Макет ветродвигателя для настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия



Макет ветродвигателя для настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия
Макет ветродвигателя для настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия
Макет ветродвигателя для настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия

 


Владельцы патента RU 2488020:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" (RU)

Изобретение относится к ветродвигателям. Макет ветродвигателя для настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия содержит ротор с лопатками. Лопатки фиксируются установочными элементами в установочных отверстиях кольца, закрепленного при помощи кронштейнов на оси вращения ротора. Установочные элементы выполнены быстросъемными для варьирования количества лопаток ротора и угла их наклона к оси вращения ротора. Начало лопаток ротора совпадает с внутренним диаметром кольца. Наружный диаметр кольца соответствует такому отклонению лопаток ротора, когда расстояние от центральной оси до окончания лопатки ротора максимально. Лопатки ротора с лопатками статора макета ветродвигателя направлены навстречу друг другу. Изобретение направлено на повышение эффективности выработки электроэнергии путем предварительной настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия и отработки различных вариантов его конструктивного исполнения на макете. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области малой энергетики, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано при проектировании ветроэнергетических установок.

Из патентной литературы известна система регулирования мощности ветроэнергетической установки путем активного динамического изменения коэффициента мощности и размера рабочей площади: по мере увеличения скорости потока рабочая площадь уменьшается путем относительного перемещения сегментов лопастей, кроме того, регулируют угол атаки лопастей (ЕР №1777410, F03D 7/00).

Также известен способ управления работой ветродвигателя с вертикальной осью вращения и устройство для осуществления этого способа, который заключается в том, что при ветре раскручивают лопасти ротора и подключают рабочую машину (а.с. №1703855, F03D 7/06).

Недостаток аналогов заключается в том, что управление работой ветродвигателя осуществляется на функционирующей установке, т.е. выбор оптимального варианта количества лопастей на роторе и угла их наклона, от чего зависит и скорость вращения ротора и КПД, происходит методом «проб и ошибок» на уже эксплуатируемом оборудовании.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению является ветродвигатель, в котором на кронштейнах зафиксирована пластина в форме кольца, на котором расположены установочные отверстия для крепления установочными элементами лопаток ротора (патент US 796836).

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении эффективности выработки электроэнергии, путем предварительной настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия и отработки различных вариантов его конструктивного исполнения на макете.

Поставленная задача решается тем, что в макете ветродвигателя для настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия, содержащем ротор с лопатками, фиксирующимися установочными элементами в установочных отверстиях кольца, закрепленного при помощи кронштейнов на оси вращения ротора, установочные элементы выполнены быстросъемными для варьирования количества лопаток ротора и угла их наклона к оси вращения ротора так, что начало лопаток ротора совпадает с внутренним диаметром кольца, наружный диаметр которого соответствует такому отклонению лопаток ротора, когда расстояние от центральной оси до окончания лопатки ротора максимально, при этом лопатки ротора с лопатками статора макета ветродвигателя направлены навстречу друг другу.

На фиг.1 представлена схема расположения макета ветродвигателя в аэротрубе, на фиг.2 - схема макета ветродвигателя, на фиг.3 - график зависимости мощности ВЭУ от угла наклона лопаток.

Макет 1 ветродвигателя для настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия, ротор 2 и статор 3 которого имеют соответственно лопатки 4 и 5. Ротор 2 вращается вокруг оси 6.

На оси вращения 6 при помощи кронштейнов 7 закреплено кольцо 8, имеющее установочные отверстия 9, в которых при помощи быстросъемных установочных элементов 10 крепятся лопатки 4 ротора 2.

Лопатки 4 ротора 2 размещены на кольце 8 таким образом, что их начало совпадает с окружностью 11 малого диаметра кольца 8, а окружность 12 большого диаметра кольца 8 соответствует такому отклонению лопаток ротора, когда расстояние от центральной оси до окончания лопатки ротора максимально. При этом лопатки 4 ротора 2 с лопатками 5 статора 3 макета 1 ветродвигателя направлены навстречу друг другу.

Макет 1 ветродвигателя помещают в аэродинамическую трубу 13, настроенную на определенную скорость ветра. Затем быстросъемными установочными элементами 10 производят перестановку лопаток 4 ротора 2, меняя угол их наклона 14 к оси вращения 6, а также изменяют (увеличивают или уменьшают) их количественный состав.

Таким образом, происходит выбор оптимального варианта компоновки ветродвигателя, который переносят на действующую модель.

Рассмотрим варианты настройки ветродвигателя:

Макет 1 ветродвигателя, включающий 12 лопаток 4 ротора, помещаем в аэротрубу 13, продуваемую со скоростью 10 м/сек. С оси 6 снимаем следующие показания: скорость 60 об/мин, мощность - 420 Вт.

Повторяем продувку с той же скоростью, но с 9-ю лопатками - скорость вращения - 120 об/мин, мощность - 315 Вт.

Следующее уменьшение количества лопаток до 8 дает скорость вращения 250 об/мин, мощность - 280 Вт.

В связи с тем, что рекомендуемая скорость вращения ротора 2 должна быть в пределах 100÷150 об/мин, то выбираем ветродвигатель с 9-ю лопатками ротора.

Выбранный ветродвигатель с 9-ю лопатками ротора устанавливаем в аэротрубу 13, скорость продувки остается прежней - 10 м/сек, меняется только угол наклона лопаток от 0° до 45°, в зависимости от которого измеряем мощность и строим график. Из построенного графика зависимости мощности от угла наклона: при α=8° получаем наиболее выгодное значение мощности.

Таким образом, при скорости ветра 10 м/сек, количестве 9 лопаток 4 ротора 2 и угле их наклона α=8° ветродвигатель достигает наибольшей эффективности выработки электроэнергии.

Предлагаемая конструкция макета ветродвигателя для настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия позволяет варьировать количество лопаток ротора и угол их наклона к оси вращения ротора, производя отработку различных конструктивных исполнений ветродвигателя.

Помещая макет ветродвигателя в аэротрубу и создавая при этом определенные ветровые условия, получаем возможность, без дополнительных производственных затрат, влиять на главный показатель - эффективность выработки электроэнергии.

Макет ветродвигателя для настройки ветродвигателя на заданные ветровые условия, содержащий ротор с лопатками, фиксирующимися установочными элементами в установочных отверстиях кольца, закрепленного при помощи кронштейнов на оси вращения ротора, отличающийся тем, что установочные элементы выполнены быстросъемными для варьирования количества лопаток ротора и угла их наклона к оси вращения ротора так, что начало лопаток ротора совпадает с внутренним диаметром кольца, наружный диаметр которого соответствует такому отклонению лопаток ротора, когда расстояние от центральной оси до окончания лопатки ротора максимально, при этом лопатки ротора с лопатками статора макета ветродвигателя направлены навстречу друг другу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области аэродинамики и может быть использовано при исследованиях характеристик аэродинамических моделей (АДМ) транспортных средств. .

Изобретение относится к области аэродинамики и может быть использовано при изготовлении аэродинамической модели (АДМ) транспортного средства (ТС), например самолетов, ракет, автомобилей, железнодорожного транспорта и т.д.

Изобретение относится к конструкции и способу изготовления лопастей аэродинамических моделей воздушных винтов при испытаниях в аэродинамических трубах. .

Изобретение относится к линейному исполнительному механизму, в частности для дистанционного управления регулируемыми компонентами аэродинамических моделей. .

Изобретение относится к области аэродинамики и может быть использовано при изготовлении аэродинамических моделей (АДМ) транспортных средств, например самолетов, ракет, автомобилей, железнодорожного транспорта и т.д.

Изобретение относится к области аэродинамических испытаний для измерения аэродинамических сил, действующих на уменьшенную в масштабе модель летательного аппарата в аэродинамической трубе в процессе экспериментального определения летно-технических и тягово-экономических характеристик летательных аппаратов.

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, а именно к испытаниям моделей в аэродинамических трубах с имитацией силы тяги воздушно-реактивных двигателей, определению силовых параметров сопел и совмещенных тягово-аэродинамических характеристик моделей при обдуве внешним, преимущественно сверхзвуковым, потоком и предназначено для определения погрешностей, вносимых системой подвода рабочего тела реактивных струй.

Изобретение относится к области аэродинамических испытаний, а именно к установкам для исследования попадания посторонних частиц в воздухозаборник летательного аппарата.

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использовано при исследовании характеристик летательных аппаратов. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для создания новых преобразователей энергии ветра в электрическую. .

Изобретение относится к механизмам парусной установки. .

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для генерирования энергии воздушного потока. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. .

Изобретение относится к области энергетики, в частности к энергетическим установкам, и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электроэнергию или в механическую работу.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в механизмах для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. .

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к низкоскоростным турбинам малой и средней мощности. .

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к низкоскоростным турбинам малой и средней мощности. .

Изобретение относится к электроэнергетике. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям. .

Изобретение относится к ветряным двигателям. .
Наверх