрелками) и данным листом, а сила, действующая на каждую лопасть - от суммы действующих сил на все листы данной лопасти. Листы, которые появляются на противоположной стороне сетки 5 от передней части ветра, вращаясь вокруг своей оси, принимают направление, параллельное направлению ветра, осевой стороной к передней части ветра, как показано на фиг. 3 (положения 4.5 и 4.6). При этом, в положении 4.1 лопасти листы 7 принимают положение, полностью контактируя с сеткой 5, а при переключении в положение 4.4 лопасти, вращаясь из положения 4.1 вокруг своих
соответствующих сторон на 180 градусов, листы касаются сетки 5 лопасти, осевой стороной направляясь к передней части ветра, как показано на фиг. 3. Таким образом, из-за разницы в воздействии ветра на лопасти ветроколесо начинает вращаться.
Предлагаемый ветродвигатель имеет достаточно простую конструкцию, что делает производство и эксплуатацию экономически целесообразными. Кроме того, предлагаемая конструкция лопастей позволяет максимально снизить материалоемкость лопастей ветродвигателя, так как использование сеточной основы лопастей и отдельных листов с возможностью вращения на 180 градусов на сеточной основе лопастей позволяет использовать листы, изготовленные из очень тонкого металлического и других материалов. Предлагаемая конструкция обеспечивает очень высокую чувствительность ветродвигателя к силе ветра.
В зависимости от цели использования ветродвигатель может быть разных размеров, в частности, для дачного индивидуального использования, а также для промышленных целей.
Источники информации
1. Патент на изобретение РФ N° 2235901,
2. Заявка на изобретение РФ N° 2018118916, 22.05.2018.
Claims
1. Ветродвигатель, содержащий закрепленные на вертикальной оси радиальные траверсы и ветроколесо, выполненное в виде вертикально установленных между ними рамочных лопастей и с возможностью кинематического подключения с рабочим органом электрического генератора или другого механизма, отличающийся тем, что рамочные лопасти выполнены в виде сетки, сформированной вертикальными и горизонтальными элементами, на которой с возможностью перекрытия всей поверхности лопасти, по крайней мере одним рядом, установлены прямоугольные листы с возможностью свободного колебания вокруг одного из вертикальных сторон на 180 градусов.
2. Ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что он содержит по крайней мере три лопасти.
3. Ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что прямоугольные листы выполнены из нержавеющего металла.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AM20200040 | 2020-05-09 | ||
| AMAM20200040 | 2020-05-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2021229342A1 true WO2021229342A1 (ru) | 2021-11-18 |
Family
ID=78525381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/IB2021/053509 WO2021229342A1 (ru) | 2020-05-09 | 2021-04-28 | Ветродвигатель |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2021229342A1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1178931A1 (ru) * | 1983-10-17 | 1985-09-15 | Verkhman Aleksandr A | Парусный ветродвигатель |
| CN100343506C (zh) * | 2003-10-08 | 2007-10-17 | 刘天才 | 一种竖轴风力发动机风叶结构及稳速装置 |
| RO129006A0 (ro) * | 2013-05-16 | 2013-11-29 | Ioan Vârtaci | Turbină receptoare de energie cu geometrie variabilă |
| CN107575342A (zh) * | 2017-06-05 | 2018-01-12 | 郭文清 | 水陆风车 |
-
2021
- 2021-04-28 WO PCT/IB2021/053509 patent/WO2021229342A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1178931A1 (ru) * | 1983-10-17 | 1985-09-15 | Verkhman Aleksandr A | Парусный ветродвигатель |
| CN100343506C (zh) * | 2003-10-08 | 2007-10-17 | 刘天才 | 一种竖轴风力发动机风叶结构及稳速装置 |
| RO129006A0 (ro) * | 2013-05-16 | 2013-11-29 | Ioan Vârtaci | Turbină receptoare de energie cu geometrie variabilă |
| CN107575342A (zh) * | 2017-06-05 | 2018-01-12 | 郭文清 | 水陆风车 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9041239B2 (en) | Vertical axis wind turbine with cambered airfoil blades | |
| US7632069B2 (en) | Adaptable flow-driven energy capture system | |
| EP2267298A2 (en) | Wind turbine blade with rotatable fins at the tip | |
| US9347428B2 (en) | Wind energy electricity generator for low wind velocity | |
| US20130145753A1 (en) | Turbomachinery Having Self-Articulating Blades, Shutter Valve, Partial-Admission Shutters, and/or Variable-Pitch Inlet Nozzles | |
| GB2448339A (en) | Turbine blade adjustment | |
| JP2009500562A (ja) | ブレードピッチ制御機構 | |
| EP2577052A2 (en) | Vertical axis wind turbine | |
| WO2002033253A3 (en) | Vertical-axis wind turbine | |
| WO2021229342A1 (ru) | Ветродвигатель | |
| RU2330966C2 (ru) | Винт-турбина | |
| WO2009006287A2 (en) | Oscillating windmill | |
| WO2009153772A1 (en) | Wind turbine | |
| WO2017021867A1 (en) | Oscillating wing power generator | |
| RU2562345C1 (ru) | Ветроэнергетическая установка и способ производства с помощью нее электрической энергии | |
| US10539115B1 (en) | Vertical wind turbine | |
| KR102142243B1 (ko) | 돛 장치 | |
| RU2589569C2 (ru) | Способ преобразования кинетической энергии потока во вращательное движение крыла и установка для осуществления этого способа | |
| RU84068U1 (ru) | Ветроагрегат | |
| WO2012041961A1 (en) | High-efficiency oscillating-blade wind turbine | |
| CN111927703A (zh) | 垂直轴风力发电机叶片装置 | |
| RU2202048C2 (ru) | Карусельное ветроколесо и лопасть карусельного ветроколеса | |
| CN103061970A (zh) | 梯形软翼百叶窗式垂直轴偏距风力机 | |
| RU2724359C1 (ru) | Лопастная система ветроэлектростанции | |
| CN220955906U (zh) | 一种垂直轴偏心动叶片风力发电装置 |
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: 21805067 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: 21805067 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |