Лопать вітроустановки

МПК ?Р03Д1/06. Лопать вітроустановки. Винахід відноситься до вітроенергетики, а саме, до лопатів роторів вітроустановок з вертикальною віссю обертання. , j Відома лопать вітроустановки, яка містить крило аеродинамічного профілю (див. Заявку ФРГ №3603890, М кл. НВД1 /06, 1988). Недоліком цієї крилової лопаті є вузький діапазон кутів атаки, при яких відбувається безвідривне обтікання потоком повітря поверхні лопаті. При роботі лопаті поза вищеназваного діапазону виникає відрив потоку, шо погіршує аеродинамічні характеристики лопаті і, у свою чергу, знижує потужність вітроустановки. К недолікам цієї лопаті також відноситься і відсутність самозапуску ротора вітроустановки. Відома також лопать вітроустановки з вертикальною віссю обертання, яка містить два елементи: перший має назву предкрилок з зовнішньою і внутрішньою стосовно осі обертання вітроустановки сторонами, та другий, у вигляді крила з аеродинамічним профілем, при ньому внутрішня сторона предкрилка подовжена відносно зовнішньої сторони і вхідна кромка крила зміщена до неї з утворенням по висоті лопаті радіального проміжку, (див. Патент України №2246^Н, М. кл. ЬШД 1 /06, ГОЗДЗ/06, 03.03.98). Ця лопать має розширений діапазон некритичних кутів атаки, що поліпшує її роботу у вертикально-осьовій вітроустановці, а також забезпечує самозапуск ротора за рахунок наявності предкрилка оригінальної форми, і таким чином змінює аеродинамічні характеристики лопаті, які значно поліпшуються. Однак на окремих ділянках круговій траєкторії руху може виникнути відрив потоку от поверхні розрідження лопаті, оскільки робочі кути атаки можуть і у цьому випадку виходити за межи докритичного значення, і плавною сходу потоку з задньої кромки крила не буде, що негативно відбувається на потужній характеристиці вітроустановки у робочому режимі і зменьшує коефіцієнт використання енергії вітра установки у цілому. Звідси випливає, що момент порушення, який створює предкрилок, може мати недостатню величину і таким чином не забезпечити самозапуску ротора. Ця установка найбільш близька до запропонованої по технічній суті і досягаемому результату і прийнята за прототип. В основу винаходу поставлена задача створення лопаті ытрпустановки з вертикальною віссю обертання, в якій шляхом змінювання конфігурації аеродинамічного крила забезпечується поліпшення умов самозапуску установки і зберігається обтікання лопаті с плавним сходом потоку повітря з її задньої кромки на всій круговій траєкторії руху у робочому режимі, що зумовлює підвищення потужної характеристики вітроустановки. Писі явлена задача вирішується тим, шо у лопаті тшроуста:ювки, містить крило аеродинамічного профілю ч>диавс і установленим д крилом з охватом Гюго вхідної кромки преокрилгом п зовнішньою І внутрішньою стосовно осі обертання вігроустаговки сторонами, причому внутрішня сторона предкрилка подовжена відносно зовнішньої с горяни І 'вхідна кромка крила зміщена чо неї з утворенням по висоті лопап радіального проміжку, зщно з винаходом, крило складається з 'во.к ча. inn: нгпухомоі. яка уявляг собою частину грила з боковими г ілвеп*ня\ш вхілною кромкою і хордою, яка склала^ н? меньш половини хорт і ним/тиою кри:т я. та рухомої, яка виконана у вигляді елементу з юн* им м^ямим або зігнутим аеродинамічним профілем чи то прямої або •ІІГНМОІ" "ластинм. які іменуються закрилком, при ньому загрилок \ciJHwbjiLHM>i >а перу «сомою частиною крила чи з проміжком по хорді мїі'л... - г и і'хм ньогм і т можливістю поворот}' ипвколо пс і яка по^інїтм-і^іиі v, ооласг вхідної'кромки закрилка, ик\}\ул цього, закрилок ма^ обмежувачі повороту і прз'жииг при ньому ц\і\ гриння по відношенню до осі обертання вітр^установки бокова /гокеохня іак-пилха '?>'днана з відповідними обмежувагпми повороту за {опомоюю гт\'жип. Іміна KOHCTOVK'HII лопаті, таким чином, з усіма суттєвими ознаками, НКЛН ) ЧДКЇЧ 'І виміни», забезпечує обтікання лопагі потоком повітря з платним сходом потоку повітря з задньої кромки закрилка ч-» всій круговій фаек^орп руху лопаті, суттєво 'збільиіуг при цьому ^иьп;?исычнч ЄМЇП^ПІ вітру ^а рахунок зменьптеннч ог^ру і збільтіїення ^ l l; l. n l м 4 - J b ^ " ) l t мли лопатк що підвиїцу*4 п'мл'жнк 1 характеристику v пыому і. окрім цього, поліпшує умови егмозапуосу ротора ІІе ІІОЯС НЮГГ:ХЯ слід уючим . Зміна ко їіс тукин -фила п р о ф і л ю з б ш ы и у г м о м е н т п о р у л і е н н я р о т о р а п ст.шу спокою, оскільки закрилок на лопаті, який ся, наприклад, на навітряній стороні ротора, бупе повертатися Hvi ліянн^м повітряного потоку і збільшувати момрнтоутворюпальну силу, ще : mшшшус умови само^апуску. У той час, на робочому режимі ичхрнлок маг можлив'сть орієнтуватися по набігаючому/ потоку при всіх ІН *ІЧСННИХ куга а'іаки маючих місце на Kpvi-овій фагкчорії руху лопать ML - у свою чергу, спричинить приєднання до бокової поверхні закрилка по ге к'\ який раніше підірвався від поверхні предкрилка на стороні ро їр^іження, шо І забе^їіечуг обтікання лопаті з плавним сходом потоку з ї а , і н м ! "кромки закрилка на всій круговій гра^кторм, і таким ітином -меныпуг опір і збільшує піднімальну силу лопаті, шо пітдшщус коефіцієнт внкорисіання енергії їіітру установки у цілому. 1 ^писаний нише ефекг буде максимальним при повороті закрилка саме на иаьнряній сюроні роюра. На підвітряній же стороні швидкість поюку ііиьпря суітево зменьіиується внаслідок ефекту ного гальмування, і відповідно буде шеньшуватися робочий кут атаки, таким чином, що Гюго "Чо'и-нчя може не виходити із докригичгіото Діапазону, гому у лаіюч> «їмпадку позитивний ефект от повороту закрилка (у 'зовнішню tі vpoHyi буче мінімальним, > друк?) сторони, виникнення відцентрової сили при нелбііу иентра lid'. э акри І К У і вії сю мого повороту приводить до того. ЇІЮ величина кута Ї ї М '-г 'ч у чакрилка у т.жнішню сторон}' перевитлуг потрібну а це у свою чем v, up-ходить до збільшення опору лопаті й потінню поіужньої х-іракіериіжки йітр(-установки. Щоб виключити i l f % закрило:- мас (д~змежур-ліи повороту при цьому межи Ґюго повороту на навітряній сіороні V4фоусгановг^ визначаються максимальною величиною кута ** * лк і з iiojo\-y. який Hjnirar на лопать, лля кожної конкретної установки, ч,і пі іиіігзяяіи '-і'Т г горяні у випа.тку збігу исятру мас зэкрилка ^ віссю 1 ^ межи повороту визначаються аналогійно, } плогивноч'у разі -г у ЇЛПНМПНЮ сторону виклточено. v»a^.»Hj орю-пмчія закрилка і обмежл'вачами поророт}* иіпносчо осі нчх ^ї'П'ї.'\\хгаи''.ч'н до-?в ] j u i v »*анмхж> осі, яка розташована в області передньої кромки 9 з ак рилк а 7. К у х повороту - закрилка 7 оточений обмежуг.дчами 10 і 1 1 , при , І М ) М \ нну ірміїня тю КІ/ЇНОШЄННЮ до осі обертання вітр^устаноьки бокова ічччг\^ия закрилка 7 "Ггднана та допомогою пр\окміі Р ч обмеж\тачами ,j У «иь.і \к'у. кили ченір мас такрилка 7 не чбіїагп.ся з віссю його iionrpofv Tpt-oa po'jramvbaiH обмежувач 11 іакнм чином, щоб виключити і і . я . и р ч iJKpHJifcn \ y 'овіпиіню сторону. Г і л о к 2 ї^орда b ij мае закруглену вхідн у кромг у ІЗ, 14 і «нутрниню 15 стосовно осі обертаная вітроустановки ям уіноркжан) боковими поверхнями, і вихідні кромки: зовнішню 16 і внутрішню 17, які мають бути виконані як гострими так і закругленими. Внутрішня сторона 17 предкрилка 2 подовжена і вхідна кромка 5 крила І зміщена до неї, внаслідок чого між предкрилком 2 і крилом 1 утворена порожнина В, яка відкрита повітряному потоку, і радіальний проміжок з розмірами L і К по повному розмаху лопаті. Елементи лопаті об'єднуються в одне ціле за допомогою торцевої шайби І8, яка закріплена на траверсі 19. Лопать вітроустановки працює таким чином. Внаслідок дії на лопать 1 повітряного потоку (швидкість LL) останнійдютрапляючи у порожнину В предкрилка 2 і на бокову поверхню поворотного закрилка 7, заставляє лопать рухатися, тому що за рахунок порожнини В і закрилка 7 вона має великий момент порушення, який і забезпечує запуск ротора вітроустановки. Внаслідок руху лопаті на бокових поверхнях 14 і 15 предкрилка 2 і бокових поверхнях 3 і 4 крила 1 виникають аеродинамічні сили» які збільшуються по ходу розкрутки до номінального (робочого) режиму, створюючи обертальний момент на валу ротора вітроустановки. В межах кругової траєкторії руху лопаті кут атаки змінюється від від'ємного максимального (по модулю) до додатного максимального. Закрилок 7 повертається услід за зміною кута атаки навколо осі, яка розташована в області вхідної кромки 9, у межах які зумовлені положенням обмежувачів 10 і 11. Пружини 12 виконують роль ланок, які передають зусилля від діяння на закрилок 7 вітрового потоку відповідним обмежувачам 10 у випадку коли робочий кут атаки не має бути рівним максимальному, і далі на торцевую шайоу 18, траверсу 19 і на вал. Поворот закрилка 7 у нейтральне по відношенню до набігаючого потоку положення забезпечує плавний схід потоку з задньої кромки закрилка 7 на всій траєкторії руху лопаті, таким чином сила опору зменьшується. При цьому піднімальна сила по відношенню з вихідним варіантом збільшується. Все це у свою чергу приводить до збільшення інтегральної сили тягнення і потужньої характеристики вітроустановки, а, отже і коефіцієнта використання енергії вітру. Заявник: Проректор з наукової роб В. А. Хворост Лопоть вітроустдновки Фе/2. / А -А /Усо /З Фил. Автор: Рожково /7. /7