Крыльчатая лопасть



Крыльчатая лопасть
Крыльчатая лопасть
Крыльчатая лопасть
Крыльчатая лопасть
Крыльчатая лопасть
Крыльчатая лопасть
Крыльчатая лопасть

 


Владельцы патента RU 2499155:

Шпади Андрей Леонидович (RU)

Изобретение относится к ветроэнергетике. Крыльчатая лопасть роторного ветродвигателя, образованная боковыми поверхностями обтекаемого профиля, соединенными перемычками так, что одна из них имеет длину от передней кромки до зоны ее максимальной толщины, а другая представляет полнопротяженный контур полого крыла, имеющего внутри передней кромки продольную полость между этими боковыми поверхностями. Лопасть выполнена в виде секционированного крыла из чередующейся последовательности взаимно развернутых на 180 градусов вышеуказанных поверхностей незамкнутого обтекаемого профиля. В передней части крыла этот профиль образован двумя изогнутыми листовыми поверхностями, закрепленными на П-образном центральном лонжероне и связующем уголке передней кромки крыла, а его незамкнутые участки образованы третьей листовой поверхностью с поперечными надрезами, не доходящими до ее задней кромки, и частично перекрытыми поперечными перемычками - полу нервюрами. Полунервюры обеспечивают сквозную воздушную связь между незамкнутыми частями третьей листовой поверхности, закрепленными на задних кромках двух продольных листовых поверхностей у центрального лонжерона. Изобретение повышает эффективность использования ветра. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ортогональным роторным ветродвигателям с вертикальной осью вращения.

Известны лопасти ветродвигателей, содержащие перо или крыло аэродинамического профиля, связанное, по крайней мере, с одним ветроколесом. В лопасти выполнена сквозная полость, в которой размещено ветроколесо в виде ротора Савониуса, при этом вертикальная ось ротора параллельна оси крыла. (Авторское свидетельство СССР №1776868, МКИ P03D 1/05, 11.11.90 г)

Недостатком таких лопастей является их довольно сложная конструкция и небольшая эффективность, обусловленные дополнительным оборудованием крыла ротором Савониуса с относительно малым коэффициентом использования энергии ветра (КИЭВ) и снижением конструктивной прочности сквозной продольной полостью для его размещения.

Наиболее близким прототипом является известная лопасть ветроколеса, содержащая продольную полость, образованную ее боковыми поверхностями и полуцилиндрической перемычкой между концом одной боковой поверхности, укороченной до зоны максимальной толщины крыла, и второй полнопротяженной боковой поверхностью такого же аэродинамического профиля, незамкнутая область которого заканчивается на ее выходной кромке. (Авторское свидетельство СССР №1815409/ МКИ F03D 1/05, 27.05.91 г.)

Однако, эта сильно асимметричная лопасть при жесткой установке хорошо работает только на подветренной или наветренной стороне сметаемой поверхности ротора, так как одностороннее расположение ее ловушки воздушного потока не позволяет эффективно использовать основное преимущество роторных ветродвигателей, заключающееся в двукратном пересечении вертикальной проекции цилиндрической сметаемой поверхности ротора каждой его лопастью по сравнению с однократным пересечением сметаемой окружности лопастями пропеллерных ветродвигателей с горизонтальной осью вращения.

Технической задачей данного изобретения является увеличение эффективности использования энергии ветра за счет расширения диапазона рабочих углов атаки крыльчатой лопасти.

Этот технический результат достигается заявляемым изобретением, сущность которого заключается в следующем:

Крыльчатая лопасть роторного ветродвигателя, образованная боковыми поверхностями обтекаемого аэродинамического профиля, соединенными перемычками так, что одна из них имеет длину от передней кромки до зоны ей максимальной толщины, а другая представляет полно протяженный контур полого крыла, имеющего внутри передней кромки продольную полость между этими - боковыми поверхностями, отличается тем, что выполнена в виде секционированного крыла из чередующейся последовательности взаимно развернутых на 180 градусов выше указанных поверхностей незамкнутого обтекаемого профиля.

В передней части крыла этот профиль образован двумя изогнутыми листовыми поверхностями, закрепленными на П-образном центральном лонжероне и связующем уголке передней кромки крыла, а его незамкнутые участки образованы третьей листовой поверхностью с поперечными надрезами, не доходящими до ее задней кромки, и частично перекрытых поперечными перемычками-полунервюрами, которые обеспечивают сквозную воздушную связь между незамкнутыми частями третьей листовой, поверхности, закрепленных на задних кромках двух продольных листовых поверхностей у центрального лонжерона.

При этом передняя часть секционированного крыла может быть образована одной продольно изогнутой листовой поверхностью закрепленной своими кромками на П-образном центральном лонжероне, а незамкнутые участки профиля этого крыла образованы чередующейся последовательностью отдельных листов, соединенных между собой плоскими перемычками-полунервюрами, снабженными надрезами для крепления с перехлестом на соединительном уголке их задних кромок и поочередно в средней части - на противоположных задних кромках передней листовой поверхности у центрального лонжерона.

Кроме того, незамкнутые боковые поверхности и соединительные перемычки-полунервюры секционированного крыла могут быть образованы вертикальной полосой трапецеидального профнастила, который в средней части крыла охвачен концевыми кромками передней продольно изогнутой листовой поверхности, с которыми он образует ферму центрального сквозного лонжерона, соединяющего противоположные стороны крыла с его внутренней продольной полость.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:

на Фиг.1 представлен поперечный разрез крыльчатой лопасти по первому пункту формулы изобретения, на Фиг.2 - по второму пункту, на Фиг.3 - по третьему, на Фиг.4 даны боковые проекции лопасти по первому пункту формулы, на, Фиг.5 - боковые проекции лопасти по третьему пункту, на Фиг.6 - представлена круговая поляра крыльчатой лопасти, а на Фиг.7 - ее тяго-скоростная характеристика.

Крыльчатая лопасть (Фиг.1) содержит две боковые поверхности 1 и 2 из листового материала, которые своими задними кромками соединены с расщепленными кромками третьей листовой поверхности 3. Эта поверхность 3 имеет поперечные надрезы, не доходящие до ее задней кромки, промежутки между которыми частично перекрыты поперечными перемычками-полунервюрами 4. разделяющими крыло на чередующуюся последовательность взаимно развернутых на 180 градусов секций незамкнутого профиля, образованного вышеуказанными боковыми поверхностями так, что одна из них, например 1, имеет длину от передней кромки лопасти со связующим уголком. 5 до зоны ее максимальной толщины, а другая - 2 представляет, полно протяженный контур полого крыла с продольной полостью между связующим уголком 5 и центральным П-образным лонжероном 6. К торцам этого лонжерона крепятся аэродинамические шайбы 7 и радиальные махи ротора 8, при помощи которых лопасти крепятся к вертикальной оси ветродвигателя (на чертеже не показана). Все три внешних поверхности лопасти 1, 2 и 3 могут быть изготовлены из листового стеклопластика, а внутренний набор крыла - уголок 5, лонжерон 6 и полунерпюры 4 - из листового металла, так что бы края полунервюр 4 были отогнуты в виде ребер жесткости с образованием Z-образного поперечного сечения.

Для упрощения конструкции и сборки небольших лопастей (Фиг.2) вместо двух отдельных листовых поверхностей 1 и 2 может быть сформирована одна обтекаемая поверхность 9, задние кромки которой закреплены непосредственно на П-образном центральном лонжероне 10 совместно с радиальными махами 11. На этих же кромках вплотную к лонжерону установлены отдельные листы 12 незамкнутых участков профиля, которые поочередно закреплены с небольшим перехлестом на соединительном уголке 13, установленном в задней прорези поперечных перемычек-полунервюр 14, снабженных еще и двумя прорезями в средней части лопасти для стыковки с задними кромками вышеупомянутой поверхности 9.

В простейшем случае задние кромки обтекаемой поверхности 15 продольной полости лопасти могут крепиться к вертикальной полосе трапецеидального профнастила 16, горизонтальные ребра, которого являются приближенной заменой незамкнутых боковых поверхностей профиля крыла и его соединительных перемычек-полунервюр. Участки этих трапецеидальных ребер, перекрытые задними кромками обтекаемой поверхности 15, образуют ферму сквозного центрального элерона достаточно жесткого для крепления радиальных махов ротора 17 и торцевых шайб 18. Кроме того возможны и другие конструктивные комбинации выше рассмотренных примеров реализации предложенного устройства, которые сохраняют существенные отличия от прототипа и других аналогов заявленного изобретения.

При воздействии ветра уже со сравнительно небольшой скоростью - V, с любой стороны лопасти даже при углах атаки, значительно превышающих рабочие или так называемые «полетные углы» обычного крыла, воздушный поток давит на закрытые полнопротяженные участки профиля и попадает в его незамкнутые секции, которые через продольную полость лопасти аэродинамически связаны с аналогичными, но смещенными по вертикали, участками на противоположной стороне крыльчатой лопасти. Возникающие при этом зигзагообразные потоки воздуха создают дополнительную реактивную силу тяги, которой нет у глухих воздушных ловушек прототипа. Благодаря этому происходит не только уверенный самозапуск и аффективная работа ветродвигателя при различных числах Рейнольдса с высоким КИЭВ, но и значительно снижается турбулентных шум, обусловленным срывом, воздушного потока при больших углах атаки, которые неизбежны при круговом вращении лопасти на все 360 градусов.

Все это подтверждается результатами натурных испытаний в аэродинамической трубе и виртуальной продувки на компьютерных симуляторах. Так из «плоской» поляры Лилиенталя (Фиг.6) хорошо видно, что у заявляемой лопасти подъемная сила Fy остается постоянной до углов атаки 60 и более градусов (сплошная линия). Тогда как у гладкого крыла происходит ее срыв уже при угле атаки 15 градусов (показано штрих-пунктиром). Заметное улучшение наблюдается и на тяго-скоростной характеристике такого ветродвигателя (Фиг.7, где М - вращающий момент, п - скорость вращения), особенно в области малых скоростей, ответственной за самозапуск и эффективность использования энергии ветра в районах с небольшой среднегодовой скоростою ветра, наподобие России.

1. Крыльчатая лопасть роторного ветродвигателя, образованная боковыми поверхностями обтекаемого профиля, соединенными перемычками так, что одна из них имеет длину от передней кромки лопасти до зоны ее максимальной толщины, а другая представляет полнопротяженный контур полого крыла, снабженного внутри передней кромки продольной полостью между этими боковыми поверхностями, отличающаяся тем, что лопасть выполнена в виде секционированного крыла из чередующейся последовательности взаимно развернутых на 180° выше указанных поверхностей незамкнутого обтекаемого профиля, образованного в передней части двумя продольными листовыми поверхностями, закрепленными на П-образном центральном лонжероне и связующем уголке передней кромки крыла, а его незамкнутые участки образованы третьей листовой поверхностью с поперечными надрезами, не доходящими до ее задней кромки, и частично перекрытыми поперечными перемычками - полунервюрами, которые обеспечивают сквозную воздушную связь между незамкнутыми частями третьей листовой поверхности, закрепленными на задних кромках двух продольных листовых поверхностей у центрального лонжерона.

2. Крыльчатая лопасть по п.1, отличающаяся тем, что ее секции от передней кромки до зоны максимальной толщины образованы продольно изогнутой листовой поверхностью, закрепленной на П-образном центральном лонжероне, а незамкнутые участки ее профиля образованы чередующейся последовательностью отдельных листов, соединенных между собой плоскими поперечными перемычками - полунервюрами, снабженными надрезами для крепления с перехлестом на соединительном уголке их задних кромок и поочередно в средней части - на противоположных задних кромках передней листовой поверхности у центрального лонжерона.

3. Крыльчатая лопасть по п.2, отличающаяся тем, что ее незамкнутые боковые поверхности и соединительные перемычки - полунервюры образованы вертикальной полосой трапецеидального профнастила, который в средней части крыла охвачен концевыми кромками передней продольно изогнутой листовой поверхности и образует с ней ферму центрального сквозного лонжерона, соединяющего противоположные стороны крыла с его внутренней продольной полостью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ветро-гелиоэнергетики. Ветровое колесо содержит ступицу с радиально прикрепленными к ней лопастями.

