RU2187016C2 - Спиральный воздушный ротор и способ его изготовления - Google Patents

Спиральный воздушный ротор и способ его изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2187016C2
RU2187016C2 RU2000102356/06A RU2000102356A RU2187016C2 RU 2187016 C2 RU2187016 C2 RU 2187016C2 RU 2000102356/06 A RU2000102356/06 A RU 2000102356/06A RU 2000102356 A RU2000102356 A RU 2000102356A RU 2187016 C2 RU2187016 C2 RU 2187016C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
blade
blades
cross
spiral
Prior art date
Application number
RU2000102356/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2000102356A (ru
Inventor
Рейо ЯААККОЛА
Original Assignee
Шилд Ой
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шилд Ой filed Critical Шилд Ой
Publication of RU2000102356A publication Critical patent/RU2000102356A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2187016C2 publication Critical patent/RU2187016C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
    • F05B2240/213—Rotors for wind turbines with vertical axis of the Savonius type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/20—Geometry three-dimensional
    • F05B2250/25—Geometry three-dimensional helical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S416/00—Fluid reaction surfaces, i.e. impellers
    • Y10S416/02—Formulas of curves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S416/00—Fluid reaction surfaces, i.e. impellers
    • Y10S416/04—Fluid current motor and generator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Formation And Processing Of Food Products (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Combined Devices Of Dampers And Springs (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к конструкции спирального воздушного ротора. Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, обеспечивается за счет того, что в спиральном воздушном роторе, содержащем по меньшей мере две лопасти, которые при рассмотрении в поперечном сечении выполнены по существу одинаковой формы и кривизны и расположены параллельно оси вращения наиболее подходящим образом с равными промежутками относительно угла вращения цилиндрической системы координат, чтобы создать спиральную форму воздушного ротора, поперечные сечения лопастей расположены с поворотом в продольном направлении воздушного ротора, так что поперечные сечения лопастей выполнены по существу отличными от формы полуокружности, с возможностью изготовления лопасти по существу из плоской заготовки, причем лопасть, развернутая на плоскости, является частью кругового кольца. Изобретение также относится к способу изготовления воздушного ротора вышеописанного типа. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к спиральному воздушному ротору, содержащему по меньшей мере две лопасти, которые имеют по существу одинаковую форму и кривизну в поперечном сечении и расположены параллельно оси вращения, так что лопасти расположены наиболее подходящим образом с равными промежутками относительно угла поворота цилиндрической системы координат. Для того чтобы обеспечить спиральную форму воздушного ротора, поперечные сечения лопастей расположены так, что они поворачиваются в продольном направлении ротора.
Уровень техники
Обычный ротор описанного типа, так называемый ротор Савониуса, на который выдан, например, патент Финляндии 65940, содержит две лопасти, имеющие поперечное сечение в форме полуокружного цилиндра, расположенные симметрично относительно оси вращения. Поперечное сечение этого типа ротора остается постоянным в продольном направлении, кроме того, верхняя и нижняя кромки снабжены закрывающими пластинами
С целью дальнейшего усовершенствования указанного ротора, еще одна конструкция воздушного ротора измененной формы представлена в патенте Финляндии 67919. В этом, так называемом роторе Виндсайд закрывающие пластины удалены и добавлена винтовая форма, так чтобы удалить так называемые мертвые положения ротора. В этом воздушном роторе плоскость ху поперечного сечения поворачивается равномерно вокруг вертикальной оси воздушного ротора, при одновременном перемещении в продольном направлении ротора.
Конструкция данного ротора содержит шасси и две удлиненные лопасти с криволинейным поперечным сечением, расположенные в осевом направлении симметрично вокруг геометрической оси, так что вогнутые боковые поверхности лопастей частично перекрывают друг друга, оставляя проем в осевом направлении между внутренними кромками лопастей. В дополнение, лопасти закручены в виде спирали друг относительно друга. Вал ротора, являющийся частью конструкции ротора, выполнен параллельно геометрической оси и соединен у одного конца с шасси. Конструкция ротора содержит, в поперечном направлении относительно вала ротора, переходные элементы в виде ребер, соединяющие кромки лопастей друг с другом, чтобы увеличить прочность конструкции. Переходные элементы воздушного ротора регулируются в продольном направлении, и, в дополнение, они имеют форму купола в поперечном сечении, например, форму профиля крыла самолета. В публикациях представлен воздушный ротор, в котором угол закручивания лопастей составляет 180o.
Вышеописанный усовершенствованный воздушный ротор, в особенности благодаря своей спиральной форме, имеет, несомненно, больше преимуществ, чем предыдущие сравнимые конструкции, так как ветер почти любого направления вызывает движение ротора. Главной проблемой, относящейся к этому типу воздушного ротора, является трудность изготовления, что делает необходимым изготовление шаблона на всю длину воздушного ротора, так как лопасти не могут быть получены путем изготовления из заготовок из плоского листа. В результате производственные затраты применительно к воздушному ротору такого типа очень высоки, поскольку изготовление требует, во-первых, очень точного соблюдения размеров и, во-вторых, высокой квалификации, для того чтобы достичь желаемого результата. Другая проблема, связанная с этим решением, заключается в том, что при изготовлении воздушных роторов с небольшими вариациями в размерах, для каждого варианта должен быть разработан и изготовлен индивидуальный шаблон.
Сущность изобретения
Спиральный воздушный ротор, предложенный согласно настоящему изобретению, предназначен для внесения решающего вклада в преодоление описанных выше трудностей и, таким образом, в существенное расширение уровня технологии в этой области техники. Для решения данной задачи воздушный ротор, выполненный согласно изобретению, отличается прежде всего тем, что поперечное сечение лопасти, принадлежащей воздушному ротору, выполнено по существу отличным от формы полуокружности, с тем чтобы обеспечить возможность изготовления лопасти по существу из плоской заготовки.
Наиболее важное преимущество воздушного ротора, выполненного согласно изобретению, - это упрощение его изготовления, потому что нет необходимости в изготовлении индивидуального шаблона на полную длину ротора, а желаемая форма воздушного ротора может быть получена очень легко, в зависимости от типа материала, например, посредством прокатки плоских заготовок лопасти или путем изгиба до соответствующей формы заготовок лопасти, выполненных из эластичного материала. При использовании, например, тонких металлических или полимерных листов лопасть может иметь опоры для корректировки положения только на верхних и нижних кромках, например, с шасси трубчатой формы, и жесткая конструкция вала обеспечивает соответствующую высоту, и остальной части лопасти придается правильная форма. Соответственно, лопасть может также иметь опору по спиральным кривым внутренней и наружной кромок. Стоимость изготовления воздушного ротора, выполненного согласно изобретению, таким образом, является очень низкой. Кроме того, производство нескольких вариантов роторов с незначительными отличиями в размерах становится легко осуществимым с высокой точностью, благодаря возможности расчетного определения формы для плоских заготовок лопасти.
Предпочтительные варианты выполнения воздушного ротора согласно изобретению представлены в соответствующих независимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение относится также к способу изготовления воздушного ротора, определенному более подробно во вводной части независимого пункта формулы изобретения, относящегося к способу. Главные отличительные особенности способа представлены в отличительной части соответствующего пункта формулы изобретения.
Наиболее важными преимуществами способа, предложенного согласно изобретению, являются техническая простота и ясность расчетной подготовки определения формы для плоской заготовки лопасти, что дополнительно делает возможным изготовление воздушного ротора с очень низкой стоимостью. Главное преимущество этого способа состоит в том, что, в отличие от известных способов изготовления воздушных роторов сравнимого типа, размеры воздушного ротора могут быть определены расчетным путем в виде точно заданных плоских заготовок, из которых затем может быть получен воздушный ротор с очень точными размерами, с использованием соответствующего способа формовки листового материала. Способ, предложенный согласно изобретению, обладает исключительными преимуществами, особенно из-за того, что не требуется больше шаблона на всю длину воздушного ротора, а воздушный ротор, выполненный согласно изобретению, может быть собран с использованием очень простых несущих конструкций, посредством изгиба плоских заготовок лопасти, определенных расчетным путем, с приданием заданной формы. Другое важное преимущество изобретения состоит в том, что материал для изготовления лопастей может быть выбран из более широкого ряда материалов, чем в известных решениях.
Варианты предпочтительного выполнения способа согласно изобретению представлены в соответствующих независимых пунктах формулы изобретения.
Перечень фигур чертежей
Изобретение описано ниже более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает поперечное сечение лопасти, принадлежащей известному воздушному ротору, и содержит параметры, используемые в соответствующем математическом анализе;
фиг. 2 изображает лопасть, относящуюся к известному воздушному ротору, в виде параллельной проекции, и содержит параметры, относящиеся к трехмерному представлению, используемые в соответствующем математическом анализе;
фиг.3 изображает развернутую на плоскости лопасть, относящуюся к воздушному ротору, выполненному согласно изобретению, и содержит параметры, относящиеся к плоской развертке, используемые в математическом анализе;
фиг.4 изображает в поперечном сечении обычный воздушный ротор;
фиг. 5 изображает в поперечном сечении воздушный ротор, выполненный согласно изобретению;
фиг.6 изображает развернутую на плоскости лопасть, принадлежащую воздушному ротору, выполненному согласно изобретению;
фиг. 7 изображает лопасти воздушного ротора, выполненного согласно изобретению в виде параллельной проекции.
Спиральный воздушный ротор, содержащий по меньшей мере две лопасти 1, которые, как видно в поперечном сечении, выполнены по существу одинаковой формы и кривизны и расположены параллельно оси вращения о и так, что лопасти 1 расположены наиболее подходящим образом с равными промежутками относительно угла вращения цилиндрической системы координат о, z. Для того чтобы обеспечить спиральную форму воздушного ротора, поперечные сечения sp лопастей расположены так, что они поворачиваются в продольном направлении z воздушного ротора. Поперечное сечение sp лопасти, принадлежащей воздушному ротору, выполнено по существу отличным от формы полуокружности, с тем чтобы обеспечить возможность изготовления лопасти по существу из плоской заготовки.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения, в особенности со ссылками на фиг.1, 2 и 3, и с использованием параметров, приведенных в них, форма f(φ) поперечного сечения sp и кривой ξ(φ), η(φ) сечения, развернутой на плоскости лопасти 1', определяется как задача граничных значений:
ξ′(φ)2+η′(φ)2 = f(φ)2+f′(φ)2
Figure 00000002

Figure 00000003

ξ(0) = 0
η(0) = 0
f(0)=Q/2
Figure 00000004

Далее, развернутая на плоскость лопасть 1', представленная на фиг.6, является частью, вырезанной из кругового кольца, другие размеры которого определяются уравнениями:
Figure 00000005

Figure 00000006

В дополнение к варианту предпочтительного выполнения, в особенности относящегося к решению, представленному на фиг.7, общее спиральное закручивание воздушного ротора составляет U=180o и высота ротора Н равна 2. При рассмотрении практических областей применения предпочтительно использование более удлиненного ротора, например, с Н=4. Разумеется, возможно также использование спирали с углом закручивания 90o, а также с любым другим углом. Кроме того, возможно создание воздушного ротора, например, с тремя лопастями в том же поперечном сечении.
Таким образом, способ, предложенный согласно изобретению, основывается на изготовлении лопасти по существу из плоской заготовки, где поперечное сечение лопасти выполнено существенно отличным от формы полуокружности.
Предпосылки для вышеописанной реализации могут быть обоснованы математическим анализом, в результате которого, при использовании параметров, представленных на фиг.1 и 2, для полукруглого сечения лопасти в плоскости ху получены следующие уравнения,
Уравнение 1:
Figure 00000007
.
Безотносительно формы сечения в плоскости ху, можно записать:
Уравнение 2:
Figure 00000008
.
Уравнение 3:
Figure 00000009
.
Уравнение 4: tg(β(φ)) = Ef(φ).
Если поверхность лопасти развернуть на плоскость, первое требование заключается в том, что углы β(0) и β(π) вершины на верхней и нижней кромках должны сохранять истинные значения. Так как β(φ) не является постоянным, нижняя кромка не может быть отображена в виде прямой линии.
Заготовка помещается так, что верхние спиральные кромки отображаются вертикально и внутренняя вершина нижней кромки расположена снизу слева. Так как траектории различных точек сечения в плоскости ху имеют различную длину, то вертикальная кромка заготовки также не может иметь форму прямой линии. Однако, так как она должна иметь постоянную ширину, она должна быть отображена в виде кольцевого сектора. Регулярность в вертикальном направлении означает, что это круговое кольцо.
Далее вводятся термины, относящиеся к геометрии развернутой на плоскости лопасти, и в особенности к ее нижней кромке или развернутой кривой сечения:
ρ(φ) - радиус кольца,
ρ0 - внутренний радиус кольца,
ξ(φ) - горизонтальная координата кривой сечения,
η(φ) - вертикальная координата кривой сечения,
θ(φ) - угол радиуса, проведенного к кривой сечения, относительно горизонтального направления,
ψ - угол всего кольцевого сектора.
Кривая сечения теперь начинается в направлении угла β(0) у нижней левой точки ξ = 0, η = 0, и ее длина вдоль кривой равна s(φ). Координаты не могут в общем случае быть указаны в закрытой форме. Производные по φ могут быть определены как:
Уравнение 5:
Figure 00000010
.
Уравнение 6:
Figure 00000011
.
Следующая зависимость получается для угла θ(φ):
Уравнение 7:
Figure 00000012

Общая формула для радиуса изгиба сектора находится простым путем:
Уравнение 8:
Figure 00000013

Радиус изгиба может быть также представлен как функция координат ξ и η следующим образом:
Уравнение 9:
Figure 00000014

Из уравнений 5-9 вытекает система из трех дифференциальных уравнений с тремя неизвестными функциями f(φ),ξ(φ) и η(φ):
Уравнение 10:
ξ′(φ)2+η′(φ)2 = f(φ)2+f′(φ)2
Уравнение 11:
Figure 00000015

Уравнение 12:
Figure 00000016

Начальные условия для функций ξ(φ) и η(φ) могут быть получены непосредственно из определения:
Уравнение 13:
ξ(0) = 0,
η(0) = 0.
Из требования того, что начальная и конечная точки кривой сечения должны находиться на одной прямой с осью ротора, могут быть получены граничные условия:
Уравнение 14:
f(0)=Q/2,
Figure 00000017
.
Кривая сечения в виде полуокружности ротора Виндсайд (FI 67919) или уравнение 1 не удовлетворяют требованиям, представленным в уравнениях 10-14.
Специальный случай, когда угол закручивания достигает нуля, является сингулярностью. При этом угол β(φ) наклона достигает постоянного значения, равного нулю, g(φ) достигает постоянного значения, равного единице, а радиус ρ изгиба возрастает до бесконечности. В этом случае, соответствующем вертикальной лопасти, любая функция f(φ) удовлетворяет условиям, заданным для заготовки, которая может быть развернута в плоскость
Теперь задача состоит в том, чтобы исследовать, какие формы удовлетворяют требованиям, содержащимся в уравнениях 10-14. Сложная нелинейная система дифференциальных уравнений может быть решена только численными методами. Задавая параметр Q, угол ψ сектора заготовки, удовлетворяющий граничным условиям уравнения 14, может быть найден методом проб и итераций. Решение содержит аппроксимацию функций f(φ),ξ(φ) и η(φ).
Очевидно, что для каждого значения параметра Q может быть найдено уникальное решение, когда значение попадает в диапазон (δ, 1), где δ - это нижний предел, в окрестности значения 0,2. Решение не может быть найдено при меньших значениях, и когда достигается нижний предел, форма является нежелательной в том смысле, что кривая начинается достаточно круто от оси ротора. Другие формы лопастей, которые могут быть развернуты на плоскость, могут быть найдены, если базовая геометрия, указанная в начале, будет каким-либо образом модифицирована.
Для того чтобы начертить плоскую заготовку, должны быть найдены также ее остальные размеры. Из уравнения 8 могут быть найдены радиусы внутренней и наружной кромок для кольцевого сектора:
Уравнение 15:
Figure 00000018

Корд J внутренней кромки и функция β(φ) угла наклона могут быть получены далее из уравнений:
Уравнение 16:
Figure 00000019

Уравнение 17:
β(φ) = arctg(Ef(φ)).
На фиг. 7 изображен воздушный ротор, форма которого определена в соответствии с процедурой, представленной выше. как параллельная проекция.
Материал для плоской заготовки может быть такой, который может изгибаться, но не слишком легко растягивается. Этим требованиям удовлетворяют тонкие металлические листы и многие полимерные листы. Когда конструкция имеет опору только у верхней и нижней кромок, например, с трубчатым основанием, а жесткая конструкция вала обеспечивает необходимую высоту, остальная часть лопасти принимает заданную форму. С другой стороны, усилия упругости при изгибе стремятся растянуть воздушный ротор в продольном направлении, что предполагает, что закрепление вала и лопасти должны быть разработаны так, чтобы противодействовать растяжению. При рассмотрении работы воздушного ротора существенным является также то, что пространство рядом с валом выполнено открытым, так что воздушный поток может проходить от одной лопасти к другой, что, разумеется, должно быть принято во внимание при проектировании, например, потенциальных несущих конструкций.
Очевидно, что изобретение не ограничено вариантами выполнения, представленными или описанными выше, но может быть модифицировано в рамках той же основной идеи. Например, граничные условия уравнения 10 выбраны так, что начальная и конечная точки поперечного сечения лопасти и ось ротора находятся на одной и той же прямой линии. Граничные условия для решения дифференциальных уравнений также могут выбраны иначе, по-прежнему обеспечивая развертку лопасти на плоскости. В таких случаях, например, лопасть может быть получена при удалении полосы с каждой кромки, или же при продолжении лопасти либо внутрь, либо наружу. Возможно также обеспечение эластичной опоры лопастей ротора, так что при сильном ветре диаметр ротора будет временно увеличиваться.

Claims (5)

1. Спиральный воздушный ротор, содержащий по меньшей мере две лопасти (1), которые при рассмотрении в поперечном сечении выполнены по существу одинаковой формы и кривизны и расположены параллельно оси вращения (о) наиболее подходящим образом, с равными промежутками относительно угла вращения цилиндрической системы координат (о, z), причем для того, чтобы создать спиральную форму воздушного ротора, поперечные сечения (sp) лопастей расположены с поворотом в продольном направлении (z) воздушного ротора, отличающийся тем, что поперечные сечения (sp) лопастей, относящихся к воздушному ротору, выполнены по существу отличными от формы полуокружности, с возможностью изготовления лопасти по существу из плоской заготовки, так что лопасть (1'), развернутая на плоскости, является частью кругового кольца.
2. Воздушный ротор по п.1, отличающийся тем, что форма поперечного сечения (sp) лопасти и размеры кругового кольца и кривизна сечения определены уравнениями
ξ′(φ)2+η′(φ)2 = f(φ)2+f′(φ)2;
Figure 00000020

Figure 00000021

ξ(0) = 0;
η(0) = 0;
f(0)=Q/2;
Figure 00000022

Figure 00000023

Figure 00000024

где Н - высота ротора;
Q - промежуток между внутренними кромками лопастей, в пропорции к диаметру ротора;
φ - координата полярного угла в плоскости ху, φ = 0 у внутренней кромки лопасти;
f(φ) - расстояние от оси ротора до точки лопасти как функция полярного угла φ, в пропорции к диаметру ротора;
ξ(φ) - горизонтальная координата развернутой кривой сечения;
η(φ) - вертикальная координата развернутой кривой сечения;
ρo - внутренний радиус кругового кольца;
ρπ - наружный радиус кругового кольца;
ψ - угол всего кругового сектора;
U - общее спиральное закручивание лопасти;
Е - спиральный подъем лопасти (Е=U/Н).
3. Воздушный ротор по п.1 или 2, отличающийся тем, что общее спиральное закручивание лопасти U выбрано равным π (180o), а высота ротора Н выбрана равной 4.
4. Способ изготовления спирального воздушного ротора, содержащего по меньшей мере две лопасти (1), которые при рассмотрении в поперечном сечении выполнены по существу одинаковой формы и кривизны и расположены параллельно оси вращения (о) наиболее подходящим образом, с равными промежутками относительно угла вращения цилиндрической системы координат (о, z), причем для формирования воздушного ротора спиральной формы поперечные сечения (sp) лопастей расположены с поворотом в продольном направлении (z) воздушного ротора, отличающийся тем, что лопасть, принадлежащую воздушному ротору, изготавливают по существу из плоской заготовки, причем поперечное сечение (sp) лопасти выполнено по существу отличным от формы полуокружности.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что плоская развернутая лопасть (1') является частью, вырезанной из кругового кольца, в котором форма поперечного сечения (sp) лопасти и размеры кругового кольца и кривая сечения определены уравнениями
ξ′(φ)2+η′(φ)2 = f(φ)2+f′(φ)2;
Figure 00000025

Figure 00000026

ξ(0) = 0;
η(0) = 0;
f(0)=Q/2;
Figure 00000027

Figure 00000028

Figure 00000029

где Н - высота ротора;
Q - промежуток между внутренними кромками лопастей в пропорции к диаметру ротора;
φ - координата полярного угла в плоскости ху, φ = 0 у внутренней кромки лопасти;
f(φ) - расстояние от оси ротора до точки лопасти как функция полярного угла φ в пропорции к диаметру ротора;
ξ(φ) - горизонтальная координата развернутой кривой сечения;
η(φ) - вертикальная координата развернутой кривой сечения;
ρo - внутренний радиус кругового кольца;
ρπ - наружный радиус кругового кольца;
ψ - угол всего кругового сектора;
U - общее спиральное закручивание лопасти;
Е - спиральный подъем лопасти (Е=U/Н).
RU2000102356/06A 1997-06-30 1998-05-06 Спиральный воздушный ротор и способ его изготовления RU2187016C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI972806A FI972806A (fi) 1997-06-30 1997-06-30 Kierteinen tuuliroottori ja menetelmä sen valmistamiseksi
FI972806 1997-06-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000102356A RU2000102356A (ru) 2002-02-20
RU2187016C2 true RU2187016C2 (ru) 2002-08-10

Family

ID=8549158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000102356/06A RU2187016C2 (ru) 1997-06-30 1998-05-06 Спиральный воздушный ротор и способ его изготовления

Country Status (12)

Country Link
US (1) US6428275B1 (ru)
EP (1) EP0993551B1 (ru)
JP (1) JP2002507266A (ru)
CN (1) CN1105240C (ru)
AT (1) ATE274640T1 (ru)
AU (1) AU7337098A (ru)
CA (1) CA2294094A1 (ru)
DE (1) DE69825898D1 (ru)
FI (1) FI972806A (ru)
NO (1) NO996418D0 (ru)
RU (1) RU2187016C2 (ru)
WO (1) WO1999004164A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557966C2 (ru) * 2008-04-22 2015-07-27 Идсюд Энерджи Устройство генерирования энергии из текучей среды и лопасть, использующаяся в нем
RU2638691C2 (ru) * 2014-12-30 2017-12-15 Татьяна Александровна Шулика Вертикальный ветродвигатель золотого сечения
RU192838U1 (ru) * 2019-06-19 2019-10-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" Ротор ветроколеса

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2801937B1 (fr) * 1999-12-06 2002-02-22 Leon Ruffieux Eolienne a axe de rotation vertical
US7775843B1 (en) 2002-06-07 2010-08-17 Vanderhye Robert A Wind turbine boats, watercraft drives, and wind turbine enhancements
AU2003256960A1 (en) 2002-07-31 2004-02-16 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Wind turbine device
US7362004B2 (en) 2003-07-29 2008-04-22 Becker William S Wind turbine device
US7980825B2 (en) * 2005-10-18 2011-07-19 Robert A. Vanderhye Savonius rotor blade construction particularly for a three bladed savonius rotor
US7314346B2 (en) * 2005-11-03 2008-01-01 Vanderhye Robert A Three bladed Savonius rotor
US7344353B2 (en) * 2005-05-13 2008-03-18 Arrowind Corporation Helical wind turbine
US20070029807A1 (en) * 2005-08-08 2007-02-08 Clayton Kass Methods and systems for generating wind energy
US7287954B2 (en) * 2005-09-30 2007-10-30 California Energy & Power Omni directional baffled wind energy power converter apparatus and method
US7393177B2 (en) * 2005-11-04 2008-07-01 Rahai Hamid R Vertical axis wind turbine with optimized blade profile
CN101449054B (zh) * 2006-01-12 2011-09-21 耐欧立斯有限公司 水平轴线风力发电机
US8523522B1 (en) 2006-03-13 2013-09-03 Robert A. Vanderhye Vertical axis wind turbine rotating design elements
US7494315B2 (en) * 2006-05-05 2009-02-24 Hart James R Helical taper induced vortical flow turbine
JP4839995B2 (ja) * 2006-07-12 2011-12-21 パナソニック株式会社 サボニウス形風車
US20080085179A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 California Energy & Power Wind power converting apparatus and method
US8251662B2 (en) * 2007-01-22 2012-08-28 Parker Daniel B Wind turbine blade assembly and apparatus
US7948110B2 (en) * 2007-02-13 2011-05-24 Ken Morgan Wind-driven electricity generation device with Savonius rotor
US20080246284A1 (en) * 2007-04-05 2008-10-09 Blue Green Pacific, Inc. Easily adaptable and configurable wind-based power generation system with scaled turbine system
WO2008157174A1 (en) * 2007-06-13 2008-12-24 Skyron Systems, Inc. Wind turbine blade
CA2695807C (en) * 2007-08-08 2015-02-24 Art Turbine Inc. Transverse-axis turbine with twisted foils
ES2338835B1 (es) * 2007-10-16 2011-02-18 Salvador Domenech Barcons Dispositivo generador de fuerza motriz.
KR100895038B1 (ko) * 2007-11-07 2009-05-04 주식회사 케이.알 수직축 풍력발전시스템용 터빈의 블레이드 구조
WO2009093922A1 (en) * 2008-01-24 2009-07-30 Srdjan Ceramilac Three wing radial wind-turbine
US8087897B2 (en) * 2008-02-01 2012-01-03 Windside America Fluid rotor
US7744338B2 (en) 2008-09-04 2010-06-29 California Energy & Power Fluid turbine systems
DE102009005127A1 (de) 2009-01-12 2010-07-15 Ziemba, Martin Horizontaler Windkraftschaufelradrotor/Windkraftanlage
US7821153B2 (en) * 2009-02-09 2010-10-26 Grayhawke Applied Technologies System and method for generating electricity
AU2010224685A1 (en) * 2009-03-18 2011-11-03 Fidopharm, Inc. Parasiticidal formulation
EP2464859A4 (en) * 2009-08-20 2013-04-17 Windworks Engineering Ltd AUBES SET FOR WIND TURBINES
US20120224973A1 (en) * 2009-08-20 2012-09-06 Azad Hessamodini Blade for a wind turbine
US20120219426A1 (en) * 2009-08-20 2012-08-30 Windworks Engineering Limited Blade for a turbine
US7976267B2 (en) 2010-08-10 2011-07-12 Burrell Iv James W Helix turbine system and energy production means
US8905704B2 (en) 2010-11-15 2014-12-09 Sauer Energy, Inc. Wind sail turbine
US8864440B2 (en) 2010-11-15 2014-10-21 Sauer Energy, Incc. Wind sail turbine
BE1019714A3 (nl) * 2010-12-31 2012-10-02 Dacus Walter Windturbine met verticale as.
CN102182640A (zh) * 2011-05-20 2011-09-14 深圳市正耀科技有限公司 螺旋转体垂直轴风力发电机装置的制备方法
CN103075299B (zh) * 2011-09-13 2014-08-06 南通大学 垂直轴风力机叶片及加工方法
CN102345558B (zh) * 2011-09-13 2013-06-12 南通大学 风力发电的螺旋型垂直轴风力机叶片及加工方法
US20130343897A1 (en) * 2012-06-21 2013-12-26 David A. Collins Helix Type Vertical Axis Turbine Blades and Method for Continuously Making Same
US9062896B2 (en) 2013-05-16 2015-06-23 Martin Eugene Nix System to create rotational energy from a wind-chimmey and solar-smelter
CN103397984A (zh) * 2013-07-24 2013-11-20 钟明华 坐地式风力发电机
BE1022436B1 (fr) * 2014-06-10 2016-03-30 Phileole Rotor eolien de type savonius
WO2016176352A1 (en) * 2015-04-28 2016-11-03 Chris Bills Vortex propeller
CN106368896A (zh) * 2015-10-23 2017-02-01 田永胜 鹦鹉螺等角螺线风轮发电机
KR101691375B1 (ko) * 2015-12-04 2017-01-02 한덕호 항력형 풍력발전장치
JP6126287B1 (ja) * 2016-09-29 2017-05-10 株式会社ドリームバード 垂直軸型螺旋タービン
US10316819B2 (en) * 2016-09-30 2019-06-11 Daniel Edmiston Any axis turbine pinwheel and method of construction
US10794358B2 (en) 2017-03-17 2020-10-06 Primo Energy, Inc. High torque wind turbine blade, turbine, and associated systems and methods
US10378509B2 (en) * 2017-10-06 2019-08-13 Iap, Inc. Turbine rotor for redirecting fluid flow including sinuously shaped blades and a solid conical center core
CL2018002529A1 (es) * 2018-09-04 2019-01-18 Orellana Olguin Nicolas Gonzalo Aparato generador omnidireccional
CA3109428A1 (en) * 2018-11-15 2020-05-22 Mark Daniel Farb Savonius wind turbine ratios
KR102220371B1 (ko) * 2019-11-01 2021-02-25 윤차현 양력과 항력을 동시에 높은 효율로 발생시키는 로터

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1100332A (en) * 1912-09-03 1914-06-16 James B Smith Windmill.
US3144204A (en) * 1962-08-24 1964-08-11 Acme Engineering And Mfg Corp Centrifugal blower wheel
US3941504A (en) * 1974-08-28 1976-03-02 Snarbach Henry C Wind powered rotating device
ES454192A1 (es) * 1976-12-13 1977-12-01 Zapata Martinez Valentin Sistema para la obtencion y regulacion de energia a partir de corrientes aereas, maritimas o fluviales.
US4086026A (en) * 1977-02-04 1978-04-25 Tamanini Robert J Windmill with radial vanes
US4293274A (en) * 1979-09-24 1981-10-06 Gilman Frederick C Vertical axis wind turbine for generating usable energy
SE7909537L (sv) * 1979-11-19 1981-05-20 Risto T Joutsiniemi Windscrew-vindrotor
JPS6090992A (ja) 1983-10-26 1985-05-22 Hitachi Ltd 螺旋翼式垂直軸風車
US4718821A (en) * 1986-06-04 1988-01-12 Clancy Brian D Windmill blade
US5642984A (en) * 1994-01-11 1997-07-01 Northeastern University Helical turbine assembly operable under multidirectional fluid flow for power and propulsion systems

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557966C2 (ru) * 2008-04-22 2015-07-27 Идсюд Энерджи Устройство генерирования энергии из текучей среды и лопасть, использующаяся в нем
RU2638691C2 (ru) * 2014-12-30 2017-12-15 Татьяна Александровна Шулика Вертикальный ветродвигатель золотого сечения
RU192838U1 (ru) * 2019-06-19 2019-10-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" Ротор ветроколеса

Also Published As

Publication number Publication date
WO1999004164A1 (en) 1999-01-28
EP0993551B1 (en) 2004-08-25
NO996418L (no) 1999-12-22
FI972806A0 (fi) 1997-06-30
US6428275B1 (en) 2002-08-06
EP0993551A1 (en) 2000-04-19
FI972806A (fi) 1998-12-31
CA2294094A1 (en) 1999-01-28
JP2002507266A (ja) 2002-03-05
AU7337098A (en) 1999-02-10
ATE274640T1 (de) 2004-09-15
NO996418D0 (no) 1999-12-22
DE69825898D1 (de) 2004-09-30
CN1105240C (zh) 2003-04-09
CN1268999A (zh) 2000-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2187016C2 (ru) Спиральный воздушный ротор и способ его изготовления
RU2000102356A (ru) Спиральный воздушный ротор и способ его изготовления
US5494407A (en) Wind turbine with savonius-type rotor
JP6016519B2 (ja) ハニカム構造及びその形成方法
US4147437A (en) Mixer blade
AU2008349880B2 (en) Wind turbine rotor with the the vertical rotation axis
CN107923363B (zh) 具有后缘突部的风力涡轮机的叶片
JPH05256102A (ja) 蒸気タービンの動翼
US20170002793A1 (en) Helix Type Vertical Axis Turbine Blades and Method for Continuously Making Same
JP4786077B2 (ja) タービン用静翼及びその製造方法
CN102439293A (zh) 流体涡轮系统
US20050220625A1 (en) Transonic blade profiles
RU2016149510A (ru) Ротор и перемешивающее устройство
US5718143A (en) Method and apparatus for forming container end having annular panel with non-uniform radius of curvature
CN106030117B (zh) 轴流送风机
KR101543698B1 (ko) 경사진 스티프너 및 이를 제조하기 위한 장치 및 방법
RU2017128218A (ru) Турбовинтовой двигатель
DK201770364A1 (en) Blade with pre-deflection for downwind type wind turbine
RU2810835C1 (ru) Гаситель колебаний дымовой или вентиляционной трубы с изменяемой аэродинамикой
CN219261373U (zh) 一种金属泛水收边结构
EP4185769B1 (de) Rotor für eine windkraftanlage und verfahren zum betreiben einer windkraftanlage
RU2136404C1 (ru) Многолучевой профиль
RU2730569C1 (ru) Ветроколесо
RU2136405C1 (ru) Двутавровый профиль
EP2837420A1 (en) Stirring device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060507