RU2300011C1 - Rotary blade engine for convection air and liquid flows - Google Patents

Rotary blade engine for convection air and liquid flows Download PDF

Info

Publication number
RU2300011C1
RU2300011C1 RU2005133017/06A RU2005133017A RU2300011C1 RU 2300011 C1 RU2300011 C1 RU 2300011C1 RU 2005133017/06 A RU2005133017/06 A RU 2005133017/06A RU 2005133017 A RU2005133017 A RU 2005133017A RU 2300011 C1 RU2300011 C1 RU 2300011C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotating shaft
axis
along
vertical
vertical rotating
Prior art date
Application number
RU2005133017/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Федорович Задонцев (RU)
Владимир Федорович Задонцев
Федор Владимирович Задонцев (RU)
Федор Владимирович Задонцев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Владимир Федорович Задонцев
Федор Владимирович Задонцев
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ), Владимир Федорович Задонцев, Федор Владимирович Задонцев filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority to RU2005133017/06A priority Critical patent/RU2300011C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2300011C1 publication Critical patent/RU2300011C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to devices using kinetic energy of translational motion of convection air and liquid flows at generation of electric energy or execution of mechanical work. Invention can be used in wind and hydraulic power generation, for instance, in wind and hydraulic power stations. Proposed rotary blade engine for convection air and liquid flows has wings made of shaped blades connected through end piece with, hub, and rotating shaft on which hub is secured. Wings are arranged parallel to each other relative to axis of vertical rotation shaft, being displaced relative to each other along wing span so that tip of wing is arranged at a distance from axis of vertical rotating shaft not greater than distance from wing tip to maximum horizontal cross section of aerodynamic profile of blade. Blades having concave-convex aerodynamic profiles with variable angles of tilting to plane of rotation square to axis of vertical rotating shaft are bent along and across wing span along exponential curve and are directed by ends bent along wing span in opposite sides relative to axis of vertical rotating shaft. The larger is the distance of aerodynamic profile along wing span from axis of vertical rotating shaft, the larger the angle of tilting of aerodynamic profile to plane of rotation.
EFFECT: enlarged operating capabilities.

Description

Изобретение относится к устройствам для использования кинетической энергии поступательного движения конвекционных воздушных и жидкостных потоков при выработке электроэнергии или совершения механической работы и может найти применение в ветро- и гидроэнергетике, например, в ветроэнергетических или гидроэнергетических станциях.The invention relates to devices for using the kinetic energy of the translational movement of convective air and liquid flows in generating electricity or performing mechanical work and may find application in wind and hydropower, for example, in wind energy or hydropower stations.

Известен роторный ветродвигатель, содержащий две полуцилиндрические лопасти, укрепленные на вертикальном вращающемся валу, и использующий кинетическую энергию поступательного движения таких конвекционных потоков, как горизонтальные воздушные, направления которых перпендикулярны оси вертикального вращающегося вала (Большая советская энциклопедия / Гл. ред. А.М.Прохоров. - М.: Советская энциклопедия, 1971. - Т.4. - С.589, рис.16).A rotary wind turbine is known, containing two semi-cylindrical blades mounted on a vertical rotating shaft, and using the kinetic energy of the translational motion of such convection flows as horizontal air, whose directions are perpendicular to the axis of the vertical rotating shaft (Great Soviet Encyclopedia / Ch. Ed. A.M. Prokhorov . - M .: Soviet Encyclopedia, 1971. - V. 4. - P.589, Fig. 16).

Основным недостатком роторного ветродвигателя является его низкая эффективность, так как коэффициент использования энергии ветра у него не превышает 0,15, что обусловлено отсутствием возможности применения кинетической энергии поступательного движения таких конвекционных потоков, как вертикальные восходящие и нисходящие воздушные потоки. Кроме того, роторный ветродвигатель не может быть использован при применении конвекционных жидкостных потоков.The main disadvantage of a rotary wind turbine is its low efficiency, since the coefficient of use of wind energy does not exceed 0.15, which is due to the lack of the possibility of using the kinetic energy of the translational motion of convection flows such as vertical ascending and descending air flows. In addition, a rotary wind turbine cannot be used with convection fluid flows.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является крыльчатый ветродвигатель, содержащий крылья, выполненные из профилированных лопастей, соединенных через наконечник со ступицей, горизонтальный вращающийся вал, на котором укреплена ступица, и использующий кинетическую энергию поступательного движения таких конвекционных потоков, как горизонтальные воздушные, направления которых параллельны оси горизонтального вращающегося вала. Лопасти имеют плоско-выпуклые аэродинамические профили и соединены со ступицей жестко под некоторым углом установки φ к плоскости вращения, перпендикулярной оси горизонтального вращающегося вала, или с помощью подшипниковых узлов, в которых лопасти имеют возможность поворачиваться для изменения угла установки φ. Крылья смещены относительно друг друга на 120°. Воздушный поток набегает на лопасть с относительной скоростью под некоторым углом атаки. Возникающая в каждой лопасти аэродинамическая сила является результатом сложения двух сил: подъемной силы, создающей вращательный момент, и силы лобового давления, действующей по оси горизонтального вращающегося вала (Большая советская энциклопедия, 1971. - Т.4. - С.589, рис.2, 3).Closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result (prototype) is a winged wind turbine containing wings made of profiled blades connected through a tip to the hub, a horizontal rotating shaft on which the hub is mounted, and using the kinetic energy of the translational motion of such convection flows as horizontal air, the directions of which are parallel to the axis of the horizontal rotating shaft. The blades have plane-convex aerodynamic profiles and are rigidly connected to the hub at a certain installation angle φ to the plane of rotation perpendicular to the axis of the horizontal rotating shaft, or using bearing assemblies in which the blades can rotate to change the installation angle φ. The wings are offset relative to each other by 120 °. Airflow rushes onto the blade at a relative speed at a certain angle of attack. The aerodynamic force arising in each blade is the result of the addition of two forces: the lifting force that creates the torque, and the frontal pressure force acting on the axis of the horizontal rotating shaft (Big Soviet Encyclopedia, 1971. - T.4. - P.589, Fig. 2 , 3).

Основным недостатком крыльчатого ветродвигателя является его пониженная эффективность, обусловленная отсутствием возможности использования для его работы кинетической энергии поступательного движения таких конвекционных потоков, как вертикальные восходящие или нисходящие воздушные потоки, перпендикулярные оси горизонтального вращающегося вала, при отсутствии горизонтального воздушного потока - ветра, а также отсутствием возможности использования кинетической энергии поступательного движения таких конвекционных потоков, как жидкостные. Другим недостатком крыльчатого ветродвигателя является необходимость в ориентации профилированных лопастей по направлению ветра, то есть относительно набегающего горизонтального воздушного потока, посредством дополнительного хвостового оперения или поворотных ветрячков.The main disadvantage of a winged wind turbine is its reduced efficiency, due to the inability to use the kinetic energy of the translational motion of convection flows such as vertical ascending or descending air currents perpendicular to the axis of the horizontal rotating shaft, in the absence of a horizontal air flow - wind, and also the lack of opportunity use of kinetic energy of translational motion of such convection flows as dkostnye. Another disadvantage of the winged wind turbine is the need for the orientation of the profiled blades in the direction of the wind, that is, relative to the incoming horizontal air flow, through additional tail unit or rotary windmills.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности устройства путем преобразования кинетической энергии поступательных движений конвекционных воздушных и жидкостных потоков таких, как вертикальные восходящие или нисходящие воздушные, жидкостные потоки при отсутствии горизонтальных потоков, горизонтальные воздушные, жидкостные потоки при отсутствии вертикальных потоков, одновременно существующие горизонтальные и вертикальные потоки, воздушные или жидкостные, в кинетическую энергию вращательного движения вала при отсутствии необходимости в ориентации профилированных лопастей относительно набегающего конвекционного потока.The present invention solves the problem of increasing the efficiency of the device by converting the kinetic energy of the translational movements of convection air and liquid flows, such as vertical ascending or descending air, liquid flows in the absence of horizontal flows, horizontal air, liquid flows in the absence of vertical flows, simultaneously existing horizontal and vertical flows , air or liquid, into kinetic energy of rotational motion of a shaft pr not-required orientation relative to the incident profiled blades convection flow.

Для достижения названного технического результата в роторно-крыльчатом двигателе для конвекционных воздушных и жидкостных потоков, содержащем крылья, выполненные из профилированных лопастей, соединенных через наконечник со ступицей, вращающийся вал, на котором укреплена ступица, причем крылья смещены относительно друг друга, согласно изобретению крылья расположены параллельно друг другу относительно оси вертикального вращающегося вала и смещены относительно друг друга вдоль размаха крыльев так, что наконечник крыла расположен на расстоянии от оси вертикального вращающегося вала не большем, чем расстояние от наконечника крыла до максимального горизонтального поперечного сечения аэродинамического профиля лопасти, а лопасти, имеющие вдоль и поперек вогнуто-выпуклые аэродинамические профили с переменными углами наклона к плоскости вращения, перпендикулярной оси вертикального вращающегося вала, изогнуты вдоль и поперек размаха крыльев по экспоненциальной кривой и направлены отогнутыми вдоль размаха крыльев концами в противоположные стороны относительно оси вертикального вращающегося вала. При этом чем более удален аэродинамический профиль вдоль размаха крыла от оси вертикального вращающегося вала, тем больше угол наклона аэродинамического профиля к плоскости вращения.To achieve the named technical result in a rotary vane engine for convection air and liquid flows, comprising wings made of profiled blades connected through a tip to the hub, a rotating shaft on which the hub is mounted, and the wings are offset relative to each other, according to the invention, the wings are located parallel to each other relative to the axis of the vertical rotating shaft and offset relative to each other along the wingspan so that the wing tip is located on p the distance from the axis of the vertical rotating shaft is not greater than the distance from the wing tip to the maximum horizontal cross section of the aerodynamic profile of the blade, and the blades having along and across concave-convex aerodynamic profiles with variable angles to the plane of rotation perpendicular to the axis of the vertical rotating shaft are bent along and across the wingspan along an exponential curve and are directed by ends bent along the wingspan in opposite directions relative to the axis tikalnogo rotating shaft. Moreover, the more remote the aerodynamic profile along the wing span from the axis of the vertical rotating shaft, the greater the angle of inclination of the aerodynamic profile to the plane of rotation.

Повышение эффективности роторно-крыльчатого двигателя для конвекционных воздушных и жидкостных потоков обусловлено выполнением лопастей, имеющих вдоль и поперек вогнуто-выпуклые аэродинамические профили с переменными углами наклона к плоскости вращения, перпендикулярной оси вертикального вращающегося вала, изогнутыми вдоль и поперек размаха крыльев по экспоненциальной кривой, что позволяет реализовать заявляемое устройство как роторный двигатель для горизонтальных воздушных и жидкостных потоков при использовании поверхностей лопастей, изогнутых вдоль размаха крыльев по экспоненциальной кривой, и как крыльчатый двигатель для вертикальных восходящих и нисходящих воздушных и жидкостных потоков при использовании поверхностей лопастей, изогнутых поперек размаха крыльев по экспоненциальной кривой.The increase in the efficiency of the rotor-wing engine for convection air and liquid flows is due to the implementation of blades having along and across concave-convex aerodynamic profiles with variable angles of inclination to the plane of rotation perpendicular to the axis of the vertical rotating shaft, curved along and across the wingspan in an exponential curve, which allows you to implement the inventive device as a rotary engine for horizontal air and liquid flows using surfaces l parts that are curved along the wingspan in an exponential curve, and as a wing engine for vertical ascending and descending air and liquid flows when using the surfaces of the blades curved across the wingspan in an exponential curve.

Одновременное обтекание лопастей конвекционным вертикальным и перпендикулярное падение на лопасть горизонтального воздушного или жидкостного потока позволяет реализовать заявляемое устройство как роторно-крыльчатый двигатель. Если горизонтальный воздушный или жидкостный поток падает на лопасть под углом атаки, то устройство реализуется как крыльчато-крыльчатый двигатель.Simultaneous convection vertical flow around the blades and a perpendicular fall on the blade of horizontal air or liquid flow allows you to implement the inventive device as a rotary vane engine. If a horizontal air or liquid flow falls on the blade at an angle of attack, then the device is implemented as a wing-wing engine.

Размещение наконечника крыла на расстоянии от оси вертикального вращающегося вала не большем, чем расстояние от наконечника крыла до максимального горизонтального поперечного сечения аэродинамического профиля лопасти является оптимальным в связи с тем, что мощность, развиваемая на валу роторно-крыльчатого двигателя, пропорциональна его диаметру, зависит от формы и профиля лопастей, а увеличение расстояния уменьшает диаметр двигателя и его мощность. Относительный вращающий момент зависит от быстроходности двигателя, которая пропорциональна радиусу двигателя. Увеличение расстояния от наконечника крыла на большее, чем до максимального горизонтального поперечного сечения профилированной лопасти, приведет к уменьшению радиуса двигателя и, соответственно, его быстроходности.The placement of the wing tip at a distance from the axis of the vertical rotating shaft not greater than the distance from the wing tip to the maximum horizontal cross section of the aerodynamic profile of the blade is optimal due to the fact that the power developed on the shaft of the rotor-wing engine is proportional to its diameter, depends on shape and profile of the blades, and increasing the distance reduces the diameter of the engine and its power. The relative torque depends on the speed of the engine, which is proportional to the radius of the engine. An increase in the distance from the wing tip to a greater than the maximum horizontal cross section of the profiled blade will lead to a decrease in the radius of the engine and, accordingly, its speed.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен вид сверху роторно-крыльчатого двигателя для конвекционных воздушных и жидкостных потоков; на фиг.2 - вид сбоку роторно-крыльчатого двигателя для конвекционных воздушных и жидкостных потоков с поперечным сечением профилированных лопастей; на фиг.3 - вид сбоку элемента роторно-крыльчатого двигателя для конвекционных воздушных и жидкостных потоков с поперечным сечением вдоль и поперек профилированной лопасти и схема взаимодействия профилированной лопасти с набегающим вертикальным либо горизонтальным воздушным или жидкостным потоком, падающим на профилированную лопасть под некоторым углом атаки, а также с горизонтальным воздушным или жидкостным потоком, падающим перпендикулярно на лопасть; на фиг.4 - вид сбоку элемента роторно-крыльчатого двигателя для конвекционных воздушных и жидкостных потоков с поперечным сечением вдоль и поперек профилированной лопасти и схема, при одновременном обтекании профилированной лопасти, взаимодействия профилированной лопасти с конвекционными и вертикальным, и горизонтальным воздушными или жидкостными потоками. Кроме того, на чертеже изображено следующее:The invention is illustrated in the drawing, where Fig.1 shows a top view of a rotary vane engine for convection air and liquid flows; figure 2 is a side view of a rotary vane engine for convection air and liquid flows with a cross section of profiled blades; figure 3 is a side view of a rotary vane engine element for convection air and liquid flows with a cross section along and across a profiled blade and a diagram of the interaction of a profiled blade with an incident vertical or horizontal air or liquid flow falling on the profiled blade at a certain angle of attack, as well as with a horizontal air or liquid flow falling perpendicular to the blade; figure 4 is a side view of a rotary vane engine element for convection air and liquid flows with a cross section along and across a profiled blade and a diagram, while flowing around a profiled blade, the interaction of the profiled blade with convection and vertical, and horizontal air or liquid flows. In addition, the drawing shows the following:

- Vвα - относительная скорость вертикального восходящего воздушного или жидкостного потока;- V in α - the relative velocity of the vertical ascending air or liquid flow;

- Vгγ - относительная скорость горизонтального воздушного или жидкостного потока;- V is the relative velocity of the horizontal air or liquid flow;

- Vг - относительная скорость горизонтального воздушного или жидкостного потока, падающего перпендикулярно на профилированную лопасть;- V g - the relative speed of the horizontal air or liquid flow falling perpendicular to the profiled blade;

- φ - угол установки профилированной лопасти на ступице к оси вращения вертикального вала;- φ is the installation angle of the profiled blades on the hub to the axis of rotation of the vertical shaft;

- α - угол атаки между набегающим вертикальным воздушным или жидкостным потоком и вертикально профилированной поверхностью лопасти;- α is the angle of attack between the incident vertical air or liquid flow and the vertically profiled surface of the blade;

- γ - угол атаки между набегающим горизонтальным воздушным или жидкостным потоком и горизонтально профилированной поверхностью лопасти;- γ is the angle of attack between the incident horizontal air or liquid flow and the horizontally profiled surface of the blade;

- β - угол наклона вертикального сечения профиля лопасти к плоскости вращения перпендикулярной оси вертикального вращающегося вала;- β is the angle of inclination of the vertical section of the blade profile to the plane of rotation perpendicular to the axis of the vertical rotating shaft;

- P - сила лобового давления, создаваемая набегающим под углом атаки α вертикальным воздушным или жидкостным потоком;- P - frontal pressure force created by a vertical air or liquid flow incident at an angle of attack α;

- Рув - подъемная сила давления, создаваемая набегающим под углом атаки α вертикальным воздушным или жидкостным потоком;- R SW - the lifting force of the pressure created by the incident at an angle of attack α vertical air or liquid flow;

- RΣв - полная аэродинамическая сила, создаваемая P и Рув;- R Σв - total aerodynamic force created by P and Р UV ;

- Pхг - сила лобового давления, создаваемая набегающим под углом атаки γ горизонтальным воздушным или жидкостным потоком;- P xg is the force of the frontal pressure created by the horizontal air or liquid flow incident at an angle of attack γ;

- Руг - подъемная сила давления, создаваемая набегающим под углом атаки γ горизонтальным воздушным или жидкостным потоком;- P yr - the lifting force of the pressure created by the incident at the angle of attack γ horizontal air or liquid flow;

- RΣг - полная аэродинамическая сила, создаваемая Рхг и Руг;- R Σg is the total aerodynamic force created by R xg and R y ;

- RΣ - полная аэродинамическая сила, создаваемая RΣв и RΣг;- R Σ is the total aerodynamic force created by R Σв and R Σг ;

- RΣy - результирующая полная подъемная вращающая сила давления, создаваемая Рув и Руг;- R Σy - the resulting total lifting rotational pressure force created by R SW and R ang ;

- М - вращающий момент.- M - torque.

Роторно-крыльчатый двигатель для конвекционных воздушных и жидкостных потоков содержит крылья 1, выполненные из профилированных лопастей 2, соединенных через наконечник 3 со ступицей 4. Ступица 4 укреплена на вертикальном вращающемся валу 5 и соединена через наконечник 3 с лопастью 2 посредством подшипниковых узлов 6 с возможностью поворота в последних для изменения угла установки φ. Крылья 1 расположены параллельно друг другу относительно оси вертикального вращающегося вала 5 и смещены относительно друг друга вдоль размаха крыльев так, что наконечник 3 расположен на расстоянии от оси вертикального вращающегося вала 5 не большем, чем расстояние от наконечника 3 до максимального горизонтального поперечного сечения 7 аэродинамического профиля лопасти 2. Лопасти 2 вдоль и поперек имеют вогнуто-выпуклые аэродинамические профили с переменными углами наклона β к плоскости вращения, перпендикулярной оси вертикального вращающегося вала 5, изогнуты вдоль и поперек размаха крыльев 1 по экспоненциальной кривой и направлены отогнутыми вдоль размаха крыльев 1 концами в противоположные стороны относительно оси вертикального вращающегося вала 5. При этом чем более удален аэродинамический профиль лопасти 2 вдоль размаха крыла 1 от оси вертикального вращающегося вала 5, тем больше угол наклона β аэродинамического профиля к плоскости вращения.The rotary vane engine for convection air and liquid flows contains wings 1 made of profiled blades 2 connected through a tip 3 to a hub 4. The hub 4 is mounted on a vertical rotating shaft 5 and connected through a tip 3 to the blade 2 by means of bearing assemblies 6 with the possibility of rotation in the latter to change the installation angle φ. The wings 1 are located parallel to each other relative to the axis of the vertical rotating shaft 5 and are offset relative to each other along the wingspan so that the tip 3 is located at a distance from the axis of the vertical rotating shaft 5 not greater than the distance from the tip 3 to the maximum horizontal cross-section 7 of the aerodynamic profile blades 2. Blades 2 along and across have concave-convex aerodynamic profiles with variable angles of inclination β to the plane of rotation perpendicular to the axis of vertical rotation shaft 5, are bent along and across the wingspan 1 along an exponential curve and directed by the ends bent along the wingspan 1 in opposite directions relative to the axis of the vertical rotating shaft 5. Moreover, the more removed is the aerodynamic profile of the blade 2 along the wingspan 1 from the axis of the vertical rotating shaft 5, the greater the angle of inclination β of the aerodynamic profile to the plane of rotation.

Каждая профилированная лопасть 2 вдоль и поперек выполнена с переменной толщиной по высоте от максимальной до минимальной и при поперечном сечении лопасти 2 образуется горизонтальный аэродинамический профиль 7 и вертикальный аэродинамический профиль 8 относительно вертикального вращающегося вала 5.Each shaped blade 2 along and across is made with a variable thickness in height from maximum to minimum and with a cross section of the blade 2 a horizontal aerodynamic profile 7 and a vertical aerodynamic profile 8 relative to the vertical rotating shaft 5 are formed.

Роторно-крыльчатый двигатель для конвекционных воздушных и жидкостных потоков работает следующим образом.A rotary vane engine for convection air and liquid flows is as follows.

Вертикальный восходящий воздушный или жидкостный поток набегает на лопасть 2 с относительной скоростью Vвα под углом атаки α, протекает по вертикально профилированной поверхности лопасти 2. Возникающая на каждой лопасти 2 полная аэродинамическая сила RΣв раскладывается на подъемную силу давления Рув, создающую вращающий момент М, направленный по оси вертикального вращающегося вала 5, и на силу Р лобового давления, действующую параллельно оси вертикального вращающегося вала 5 (фиг.3).A vertical ascending air or liquid flow runs onto the blade 2 with a relative speed V v at an angle of attack α, flows along the vertically profiled surface of the blade 2. The total aerodynamic force R Σv arising on each blade 2 is decomposed into the lifting pressure force P uv , which creates a torque M directed along the axis of the vertical rotating shaft 5, and the force P zv of frontal pressure, acting parallel to the axis of the vertical rotating shaft 5 (figure 3).

Горизонтальный воздушный или жидкостный поток набегает на лопасть 2 со скоростью Vгγ под углом атаки γ, протекает по горизонтально профилированной поверхности лопасти 2. Возникающая на каждой лопасти 2 полная динамическая сила RΣг раскладывается на подъемную силу давления Руг, создающую вращающий момент М, направленный по оси вертикального вращающегося вала 5, и на силу Рхг лобового давления, действующую перпендикулярно оси вертикального вращающегося вала 5 (фиг.3).A horizontal air or liquid flow runs onto the blade 2 with a speed of V at an angle of attack γ, flows along the horizontally profiled surface of the blade 2. The total dynamic force R Σg that arises on each blade 2 is decomposed into the lifting pressure force P yg , which creates a torque M directed along the axis of the vertical rotating shaft 5, and on the force P xg of the frontal pressure acting perpendicular to the axis of the vertical rotating shaft 5 (Fig. 3).

Горизонтальный воздушный или жидкостный поток набегает со скоростью Vг перпендикулярно на лопасть 2, протекает по горизонтально и по вертикально профилированным поверхностям лопасти 2, и поток отклоняется от своего первоначального направления, в результате поток изменяет свое количество движения, и со стороны текущего потока на лопасть 2 действует сила реакции Рг, момент которой и вызывает вращающий момент М, направленный по оси вала 5 (фиг.3).A horizontal air or liquid flow runs at a speed of V g perpendicular to the blade 2, flows along the horizontally and vertically profiled surfaces of the blade 2, and the flow deviates from its original direction, as a result, the flow changes its momentum, and from the current flow to the blade 2 the reaction force P g acts, the moment of which causes a torque M directed along the axis of the shaft 5 (Fig. 3).

Одновременное обтекание лопасти 2 (фиг.4) конвекционным и вертикальным и горизонтальным воздушными или жидкостными потоками с относительной скоростью Vвα и Vгγ под углом атаки α и γ соответственно, обеспечивает возникновение подъемных сил давления Рув и Руг, обусловливающих действие результирующей подъемной силы давления РΣу, вызывающей вращающий момент М, направленный по оси вала 5, который больше вращающего момента, создаваемого либо действием вертикального, либо действием горизонтального воздушного или жидкостного потока.The simultaneous flow of blades 2 (Fig. 4) with convection and vertical and horizontal air or liquid flows with a relative velocity V and V at an angle of attack α and γ, respectively, provides the occurrence of pressure lifting forces P uv and P ang , which determine the effect of the resulting lifting force pressure P Σy , causing a torque M directed along the axis of the shaft 5, which is greater than the torque created either by the action of a vertical or by the action of a horizontal air or liquid flow.

Общий коэффициент полезного действия роторно-крыльчатого двигателя равен коэффициенту полезного действия роторного двигателя, умноженного на коэффициент полезного действия крыльчатого двигателя. Поэтому даже относительно небольшие изменения ветрового режима не приведут к значительным колебаниям мощности, развиваемой роторно-крыльчатым двигателем.The overall efficiency of the rotary vane engine is equal to the efficiency of the rotary engine times the efficiency of the vane engine. Therefore, even relatively small changes in the wind regime will not lead to significant fluctuations in the power developed by the rotary vane engine.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает преобразование кинетической энергии поступательных движений конвекционных воздушных или жидкостных потоков - вертикальных восходящих или вертикальных нисходящих, горизонтальных, одновременно вертикальных и горизонтальных, в кинетическую энергию вращательного движения вала.Thus, the present invention provides the conversion of the kinetic energy of the translational movements of convection air or liquid flows - vertical ascending or vertical descending, horizontal, simultaneously vertical and horizontal, into the kinetic energy of the rotational movement of the shaft.

Claims (1)

Роторно-крыльчатый двигатель для конвекционных воздушных и жидкостных потоков, содержащий крылья, выполненные из профилированных лопастей, соединенных через наконечник со ступицей, вращающийся вал, на котором укреплена ступица, причем крылья смещены относительно друг друга, отличающийся тем, что крылья расположены параллельно друг другу относительно оси вертикального вращающегося вала и смещены относительно друг друга вдоль размаха крыльев так, что наконечник крыла расположен на расстоянии от оси вертикального вращающегося вала не большем, чем расстояние от наконечника крыла до максимального горизонтального поперечного сечения аэродинамического профиля лопасти, а лопасти, имеющие вдоль и поперек вогнуто-выпуклые аэродинамические профили с переменными углами наклона к плоскости вращения, перпендикулярной оси вертикального вращающегося вала, изогнуты вдоль и поперек размаха крыльев по экспоненциальной кривой и направлены отогнутыми вдоль размаха крыльев концами в противоположные стороны относительно оси вертикального вращающегося вала, при этом чем более удален аэродинамический профиль вдоль размаха крыла от оси вертикального вращающегося вала, тем больше угол наклона аэродинамического профиля к плоскости вращения.A rotary vane engine for convection air and liquid flows, comprising wings made of profiled blades connected through a tip to the hub, a rotating shaft on which the hub is mounted, the wings being offset relative to each other, characterized in that the wings are parallel to each other the axis of the vertical rotating shaft and are offset relative to each other along the wingspan so that the wing tip is located at a distance from the axis of the vertical rotating shaft greater than the distance from the wing tip to the maximum horizontal cross section of the aerodynamic profile of the blade, and the blades having along and across concave-convex aerodynamic profiles with variable angles of inclination to the plane of rotation perpendicular to the axis of the vertical rotating shaft are curved along and across the wingspan exponentially curves and are directed by ends bent along the wingspan in opposite directions relative to the axis of the vertical rotating shaft, while the more ene airfoil spanwise from the rotary axis of the vertical shaft, the greater the angle of inclination of the airfoil to the plane of rotation.
RU2005133017/06A 2005-10-26 2005-10-26 Rotary blade engine for convection air and liquid flows RU2300011C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005133017/06A RU2300011C1 (en) 2005-10-26 2005-10-26 Rotary blade engine for convection air and liquid flows

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005133017/06A RU2300011C1 (en) 2005-10-26 2005-10-26 Rotary blade engine for convection air and liquid flows

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2300011C1 true RU2300011C1 (en) 2007-05-27

Family

ID=38310730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005133017/06A RU2300011C1 (en) 2005-10-26 2005-10-26 Rotary blade engine for convection air and liquid flows

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2300011C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОЛЬШАЯ СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, под ред. А.М.Прохорова, Москва, Советская энциклопедия, 1971, издание 3, т.4, с.589, рис.2, 3. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4472710B2 (en) Crossflow wind turbine
EP2129908B1 (en) Wind turbine blades with vortex generators
US7802967B2 (en) Vertical axis self-breaking wind turbine
US20080159873A1 (en) Cross fluid-flow axis turbine
US20110189006A1 (en) Turbine apparatus
WO2008113349A2 (en) Slow rotating wind turbine rotor with slender blades
US20070217917A1 (en) Rotary fluid dynamic utility structure
KR20180116418A (en) Wind power generator combined with building
WO2014194831A1 (en) Vertical shaft hydraulic power generation device
KR20110010241A (en) Wind power generator has eccentric an axis multi cycloid system
Chong et al. Cross-axis-wind-turbine: a complementary design to push the limit of wind turbine technology
US10161252B2 (en) Blade flow deflector
RU2300011C1 (en) Rotary blade engine for convection air and liquid flows
CA2532597A1 (en) Vertical axis fluid actuated turbine
Qasim et al. Design of vertical axis wind turbine with movable vanes
Siddiqui et al. Performance evaluation of H-type Darrieus VAWT with J-shaped blade geometry at variable pitch angles
Islam et al. Aerodynamic factors affecting performance of straight-bladed vertical axis wind turbines
WO2013109133A1 (en) A wind turbine
TWM588736U (en) Auxiliary device for horizontal axis wind turbine blade
Chong et al. The development and testing of a novel cross axis wind turbine
KR20140123324A (en) Ventilation Duct Exhaust Energy Capturing Power Generation System
RU2765312C1 (en) Flow optimization device
Kushwaha et al. Performance analysis of vertical axis wind turbine with optimised pitch angle variation
Prasad Rao et al. Theoretical analysis of a cyclic pitch turbine
Jain et al. Analysis and prediction of Vertical cycloidal Rotor Wind Turbine with variable amplitude pitching

Legal Events

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

Effective date: 20141027