Изобретение относится к ветроэнергетике. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам сегментного типа. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики. .

Изобретение относится к энергетике, в частности к конструкциям ветроэлектрических установок, у которых оси вращения роторов могут иметь различное положение относительно координатных осей, но всегда соосно с направлением воздушного потока, что может быть использовано для выработки электроэнергии за счет преобразования энергии воздушного потока, удаляемого вентиляционными установками из различных помещений (метро, заводские цеха и др.), а также на ветровых электростанциях с выдачей ее как в частную, так и в общественную энергосистемы.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в устройствах для генерирования энергии за счет силы ветра с горизонтальной осью вращения. .

Изобретение относится к ветровой энергетике, более точно, к ротору для применения в ветровых турбинах. .

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию в ветряных двигателях с осью вращения ротора, совпадающей с направлением ветра.

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

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель содержит горизонтальный вал с установленным на нем колесом с лопастями. Ветродвигатель дополнительно содержит закрепленный на обечайке ступицы колеса конусный направитель воздушного потока и наружную обечайку. На наружной обечайке равномерно размещены лопасти второго уровня. Лопасти первого уровня крепятся к обечайке ступицы колеса и конусному направителю. Образующие лопастей первого и второго уровня выполнены криволинейными с возрастающим углом атаки воздушному потоку. Изобретение направлено на повышение эффективности. 5 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэлектроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа. У ветроколеса электрогенератора сегментного типа, содержащего ступицу, лопасти с лонжеронами, выполненными в виде парусных оперений, согласно изобретению крепления лонжеронов к ободу, соединенному со ступицей с помощью спиц, выполнены в виде П-образных скоб, на вертикальных сторонах которых выполнены попарно расположенные вырезы, которые контактируют с ободом. П-образные скобы соединены с ободом крепежными элементами, а лонжероны закреплены на горизонтальных полках П-образных скоб. Преимуществом заявленного устройства является возможность использования лонжеронов лопасти одновременно в качестве конструкционных элементов и магнитопроводов сегментного генератора, что обеспечивает упрощение и удешевление конструкции при использовании парусных оперений. 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к ветроэнергетике. Ротор сегментного электрогенератора содержит вал, ступицу, обод и магнитопроводы, выполненные в виде двух уголковых соединений полос, одно из которых размещено внутри другого. Сами полосы снабжены креплениями к ободу. Технический результат состоит в повышении эффективности генератора при минимизации его стоимости за счет того, что ротор в магнитном отношении взаимодействует со статором по двум воздушным зазорам: внешнему и внутреннему, что уменьшает магнитное рассеивание. Дополнительное приращение ЭДС достигается за счет только дополнительных роторных элементов, при этом источник магнитного поля остается прежним. Использование элементов полосового типа повышает технологичность. 1 ил.

Изобретения относятся к области ветроэнергетики и могут быть использованы для преобразования энергии ветра. Лопасть (200) ротора состоит из тела (206) с имеющим напорную сторону (204.2) и сторону всасывания (204.1) аэродинамическим профилем (204), основания на первом конце тела (206) и наконечника (100) на втором конце тела, причем для соединения с наконечником (100) тело (206) имеет вторые компоненты соединительного механизма, которые содержат соответствующие первым направляющим средствам (110) наконечника (100) вторые направляющие средства (210), а также взаимодействующие с первыми блокировочными средствами (120) наконечника (100) вторые блокировочные средства (220). Наконечник (100) лопасти (200) ротора выполнен в виде самостоятельной, соединяемой с лопастью (200) детали, и имеет первую соединительную поверхность (102), направленную к соединяемой лопасти. Для создания соединения с лопастью (200) на соединительной поверхности (102) предусмотрены первые направляющие средства (110) с направлением (FR) ввода и первые блокировочные средства (120) в качестве первых компонентов соединительного механизма для закрепления наконечника (100) на лопасти (200). Использование изобретений позволит упростить использование установки и надежность ее транспортировки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветроколесам ветросиловых и ветроэлектроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения, преимущественно предназначенным для работы с электрогенераторами сегментного типа. Технический результат, заключающийся в упрощении и удешевлении конструкции, а также возможности обеспечения крутки, достигается за счет того, что основная лопасть ветроколеса снабжена шарниром, в котором закреплен угол Г-образного рычага, причем к его первой стороне присоединено натяжное устройство с тросом, а ко второй стороне - система балансиров. Парусные оперения выполнены в виде петель из ленты, концы которой закреплены на балансирах, а сама петля перекинута через трос. 4 ил.

