початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2075636

Ветродвігатель

Ім'я винахідника: Забігаєв О.І .; Горбунов Ю.М .; Забігаєв Н.І .; Анопов В.М .; Новак Ю.І.
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю Фірма "Общемаш- інжиніринг"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1995.01.24

Використання: відноситься до вітроенергетичним установкам (ВЕУ) автономного використання, до вітродвигуна з можливістю регулювання кута установки лопатей і призначеним для використання в розширеному діапазоні швидкостей ветропотока, переважно в низькошвидкісних ветропотока. Суть винаходу: вітродвигун містить вал, кінематично пов'язаний з електрогенератором поворотні лопаті з махами, закріплені на поворотних втулках, встановлених на валу, привід повороту лопатей, кінематично пов'язаний з поворотними втулками, і систему управління поворотом лопатей, пов'язану з приводом, кожна лопать в порожнині обертання вітродвигуна встановлена ​​з каналом в напрямку обертання, причому кут нахилу утворений поздовжніми осями лопаті і втулки, а його величина лежить в діапазоні 0,5 ... 2,0 градуса, лопаті виконані з закруткою перетинів щодо осі крутки, суміщеної з поздовжньою віссю лопаті, зміщеною від хорди перетину в бік більшої кривизни профілю лопаті, а передня кромка лопаті розташована відносно поздовжньої осі лопаті на відстані 0,2 ... 0,25 величини хорди відповідних перетинів лопати. Додатковими відмінностями заявляється пристрою є виконання маху лопаті зі зрізом торця під кутом 0,5 ... 2,0 градуса відносно площини, перпендикулярної поздовжньої осі втулки, а й те, що величина зміщення осі крутки може бути обрана постійної по довжині лопаті для всіх перерізів лопаті або змінної, монотонно змінюється по довжині лопаті, причому вона може здаватися як постійної в абсолютних величинах, так і постійної щодо поточної товщини профілю лопаті. Лопать вітродвигуна може бути і виконана похилій за рахунок похилого зрізу торця втулки, щодо площини, перпендикулярної радіусної осі лопаті.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до вітроенергетики до вітроенергетичним установкам (ВЕУ) автономного використання, конкретно до вітродвигуна з можливістю регулювання кута установки лопатей і призначеним для використання в розширеному діапазоні швидкостей ветропотока, переважно в низькошвидкісних ветропотока.

Відомий вітродвигун по а.с. СРСР N 1325189, кл. F 03 D 7/04, 1986, БІ N 27, 1987), який містить систему управління, забезпечену кінематично пов'язаних з поворотними лопатями електродвигуном, датчик швидкості вітру і відцентровий регулятор, муфту зчеплення у вигляді закріпленого на валу електродвигуна фрикційного диска і взаємодіє з ним притискної обойми.

Робота цього відомого пристрою заснована на тому, що, наприклад, при збільшенні швидкості вітру потужність, що виробляється генератором, зростає, що призводить до збільшення швидкості обертання валу генератора і вітродвигуна, частота струму, що виробляється при цьому зростає.

За допомогою електродвигуна, живиться від генератора з підвищеною частотою генерується струму, через важіль і тягу за допомогою кривошипно-кулісні механізму виробляється поворот лопатей в сторону зменшення відбирається від ветропотока потужності, що призводить до зменшення швидкості обертання вітродвигуна і відновленню частоти струму, що виробляється.

Це відоме пристрій володіє наступними недоліками:

• при роботі в низькошвидкісних ветропотока потрібна зміна кута установки лопатей в межах 2.3 градусів, що при підвищеній поривчастої ветропотока може призводити до автоколивальних процесів в системі "ветроколесо тяга кривошипно-кулісні механізм електродвигун" внаслідок прояву пружності в механізмі приводу повороту лопатей, оскільки передача керуючого зусилля відбувається через важільні елементи, які, як правило, призводять до зниження кінематичної жорсткості і підвищеної пружної піддатливості механізму;
• у відомому пристрої не передбачається ніяких рішень в частині стабілізації становища центру тиску при роботі ВЕУ в розширеному діапазоні швидкостей ветропотока, що, з одного боку, призводить до підвищеного зносу приводу через роботу у вузькому діапазоні переміщень при низьких швидкостях вітру, а з іншого боку , вимагає збільшену потужність приводу при високих швидкостях ветропотока, внаслідок зростання аеродинамічних навантажень на лопаті вітродвигуна.

Це обмежує технічні можливості використання даного відомого пристрою.

Відомий вітродвигун, що містить порожнистий вал, кінематично пов'язаний з електрогенератором, лопаті, закріплені на втулках, встановлених на валу, привід повороту лопатей, кінематично пов'язаний з поворотними втулками, по а.с. СРСР N 1612107, кл. 7/02, 1985.

Цей пристрій є найбільш близьким до заявленого по технічній сутності і досягається результату і тому прийнято за прототип.

Недоліком цього відомого пристрою є те, що його робота супроводжується значними навантаженнями на механізм приводу повороту лопатей, що вимагає збільшення потужності приводу і збільшує знос.

При роботі вітродвигуна внаслідок різних режимів обтікання лопаті при різних швидкостях ветропотока відбувається зміщення положення центру тиску і, як наслідок, зростають аеродинамічні навантаження, які долає механізм повороту лопатей. Щоб уникнути розвитку аеропружних - флаттерних режимів коливань центр тиску зміщують по хорді назад від осі обертання, що значно збільшує аеродинамічний момент.

Ще сильніше момент зростає при штормових режимах навантаження, коли через порушення режимів обтікання, центр тиску зміщується до середини хорди.

В результаті, наприклад, для сучасних вітроенергетичних установок потужністю 150.250 кВт для подолання аеродинамічних навантажень потрібно привід потужністю до 8 кВт і більше, що, однак, не виключає аварійні ситуації, які можуть виникати через недостатню потужність приводу.

Наприклад, в 1993 році на Україні при експлуатації ВЕУ мав місце ряд аварій ВЕУ потужністю 250 кВт, обумовлений як показав аналіз, головним чином, неможливістю повороту лопатей вітродвигуна при роботі через підвищених навантажень. Лопаті при працюючому вітродвигунів заклинювало на кутах відбору потужності і вітродвигун розганявся до неприпустимих швидкостей з подальшою аварією.

Економічність і надійність ВЕУ з використанням відомого по а.с. СРСР N 1612107, кл. 7/02, 1985 г. технічного рішення (прототип) при роботі в розширеному діапазоні швидкостей вітру є недостатніми.

Для відбору максимальної потужності від низькошвидкісних ветропотока необхідно постійне відстежування оптимального кута установки лопатей за зміною швидкості ветропотока, який, до того ж, має підвищену імпульсивністю по відношенню до високошвидкісних ветропотока.

Частка вітрів, що мають швидкості в діапазоні до 2.5 м / с, становить до 60. 70% часу в році, в той час як період сильних вітрів понад 10 м / с не перевищує 12.15% всього ресурсу часу в році.

У практиці проектування ВЕУ при швидкостях вітру V _ном швидкості, при якій ВЕУ виходить на номінальну потужність, кут установки лопатей, як правило, не регулюють. Таким чином, число робочих ходів системи приводу повороту лопатей виявляється відносно невелике.

Перехід на роботу і регулювання в області низькошвидкісних потоків збільшує число робочих ходів приводу практично в десятки разів і, що особливо несприятливо, цей доробок відбувається у вузькій області зміни кута повороту, що призводить до підвищеного зносу приводу.

При відсутності управління на ділянці кривої "потужність швидкість" до виходу на номінальну потужність має місце недобір потужності. З огляду на великий відсоток низьких швидкостей вітру в загальній картині розподілу швидкостей вітру по часу в році, робота в низькошвидкісних потоках дозволяє підвищити вироблення енергії вітроустановкою.

Важливо підкреслити, що при використанні ВЕУ як автономне джерело енергопостачання, а в РФ і СНД тільки 40% території охоплена промисловими і локальними мережами, економічність і надійність має найважливіше значення.

Економічність насамперед від того, що при стадіях пуску-зупинки ВЕУ використовують власне енергоджерело, переважно акумуляторну батарею обмеженої місткості, а загальні витрати енергії на власні потреби ВЕУ досягають 10.20% від встановленої потужності.

Надійність тому, що в автономному варіанті використання ВЕУ є основним джерелом енергії, тому перерви в її роботі збільшують вартість енергопостачання та погіршують окупність ВЕУ, тому що вимагають підключення резервного джерела енергії.

Тому завдання створення ВЕУ з аеродинамічний "розвантаженим" ветродвігателем з малою споживаною на управління потужністю і високонадійній є актуальною і складним інженерним завданням.

Особливо актуально це завдання стоїть при розробці ВЕУ, які призначені для роботи в розширеному діапазоні швидкостей вітру, тому що при цьому вітродвигун проектується на роботу в режимі віддачі потужності при низьких швидкостях вітру, а при середніх і високих швидкостях аеродинамічні навантаження істотно зростають, що може привести до неможливості управління ветродвігателем або зажадає надмірно великої потужності приводів.

Практичне розв'язання цих питань із застосуванням відомих технічних рішень, в тому числі і з застосуванням а.с. СРСР N 1612107, по суті неможливо або дуже складно, потрібні нові підходи, зумовлені особливостями роботи в низькошвидкісних ветропотока.

Метою винаходу є:

• підвищення ефективності ВЕУ за рахунок забезпечення роботи в розширеному діапазоні швидкостей вітрів переважно в бік низьких швидкостей в режимі максимальної віддачі потужності;
• збільшення ресурсу роботи ВЕУ за рахунок зниження навантажень на механізм приводу повороту лопатей і власне на ВЕУ в цілому і зменшення зносу;
• підвищення економічності ВЕУ за рахунок зниження потужності, споживаної на управління в розширеному діапазоні швидкостей вітру;
• підвищення надійності ВЕУ за рахунок зниження навантажень, що діють на механізм повороту лопатей і вітроколесо, при перекладі лопатей з робочого у флюгерне ​​положення і назад.

Поставлена ​​мета досягається за рахунок того, що в вітродвигунів, що містить вал, кінематично пов'язаний з електрогенератором, поворотні лопаті з махами, закріпленими на поворотних втулках, встановлених на валу, привід повороту лопатей, кінематично пов'язаний з поворотними втулками, і систему управління поворотом лопатей, пов'язану з приводом, кожна лопать в площині обертання вітродвигуна встановлена ​​з нахилом в напрямку обертання, причому кут нахилу утворений поздовжніми осями лопаті і втулки, а його величина лежить в діапазоні 0,5. 2,0 градуса, лопаті виконані з закруткою перетинів щодо осі крутки, суміщеної з поздовжньою віссю лопаті, зміщеною від хорди перетину в бік більшої кривизни профілю лопаті, а передня кромка лопаті розташована відносно поздовжньої осі лопаті на відстані 0,2.0,25 величини хорди відповідних перетинів лопати.

Додатковими відмінностями заявляється пристрою є те, що мах лопаті виконаний зі зрізом торця під кутом 0,5.2,0 градуси щодо площини, перпендикулярної поздовжньої осі втулки, а й те, що величина зміщення осі крутки може бути обрана постійної по довжині лопаті для всіх перетинів лопати або змінної, монотонно змінюється по довжині лопаті, причому вона може здаватися як постійної в абсолютних величинах, так і постійної щодо поточної товщини профілю лопаті.

Лопать вітродвигуна може бути і виконана похилій за рахунок похилого зрізу торця втулки, щодо площини, перпендикулярної радіусної осі лопаті.

Прикладені креслення зображують

Фіг. 1 вітродвигун, загальний вигляд, схема приводу повороту лопатей.

На фіг. 1 позначено:

10 редуктор приводу повороту лопатей,

11 обертається частина штовхача механізму приводу повороту лопатей,

12 невращающаяся частина штовхача механізму приводу повороту лопатей,

13 вузол розв'язки обертається і невращающейся частин штовхача.

14 тяги приводу повороту лопатей,

15 електрогенератор, пов'язаний з валом 1 через трансмісію.

Фіг. 2 вітродвигун, схема, що ілюструє нахил лопаті в площині обертання на кут "a".

Фіг. 3 лопать вітродвигуна, вид Б, см. Фіг. 2

На фіг. 2, 3 позначено:

"Д" кінцеве перетин лопаті вітродвигуна,

"Г" кореневе перетин лопаті вітродвигуна,

"До" відстань від передньої кромки лопаті до осі обертання лопаті,

"F" хорда лопаті,

"D" зміщення осі крутки і обертання лопаті відносно хорди,

"B" кут установки перерізу відносно площини обертання вітродвигуна,

"B" площину обертання вітродвигуна.

Фіг. 4 схема, що ілюструє геометрію перетинів лопати вітродвигуна при установці на кути відбору максимальної потужності для низькошвидкісних вітрів в діапазоні I зміни кутів B і при роботі в режимі обмеження потужності в діапазоні 2 зміни кутів B (V).

На фіг. 4 позначено:

1 положення центру крутки і поздовжньої осі лопаті щодо перетину лопаті, отримане в результаті нахилу лопаті на кут "a". Контур перетину лопаті, що відповідає цьому положенню позначений пунктиром.

1 'положення точки 1 в перерізі лопаті до її нахилу в площині обертання,

(1-1 ') величина зсуву точки 1' за рахунок нахилу лопаті

L _{1-1 ў} = r _{1-1 'Чa}

2 положення центру тиску при низьких швидкостях ветропотока позаду поздовжньої осі лопаті,

2 'зміщення центру тиску вперед щодо радіусної осі лопатей вітродвигуна за рахунок нахилу лопаті,

(2'-2) величина зсуву точки 2 'за рахунок нахилу лопаті,

2 _{2 ў} зміщене положення центру тиску вперед від точки 2 'при збільшенні швидкості обтікання і збільшення числа Re,

₂ + 2 зміщення назад положення центру тиску за рахунок повороту нахиленою лопаті,

L ₂₂ плече дії сили Q _22.

Фіг. 5 залежність кутів установки перерізів B (приведена для кінцевого перетину лопаті) від швидкості v ветропотока.

Діапазон I для роботи на віддачу максимальної потужності.

Діапазон 2 для роботи в режимі обмеження потужності.

Заявляється пристрій являє собою вітродвигун, що містить вал 1, кінематично пов'язаний з електрогенератором, поворотні лопаті 2 з махами, закріпленими на поворотних втулках 3, встановлених на валу 1, привід 4 повороту лопатей, кінематично пов'язаний з втулками 3 і систему управління 5 поворотом лопатей, пов'язану з приводом 4, кожна лопать 2 в площині обертання вітродвигуна встановлена з нахилом в напрямку обертання, причому кутом "a" нахилу утворений поздовжніми осями 6 лопаті і втулки 7, а його величина лежить в діапазоні 0,5.2,0 градуси, лопаті 2 виконані з закрученням перетинів щодо осі крутки 8, суміщеної з поздовжньою віссю 6 лопаті, зміщеною від хорди перетину в бік більшої кривизни профілю лопаті, а передня кромка лопаті розташована відносно поздовжньої осі лопаті на відстані 0,2.0,25 величини хорди відповідних перетинів лопати, а мах лопаті виконаний зі зрізом торця 9 під кутом 0,5.2,0 градуси.

В заявляється вітродвигунів величина зміщення осі крутки 8 може бути обрана постійної по довжині лопаті для всіх перетинів лопати або змінної, монотонно змінюється по довжині лопаті, причому величина зсуву може здаватися як постійної в абсолютних величинах, так і постійної щодо поточної товщини d профілю лопаті.

Нахил лопаті в вітродвигунів може бути виконаний за рахунок нахиленого зрізу торця втулки відносно площини, перпендикулярної радіусної осі лопаті під кутом 0,5.2,0 градуси.

Вітродвигун працює наступним чином.

За допомогою механізму приводу повороту лопаті встановлюють на кути відбору потужності і виробляють розгін вітродвигуна. На фіг. 5 показано зміна кутів установки перерізів В (V) на ділянці розгону вітродвигуна. Після розгону лопаті утримують на оптимальних кутах кутах відбору максимальної потужності в залежності від швидкості ветропотока. При цьому в діапазоні швидкостей вітру V ₀ .V _ном кут (В) V змінюється в невеликих межах від 0,5 до 2-3 градусів. При збільшенні швидкості вітру понад V _ном діапазон зміни кутів В (V) зростає і при збільшенні V, наприклад, до 20 м / с кут В (V) збільшується на 20 градусів по відношенню до V _ном.

При роботі вітродвигуна відбувається постійна зміна кута В ​​(V) відповідно до зміни швидкості вітру, що забезпечується механізмом приводу повороту лопатей по командам системи управління.

(Виконання механізму приводу повороту лопатей в цій заявці не розглядається, тому що є незалежним рішенням: наприклад, привід повороту лопатей для заявляється вітродвигуна розглянуто в заявці того ж заявника на "Спосіб управління вітроенергетичної установкою і вітроенергетична установка", вих. N 92 / 12- 94 від 16.12.94. вх. ВНІІГПЕ від 29.12.94).

Навантаження на привід повороту лопатей аеродинамічний момент, що виникає при роботі вітродвигуна, залежить від величини аеродинамічної сили Q (сили Q, Q на фіг. 4) і плеча дії цієї сили щодо радіусної осі "qq" (див. Фіг. 2).

За рахунок нахилу поздовжньої осі лопаті на кут "a" вперед у напрямку обертання досягається "кероване" заданий зсув положення центру тиску щодо радіуса осі лопаті.

Введемо термінологічні позначення.

Радіусна вісь лопаті вісь, що проходить через вал вітроколеса і підстава поворотною втулки. Збігається з поздовжньою віссю втулки на ділянці до нахилу лопаті в площині обертання вітроколеса, позначена "qq" на фіг. 2.

Поздовжня вісь лопаті вісь, навколо якої проводиться обертання лопаті при роботі вітродвигуна. Вона лежить в площині хорд перетинів або в площині, паралельній площині хорд. Останнє виконання в заявляється вирішенні.

Ось крутки вісь, навколо якої побудована геометрія лопаті: прив'язані і закручені перетину. В заявляється вирішенні вісь крутки збігається з віссю обертання поздовжньою віссю лопаті.

Залежно від режиму обтікання положення центру тиску по хорді перетину лопаті змінюється. При низьких швидкостях ветропотока центр тиску лежить на відстані від 0,25 до 0,3 хорди, відраховується в перетинах від передньої кромки лопаті. При збільшенні швидкостей обтікання і відповідно чисел Re відбувається часткова турбулізація потоку, режим обтікання змінюється, центр тиску зміщується вперед.

При створенні вітродвигунів, що працюють в області низькошвидкісних ветропотока, виникає проблема забезпечення довговічності прапори, особливо механізму приводу лопатей, а й інших елементів ВЕУ. Це пов'язано з тим, що робота в низкоскоростном діапазоні вітрів різко збільшує число циклів навантаження, яке відчуває конструкція ВЕУ при роботі в режимі віддачі потужності. Крім того, як показали дослідження, для знімання максимальної потужності в діапазоні швидкостей вітру від 1,5 до 6,0 м / с кут установки перетинів лопатей повинен змінюватися в межах до 2.3 градусів. У діапазоні швидкостей вітру від 6,0 до 20,0 м / с це зміна досягає 20 градусів.

Робота ВЕУ в розширеному діапазоні швидкостей ветропотока призводить до розширення діапазону навантажень, що діють на лопаті.

Так, для ВЕУ при "класичних" варіантах побудови число Re для діапазону V = 10.30 м / м змінюється в 3 рази, в той час як для розглянутого класу ВЕУ, які працюють в діапазоні швидкостей, наприклад, від 3,0 до 30 м / с число Re змінюється в 10 разів. Це призводить до збільшеного діапазону зсувів положення центру тиску і відповідно збільшенню аеродинамічних моментів, що діють на лопаті, і навантажень на механізм приводу повороту лопатей при високих швидкостях вітру.

Слід зазначити, що важливе значення має режим роботи ВЕУ при переході у флюгерне ​​положення їх робочого і навпаки з флюгерне ​​в робоче. Це обумовлено тим, що при обтіканні лопатей ВЕУ, що знаходиться в неробочому стані, лопаті можуть перебувати в довільному неориентированном щодо ветропотока положенні, в тому числі і на кутах максимального відбору потужності, а й у флюгерне ​​положення. Центр тиску може при цьому розташовуватися на середині хорди лопаті, що створює підвищений аеродинамічний момент, діючий на привід повороту лопатей. Механізм приводу повороту лопатей повинен забезпечувати установку лопатей у флюгерне ​​положення при швидкостях вітру до 52.60 м / с або переводити лопать в робоче положення при швидкостях вітру до 25.30 м / с.

В заявляється пристрої розглянуті завдання мають принципове рішення завдяки таким підходам:

• завдання положення поздовжньої осі лопаті відносно передньої кромки на відстані 0,2.0,25 хорди в відповідних перетинах;
• нахилу лопаті вперед по обертанню вітродвигуна на величину 0,5.2,0 градуси;
• виконання втулки лопаті зі зрізом ближнього до валу вітродвигуна торця під кутом 0,5.2,0 градуси;
• суміщення осі крутки і поздовжньої осі лопаті і зміщення їх відносно хорди перетину в бік більшої кривизни профілю лопаті.

При обтіканні профілю лопаті низькошвидкісним потоком центр тиску перебуває на відстані 0,25.0,33 хорди від передньої кромки лопаті. При установці лопаті з нахилом вперед в площині обертання на кут 0,5.2,0 градуса відбувається поєднання центру тиску з радіусної віссю "qq", див. Фіг. 2, в результаті чого при роботі в низкоскоростном діапазоні ветропотока аеродинамічний момент, діючий на лопать, знижується практично до нуля і знос механізму приводу повороту лопатей при роботі в цьому діапазоні практично припиняється. Зменшується потужність, споживана приводом, що дуже важливо для автономних режимів експлуатації ВЕУ, коли операції пуску і роботи при низьких швидкостях вітрів виробляються на власному енергоджерел, а вироблювана потужність невелика.

При збільшенні швидкості вітру потужність, що розвивається ветродвігателем, зростає і при V> V _ном необхідне обмеження потужності, яке досягається при повороті лопатей на збільшені кути b, см. Фіг. 4, кут атаки перетину по відношенню до ветропотока при цьому зменшується, за рахунок чого потужність, що відбирається від ветропотока обмежується. При повороті лопатей на значні кути зміщене положення поздовжньої осі лопаті і нахил торця маха призводить до складного руху лопаті: її поздовжня вісь рухається по боковій поверхні усіченого конуса, радіус якого в малому підставі дорівнює величині зміщення поздовжньої осі лопаті від хорди, і радіусом у великому підставі

r R _лЧ f _в

де R _л радіус лопаті від кінця до скошеного торця маху;

f _в кут зрізу торця маху.

За рахунок цього відбувається зменшення плеча дії аеродинамічної сили, як показано на фіг. 4, незважаючи на зміщення центру тиску вперед

L ₂₂ <L _{22 ў}

і знижується небезпека виникнення аеропружних режимів коливань (типу флатера лопаті).

При виведенні лопатей з флюгерне ​​положення в робоче, а так само і при перекладі з робочого у флюгерне, центр тиску при непрацюючому вітродвигунів розташовується приблизно на середині хорди перетинів, що в "класичних" конструкціях ВЕУ вимагає високої потужності приводу. Особливо небезпечний зустрічається на практиці режим заклинювання лопатей на кутах відбору потужності, коли через підвищених навантажень, привід повороту лопатей не в змозі подолати діючі аеродинамічні навантаження і тертя в підшипниках. В результаті виникає аварійна ситуація. У заявленій вирішенні нахил лопаті вперед наближає центр тиску в цьому режимі обтікання до радіусної осі лопаті, що знижує діючі на привід повороту лопатей навантаження і потрібну потужність приводу. Як показали розрахунки, для ВЕУ середнього класу потужності 100.150 кВт, заявлене рішення дозволяє знизити навантаження в режимі виведення лопаті у флюгерне ​​положення при непрацюючому вітродвигунів на 30.50% і робить можливим проводити операції установки лопаті в необхідне положення навіть при штормових вітрах при швидкостях вітру 52.60 м / з на автономному енергоджерел.

Ефект зниження аеродинамічного навантаження, що створюється за рахунок зміщення поздовжньої осі лопаті від хорди перетину при повороті лопаті кількісно може регулюватися в залежності від конфігурації лопаті, що використовується профілю, швидкості обертання вітродвигуна.

При завданні постійної величини зсуву по всій довжині лопаті, ефект зміщення найбільш виражений для периферійної найбільш швидкісний частини лопаті, так як у відносному вираженні для периферійної частини лопаті величина зсуву більше ніж в кореневій частині, наприклад для лопаті з характеристиками (див. Таблицю).

При величині зсуву dc 0,028 м в кореневій частині та в кінцевій частині відповідно



При завданні величини зміщення постійної в відносних координатах або змінної, наприклад, по монотонно змінюється закону, ефекти, що досягаються за рахунок зміщення поздовжньої осі лопаті відносно хорди в бік більшої кривизни профілю лопаті можуть регулюватися.

