Способ форсирования горизонтально-осевой ветровой турбины

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ форсирования горизонтально-осевой ветровой турбины, заключающийся в том, что лопасть форсированной ветровой турбины выведена в комлевой части на закритический, по углу притекания воздушного потока, режим обтекания путем уменьшения угла относительной закрученности сечений выбранного прототипа лопасти с установкой по передней кромке такой лопасти предкрылка. Изобретение направлено на получение максимально возможного коэффициента использования энергии ветра. 1 з.п ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области техники, использующей энергию воздушного потока, ветра (скоростной напор).

Уровень техники

Настоящее изобретение описывает метод форсирования горизонтально осевой ветровой турбины и определяет область его применения.

В данном изобретении в качестве прототипа рассматривается одно-, двух- или трехлопастная (в пределе - без ограничения количества лопастей) горизонтально осевая ветровая турбина, в которой лопасть может иметь угол относительной закрученности сечений в диапазоне от 0° до 90°.

Раскрытие изобретения

Согласно общепринятой методике, в настоящее время применяется аэродинамическая модель ветровой турбины, лопасти которой находятся в режиме ламинарного обтекания воздушным потоком (с углами атаки до 5° в каждом их сечении). В данном изобретении рассматривается форсированная горизонтально осевая ветровая турбина, лопасти которой в своей комлевой части находятся в закритической, по углам притекания потока, иначе, в срывной, зоне обтекания. Этот режим достигается путем уменьшения угла относительной закрученности сечений лопасти. Установив по передней кромке комля такой лопасти предкрылок (дефлектор), можно использовать закритический режим обтекания потоком, ламинируя его.

Применение метода форсирования горизонтально осевой ветровой турбины позволяет получить дополнительный импульс по направлению ее вращения с целью увеличения крутящего момента. Это допущение можно обосновать, следуя теории лопасти: чем больше отклонение потока за каждым сечением лопасти, тем больше движущая сила ветровой турбины в целом.

В пользу метода форсирования ветровых турбин с горизонтальной осью вращения свидетельствует определение из теории Беца-Жуковского - максимальный коэффициент полезного действия ветровой турбины (предел Беца-Жуковского, равный 59,3%), достигается, когда скорость воздушного потока за ветровой турбиной становится в три раза ниже скорости воздушного потока перед ветровой турбиной. Достижению максимального приближения к пределу Беца-Жуковского способствует применение предкрылка (дефлектора): по принципу своего действия он отклоняет (тормозит) ветровой поток за турбиной, более, чем любое из известных устройств, применяемых в прототипе.

Описание чертежей

Фиг. 1 Возрастание эффективности ветровой энергетической установки (ВЭУ) посредством применения форсированной ветровой турбины на примере графика «мощность - ветер» :

- для выбранного прототипа ветровой турбины;

- для форсированной ветровой турбины,

где:

- V01 - начальная скорость ветра форсированной ветровой турбины;

- V02 - начальная скорость ветра прототипа ветровой турбины;

- Vном1 - номинальная скорость ветра форсированной ветровой турбины;

- Vном2 - номинальная скорость ветра прототипа ветровой турбины;

- Vi - произвольно выбранная скорость ветра в диапазоне между V02 и Vном1.

Представлена графическая интерпретация ожидаемого эффекта, состоящего в приросте выходной мощности на величину ΔР в каждый момент времени, по отношению к прототипу. По достижении ВЭУ номинальной выходной мощности Рном вступает в действие программа ограничения угловой скорости вращения ветровой турбины, аналогичная прототипу.

Фиг. 2 Варианты исполнения лопасти форсированной ветровой турбины, где:

1 - лопасть;

2 - предкрылок;

β - угол относительной закрученности сечений лопасти и предкрылка:

- для лопасти прототипа;

- для лопасти форсированной ветровой турбины;

- для предкрылка лопасти форсированной ветровой турбины.

I - вариант исполнения лопасти форсированной ветровой турбины со скачкообразным переходом по углам относительной закрученности сечений лопасти от комля к перу.

II - вариант исполнения лопасти форсированной ветровой турбины с наличием участка интегрированного перехода от комля к перу.

Заштрихованный участок - перо лопасти.

У форсированной ветровой турбины угол относительной закрученности сечений лопастей β на величину Δβ меньше, чем у прототипа.

Примечание к фиг. 2: Отношение OX/OL (где ОХ - комлевая часть, обслуживаемая предкрылком, OL - общая длина лопасти) тем больше, чем больше угол относительной закрученности лопасти ветровой турбины выбранного прототипа.

Осуществление изобретения

Величина Δβ, на которую следует уменьшить угол относительной закрученности сечений лопасти форсированной горизонтально осевой ветровой турбины, может быть определена расчетным или эмпирическим путем, на основе анализа поляры выбранного аэродинамического профиля, с предкрылком и без него, с тем, чтобы вывести комель лопасти в диапазон закритических углов притекания воздушного потока.

Лопасть форсированной горизонтально осевой ветровой турбины может быть выполнена в варианте с интегрированным участком перехода от комля к перу, а также в варианте со скачкообразным, по углу относительной закрученности сечений, переходом от комля к перу.

В частном случае предкрылок может быть установлен по передней кромке лопасти форсированной ветровой турбины по всей ее длине, для упрощения технологии производства или по конструктивной необходимости. В этом случае отношение OX/OL равно 1.

1. Способ форсирования горизонтально-осевой ветровой турбины, отличающийся тем, что лопасть форсированной ветровой турбины выведена в комлевой части на закритический, по углу притекания воздушного потока, режим обтекания путем уменьшения угла относительной закрученности сечений выбранного прототипа лопасти с установкой по передней кромке такой лопасти предкрылка.

2. Способ форсирования горизонтально-осевой ветровой турбины по п. 1, отличающийся тем, что комлевый участок лопасти, выведенный на закритический режим обтекания воздушным потоком, имеет собственный угол относительной закрученности сечений; при этом предкрылок, обслуживающий данный участок лопасти, имеет собственный угол относительной закрученности сечений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу подачи электрической мощности имеющего несколько ветроэнергетических установок (100) ветрового парка (112) в сеть (120) электроснабжения, при этом каждая ветроэнергетическая установка (100) предоставляет электрическую мощность установки (PA), и сумма всех предоставляемых мощностей (PA) подается в качестве мощности парка (PP) в сеть (120) электроснабжения, и для каждой ветроэнергетической установки (100) задается заданное значение (PAsoll) установки для задания подлежащей предоставлению мощности (PA) установки, и заданное значение (PAsoll) установки регулируется с помощью регулятора (R1, R2) в зависимости от регулировочного отклонения (ΔР) в виде сравнения подаваемой парковой мощности (PPist) с заданным значением (PPsoll) подлежащей подаче парковой мощности (PP).

Изобретение относится к способу подачи электрической мощности имеющего несколько ветроэнергетических установок (100) ветрового парка (112) в сеть (120) электроснабжения, при этом каждая ветроэнергетическая установка (100) предоставляет электрическую мощность установки (PA), и сумма всех предоставляемых мощностей (PA) подается в качестве мощности парка (PP) в сеть (120) электроснабжения, и для каждой ветроэнергетической установки (100) задается заданное значение (PAsoll) установки для задания подлежащей предоставлению мощности (PA) установки, и заданное значение (PAsoll) установки регулируется с помощью регулятора (R1, R2) в зависимости от регулировочного отклонения (ΔР) в виде сравнения подаваемой парковой мощности (PPist) с заданным значением (PPsoll) подлежащей подаче парковой мощности (PP).

Изобретение относится к ветроколесам ветросиловых и ветроэлектроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения. Ветроколесо содержит ступицу, спицы, парусные лопасти и натяжные элементы, выполненные в виде упругого стержня, закрепленного первым концом в торце одной спицы, а парусная лопасть - в виде четырехугольного перегнутого по диагонали паруса, свободные углы которого соединены с вторым концом упругого стержня, а сама лопасть обернута вокруг спицы.

В заявке описан носитель компонентов для электрических/электронных конструктивных элементов (1, 2, 3), например, для комбинации с корпусом (4) замка или в качестве составной части корпуса (4) замка двери транспортного средства, содержащий подложку (4) и схемную структуру (6, 7) из токопроводящих дорожек, выполненную с возможностью соединения с подложкой (4) и образованную отдельными металлическими токопроводящими дорожками (6, 7).