Предложено ветроколесо, содержащее ступицу и лопасти из изогнутой упругой полосы, соединенные со ступицей. Каждая из лопастей образуется путем односторонней стыковки противоположных концов изогнутой упругой полосы. Кроме того, его лопасти установлены с расчетными углами заклинения на их конце и в узлах их соединения со ступицей. Применение изобретения позволит увеличить кпд ветроустановок. 2 ил.

Универсальный ротор относится к отрасли машиностроения, в частности к производству роторов для ветродвигателей, гидротурбин, гребных винтов, вентиляторов и летательных аппаратов. Универсальный ротор содержит как минимум две дугообразные лопасти, которые расположены вокруг оси 3 вращения ротора и каждая из которых связана с крепежным элементом, расположенным вдоль оси 3 вращения ротора. Образующая выгнутой боковой поверхности 1 дугообразной лопасти расположена близко к плоскости, которая параллельна оси 3 вращения ротора. Верхний край выгнутой боковой поверхности 1 дугообразной лопасти связан с краем вогнутой боковой поверхности 2 дугообразной лопасти. Вогнутая поверхность 2 дугообразной лопасти без крутых изгибов и углов наклонена от оси 3 вращения ротора в направлении к основанию этой лопасти. Связь края вогнутой боковой поверхности 2 дугообразной лопасти с верхним краем выгнутой боковой поверхности 1 дугообразной лопасти выполнена под углом. Противоположный край вогнутой боковой поверхности 2 дугообразной лопасти связан под углом с выгнутой боковой поверхностью 1 смежной дугообразной лопасти. Изобретение направлено на обеспечение уменьшения потерь энергии энергетического потока. 2 ил.
Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям, и может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения ветроколеса с набегающим воздушным потоком. Ветродвигатель содержит горизонтальный вал с установленным на нем основным многолопастным ветроколесом с лопастями повышенной площади в направлении воздушного потока, наружную обечайку и конусный направитель воздушного потока средней зоны. На ступице основного ветроколеса насажено дополнительное многолопастное ветроколесо меньшего диаметра с тороидальным направителем воздушного потока центральной зоны. Наружная обечайка дополнительного многолопастного ветроколеса крепится к лопастям основного ветроколеса. На наружных обечайках обоих ветроколес закреплены равномерно расположенные лопасти второго уровня. Изобретение позволяет повысить суммарную площадь лопастей. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к композициям конструкционного клея, и более конкретно к 2К композициям конструкционного клея. Адгезионнные композиции включают (a) первый компонент, содержащий (i) эпоксидный аддукт, который получен как продукт реакции реагентов, включающих первое эпоксисоединение, полиол, и ангидрид и/или дикислоту; и (ii) второе эпоксисоединение; и (b) второй компонент, который реагирует с первым компонентом, содержащим аминосоединение. Аминосоединение охватывает полифункциональный простой полиэфироамин на основе полипропиленоксида. Эти клеи могут быть использованы, чтобы соединить вместе субстратные материалы, такие как две половины корпуса лопастей ветряного двигателя. Изобретение позволяет получить адгезионные композиции с повышенной жизнеспособностью и обеспечивающие достаточную прочность связи. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 8 пр.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к ветряным электростанциям и ветряным турбинам. Турбина для ветродвигателя содержит верхние и нижние лопатки. Между лопатками на разных расстояниях закреплены крылья с образованием воздуховодов между верхними и нижними лопатками. Передняя часть крыла, расположенная ближе к центру, является направляющей, а задняя более высокая часть крыла, расположенная дальше от центра, является воздухозаборником. Каждое крыло включает верхнее и нижнее крылья. Верхнее крыло выполнено с возможностью изменения расстояния и угла по отношению к нижнему крылу. Технический результат заключается в увеличении рабочей площади турбины с одновременным упрощением конструкции. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх