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Fédération de Russie Patent RU2141059

WING (LAME) pour les éoliennes Avec auto-alignement AOA à la direction de l'environnement de flux entrant

WING (LAME) pour les éoliennes Avec auto-alignement AOA à la direction de l'environnement de flux entrant

Nom de l'inventeur:. Mikulenok VV; Danilevich YA.B. Kirichenko BE. Sapozhnikov VA. Yudin Y.
Le nom du titulaire du brevet: Division Entreprise État de problèmes d'électricité du Département des problèmes physiques et technique de l' énergie de l' Académie russe des sciences
Adresse de correspondance :. 191186, Saint - Pétersbourg, Palais Embankment, 18, OEEP RAS, Stankowski VM
Date de début du brevet: 23.12.1998

Wing (paddle) destiné aux centrales d'énergie utilisant l'énergie de l'écoulement du milieu et de le convertir en énergie mécanique, mais peut aussi être utilisé comme un rigide voile à voilure de type moulin à vent, moteur hydraulique, etc .. Wing avec l'auto-ajustement de l'angle d'attaque à la direction de l'écoulement du milieu entrant est réglé sur structure mobile pouvant tourner autour de son propre axe. Unité d'aile comprend le changement de l'angle d'attaque de la voilure par rotation de son axe, en agissant sur lui par l'intermédiaire du volet de liaison d'entraînement monté sur le côté du bord de fuite pivotant. L'appareil change l'angle d'attaque représente l'axe, une extrémité étant placée à l'intérieur du volet entre les deux plaques et pliée selon un angle de 120-135 ° avec la possibilité de se déplacer entre les plaques, et l'axe est mobile en rotation, et sa seconde extrémité est située à l'intérieur de l'aile et est reliée cinématiquement avec une structure mobile par contrainte élastique de retour au-delà de l'axe de rotation de la rotation du couple de travail. Cinématique axe de la partie de communication de l'appareil change l'angle d'attaque, qui est situé dans l'aile, avec la structure mobile est réalisée sous la forme d'un engrenage conique monté sur un axe coopérant avec un pignon conique monté dans le boîtier de la structure mobile, ou une liaison souple. Le dispositif vous permet de faire une utilisation maximale de l'énergie du flux entrant.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention concerne les centrales d'énergie en utilisant le moyen d'énergie de flux et de le convertir en énergie mécanique, et un art de mouvement et peut être utilisé comme un rigide voile aile de type moulin à vent, et autre moteur hydraulique.

Connu centrale éolienne certificat d'auteur URSS N 1442692/1 / ayant monté sur un arbre rotor vertical à lames rotatives sur la barre de transport horizontal. les ailes tournant dispositif comprend des paires de poussée reliés à une des extrémités des lames, dans lequel l'appareil est muni de mécanismes de manivelle tournant, chaque manivelle au moyen de leviers et d'articulations reliées aux autres extrémités de chaque paire de tiges.

Ce régime permet à l'indépendance complète des modes aérodynamiques de chaque lame de la direction du vent. Cependant, la restriction de la mobilité empêche la création d'une aile séparée de la traction sur l'ensemble du trajet de la surface de balayage. Cela conduit à une diminution marquée de l'efficacité énergétique de l'écoulement du vent.

Lame articulée connue avec réglage automatique de l'angle d'attaque et la cambrure du brevet US n 5193978/2 / adoptée comme un prototype comprenant la section avant, qui, avec l'aide d'un dispositif à parallélogramme est mis en rotation autour de son axe vertical (parallèle à l'axe de rotation du rotor, qui est attaché aux ailes transversales radiales ), et est fixé à un angle d'attaque à l'écoulement venant en sens inverse. La partie arrière de la lame est reliée à l'avant par un dispositif à charnière. Le levier de commande est couplé de manière pivotante à l'axe de la lame par un mécanisme à parallélogramme et la section de lame arrière. La partie arrière de la lame, en tournant simultanément l'avant, est toujours parallèle au levier de commande, ce qui conduit à une modification de l'angle lame d'attaque et la direction d'écoulement est parallèle au levier de commande - de sorte que la courbure du profil varie. A angles d'attaque est possible d'obtenir la portance maximale. La lame peut être utilisé pour convertir le flux d'énergie ou de mouvement dans le flux.

Inconvénients du prototype sont:

1. La présence de bras en saillie qui créent des pertes aérodynamiques.

2. Mauvaise stabilisation de la position de la lame dans le courant - la lame peut laisser un angle d'attaque négatif.

3. Lorsque le vent fort par feathering le rabat à angle droit à l'écoulement, ce qui crée la possibilité d'une défaillance structurelle.

4. Incapacité de faire une rotation complète autour de son axe, comme le levier de commande a deux points d'installation fixée rigidement.

Tout cela permet une utilisation maximale de l'énergie du vent ou de débit hydraulique.

La tâche à résoudre par l'invention est l'utilisation maximale de l'énergie du vent ou de l'eau débit en obtenant le résultat technique suivant: de manière significative, à 0,8, l'amélioration de l'efficacité énergétique du vent ou de débit hydraulique; la possibilité d'une utilisation efficace tel qu'il est installé automatiquement sur le flux de l'aile.

Le problème technique posé est obtenue par le fait que dans l'aile d'un auto-ajustement de l'angle d'incidence par rapport à la direction d'écoulement libre support monté sur une structure mobile est mobile en rotation autour de son axe et comportant un dispositif de changement de l'angle d'aile d'attaque en faisant tourner son axe, en agissant sur lui par l'intermédiaire du volet de liaison d'entraînement monté au niveau du bord de fuite du dispositif en rotation de l' aile modifie l'angle d'attaque représente l'axe, une extrémité étant placée à l' intérieur du clapet entre les deux plaques et plié suivant un angle (120-135) ° C pour se déplacer entre les plaques, l'axe de rotation est agencé de manière à et sa seconde extrémité est située à l'intérieur de l'aile et cinématiquement relié à la structure mobile par contrainte élastique de retour au-delà de l'axe de rotation de rotation du couple de travail.

Cinématique axe de la partie de connexion modifie l'angle du dispositif d'attaque disposé dans l'aile, avec la structure mobile est formée comme un pignon conique monté sur un axe coopérant avec un pignon conique monté dans le boîtier dans la structure mobile ou une liaison souple.

L'invention est illustrée par l'exemple vetrogidrodvigatelya dessins, dans lesquels:

WING (LAME) pour les éoliennes Avec auto-alignement AOA à la direction de l'environnement de flux entrant

Fig. 1 - Vue générale vetrogidrodvigatelya;

Fig. 2 - vue de dessus avec des diagrammes vectoriels des vitesses et des forces;

Fig. volets - 3;

4 - le schéma cinématique du dispositif d'auto-ajustement de l'angle d'attaque.

L'invention comprend un verticale des pales de rotor 1, l'arbre 2 est monté sur l'embase 3. A l'intérieur de la base 3 sont disposées et un multiplicateur électrique, non représenté sur les dessins. L'extrémité inférieure de l'arbre est relié cinématiquement à l'arbre du multiplicateur. Dans la partie supérieure de l'arbre 2 monté sur moyeu 4 qui est fixé de manière rigide à la tige radiale 5, espacés uniformément autour de la circonférence. Le nombre de tiges radiales 5 égal au nombre de lames 1. Dans le mode de réalisation décrit de la conception de l'éolienne est considérée comme une version à trois pales du rotor, mais le nombre d'ailettes peut être plus grande.

Les lames 1 sont montées sur les extrémités de la tige radiale 5 dans un rouleau pouvant tourner librement autour d'axes 6 parallèles à l'axe du rotor 2 du rotor. Chaque lame 1 est constituée de l'aile inférieure 7, l'aile supérieure 8 et 9. Le clapet de commande inférieur 7 et 8, les ailes supérieures sont rigidement reliés entre eux par un galet 6, tournant librement dans un palier 10 qui est monté dans un boîtier 11 monté de façon rigide sur l'extrémité de la tige radiale 5. ainsi, chaque paire d'ailes 7 et 8 peuvent tourner librement autour de leur axe parallèle à l'axe de l'arbre 2 du rotor. Trapèze en termes des ailes 7 et 8 ont un profil symétrique aérohydrodynamique. axe des ailes de rotation 7 et 8 passe par le foyer de l'aile à une distance de 30% de la corde du bord d'attaque qui ne provoque pas le déplacement du centre de la pression dynamique de l'écoulement dans les angles de travail d'attaque de la lame et les lames en drapeau en rafales de vent lourds fournis principalement rabat établi pour le bord de fuite 8 aile.

Les ailes sont équilibrées de manière à ce que leurs centres de gravité situés sur l'axe de rotation, à savoir à l'axe du rouleau 6, ce qui élimine l'influence des forces centrifuges sur la force aérohydrodynamique lorsque le rotor tourne.

Le volet de commande 9 situé sur le bord de fuite de l'aile 8, il a aérohydrodynamique (mutuellement) profil. Zone de contrôle volet 9 est d'environ 10% de la superficie de la surface latérale de la lame, ce qui assure une bonne manipulation et positionner la lame dans la stabilisation de l'écoulement. Le volet de commande 9 est conçu pour tenir la lame 1 à un angle d'attaque optimum au vecteur de vitesse d'écoulement apparente. avoyage Aerogidromehanicheskaya est effectué en réglant l'angle du dispositif d'attaque disposé dans le logement 12 dans le boîtier 13 du rabat supérieur de l'aile 8 de commande 9 est monté pivotant autour d'un axe 15, tournant dans des paliers 16 qui sont montés sur des consoles 17 fixées sur le bord arrière de l'aile 8 . a l'intérieur du volet 9 sont montées deux plaques planes parallèles 18 avec un jeu garanti entre eux. L'écart entre les plaques 18 entre la manivelle axe 19 qui est solidaire de l'axe 20 à un mécanisme d'angle (120-135) ; o, en rotation dans des paliers 21. L'angle au sommet d'intersection des axes 19 et 20 situés sur la ligne axiale de l'axe d' articulation 15 et la rotation du volet 9 un angle est converti en l'axe de rotation 20 et vice versa. A l'autre extrémité de l'arbre 20 ayant une surface plane sur la surface latérale de l'engrenage conique 22 monté à rotation dans le couple de travail est dépassée. La roue dentée 22 est munie d'un mécanisme de suivi pour contrôler le temps de rotation sur l'axe 20 pour la mise en drapeau des pales à grain et vient en prise avec le pignon conique 23. Le pignon conique 23 est libre en rotation sur l'arbre 6. Le pignon conique bride 23 sur la surface latérale 24 comporte un évidement par lequel le dispositif de serrage (par exemple, ferme Mises) rouleau oblique 25. le rouleau de fixation 25 fixe engrenage 23, ne lui permettant de tourner par rapport au boîtier 11 et peut être pressé par le levier 26, un régulateur centrifuge.

En augmentant la vitesse angulaire au- dessus du F régulateur de poids cf force centrifuge calculée 26 augmente et le levier 27 contre la force d'un clip, appuyez sur le rouleau 25 contre la bride 23. Le pignon conique est tourné dans le boîtier 11 et le flyugiruetsya de l' aile, mais reste dans la position emplumé seulement jusqu'à est la vitesse angulaire est réduite à la valeur calculée. seuil prêtent à une réglementation de contrôle. Dans la position accord initial voler volet 8 et 9 sont situés sur une ligne droite perpendiculaire à la ligne médiane de sa tige radiale, à savoir sur la tangente au cercle de rotation.

angle de la lame de pose aérohydrodynamique principe de l'attaque est basée sur la différence de l'emplacement de la pression dynamique des centres d'écoulement sur une partie convexe de surface portante symétrique et profil symétrique de volet concave. Si vous modifiez l'angle d'attaque de l'aile symétrique profil convexe à ses valeurs supercritiques de pression dynamique le long du centre de la corde et l'aile ne bouge pas ne se sent pas la force de rappel. Au centre du volet de pression dynamique avec une déviation minimale de la position de plumes est déplacé vers le bord de fuite, et il cherche à retrouver sa position de plumes. Rabat relié cinématiquement à l'aile, qui est monté de façon rigide à l'intérieur du mécanisme de boîtier cinématiquement associé à la barre radiale dans sa position azimutale par rapport à la direction d'écoulement. L'angle d'attaque dépend de chaque aile 19 à un angle prédéterminé et azimutale axe 20 (bien sûr) de l'angle de l'aile à la vitesse du vent à une vitesse de rotor donné.

L'invention fonctionne comme suit:

Considérons le moment initial de l'impact de l'écoulement sur le rotor stationnaire. Le flux affecte le volet 9, qui tente de prendre une position directionnelle, tourne avec l'aile à un angle. Ensemble avec le volet 9 sont mis en rotation et la plaque plane 18, qui se trouve entre l'axe de manivelle 19. L'axe 19 tourne en même temps que les plaques 18 dans le plan horizontal, tout en glissant sur la surface d'une des plaques dans un plan vertical; avec une relation de sinus-cosinus. axe mécanisme 20 communique engrenage couple conique 22 et le pignon 23, une course d'essai jusqu'à ce que la corde du volet est écoulement parallèle. L'angle de déviation maximale du volet par rapport à la corde de l' aile 8 de cette construction est de 45 °.

Si elles sont forcées rotation par rapport à l'aile volet 9 8 45 o engrenage 22 est tournée de 90 o et obkatyvayas sur le pignon 23, tourne la lame 1 à 90 ° de la position initiale. Lorsque ce volet se 9 tourne dans l' espace à un angle de 90 o +o = 45 135 o. Le rapport moyen entre l'angle de rotation de l'aile 8 de 90 ° C, et l'angle total de rotation du volet 9, égal à 135 °, égal à 0,66, et l'angle d'attaque = -0.66 . Lorsque le rotor est immobile = = 90º, = 90º-59,4º = 30,6º. L'aile est situé dans: un azimut 0 o ou 180 o la pression dynamique et la force exercée sur elle est immédiatement transformée en une force de poussée dirigée tangentiellement au cercle de rotation du rotor. Le rotor commence à tourner à une vitesse circonférentielle V , Chaque aile induit un contre-courant -V = V et elle affecte le débit est égal à la somme algébrique des vecteurs V T et V, à savoir V A et faisant un angle un vecteur V Qui à son tour forme un angle c avec le T. vecteur V Etant donné que la plus grande vitesse d'écoulement est possible avec l'utilisation de V Le V t = 2 ·, t. E. La vitesse relative avec Z = 2, et Théorème application pour les navires naviguant cours, nous pouvons calculer la poussée produite par chaque aile, et le calcul de la poussée totale des ailes d'une rotation complète. Ainsi, les volets, le suivi des flux de V A, crée constamment tournant sur l'axe 20, l'angle d'attaque fournissant constamment T poussée dirigée le long de la ligne V de vecteur . Une forte rafale de vent sur le volet 9, il y a une pression dynamique latérale supplémentaire. Couple sur l'arbre 20 augmente de façon spectaculaire et le pignon 22 tourne sur l'axe 20. Le volet 9 devient liaison cinématique solidaire de l'aile 8 et flyugiruetsya. Pour l'angle de l'aile 8 est actuellement zakritichny et flyugiruetsya. Un processus similaire se produit avec d'autres ailes, qui est, le rotor "obezvetrivaetsya", et après avoir passé un tourbillon d'ailes, tandis que dans l'azimut = 90º, encore une fois réduit sa maintenabilité

En augmentant la vitesse d' écoulement V T ou la réduction du stress électrique , il peut augmenter la vitesse V circonférentielle = R. Augmentation - La vitesse angulaire augmentera la cf F - régulateur de la force centrifuge 26, et il va appuyer sur le levier 27, le galet 25 de l'évidement 24 sur la bride de l'engrenage conique 23, et elle provernetsya dans le boîtier 11. Sous l'influence du volet 9, l'axe 20 de l'aile libéré axe 19 et liens de cinématiques dans et aller à la position plumes jusqu'à ce que la vitesse du rotor est réduite au calcul, puis récupérer les mécanismes de fonction en passant par le point = 90º.

L'efficacité de l'aile a essayé et testé des modèles de la voile d'un catamaran et une turbine carrousel de vent.

RÉFÉRENCES

certificat de 1. Auteur URSS N 1442692 -Analogiques.

2. Le brevet US N 5193978- prototype.

REVENDICATIONS

1. aile (paddle) avec un angle d'attaque à la direction du flux incident du milieu à auto-alignement, montés sur une structure mobile peut tourner autour de son propre axe, le dispositif comprenant: changer l'angle d'attaque de la voilure par rotation de son axe, en agissant sur lui par l'intermédiaire du volet de liaison d'entraînement monté sur le bord de fuite pivoter l' aile, caractérisé en ce que la variation de l'angle du dispositif d'attaque est un axe, une extrémité duquel est disposée dans le volet entre les deux plaques et pliée selon un angle de 120-135 ° pour pouvoir se déplacer entre les plaques, et l'axe est mobile en rotation, et sa deuxième extrémité située à l'intérieur de l'aile et cinématiquement relié à la structure mobile par contrainte élastique de retour au-delà de l'axe de rotation de rotation du couple de travail.

2. L'aile (palette) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie d'arbre de raccordement cinématique du dispositif de réglage modifie l'angle d'attaque, qui est située dans une conception d'aile mobile est formé comme un engrenage conique monté sur un axe coopérant avec un pignon conique monté dans le boîtier la structure mobile.

3. aile (palette) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie d'arbre de raccordement cinématique du dispositif de réglage modifie l'angle d'attaque, qui est située dans une conception d'aile mobile est réalisé sous la forme d'un accouplement flexible.

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Date de publication 31.01.2007gg