Ветрогенераторы. Ротор Наумовича или о новом изобретении

[naumovich]

Всеми здрасти.

О чем речь ясно из заголовка.

Почему в теме "Флуд", об этом загодя спросил у модераторов, сказали идти сюда.

Ну, во флуде, дык во флуде, мы граждане послушные.

Почему анонс, объясню. Чтобы вы зря не тратили время и трафик, тем более кто все знает, не читайте.

Аудитория, на кого расcчитанно - простые самодельщики-кулибины, мастеровой люд. По этому постараюсь объяснять все просто и доступно без всяких витееватых слов, но к основам аэродинамики прибегнуть все же придется.

Инженером можно пропустить и читать в части касающемся.

Тема очень большая и если рассказывать все в одном обзоре, то получиться компото-винегрет.

Разделил на части:

- анонс (что сейчас читаете )

- виды ветропреобразователей

- теория (принцип работы)

- расчет мощности (кратко но подробно)

- о само конструкции (как сделать)

- утилизация (как сохранить энергию)

- ... (застолбил для ...)

Почему такая последовательность изложения материала, да просто потому, что если я начну с пункта 5, сейчас же появится соблазн взяться за инструмент, начать пилякать, шмурыгать, тюкать, строгать не понимая сути, в итоге у большенства ничего не получится, разочарование и хорошая идея пойдет прахом.

И так, о Роторе Наумовича. Изобретение запатентовано относительно недавно, в 2021 г. посмотреть можно в открытом реестре:

ИЗ №2748771

www.fips.ru

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ​	(19)RU11) 2 748 77113)C1
(51) МПК F03D 3/06 (2006.01) (52) СПК F03D 3/005 (2021.02) F03D 3/062 (2021.02)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус:​

действует (последнее изменение статуса: 31.05.2021)

(21)(22) Заявка: 2020140799, 10.12.2020 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 10.12.2020 Дата регистрации: 31.05.2021 Приоритет(ы): (22) Дата подачи заявки: 10.12.2020 (45) Опубликовано: 31.05.2021 Бюл. № 16 (56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: DE 3026315 A1, 11.02.1982. SU 1442692 A1, 07.12.1988. SU 1364772 A1, 07.01.1988. FR 2442978 A1, 27.06.1980. Адрес для переписки: 124460, г. Москва, г. Зеленоград, а/я 200, ООО "Институт инноваций и права"

(72) Автор(ы): Наумович Сергей Петрович (RU) (73) Патентообладатель(и): Наумович Сергей Петрович (RU)

Если перейдете по ссылке, то читать вовсе не обязательно, конечно если вы не патентовед. Язык патентования несколько спецыфичен.
Легко запутаться и вы пошлете все подальше, просто нужно во всем разобраться последовательно.

 

[hasan]

naumovich привет, а тут можно немного понять смысл посмотрел на чертежи там на крыльях датчики привода закрылков, значит и контроллер есть... Что это как , как работает?

 

[naumovich]

naumovich привет, а тут можно немного понять смысл посмотрел на чертежи там на крыльях датчики привода закрылков, значит и контроллер есть... Что это как , как работает?

Пожалуйста, прочтите все что я напишу далее и все станет на свои места. За 3 года есть изменения. Конструкция упростилась очень.

 

[naumovich]

И снова всем здравствуйте.

И так, продолжим знакомство с новым изобретением -ротором Наумовича.

Сегодня речь пойдет о видах ветропреобразователях и их классификации. Те, кто свято верит что ветропреобразователи делятся на вертикальные и горизонтальные, просьба не читать мою крамолу, дабы не травмировать свою психику.

Я говорю о ветропреобразователях, потому что ветрогреогенераторы это частный случай. Использовать энергию ветра начали за долго до появления электричества. Я буду пользоваться двумя терминами и читать их нужно в контексте. Постараемся подойти к этому вопросу с профессиональной точки зрения, а именно, классифицировать по двум критериям: вид конструкции и принцип работы.

Рассматривать вертикальные и горизонтальные все равно это сравнивать, красное пасхальное яйцо лучше или зеленое. Объясню, любой ветрогенератор можно повернуть на 90 градусов и он продолжит работать как прежде. К примеру ротор Дарье или Савониуса, положите на бок, только сорентируйте по ветру, он что перестанет крутиться!? Или пропеллерные, положите горизонтально с определенным углом атаки к набегающему потоку, войдет в режим авторотации и будет так же крутится (автожир).
Почему нужно определится с видами ветропреобразователей, чтобы понять отличие одного от другого и в чем отличие ротора Наумовича.

(Продолжение следует)

 

[naumovich]

naumovich привет, а тут можно немного понять смысл посмотрел на чертежи там на крыльях датчики привода закрылков, значит и контроллер есть... Что это как , как работает?

hasan, привет!
Прочти что в конце статьи написано.
Патент подразумевает
-изобретение (идею)
-полезную модель (конструкцию)
-товарный знак ()
В изобретении конструкций может быть множество. Запатентован смысл.
В конечной конкретной конструкции датчиков, контроллеров, исполнительных механизмов НЕТ.
И закралка нет, есть руль управления. Все упростилась донельзя. Наберись терпения и слушай сюда и не читай хрень (патент).
Вычлени от туда идею и на нее ориентируися.

 

[Orca]

А что- ни будь, в живую изготовленное , есть ?Макет допустим , или уровень картинок ?

 

[naumovich]

А что- ни будь, в живую изготовленное , есть ?Макет допустим , или уровень картинок ?

 

[naumovich]

К сожалению нет, болел серьезно. Только файлы проектов. Крыло выглядет так как выше

 

[naumovich]

Продолжим.

Рассматривая виды ветропреобразователей выделим по принципу работы:
-разность сил
-массо-инерционный
-аэродинамический
-гибридный

И по виду конструкций:
-мельничные
-пропеллерные
-чашечные
-шнековые
-крыльевые.

А теперь в сочетании;
-мельничные-массо-инерционный
-пропеллерные-аэродинамический
-чашечные-разность сил
-крыльевые-аэродинамический и гибридный

Последнее нуждается в пояснении, это из-за ротора Дарье. Здесь крыльевой- гибридный
И Ротора Наумовича. Здесь крыльевой-аэродинамический

Теперь о мельничных. Говорить что это крыло нельзя, это с позволения сказать снежная лопата.
Почему массо-инерционный? Воздух обладает массой и при изменении вектора возникают силы инерции, а далее закон Ньютона.
Эта же сила возникает на поверхности ее отклонившей т.е на лопате. Говорить об аэродинамике не приходится.

Другое дело - пропеллерные, у которых профиль Жуковского. То есть аэродинамический.
Профиль Жуковского назван в честь профессора Жуковского гениального Русского ученого который ввел такое понятие
как "циркуляция", что позволили математические расчеты.



создаваемая здесь сила образуется за счет отбрасывания того что

 

[naumovich]

Продолжим.

Рассматривая виды ветропреобразователей выделим по принципу работы:
-разность сил
-массо-инерционный
-аэродинамический
-гибридный

И по виду конструкций:
-мельничные
-пропеллерные
-чашечные
-шнековые
-крыльевые.

А теперь в сочетании;
-мельничные-массо-инерционный
-пропеллерные-аэродинамический
-чашечные-разность сил
-крыльевые-аэродинамический и гибридный

Последнее нуждается в пояснении, это из-за ротора Дарье. Здесь крыльевой- гибридный.
Гибридный потому, что силы и моменты возникающие на крыле зависят от того в какой фазе (0-360)
по отношению к потоку находится крыло. В разных фаза все по разному. Не буду останавливаться подробно,
это не предмет данной темы.
И Ротора Наумовича. Здесь крыльевой-аэродинамический. Классическая аэродинамика.

Теперь о мельничных. Говорить что это крыло нельзя, это с позволения сказать снежная лопата.
Почему массо-инерционный? Воздух обладает массой и при изменении вектора возникают силы инерции, а далее закон Ньютона.
Эта же сила возникает на поверхности ее отклонившей поток т.е на лопате. Говорить об аэродинамике не приходится.

Другое дело - пропеллерные, у которых профиль Жуковского. То есть аэродинамический.
Профиль Жуковского назван в честь профессора Жуковского гениального Русского ученого который ввел такое понятие
как "циркуляция", что позволили математические расчеты.

Теперь чашечные. Классический пример - анемометры. Хоть в ветроэнергетике не используются, но право на жизнь
имеют. Тут все без объяснений понятно. Из-за разного положения чашечек разные силы, что и создает момент вращения.

Шнековые, это ротор Анипко. Массо-инерционный. Аэродинамики нет, за счет отбрасываемого потока.
Упомянаю потому что запатентован.


Вроде по всем прошелся.

 

[naumovich]

А что- ни будь, в живую изготовленное , есть ?Макет допустим , или уровень картинок ?

А что- ни будь, в живую изготовленное , есть ?Макет допустим , или уровень картинок ?

Изначально думалось так

 

[naumovich]

теория (принцип работы) Ч3

Продолжим
Здесь все же придется обратится к теории, но очень коротко.
А, именно к курсу аэродинамики, разделу "Устойчивость и управляемость самолета".

От туда возьмем только устойчивость. Вот картинка

Точка G зеленая это центр тяжести, вокруг этой точки происходит все вращения.
Точка Yкр синяя здесь приложена подъемная сила, которая на плече (.)зеленая (.) синяя крыла создает пикируещий момент -Мzкр
Чтобы уравновесить -Мzкр нужен противомомент, его и создает стабилизатор.
Сила в точка Yго на плече (.)Yго (.)зеленая и создает момент +Мzго.
Чтобы управлять по тангажу нужно менять Yго.
Нужен набор высоты, взяли штурвал на себя, Yго увеличился +Мzго. Самолет задрал нос, увеличился угол атаки и выросла Yкр и увеличился -Мzкр.
Все моменты уравновесились, таким образом происходит управление.

На этом с теорией все!

Пожалуйста, кто не знал запомните, кто знал, надеюсь освежили память.
Это нам понадобиться позже, когда начнем разбирать работу ротора Наумовича.
Забегая вперед скажу, на рабочем колесе несколько крыльев. И они не синхронезированы, каждое крыло работает независимо, и
управляются сами по себе.
По этому я немного нагрузил вас теорией. Чтобы все работало четко их (крылья) придется настраивать.

 

[vert]

Вопрос к автору. А для чего такая сложная конструкция с датчиками, контроллером управления для самодельщиков -кулибиных? В свое время я делал пропеллерный ветрогенератор . Там все просто - винт фиксированного шага, автомобильный безщеточный генератор, мачта и киль для разворота по потоку. При диаметре 1,5м при ветре 10 м/сек выдавал 0,5 квт, при ветре 13м/с и более -1 квт. При ураганном ветре более 18м/с происходил срыв потока с лопастей и вращение стабилизировалось. Все очень просто и дешево было.
Энергия ветра же неограничена, можно делать любой диаметр винта для получения нужной мощности, невзирая на меньший к.п.д. А основной критерий - удельная стоимость ветроустановки для получения 1 квт. мощности. Размеры ничем не ограничены, ну мачта повыше будет. Да и большинство ветрогенераторов в мире пропеллерного типа.

 

[naumovich]

Вопрос к автору. А для чего такая сложная конструкция с датчиками, контроллером управления для самодельщиков -кулибиных? В свое время я делал пропеллерный ветрогенератор . Там все просто - винт фиксированного шага, автомобильный безщеточный генератор, мачта и киль для разворота по потоку. При диаметре 1,5м при ветре 10 м/сек выдавал 0,5 квт, при ветре 13м/с и более -1 квт. При ураганном ветре более 18м/с происходил срыв потока с лопастей и вращение стабилизировалось. Все очень просто и дешево было.
Энергия ветра же неограничена, можно делать любой диаметр винта для получения нужной мощности, невзирая на меньший к.п.д. А основной критерий - удельная стоимость ветроустановки для получения 1 квт. мощности. Размеры ничем не ограничены, ну мачта повыше будет. Да и большинство ветрогенераторов в мире пропеллерного типа.

Посмотреть вложение 540553

Уважаемый
vert.
Респект за конструкцию и любовь к творчеству!
На этот вопрос я уже отвечал hasanу. (пост5)
Но, еще раз повторюсь. Патентовалась не конструкция а идея использования крыла в ветроустановках.
Крыло - самый эффективный орган. Эволюция птиц, да и развитие авиации, тому подтверждение. Нет
птичек с пропеллером в ж... извиняюсь сзади.
И от Москвы до Хабаровска летим на самолете а не винтокрыле.
В конечной конкретной конструкции датчиков, контроллеров, исполнительных механизмов НЕТ.

Но Вы заставляете меня забегать вперед. Будем последовательны.

 

[hasan]

Изначально думалось так

Ну такой агрегат без датчиков сервоприводов и контроллера не будет работать

 

[naumovich]

Ну такой агрегат без датчиков сервоприводов и контроллера не будет работать

Смело.
Ну, дождемся конца обзора.

 

[naumovich]

Ну, с устойчивостью будем считать разобрались, и еще каплю теории про осевую компенсацию рулей.
Вот две картинки. Рулевая поверхность это либо руль высоты, элерон, руль направления, а ось это вокруг чего вращается руль.

На второй картинке.
Большая S это общая площадь руля, а s1 и s2 части. S=s1+s2. Отношение s1 к s2 и *100 - и будет осевая компенсация в процентах.

Если s1 = s2 это будет 100% осевая компенсация. Такую компенсацию не применяют. Пилот не будет чувствовать рулей.
Если s1 > s2 то это называется перекомпенсация, Если будет такое, то произойдет "подхват" рулей и усилия на органах будут обратные.

Без компенсации в конструктивном плане самая простая, применяется в простых конструкциях. (нулевая компенсация).
С осевой компенсацией, на другой картинке когда руль навешивается не по передней кромке, а ось вращения сдвинута ближе к задней кромке руля.
Такая схема уже на более менее, скажем так, серьезных самолетах.

Но, речь не о самолетах, нам интересна перекомпенсация.
Устойчивость и перекомпенсация нам понадобятся в дальнейшем, когда будем рассматривать конструкцию ротора.
Там и будет ответ hasan(у) и vert(у).

 

[naumovich]

Продолжим.
Эта картинка вам уже знакома.
Начнем ее трансформировать. Повернем самолетик вдоль продольной оси на 90 градусов. Так, чтобы встал на крыло.
Далее мысленно уберем фюзеляж, добавим 2 хвостовых балки и приладим стабилизатор.
Получится схема самолета "рама".
Должно получиться что то так,

Зеленинькая ось - это бывший центр тяжести, далее предположим что руль управления (серенький) в положении 0 градусов.
Понятно, и крыло будет с нулевым углом атаки. Подъемная сила исчезнет сила тяжести, во круг которой происходило вращение
замениться на ось вращения ,НО моменты (пикируещий кабрируещий теперь другие) сохранятся.
По сути это флюгер, но управляемый. Пропорциональное отклонению руля управления будет соответствовать повороту крыла
на нужный градус, как рассматривалось ранее.
Теперь, если мы сможем отклонять РУ (руль управления) в нужные моменты, в лево-право, мы сможем управлять ротором.


Как это сделать без датчиков, контроллеров, механизмов управления, расскажу позже.
P.S.
А может кто то предложит свое решение, оригинальнее моего. Было бы интересно.

Анекдот.
Федерация спорта по боксу изменила правила проведения соревнований.
Теперь можно просить помощь зала и звонок другу.

 

[vert]

Можно еще вопрос. А чем Ваша установка лучше обычной крыльевой с вертикальной осью вращения, где крылья все жестко закреплены?

 

[hasan]

P.S.
А может кто то предложит свое решение, оригинальнее моего. Было бы интересно

Вот вариант в 2005м был на сельхоз выставке под Казанью, одна местная фирма предлагала ветрогенераторы для ферм. Примерно по памяти нарисовал схему их ротора и смысл его. Наружный неподвижный ротор это как направляющий аппарат в турбине ГТД, он же и корпус блока (модульная система была собирали друг на друга, до трёх модулей, в зависимости от потребной мощности) Внутренний ротор вращался приводил генератор. С наружи не было виден внутренний вращающийся ротор, типа чтоб не смущал животных.
Моё мнение - в принципе соседей тоже нужно жалеть если на своем участке решил устроить такую штуку)))