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение стабилизации сети электроснабжения.
Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроколесо содержит вал, ступицу, парусные лопасти.
Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроколесо содержит вал, ступицу, парусные лопасти.

Изобретение относится к ветроколесу. Модульное ветроколесо содержит дугообразные лопасти, которые расположены вокруг оси вращения ветроколеса, каждая из которых связана с крепежным элементом, расположенным вдоль оси вращения ветроколеса.

Изобретение относится к ветроколесу. Модульное ветроколесо содержит дугообразные лопасти, которые расположены вокруг оси вращения ветроколеса, каждая из которых связана с крепежным элементом, расположенным вдоль оси вращения ветроколеса.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – повышение надежности поддержки сети с помощью ветроэнергетических установок.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроколесо содержит ступицу, лонжерон, выполненный в виде трубы, лопасти в виде упругих пластин, передняя кромка которых имеет форму арки, и снабжено дополнительным лонжероном, на передней кромке пластин выполнены выемки под дополнительный лонжерон, пластины снабжены стягивающими хомутами, основной и дополнительный лонжероны скреплены на внешней стороне.

Изобретение относится к элементу лопасти ротора для ветроэнергетической установки, лопасти ротора ветроэнергетической установки и к способу изготовления лопасти ветроэнергетической установки.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Устройство ветродвигателя, содержащего лопастные винты разного диаметра, расположенные в параллельных вертикальных плоскостях на общей оси вращения от винта малого диаметра к следующему винту большего диаметра относительно предыдущего с зазором между ними, в котором винты представляют собой тихоходные лопастные винты и быстроходные лопастные винты и расположены со смещением на равный угол с возможностью не перекрывания лопастей винтов вдоль общей оси вращения, при этом ветродвигатель выполнен с возможностью самоустановки по потоку ветра при набегании потока ветра под углом к общей оси вращения.

Изобретение относится к ветроколесам ветросиловых и ветроэлектроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения. Ветроколесо содержит ступицу, спицы, парусные лопасти и натяжные элементы, выполненные в виде упругого стержня, закрепленного первым концом в торце одной спицы, а парусная лопасть - в виде четырехугольного перегнутого по диагонали паруса, свободные углы которого соединены с вторым концом упругого стержня, а сама лопасть обернута вокруг спицы.
Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроколесо содержит вал, ступицу, парусные лопасти.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветрогенератор, содержащий установленное на валу ветроколесо с лопастями и электрогенератор, причем лопасти ветроколеса оснащены энергоизлучателями, примыкающими непосредственно к поверхностям лопастей, на которые действует подъемная сила при обтекании лопастей ветропотоком и которые отделены от противолежащих поверхностей лопастей энергоизоляционными экранами.

Изобретение относится к ветроколесу. Модульное ветроколесо содержит дугообразные лопасти, которые расположены вокруг оси вращения ветроколеса, каждая из которых связана с крепежным элементом, расположенным вдоль оси вращения ветроколеса.

Изобретение относится к турбине на воздушном или водном потоке. Турбина состоит, по меньшей мере, из двух полых объемных колес, вложенных одно в другое.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроколесо ветроэлектрогенератора сегментного типа содержит ступицу, спицы, обод, лопасти с устройством крепления к ободу.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Каскадный ветрогенератор содержит, по меньшей мере, наклонный воздуховод цилиндрической формы, в нижней части которого установлен нагреватель, к верхней части указанного воздуховода посредством изогнутого переходника присоединен горизонтально расположенный воздуховод, состоящий из отрезков труб цилиндрической формы различного диаметра, соединенных с возможностью форсирования воздушного потока через уменьшение сечения воздуховода, внутри горизонтального воздуховода соосно с ним установлены, по меньшей мере, две осевые турбины, каждая из которых подключена к своему электрогенератору.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ форсирования горизонтально-осевой ветровой турбины, заключающийся в том, что лопасть форсированной ветровой турбины выведена в комлевой части на закритический, по углу притекания воздушного потока, режим обтекания путем уменьшения угла относительной закрученности сечений выбранного прототипа лопасти с установкой по передней кромке такой лопасти предкрылка. Изобретение направлено на получение максимально возможного коэффициента использования энергии ветра. 1 з.п ф-лы, 2 ил.

Наверх