IT202100003452A1 - Rotore flettner convertibile in rotore di turbina eolica - Google Patents

Description

ROTORE FLETTNER CONVERTIBILE IN ROTORE DI TURBINA EOLICA

Campo dell?invenzione

La presente invenzione afferisce al settore navale, e in particolare riguarda un rotore Flettner per navi.

Stato della tecnica

I rotori Flettner (Flettner Rotors - FR) sono un sistema propulsivo ausiliario di tipo eolico utilizzabile a bordo delle navi. I rotori Flettner sfruttano l?effetto Magnus e comprendono una superficie sostanzialmente cilindrica che pu? ruotare intorno al suo asse.

L?impiego dei rotori Flettner ? condizionato dalla direzione e intensit? del vento e dalla direzione della nave. Solo alcune condizioni sono favorevoli al funzionamento dei rotori Flettner come fornitori di spinta propulsiva per una nave.

Perci?, l?impiego dei rotori Flettner non pu? essere continuo e, inoltre, i rotori Flettner non sono impiegabili durante i periodi in cui le navi sono ferme in rada o in porto. E?, quindi, sentita l?esigenza di riuscire a sfruttare i rotori anche in altre condizioni. Sommario dell?invenzione

Uno scopo della presente invenzione ? di realizzare un rotore Flettner che pu? essere convertito in un rotore di una efficiente turbina eolica, e viceversa.

In particolare, uno scopo della presente invenzione ? di realizzare un tale tipo di rotore che, per generare energia elettrica, abbia un coefficiente di potenza adeguatamente costante nel tempo, in modo che la turbina eolica abbia ottime prestazioni.

La presente invenzione raggiunge almeno uno di tali scopi, ed altri scopi che saranno evidenti alla luce della presente descrizione, mediante un rotore per nave atto a ruotare intorno ad un primo asse, il rotore comprendente una pluralit? di alette; in cui ciascuna aletta ? atta a ruotare intorno ad un rispettivo secondo asse, parallelo al primo asse;

il rotore essendo atto a passare da una prima configurazione ad una seconda configurazione, e viceversa;

in cui nella prima configurazione, il rotore ha una superficie esterna sostanzialmente cilindrica e ciascuna aletta definisce una porzione di detta superficie esterna sostanzialmente cilindrica;

e nella seconda configurazione dette alette sono ruotate rispetto alla prima configurazione; in particolare in cui nella seconda configurazione dette alette sono atte a generare una portanza.

L?invenzione riguarda anche una nave secondo la rivendicazione 15.

Nella prima configurazione, il rotore ? di tipo Flettner.

Vantaggiosamente, nella seconda configurazione il rotore ? configurato come il rotore di una turbina eolica ad esse verticale di tipo Darrieus, in particolare di tipo Darrieus o di tipo combinato Darrieus-Savonius.

In altri termini, il rotore pu? passare da una configurazione in cui ? un rotore Flettner, ad una configurazione in cui ? il rotore di una turbina eolica ad asse verticale, in particolare di tipo Darrieus o combinato Darrieus-Savonius, e viceversa.

Perci?, il rotore secondo l?invenzione ? di tipo Flettner convertibile in rotore di turbina ad asse verticale di tipo Darrieus o combinato Darrieus-Savonius, e viceversa. La realizzazione di un rotore Flettner convertibile in una efficiente turbina eolica ad asse verticale non ? banale.

Sono stati condotti dei test per individuare e selezionare le caratteristiche in grado di consentire di realizzare un rotore Flettner convertibile in turbina eolica ad asse verticale che, nella configurazione di rotore di turbina eolica, sia particolarmente efficiente.

A tal fine, si ? scelto di dotare il rotore di alette, le quali sono vantaggiosamente atte a generare una portanza, in particolare quando il rotore ? nella seconda configurazione.

Un?aletta (wing in inglese) ? infatti un corpo, la cui sezione ? un profilo alare (airfoil section in inglese), dotato di una forma tale che, muovendosi in un fluido, genera una forza aerodinamica che ha una componente perpendicolare alla direzione del moto denominata portanza (lift in inglese) ed una componente parallela alla direzione del moto denominata resistenza (drag in inglese).

Un?aletta ? diversa da una pala (blade in inglese). Infatti, una pala ? un corpo dotato di una forma tale che, muovendosi in un fluido, sostanzialmente non genera una portanza ma soltanto una resistenza (drag in inglese). La sezione di una pala non ? un profilo alare.

Vantaggiosamente, utilizzando delle alette, la fluttuazione del coefficiente di momento (Cm) ? molto inferiore rispetto alla fluttuazione del coefficiente di momento di un rotore provvisto soltanto di pale.

Questo determina dei significativi vantaggi nella generazione in termini meccanici e di trasformazione dell?energia meccanica in energia elettrica, e determina una maggior costanza anche del coefficiente di potenza (Cp) che rappresenta il parametro fondamentale nella definizione delle prestazioni di una turbina di tipo eolico. Infatti il coefficiente Cp ? direttamente proporzionale al coefficiente di momento Cm.

Inoltre, un rotore secondo l?invenzione ha un rendimento particolarmente elevato. Vantaggiosamente, un rotore secondo l?invenzione consente di aumentare l?efficacia rispetto ai rotori Flettner noti e di migliorare l?EEDI (Energy Efficiency Design Index) come richiesto dal regolamento IMO MEPC.1/Circ.681.

Vantaggiosamente, ad esempio, il rotore secondo l?invenzione pu? essere utilizzato nella prima configurazione durante la navigazione, e nella seconda configurazione quando la nave ? ferma in rada o in porto.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione esemplificative, ma non esclusive.

Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione particolari dell?invenzione.

Breve descrizione delle figure

Nella descrizione dell?invenzione si fa riferimento alle tavole di disegno allegate, che sono fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:

la Fig.1 illustra una vista prospettica di un esempio di un rotore secondo l?invenzione in una prima configurazione, dove alcuni componenti sono illustrati schematicamente;

la Fig. 2 illustra una vista prospettica del rotore di Fig. 1 in una seconda configurazione;

la Fig.3 illustra schematicamente una sezione del rotore illustrato in Fig.1; la Fig.3a illustra un particolare ingrandito della Fig.3;

la Fig.4 illustra schematicamente una sezione del rotore illustrato in Fig.2;

la Fig.4a illustra un particolare ingrandito della Fig.4;

la Fig. 5 illustra schematicamente una sezione del rotore di Fig. 1, in un?altra configurazione;

la Fig.6 illustra una vista frontale del rotore illustrato in Fig.2;

la Fig. 7 illustra schematicamente una sezione di un altro esempio di un rotore secondo l?invenzione;

la Fig. 8 illustra schematicamente una sezione del rotore di Fig. 7, in un?altra configurazione;

la Fig.9 illustra schematicamente un rotore di un esempio comparativo;

la Fig.10 illustra l?andamento nel tempo del coefficiente di momento (Cm) relativo ad un rotore secondo l?invenzione, in particolare nella configurazione di Fig.2 (linea tratteggiata), e relativo al rotore di Fig.9 (linea continua);

la Fig.11 illustra schematicamente una nave secondo l?invenzione.

Gli stessi elementi, o gli elementi funzionalmente equivalenti, hanno lo stesso numero di riferimento.

Descrizione di forme di realizzazione esemplificative dell?invenzione

Con riferimento alle Figure, vengono descritte forme di realizzazione esemplificative di un rotore 1, 1? per una nave 100 secondo l?invenzione.

In tutte le forme di realizzazione, il rotore 1, 1? ? atto a ruotare intorno ad un asse X, anche denominato primo asse X per fini descrittivi.

Il rotore 1, 1? comprende una pluralit? di corpi, in particolare una pluralit? di alette 2. Ciascuna aletta 2 ? atta a ruotare intorno ad un rispettivo asse Y, anche denominato secondo asse Y, parallelo all?asse X.

Il rotore 1, 1? ? atto a passare da una prima configurazione (anche denominata configurazione chiusa) ad una seconda configurazione (anche denominata configurazione aperta), e viceversa;

in cui nella prima configurazione, il rotore 1, 1? ha una superficie esterna cilindrica 10 e ciascuna aletta 2 definisce una porzione di detta superficie esterna cilindrica 10;

e nella seconda configurazione dette alette 2 sono ruotate rispetto alla prima configurazione.

La superficie esterna cilindrica 10 del rotore 1, 1? nella prima configurazione si estende intorno all?asse X. In particolare, l?asse X ? un asse centrale della superficie esterna cilindrica 10.

La superficie esterna cilindrica 10 ? in particolare atta a ruotare intorno all?asse X. La superficie esterna cilindrica 10 pu? essere cilindrica o sostanzialmente cilindrica. L?altezza H (Fig. 6), parallelamente all?asse X, della superficie cilindrica 10 ? pari all?altezza, parallelamente all?asse X, di ciascuna aletta 2.

I suddetti assi Y sono distinti fra loro e sono distinti dall?asse X.

Vantaggiosamente, nella prima configurazione il rotore 1, 1? ? di tipo Flettner; e nella seconda configurazione, siccome sono previste delle alette 2, il rotore 1, 1? ? configurato come il rotore di una turbina eolica, in particolare ad asse verticale, di tipo Darrieus (come nell?esempio delle Fig. da 1 a 6) o di tipo combinato Darrieus-Savonius (come nell?esempio delle Fig.7 e 8).

Le alette 2 sono atte a generare una portanza. In particolare, le alette 2 sono vantaggiosamente atte a generare una portanza quando il rotore 1, 1? ? nella seconda configurazione.

Con ?aletta? (wing in inglese) si intende un corpo dotato di una forma tale che, muovendosi in un fluido, genera una forza aerodinamica che ha una componente perpendicolare alla direzione del moto denominata portanza (lift in inglese) ed una componente parallela alla direzione del moto denominata resistenza (drag in inglese).

La sezione di ciascuna aletta 2 ? un profilo alare (airfoil section in inglese). In particolare, per ciascuna aletta 2, la sezione su un piano ortogonale all?asse Y e contenente l?asse Y ? un profilo alare.

In altri termini, ciascuna aletta 2 ? un corpo avente un profilo alare come sezione. Ciascuna aletta 2 ha un bordo di attacco 21, o leading edge in inglese, e un bordo di uscita 22 o trailing edge in inglese (si vedano in particolare le Fig.3a e 4a).

Ciascuna aletta 2 ha un dorso 23 e un ventre 24, opposti fra loro.

Il dorso 23 ? atto a definire detta porzione di detta superficie esterna cilindrica 10, ed ? convesso. In particolare, il dorso 23 ? preferibilmente completamente convesso. Pi? in dettaglio, il dorso 23 ? convesso verso l?esterno quando il rotore 1, 1? ? nella prima configurazione. Preferibilmente, il dorso 23 ? costituito dalla superficie convessa atta a definire una porzione della superficie cilindrica 10.

Il ventre 24 di ciascuna aletta 2 comprende almeno una porzione convessa 241, ad esempio una sola porzione convessa 241. Preferibilmente, la porzione convessa 241 ? prossimale rispetto al bordo di attacco 21 e distale rispetto al bordo di uscita 22. In particolare, preferibilmente, la porzione convessa 241 definisce una parte del bordo di attacco 21. Preferibilmente, il ventre 24 di ciascuna aletta 2 comprende anche una porzione concava 242 (come negli esempi illustrati). Preferibilmente, la porzione convessa 241 e la porzione concava 242 sono adiacenti fra loro.

Preferibilmente, il ventre 24 ? costituito da detta porzione convessa 241. Quando ? prevista detta porzione concava 242, il ventre 24 ? preferibilmente costituito da detta porzione convessa 241 e da detta porzione concava 242.

Pi? in dettaglio, la porzione 241 ? convessa verso l?interno e la porzione 242 ? concava verso l?interno quando il rotore 1, 1? ? nella prima configurazione.

Preferibilmente, le alette 2 sono uguali fra loro.

Preferibilmente, il numero di alette 2 di cui ? provvisto il rotore 1, 1? ? almeno 4, o almeno 6, o almeno 8. Preferibilmente, il numero di alette 2 ? da 4 a 24 oppure da 6 a 24, oppure da 8 a 24.

L?aumento del numero di alette 2 permette di ridurre le fluttuazioni nella coppia motrice generata dal rotore 1, 1?, in particolare quando ? nella seconda configurazione.

Sebbene sia possibile prevedere un numero di alette 2 maggiore di 24, ? preferibile non superare questo numero per evitare che le alette 2 abbiano dimensioni troppo ridotte e per evitare che interferiscano l?una con l?altra durante il funzionamento del rotore 1, 1? nella seconda configurazione.

Preferibilmente, ciascuna aletta 2, in particolare il suo profilo alare, ? di tipo NACA, oppure di tipo RIS?, oppure di tipo FFA, oppure di tipo Selig Airfoil Series, oppure di tipo FX Airfoil Series, oppure di tipo DU (Delft University) Airfoil Series.

E? particolarmente preferibile che detto tipo NACA sia selezionato tra NACA serie 4-Digit, NACA serie 5-Digit, NACA serie 1 e NACA serie 6; detto tipo RIS? sia selezionato tra RIS?-A1 Airfoils, RIS?-P Airfoils e RIS?-B1 Airfoils; e detto tipo FFA sia selezionato tra FFA-W1-xxx Series, FFA-W2-xxx Series e FFA-W3-xxx Series.

Il rotore 1, 1? comprendente un supporto superiore 3 e un supporto inferiore 4. Ciascuna aletta 2 ? imperniata al supporto superiore 3 e al supporto inferiore 4. A solo titolo esemplificativo, pu? essere previsto un perno 25 (Fig. 4a) inserito in ciascuna aletta 2. Il perno 25 si estende lungo l?asse Y ed ? vincolato al supporto superiore 3 e al supporto inferiore 4.

Il supporto superiore 3 e il supporto inferiore 4 sono preferibilmente delle piastre, o piastre di estremit?. Preferibilmente, il supporto superiore 3 e il supporto inferiore 4 hanno sostanzialmente la forma di un disco. Il diametro del supporto superiore 3 ? indicato con il riferimento D1 (Fig. 6). Preferibilmente, il diametro del supporto superiore 3 ? uguale al diametro del supporto inferiore 4. Preferibilmente, il diametro D1 ? maggiore del diametro D della superficie cilindrica 10.

Preferibilmente, il rapporto H/D ? compreso tra 3.0 e 9.0 (3.0 < H/D < 9.0); e/o il rapporto (D1/D) ? compreso tra 1.1 e 2.0 (1.1 < D1/D < 2.0).

Gli assi Y delle alette 2 intersecano e sono ortogonali ad una stessa circonferenza A (Fig.4) che si estende intorno all?asse X. La circonferenza A ha il centro sull?asse X.

Preferibilmente, per ciascuna aletta 2, l?asse Y ? prossimale rispetto al bordo di attacco 21 e distale rispetto al bordo di uscita 22, ossia l?asse Y ? preferibilmente pi? vicino al bordo di attacco 21.

Nella seconda configurazione del rotore 1, 1?, le alette 2 sono in particolare ruotate rispetto alla prima configurazione in modo che un bordo, in particolare il bordo di attacco 21 oppure il bordo di uscita 22, di ciascuna aletta 2 sia all?esterno oppure all?interno di detta circonferenza A. In altri termini, nella seconda configurazione, detto bordo, in particolare bordo di attacco 21 o bordo di uscita 22, di ciascuna aletta 2 ? in una posizione pi? lontana dall?asse X rispetto alla posizione del bordo nella prima configurazione del rotore 1, 1?.

E? particolarmente preferibile che nella seconda configurazione le alette 2 siano ruotate rispetto alla prima configurazione in modo che il bordo di uscita 22 di ciascuna aletta 2 sia all?esterno di detta circonferenza A. Infatti, questa configurazione ? energeticamente pi? efficiente.

Nella seconda configurazione, ciascuna aletta 2 pu? essere ruotata di un angolo preferibilmente da 30? a 90? rispetto alla sua posizione nella prima configurazione. In particolare, il suddetto angolo pu? essere selezionato e variato in funzione delle esigenze, ad esempio in funzione delle condizioni del vento.

Ad esempio, in Fig.4 ciascuna aletta 2 ? ruotata di 90? e in Fig.5 ciascuna aletta 2 ? ruotata di 45? rispetto alla posizione della stessa aletta 2 nella prima configurazione.

Il rotore 1, 1? comprende preferibilmente mezzi di attuazione atti a far ruotare le alette 2 intorno al rispettivo asse Y.

Preferibilmente detti mezzi di attuazione comprendono un corpo 5 (Fig.3 e 4) atto a ruotare intorno all?asse X e una pluralit? di bracci 6.

Ciascun braccio 6 ? imperniato al corpo 5 e ad una rispettiva aletta 2, in modo che una rotazione del corpo 5 intorno all?asse X determini una rotazione di ciascuna aletta 2 intorno al rispettivo asse Y. In particolare, per ciascuna aletta 2, ? ad esempio prevista una cerniera 26 (Fig.4a) vincolata all?aletta 2 e al rispettivo braccio 6. Preferibilmente, la cerniera 26 ? prossimale rispetto al bordo di uscita 22 e distale rispetto al bordo di entrata 21.

Il corpo 5 pu? essere ruotato mediante un attuatore, ad esempio un attuatore elettrico o idraulico.

Il corpo 5 ? disposto in una posizione radialmente pi? interna rispetto alle alette 2. Preferibilmente, il corpo 5 ? cilindrico o sostanzialmente cilindrico.

Preferibilmente, i mezzi di attuazione consentono una rotazione simultanea di tutte le alette 2.

Il rotore 1, 1? preferibilmente comprende un dispositivo 7 (illustrato schematicamente nelle Fig.1 e 2) atto a funzionare da motore, in particolare quando il rotore 1, 1? ? nella prima configurazione, per far ruotare il rotore 1, 1? intorno all?asse X; il dispositivo 7 essendo anche atto a funzionare da generatore, in particolare quando il rotore 1, 1? ? in detta seconda configurazione, per generare energia elettrica dalla rotazione del rotore 1, 1? intorno all?asse X.

In particolare, il dispositivo 7 ? atto a far ruotare la superficie esterna cilindrica 10 intorno all?asse X quando il rotore 1, 1? ? nella prima configurazione. Quando il rotore 1, 1? ? nella seconda configurazione, la rotazione del rotore 1, 1?, in particolare delle alette 2, intorno all?asse X ? determinata dal vento.

Preferibilmente, il dispositivo 7 ? connesso a detto corpo 5. Preferibilmente, ma non esclusivamente, il dispositivo 7 serve anche per far ruotare il corpo 5 per poter ruotare le alette 2. In alternativa, pu? essere previsto un attuatore, ad esempio un attuatore elettrico o idraulico (non illustrato) distinto dal dispositivo 7, per far ruotare le alette 2 intorno al rispettivo asse Y.

Nell?esempio illustrato nelle Fig. da 1 a 6, la suddetta superficie cilindrica 10 ? definita dalle alette 2, in particolare soltanto dalle alette 2.

Nella seconda configurazione, il rotore 1 ? configurato come il rotore di una turbina eolica ad asse verticale di tipo Darrieus, in particolare soltanto di tipo Darrieus. Preferibilmente, nella prima configurazione, le alette 2 sono dimensionate in modo che, per ciascuna aletta 2, il bordo di uscita 22 sia a contatto o sostanzialmente a contatto con il bordo di attacco 21 dell?aletta 2 consecutiva ad essa.

Preferibilmente, per ciascuna aletta 2, c= ?D/n, dove

c (Fig.4a) ? la corda del profilo alare di ciascuna aletta 2,

D ? il diametro esterno di detta superficie esterna cilindrica 10;

n ? il numero di alette 2 di cui ? provvisto il rotore 1.

Con ?corda? di un profilo alare si intende il segmento rettilineo che unisce il bordo d'attacco 21 con il bordo d'uscita 22.

Nell?esempio illustrato nelle Fig.7 e 8, nella seconda configurazione (Fig.8), il rotore 1? ? configurato come il rotore di una turbina eolica ad asse verticale di tipo combinato Darrieus-Savonius. Il rotore 1? permette di avere un vantaggio nell?avvio della turbina senza dover ricorrere a sistemi di lancio della turbina stessa.

In questo esempio, oltre alle alette 2, il rotore 1? comprende anche almeno due pale 8 (blades in inglese).

Ciascuna pala 8 ? atta a ruotare intorno ad un rispettivo asse Y?, parallelo all? asse X. Gli assi Y? sono distinti fra loro, distinti dagli assi Y e distinti dall?asse X.

Nella prima configurazione, ciascuna pala 8 definisce una porzione di detta superficie esterna cilindrica 10 del rotore 1?. L?altezza di ciascuna pala 8 parallelamente all?asse X ? pari all?altezza della superficie cilindrica 10.

Nella seconda configurazione (Fig.8), dette almeno due pale 8 sono ruotate rispetto alla prima configurazione.

Anche le pale 8 sono preferibilmente vincolate al corpo 5 mediante bracci, sostanzialmente in modo analogo alle alette 2.

I mezzi di attuazione che consentono la rotazione delle alette 2 intorno al rispettivo asse Y possono anche consentire la rotazione delle pale 8 intorno al rispettivo asse Y?. In alternativa, le alette 2 e le pale 8 possono essere fatte ruotare intorno al rispettivo asse Y, Y? in modo indipendente fra loro. Ad esempio, le alette 2 possono essere ruotate, preferibilmente simultaneamente fra loro, indipendente dalla rotazione, preferibilmente simultanea fra loro, delle pale 8.

Preferibilmente, detta superficie esterna cilindrica 10 ? definita dalle alette 2 e dalle pale 8, in particolare soltanto dalle alette 2 e dalle pale 8.

Anche gli assi Y? preferibilmente intersecano e sono ortogonali alla suddetta circonferenza A.

Le pale 8 sono preferibilmente uguali fra loro.

Ciascuna pala 8 ? diversa da ciascuna aletta 2. In particolare, la sezione di ciascuna pala 8 non ? un profilo alare. Ciascuna pala 8 ? un corpo dotato di una forma tale che, muovendosi in un fluido, genera una forza aerodinamica che ha una componente parallela alla direzione del moto denominata resistenza (drag in inglese), mentre la componente perpendicolare alla direzione del moto denominata portanza (lift in inglese) ? assente o sostanzialmente assente.

Perci?, come gi? detto, nella seconda configurazione (Fig. 8), il rotore 1? ? configurato come il rotore di una turbina eolica ad asse verticale, di tipo combinato Darrieus-Savonius.

Preferibilmente, ciascuna pala 8 ha una prima superficie 81 che ? convessa e atta a definire detta porzione di detta superficie esterna cilindrica 10, e una seconda superficie 82, opposta alla prima superficie 81, che ? concava, in particolare completamente concava (come nell?esempio delle Fig. 7 e 8), oppure piana, in particolare completamente piana, oppure in parte piana e in parte concava. In particolare, la seconda superficie 82 non comprende porzioni convesse, in particolare convesse verso l?interno quando il rotore 1? ? nella prima configurazione.

Preferibilmente, il numero di pale 8 ? pari a due, oppure pari a tre, oppure pari a quattro.

Preferibilmente, gli assi Y? delle due o pi? pale 8 sono disposti a 45? o a 120? o a 180? l?uno dall?altro.

Quando sono previste due pale 8, ? preferibile che esse siano disposte in modo opposto fra loro. In particolare, ? preferibile che i loro assi Y? siano a 180? l?uno dall?altro.

Quando sono previste tre pale 8, ? preferibile che i loro assi Y? siano a 120? l?uno dall?altro.

Quando sono previste quattro pale 8, ? preferibile che i loro assi Y? siano a 90? l?uno dall?altro.

L?invenzione riguarda anche una nave 100 (Fig.11) comprendente almeno un rotore 1, 1?.

Il tecnico del settore pu? apprezzare meglio alcuni vantaggi di un rotore 1, 1? secondo l?invenzione mediante un confronto con un rotore 90 (Fig. 9) provvisto soltanto di pale 9. La sezione di ciascuna pala 9 non ? un profilo alare. In particolare, il rotore 90 non ? provvisto di alcun corpo definente un profilo alare, ossia non ? provvisto di alette. Ciascuna pala 9 ? un corpo dotato di una forma tale che, muovendosi in un fluido, genera una forza aerodinamica che ha una componente parallela alla direzione del moto denominata resistenza (drag in inglese), mentre la componente perpendicolare alla direzione del moto denominata portanza (lift in inglese) ? assente o sostanzialmente assente.

Il rotore 90 ? di tipo Savonius, in particolare soltanto di tipo Savonius.

E? stata condotta una simulazione di tipo CFD (Computational Fluid Dynamics) URANS (Unsteady Reynolds Average Navier Stokes).

In particolare, sono stati confrontati un rotore 1 provvisto di venti alette 2 e un rotore 90 provvisto di tre pale 9.

In Fig.10, l?andamento nel tempo del coefficiente di momento (Cm) del rotore 1 ? disegnato con linea tratteggiata, e l?andamento nel tempo del Cm del rotore 90 ? disegnato con linea continua.

Dalle simulazioni ? emerso che il rotore 1 ha una fluttuazione del coefficiente di momento durante il suo funzionamento molto inferiore rispetto alla fluttuazione del coefficiente di momento del rotore 90.

Questo determina dei significativi vantaggi nella generazione in termini meccanici e di trasformazione dell?energia meccanica in energia elettrica e determina una maggior costanza anche del coefficiente di potenza (Cp) che rappresenta il parametro fondamentale nella definizione delle prestazioni di una turbina di tipo eolico. Infatti, il coefficiente Cp ? direttamente proporzionale al coefficiente di momento Cm.

Inoltre, il rotore 1 ha vantaggiosamente un rendimento maggiore (~ 0.4) rispetto al rendimento della del rotore 90 (~ 0.25).

Claims (15)

RIVENDICAZIONI

1. Rotore (1, 1?) per nave (100) atto a ruotare intorno ad un primo asse (X), il rotore (1, 1?) comprendente una pluralit? di alette (2);

in cui ciascuna aletta (2) ? atta a ruotare intorno ad un rispettivo secondo asse (Y) parallelo al primo asse (X);

il rotore (1, 1?) essendo atto a passare da una prima configurazione ad una seconda configurazione, e viceversa;

in cui nella prima configurazione, il rotore (1, 1?) ha una superficie esterna cilindrica (10) e ciascuna aletta (2) definisce una porzione di detta superficie esterna cilindrica (10);

e nella seconda configurazione dette alette (2) sono ruotate rispetto alla prima configurazione; in particolare in cui nella seconda configurazione dette alette (2) sono atte a generare una portanza.

2. Rotore (1, 1?) secondo la rivendicazione 1, in cui in detta prima configurazione il rotore (1, 1?) ? di tipo Flettner; e in detta seconda configurazione il rotore (1, 1?) ? configurato come il rotore di una turbina eolica di tipo Darrieus o di tipo combinato Darrieus-Savonius.

3. Rotore (1, 1?) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il dorso (23) di ciascuna aletta (2) ? atto a definire detta porzione di detta superficie esterna cilindrica (10) ed ? convesso; e il ventre (24) di ciascuna aletta (2) comprende almeno una porzione (241) convessa.

4. Rotore (1, 1?) secondo la rivendicazione 3, in cui il ventre (24) di ciascuna aletta (2) comprende anche una porzione concava (242).

5. Rotore (1, 1?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuna aletta (2) ha un profilo alare di tipo NACA, oppure di tipo RIS?, oppure di tipo FFA, oppure di tipo Selig Airfoil Series, oppure di tipo FX Airfoil Series, oppure di tipo DU (Delft University) Airfoil Series;

preferibilmente in cui detto tipo NACA ? selezionato tra NACA serie 4-Digit, NACA serie 5-Digit, NACA serie 1 e NACA serie 6; detto tipo RIS? ? selezionato tra RIS?-A1 Airfoils, RIS?-P Airfoils e RIS?-B1 Airfoils; e detto tipo FFA ? selezionato tra FFA-W1-xxx Series, FFA-W2-xxx Series e FFA-W3-xxx Series.

6. Rotore (1, 1?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i secondi assi (Y) intersecano e sono ortogonali ad una stessa circonferenza (A) che si estende intorno a detto primo asse (X).

7. Rotore (1, 1?) secondo la rivendicazione 6, in cui nella seconda configurazione dette alette (2) sono ruotate rispetto alla prima configurazione in modo che un bordo, in particolare il bordo di attacco (21) oppure il bordo di uscita (22), di ciascuna aletta (2) sia all?esterno oppure all?interno di detta circonferenza (A); preferibilmente in cui nella seconda configurazione dette alette (2) sono ruotate rispetto alla prima configurazione in modo che il bordo di uscita (22) di ciascuna aletta (2) sia all?esterno di detta circonferenza (A).

8. Rotore (1, 1?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno 4 di dette alette (2), preferibilmente in cui il rotore (1) comprende da 4 a 24 di dette alette (2).

9. Rotore (1, 1?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un supporto superiore (3) e un supporto inferiore (4); e in cui ciascuna aletta (2) ? imperniata a detto supporto superiore (3) e a detto supporto inferiore (4).

10. Rotore (1, 1?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di attuazione atti a far ruotare dette alette (2) intorno al rispettivo secondo asse (Y); preferibilmente in cui detti mezzi di attuazione comprendono

un corpo (5) atto a ruotare intorno a detto primo asse (X) e una pluralit? di bracci (6);

in cui ciascun braccio (6) ? imperniato a detto corpo (5) e ad una rispettiva aletta (2);

per cui una rotazione del corpo (5) intorno al primo asse (X) determina una rotazione di ciascuna aletta (2) intorno al rispettivo secondo asse (Y).

11. Rotore (1, 1?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un dispositivo (7) atto a funzionare da motore, in particolare quando il rotore (1, 1?) ? in detta prima configurazione, per far ruotare il rotore (1, 1?), in particolare detta superficie esterna cilindrica (10), intorno al primo asse (X); il dispositivo (7) essendo anche atto a funzionare da generatore, in particolare quando il rotore (1, 1?) ? in detta seconda configurazione, per generare energia elettrica dalla rotazione del rotore (1, 1?);

preferibilmente in cui detto dispositivo (7) ? connesso a detto corpo (5).

12. Rotore (1, 1?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui in detta seconda configurazione, ciascuna aletta (2) ? ruotata di un angolo da 30? a 90? rispetto alla sua posizione nella prima configurazione.

13. Rotore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui per ciascuna aletta (2),

c= ?D/n

dove

c ? la corda del profilo alare di ciascuna aletta (2);

D ? il diametro esterno di detta superficie esterna cilindrica (10);

n ? il numero di alette (2) di cui ? provvisto il rotore (1).

14. Rotore (1?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12, comprendente almeno due pale (8),

in cui ciascuna pala (8) ? diversa da ciascuna di dette alette (2) ed ? atta a ruotare intorno ad un rispettivo terzo asse (Y?), parallelo al primo asse (X);

in cui nella prima configurazione ciascuna pala (8) definisce una porzione di detta superficie esterna cilindrica (10);

e nella seconda configurazione dette almeno due pale (8) sono ruotate rispetto alla prima configurazione;

preferibilmente in cui ciascuna pala (8) ha una prima superficie (81) che ? convessa e atta a definire detta porzione di detta superficie esterna cilindrica (10), e una seconda superficie (82), opposta alla prima superficie (81), che ? concava, in particolare completamente concava, oppure piana, in particolare completamente piana, oppure in parte piana e in parte concava.

15. Nave (100) comprendente almeno un rotore (1, 1?) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.