Ротор типа савониуса

 

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается роторов типа Савониуса, применяемых в ветро- и гидродвигателях. Сущность изобретения: ротор содержит две лопасти, состоящие каждая из цилиндрической части с передней утолщенной кромкой и плоской пластины, соединенной с задней кромкой цилиндрической части лопасти по касательной к ней. Утолщение передней кромки выполнено в виде крыльевого профиля с засасывающей поверхностью на внешней стороне лопасти, а со стороны свободного конца плоской пластины размещен аэрогидродинамический профиль сегментного типа со спинкой в сторону центра вращения ротора. 1 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике и касается роторов типа Савониуса, применяемых в ветро- и гидродвигателях. Позволяет увеличить коэффициент использования энергии ветра (течения воды), мощность ротора.

Известен ротор Савониуса, содержащий две лопасти в форме полуцилиндров, расположенные параллельно оси вращения ротора [1]. Недостаток его в небольшом (около 20%) коэффициенте использования энергии набегающего потока и малой мощности ротора заданных габаритов.

За прототип выберем ротор типа Савониуса [а.с. СССР 46491, М.кл. F 03 D 3/06, публ. 1936 г.]. Он содержит две лопасти, состоящие из цилиндрической части с передней утолщенной кромкой и плоской пластины, соединенной с задней кромкой цилиндрической части по касательной к ней. Недостаток прототипа - небольшой коэффициент использования энергии потока, в частности при движении его между параллельными плоскими частями лопастей. Центр потока проходит через ось вращения и имеет малое плечо относительно этой оси, следовательно, малый добавочный крутящий момент.

Для повышения коэффициента использования энергии потока и мощности ротора при неизменных габаритах в существующем роторе типа Савониуса, содержащем две лопасти, состоящие из цилиндрической части с передней утолщенной кромкой и плоской пластины, соединенной с задней кромкой цилиндрической части лопасти по касательной к ней, утолщение передней кромки цилиндрической части выполнено в виде крыльевого профиля с засасывающей поверхностью на внешней стороне лопасти, а со стороны свободного конца плоской пластины размещен гидродинамический профиль сегментного типа со спинкой в сторону центра вращения ротора.

Предложенное устройство отличается от прототипа тем, что - утолщение передней кромки цилиндрической части лопасти выполнено в виде крыльевого профиля, при этом засасывающая поверхность его размещена на внешней стороне лопасти; - со стороны свободного конца плоской пластины установлен аэрогидродинамический профиль, например сегментного типа, спинка которого обращена в сторону центра вращения ротора.

Можно считать, что предложенное устройство имеет элементы существенной новизны.

Из близких аналогов рассмотрим [2]. Отличие конструктивное. У аналога свободный конец плоской пластины отогнут в сторону центра вращения ротора (фиг. 1) таким образом, чтобы направить поток, проходящий между плоскими пластинами, на вторую лопасть с тыльной стороны. В заявке со стороны свободного конца пластины размещен профиль, например сегментного типа, благодаря которому при прохождении потока между пластинами создается дополнительный крутящий момент и увеличивается скорость потока, воздействующего на тыльную сторону второй лопасти. Других близких аналогов не найдено.

Предлагаемый ротор типа Савониуса в виде поперечного сечения изображен на чертеже. Ротор содержит две цилиндрические лопасти 1, состоящие из цилиндрической части 2 и пластины 3, крыльевого профиля 4 на передней кромке лопасти и профиля (например, сегментного типа) 5 на свободном конце пластины 3.

Устройство работает следующим образом. При воздействии потока на вогнутую часть лопасти 1 на крыльевом профиле 4 возникает подъемная сила, которая создает крутящий момент относительно центра ротора 0. Кроме этого за счет сопротивления крыла этот момент может быть существенно увеличен. Для этого следует подобрать соответствующий профиль, который одновременно давал бы большую подъемную силу и имел большое сопротивление. Для этого нагнетающая сторона профиля может быть выполнена с искусственной шероховатостью. При прохождении потока между пластинами 3 на спинках профилей 5 возникнет разрежение, т.е. появятся подъемные силы, которые создадут дополнительные крутящие моменты. Профиль 5 в отличие от профиля 4 наоборот должен иметь наименьшее сопротивление потоку. В то же время нагнетательная сторона профилей 5 может иметь большое сопротивление, например путем нанесения шероховатости. Конечный эффект изобретения зависит от оптимального конструирования ротора выбора профилей, расстояния между пластинами 3, длины пластин и др.

Следует ожидать, что коэффициент использования энергии потока предлагаемого устройства будет выше, чем у прототипа по крайней мере на 30-50%. Устройство промышленно применимо, простое в изготовлении.

Источники информации 1. Шефтер Я. И. , Рождественский И.В. Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. -М.: Изд. c/x, 1957, c.19.

2. Патент ФРГ 3519700, F 03 D 3/00, публ. 1986 г.

Формула изобретения

Ротор типа Савониуса, содержащий две лопасти, состоящие из цилиндрической части с передней утолщенной кромкой и плоской пластины, соединенной с задней кромкой цилиндрической части лопасти по касательной к ней, отличающийся тем, что утолщение передней кромки выполнено в виде крыльевого профиля с засасывающей поверхностью на внешней стороне лопасти, а со стороны свободного конца плоской пластины размещен гидродинамический профиль сегментного типа со спинкой в сторону центра вращения ротора.

РИСУНКИ

Рисунок 1