Складний рух лопаті при повороті може бути реалізовано не тільки за рахунок виконання маху лопаті зі зрізом його торця під кутом 0,5.2,0 градуси щодо площини, перпендикулярної поздовжньої осі втулки, а й за рахунок виконання торців втулки зі зрізом щодо площини, перпендикулярної поздовжньої радіусної осі лопаті під кутом 0,5.2,0 градуси.

Найбільш технологічним є варіант виконання маху лопаті зі зрізом торця, включеним в основну частину формули винаходу.

Застосування заявленого рішення дозволяє забезпечити розрахунковий ресурс системи приводу повороту лопатей 15 років до капітального ремонту, в тому числі і з урахуванням роботи в області низькошвидкісних ветропотока, практично не досягається ні одним з відомих технічних рішень, які можуть бути застосовані для практичного використання в ВЕУ, розрахованої на роботу в якості автономного джерела енергопостачання.

Потужність приводу при цьому знижена в кілька разів і для ВЕУ класу потужності 100.150 кВт вона становить 1,5 кВт.

Технічні рішення аналоги вимагають приводу з аналогічними характеристиками з управління потужністю 6.8 кВт.

Таким чином, заявлене рішення вдало поєднується з можливістю реалізації знижених навантажень в приводі повороту лопатей у всіх життєво важливих режимах експлуатації, що включають:

• при низьких швидкостях до 5-6 м / с;
• при високих швидкостях 10.30 м / с, а й в режимах перекладу лопатей у флюгерне ​​положення і назад в високошвидкісних і штормових режимах, і дозволяє отримати при цьому позитивний ефект, який полягає в наступному:

  • підвищення ефективності ВЕУ за рахунок забезпечення роботи в розширеному діапазоні швидкостей вітрів переважно в бік низьких швидкостей в режимі максимальної віддачі потужності;

  • збільшення ресурсу роботи ЕОМ за рахунок зниження навантажень на механізм приводу повороту лопатей і власне на ВЕУ в цілому і зменшення зносу;

  • підвищення економічності ВЕУ за рахунок зниження потужності, споживаної на управління в розширеному діапазоні швидкостей вітру;

  • підвищення надійності ВЕУ за рахунок зниження навантажень, що діють на механізм повороту лопатей і вітроколеса, при перекладі лопатей з робочого у флюгерне ​​положення і назад.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. вітрових турбін, що містить вал, кінематично пов'язаний з електрогенератором, поворотні лопаті з махами, закріпленими на поворотних втулках, встановлених на валу, привід повороту лопатей, кінематично пов'язаний з поворотними втулками, систему управління поворотом лопатей, пов'язану з приводом, який відрізняється тим, що кожна лопать в площині обертання вітродвигуна встановлена з нахилом в напрямку обертання, причому кут нахилу утворений поздовжніми осями лопаті і втулки, а його величина лежить в діапазоні 0,5 2,0 ^o, лопаті виконані з закруткою перетину щодо осі крутки, суміщеної з поздовжньою віссю лопаті , зміщеною від хорди перетину в бік більшої кривизни профілю лопаті, передня кромка лопаті розташована відносно поздовжньої осі лопаті на відстані 0,2 - 0,25 величини хорди відповідних перетинів лопати.

2. Ветродвігатель по п.1, що відрізняється тим, що лопать виконана нахиленою за рахунок нахиленого зрізу торця маха лопаті.

3. вітрових по пп. 1 і 2, що відрізняється тим, що зріз торця маха лопаті виконаний під кутом 0,5 2,0 ^o до площини, перпендикулярної поздовжньої осі втулки.

4. вітрових по п.1, що відрізняється тим, що лопать виконана нахиленою за рахунок похилого зрізу торця втулки.

5. вітрових по п.1, що відрізняється тим, що величина зміщення осі крутки обрана постійної по довжині лопаті для всіх перетинів лопати.

6. вітрових по пп.1 і 5, що відрізняється тим, що величина зміщення осі крутки обрана змінної, монотонно змінюється по довжині лопаті.

7. вітрових по пп.1 і 5, що відрізняється тим, що величина зміщення осі крутки щодо товщини профілю лопаті в перетинах обрана постійною.

Версія для друку
Дата публікації 02.04.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів