Парнолопастная турбина

Парнолопастная турбина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Известны несколько основных типов турбин ветрогенератора с вертикальной осью вращения. Как правило, они отличаются формой и количеством лопастей:

- лопасти в виде полых полуцилиндров, которые крепятся непосредственно к валу турбины;

- лопасти в виде полуцилиндров, расположенных на некотором расстоянии от вала и крепящихся к нему с помощью арматуры;

- лопасти в виде существенно плоских прямых пластин, существенно параллельных оси вала, повернутых на некоторый угол вокруг собственной продольной оси;

- лопасти в виде прямых пластин, параллельных оси вала, имеющих аэродинамический профиль;

- лопасти в виде пластин, имеющих аэродинамический профиль и винтовой изгиб вдоль окружности турбины;

- лопасти с переменным сечением или поворотные.

Основными недостатками перечисленных видов турбин являются:

- сложность изготовления лопастей (в случае лопастей с аэродинамическим профилем, винтообразных лопастей, лопастей с переменным сечением и поворотных), что влечет удорожание изготовления турбины;

- большое количество положений лопасти во время вращения вокруг вала, которые являются паразитными, то есть лопасть в данном положении при обдувании ее ветром производит отрицательную работу, что влечет снижение эффективности турбины;

- невозможность эффективного использования положений лопасти, когда она находится с подветренной стороны турбины.

Один из близких аналогов - «Горизонтальный ветряной двигатель» (SU 5186 Al, F 03D 3/04, 30.04.1928(2)), представляющий собой барабан, состоящий из обручей с косо прикрепленными к ним минимум 8 парами лопастей - наружными и внутренними. Недостатками данной турбины является то, что у нее максимум три пары лопастей одновременно совершают положительную работу. Не задействуются подветренные положения лопастей. Наружная и внутренняя лопасти в каждой паре по сути являются частями одной сборной лопасти с внутренней рабочей зоной и при косом расположении такой лопасти снижается ее эффективность, так как воздушный поток будет отводиться в сторону скоса лопастей, совершая небольшое количество работы по вращению турбины.

Еще один близкий аналог - «Вертикальная ветряная турбина гибридного типа».(РСТ/1 В2010/001827), представляющая собой ротор, состоящий из двух наборов витых лопастей: внутреннего, лопастей Савониуса, и внешнего, лопастей Дарье. Каждой лопасти Дарье соответствует лопасть Савониуса. Данная турбина позволяет уменьшить количество положений, в которых лопасти выполняют отрицательную работу, но сложные профили лопастей усложняют и удорожают изготовление турбины. Также имеется разница в эффективности работы лопастей - при высоких скоростях вращения турбина Савониуса будет оказывать тормозящий эффект.

Предлагаемое изобретение, пармолопастаая турбина, позволит снизить стоимость изготовления турбины за счет использования простых элементов конструкции и увеличить эффективность использования кинетической силы ветра посредством увеличения количества положений лопастей, при которых производится положительная работа по вращению вала турбины.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструкция парнолопастной турбины, на фиг.2 показа схема воздействия силы ветра на лопасти при разных положениях турбины в процессе ее вращения.

Технический результат достигается тем, что парнолопастная турбина (см. фиг.1) представляет собой турбину ветрогенератора с вертикальной осью вращения, состоящую 143 вытянутых лопастей, создающих вращающий момент, расположенных равномерно по окружности равноудалено от оси вращения турбины. Продольные оси лопастей параллельны друг другу. Каждая лопасть имеет некоторый угол поворота вокруг собственной продольной оси для обеспечения угла атаки набегающего ветра. Лопасти соединяются с валом турбины 1 посредством арматуры, которая может иметь различную конструкцию. Каждая основная лопасть турбины 2 снабжена аналогичной ей вспомогательной лопастью 3, расположенной между основной лопастью и осью вращения турбины, отстоящей от основной лопасти как минимум на 30% ее ширины и повернутой вокруг своей оси на угол, примерно равный углу поворота основной лопасти, но в зеркальном отражении. Такая конструкция турбины позволит задействовать некоторые положения лопастей, которые ранее не были задействованы - например подветренные положения (см. фиг.2), а значительное расстояние между парными лопастями позволит воздуху проходить между ними, не создавая избыточного давления и сопротивления вращению турбины.

Турбина ветрогенератора с вертикальной осью вращения, состоящая из вытянутых лопастей, продольные оси которых параллельны друг другу, расположенных равномерно по окружности равноудалено от вала турбины, каждая из которых повернута на одинаковый угол вокруг собственной продольной оси, и арматуры, соединяющей лопасти с валом, отличающаяся тем, что каждая основная лопасть снабжена аналогичной ей вспомогательной лопастью, расположенной между основной лопастью и валом турбины, отстоящей от основной лопасти как минимум на 30% ее ширины и повернутой вокруг своей продольной оси, параллельной оси основной лопасти, на угол, примерно равный углу поворота основной лопасти, но в зеркальном отражении.