TR2022006603T2 - Airfoil kesit yapılanmalı su altı enerji üretim türbini - Google Patents

Abstract

Deniz, akarsu, sulama kanalı gibi sıvı akıntılarından daha fazla enerji elde etmek için kullanılan airfoil-kanat profili kesit yapılanmalı su altı enerji üretim türbini olup, özelliği; Helezonik yapıda olan ve birbirinin arkasında çoklu olarak sıralanan ve birbirinin arkasında çoklu olarak sıralanması sonucunda yandan bakıldığında türbin düşey ve yatay airfoil kesiti (10) görünümünü oluşturan, birbirinin arkasında çoklu olarak sıralanması sonucunda önden bakıldığında türbin kanat airfoil kesiti (11) görünümünü oluşturan, türbin kanadı (5), Türbin kanadının (5) bir ucu bağlanan, aynı zamanda şaft (4) ile bağlantısı olan ve türbinin ön tarafında akıntının (14) giriş yaptığı kısımda bulunan türbin burun konisi (3), Türbin kanadının (5) diğer ucu bağlanan, aynı zamanda şaft (4) ile bağlantısı olan ve türbinin arka tarafında akıntının (14) çıkış yaptığı kısımda bulunan türbin firar konisi (8) içermesidir. (Şekil 1)

Description

TARIFNAME Airfoil kesit yapilanmali su alti enerji üretim türbini Teknik Alan Bulus; deniz, akarsu, sulama kanali vb. akintilarindan daha fazla enerji elde etmek için kullanilan airfoiI (kanat profili) kesit yapilanmali su alti enerji üretim türbini ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Akinti türbinleri pervanenin taradigi alan kadar akinti kesitinde akiskana direnç uygular. Günümüz teknolojisinde uygulamalari olan akinti türbin geometrisi ayni tarama alaninda çok direnç üretip az verim verebilmektedir. Bunun sebebi, ürettigi direncin bariyer etkisi olusturmasidir, bu da mevcut akintidan daha az fayda elde etmek anlamina gelir. Bu nedenle akiskanin yön degistirip daha az dirençli yolu seçmeyecegi kadar bir tarama alani kullanilacagindan dolayi fayda maliyet iliskisine bakildigi zaman yatirimin karliligini çok düsürmektedir. Akinti türbin sistemlerinin ilk yatirim maliyetleri yüksek olup, klasik geometriye sahip türbin sistemlerinin verimliligi düsük oldugundan dolayi sistem amortisman süreleri uzun yillar almaktadir. Günümüz teknolojisinde uygulamalari olan türbin sistemlerini denizlerdeki akintilardan enerji üretmek amaçli kullanilmasi durumunda; - Genel olarak kanal, bogaz gibi geçitlerin akinti rejimlerin de kullanilabildikleri görülmektedir. - Iç denizlerde uygulamalari yaygin degildir. Sebebi denizlerdeki akintilarin daha yavas ve de daha dar olmalaridir. Bu da akintinin karsisinda yeterinden fazla direnç görmesi durumunda yön degistirmesidir (bariyer etkisi). - Mevcut akintidan maksimum fayda elde edilmek istenildiginde asiri direnç ürettiginden dolayi akinti yönünü degistirip ekolojik dengeyi bozma ve yatirimin bosa gitmesi olasiligi çok yüksektir. - Ya da daha az direnç üretecek tarama alani kadar ölçeklendirilecektir ki bu da yüksek kurulum maliyetleri karsisinda fayda getirmeyecek bir yatirim anlamina gelmektedir. Günümüz teknolojisinde uygulamalari olan akinti türbin sistemleri, kanat geometrilerinin yüksek basinç alanlari ile düsük basinç alanlarinin arasindaki basinç farki çok yüksek oldugundan sivi faz degistirip pervane kanadinin arkasinda gaz faza geçmektedir (kavitasyon). Bu durum itki kaybina sebep olarak verimin düsmesine yol açar ve kavitasyonun uzun vade de kanat yüzeyleri üzerinde tahrip edici bir etkisi bulunmaktadir, bu da yatirim maliyetlerini olumsuz etkilemektedir. Teknik arastirmalar sonucunda ortaya çikan 2020/05292 numarasina sahip basvurunun özeti; "Bu bulusun amaci; akarsularda akintidan yaralanarak daha yüksek enerji üretimini gerçeklestirmektir. Su içerisine sistem gizlenerek akintidan elektrik enerjisi üretmek amaciyla düzenlenmistir. Özellikle akarsu kenarlarinda sulama maliyetlerinin yüksek olmasi ülkemizin tarima dayali üretimini olumsuz etkilemektedir. Bulus, yüzer çift jeneratörlü grup tipi akinti türbini olup akarsularda yüzerek akinti gücünü elektrik enerjisine çevirmektedir." seklindedir. Görüldügü üzere sistem yüzer çift jeneratörlü grup tipi akinti türbini ile ilgili olup bunun yaninda yukarida bahsedilen dezavantajlara çözüm saglayabilecek bir yapilanmadan bahsetmemektedir. Sonuç olarak yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir. Bulusun Amaci Bulus, mevcut teknikte kullanilan yapilanmalardan farkli olarak bu alanda yeni bir açilim getiren farkli teknik özelliklere sahip bir yapinin ortaya koyulmasini amaçlamaktadir. Bulusun öncelikli amaci; bulus konusu tasarim sayesinde çok daha az direnç üretilmesini saglayarak ayni tarama alanindaki akintidan daha fazla tork üretebilmektir. Bulusun bir amaci ekolojik dengeye zarar vermeden daha verimli enerji üretip, su alti enerji üretimi yatiriminin karli olmasini saglamaktir. Bulusun bir amaci, mevcut akinti türbin geometrisine sahip türbin sistemlerinin sahip olduklari dezavantajlarinin ( geometrik yapilarindan kaynakli ürettikleri fazla direnç, düsük tork kabiliyeti, kanat basinç alanlari arasindaki basinç farkindan dolayi kavitasyon olusumu: dolayisi ile verim kaybi ) minimalize edilmesini saglamak ve ayni çalisma alanlarinda hem ekolojiye dost hem çok daha verimli bir sistem ortaya koymaktir. Asagidaki tablo 1 ve tablo 2, de bulus konusu yapilanma ile gemi pervanesi ile yapilan kiyas gösterilmektedir. Tablolarda görüldügü üzere burada ciddi bir tork farki olusmasinin yaninda, denizlerde suan mevcutta kullanilan türbinlerin yüzey alanlari daha dar oldugu düsünüldügünde çok daha az tork üretebilmektedir. Dolayisiyla bulusa konu olan türbin asagidaki tabloda kiyaslandigi gemi pervanesine göre örnekle 0,38 e 1,917 tork üretirken, mevcut deniz akintilarindan enerji üretmeye yarayan türbinlere göre kat ve kat olarak daha fazla tork üretme avantajini sunmaktadir. Bulus konusu türbin VVageningen B tipi pervane Agir yüklü 104 0 3887 Yukarida anlatilan amaçlari yerine getirmek üzere bulus, deniz, akarsu, sulama kanali gibi sivi akintilarindan daha fazla enerji elde etmek için kullanilan airfoil-kanat profili kesit yapilanmali su alti enerji üretim türbini olup, özelligi; o Helezonik yapida olan ve birbirinin arkasinda çoklu olarak siralanan ve o birbirinin arkasinda çoklu olarak siralanmasi sonucunda yandan bakildiginda (düsey veya yatay) türbin airfoil kesiti görünümünü olusturan, o birbirinin arkasinda çoklu olarak siralanmasi sonucunda önden bakildiginda türbin kanat kesiti airfoil kesiti görünümünü olusturan, türbin kanadi, - Türbin kanadinin bir ucu baglanan, ayni zamanda saft ile baglantisi olan ve türbinin ön tarafinda akintinin giris yaptigi kisimda bulunan türbin burun konisi, - Türbin kanadinin diger ucu baglanan, ayni zamanda saft ile baglantisi olan ve türbinin arka tarafinda akintinin çikis yaptigi kisimda bulunan türbin firar konisi içermektedir. Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atiflar yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Bulusun Anlasilmasina Yardimci Olacak Sekiller Sekil 1, bulusa konu olan türbinin önden görünüsüdür. Sekil 2, bulusa konu olan türbinin arkadan görünüsüdür. Sekil 3, bulusa konu olan türbinin yandan görünüsüdür. Sekil 4, bulusa konu olan türbinin izometrik önden görünüsüdür. Sekil 5, bulusa konu olan türbinin izometrik arkadan görünüsüdür. Sekil 6, bulusa konu olan türbinin düsey ve yatay iz düsümü airfoil kesit görünümüdür. Sekil 7, bulusa konu olan türbinin kanat kesiti airfoil kesit görünümüdür. Sekil 8, bulusa konu olan türbinin hücum kanat kesiti ve akis isleyisinin görünümüdür. Sekil 9, bulusa konu olan türbinin firar kanat kesiti ve akis isleyisinin görünümüdür. Sekil 10, türbin kanatlarinda olusturulan palin sirt yüzeyinin gösterimidir. Sekil 11, türbin kanatlarinin hücum ve firar taraflarindaki kanat kesitlerinin gösterimidir. Çizimlerin mutlaka ölçeklendirilmesi gerekmemektedir ve mevcut bulusu anlamak için gerekli olmayan detaylar ihmal edilmis olabilmektedir. Bundan baska, en azindan büyük ölçüde özdes olan veya en azindan büyük ölçüde özdes islevleri olan elemanlar, ayni numara ile gösterilmektedir. Parça Referanslarinin Açiklamasi Kanat akinti yüzeyi Türbin hücum kanat kesiti 3. Burun konisi (hücum) 4 Saft Türbin kanatlari .1 Birinci kanat kismi .2 Ikinci kanat kismi .3 Üçüncü kanat kismi 6. Türbin kanadi - burun konisi baglantisi 7. Türbin firar kanat kesiti 8. Firar konisi 9. Türbin kanadi - firar konisi baglantisi . Türbin düsey ve yatay airfoil kesiti 11. Türbin kanat airfoil kesiti 13. Türbin hücum kanat kesiti - hücum kenari 14. Akinti . Uygulanan güç 16. Kanadin etrafindan geçen akiskan 17. Palin sirt Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada, bulusun tercih edilen yapilanmalari, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak ve hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak sekilde açiklanmaktadir. Bulus; deniz, akarsu, sulama kanali vb. akintilarindan daha fazla enerji elde etmek için kullanilan airfoil (kanat profili) kesit yapilanmali su alti enerji üretim türbini ile ilgilidir. Bulusa konu olan türbin yapilanmasinda, akinti potansiyeli dogrultusunda yeteri sayida sekil 6, daki gibi türbin düsey ve yatay airfoil kesiti (10) ve sekil 7,deki gibi türbin kanat airfoil kesiti (11) olusturan helezonik türbin kanatlari (5) bulunmaktadir. Türbin düsey ve yatay airfoil kesiti (10) ve türbin kanat airfoil kesiti (11) türbin kanatlarinin (5) siralanmasi sonucunda olusan görünümdür. Türbin kanatlari (5) akintinin (14) büyüklügüne göre fazla veya az sayida olusturulabilmektedir. Türbine önden bakildiginda türbin kanatlari (5) airfoil kesit iz düsümü görünümündedir. Bu akisi manipüle ederek kanadin dönüs istikametine göre airfoil gibi davranmasina neden olur. Bu da daha az geri sürükIeme izi birakarak çok daha verimli bir dönüs saglar. Bundan dolayi klasik türbinlerin dönmeye baslayamadigi akinti hizlarinda bulusa konu olan türbin çalismaya baslayabilmektedir. Türbin kanatlarinin (5) bir ucu, türbinin ön tarafinda bulunan türbin burun konisi (3) ile baglanmistir. Türbin burun konisi (3) de saft (4) ile baglanmistir. Türbin burun konisi (3), akintinin (14) türbin sistemine girdigi koni seklindeki uç bölümdür. Saft (4) ise, türbin kanatlarinin (5) etrafinda döndügü merkez miIdir. Türbin kanatlarinin (5) diger ucu ise, türbinin arka tarafinda bulunan türbin firar konisi (8) ile baglanmistir. Türbin firar konisi (8) de saft (4) ile baglanmistir. Türbin firar konisi (8), akintinin (14) türbin sisteminden çiktigi arka taraftaki koni seklindeki bölümdür. Türbin kanadi - burun konisi baglantisi (6) ve türbin kanadi - firar konisi baglantisi (9) türbin kanadinin (5) burun konisi (3) ve firar konisi (8) ile baglantisini saglamaktadir. Akinti (14); burun konisi (3) tarafindan türbin sistemine girmekte, kanat akinti yüzeyi (1) boyunca ilerlemekte ve firar konisi (8) tarafindan sistemi terk etmektedir. (Kanat akinti yüzeyi (1), akintinin (14) gücü uyguladigi yüzeydir.) Akinti (14), kanat akinti yüzeyi (1) boyunca ilerleyerek kanat akinti yüzeyine (1) güç (15) uygulamaktadir. Böylelikle türbin kanatlari (5); türbin kanadi hareket yönü (12) dogrultusunda hareket ederek dönmeye baslar. Türbin kanadinin (5) hareketi esnasinda, türbin kanatlari (5) hareket yönündeki kanadin etrafindan geçen akiskanla (16) etkilesir. Kanadin etrafindan geçen akiskan (16) kanat akinti yüzeyi (1) tarafinda türbüle olmaya egilim gösterir ancak kanat akinti yüzeyinden (1) geçmekte olan Akinti (14), kanadin etrafindan geçen akiskanin (16) türbüle olmasini öteler. Bu da türbin kanatlarinin (5) hareket yönünde (12) daha az geri sürükleme ile daha verimli dönüsü demektir. Ayni sebepten dolayi türbin kanatlarinin (5) yüzey alanlari arasinda ki basinç farki çok daha minimaldir. Bu da kavitasyon olusumunu çok daha azaltan bir faktördür. Bulusa konu olan her bir türbin kanadinin (5) helezonik yapisi tek bir parça olup bunun yaninda önden arkaya dogru tarama alani küçükten büyüge, sonra tekrar büyükten küçüge dogru gidecek sekilde bir yapilanma içermektedir. Sekil 3, te görüldügü üzere birinci kanat kismi (5.1) ve üçüncü kanat kismi (5.3), ikinci kanat kismina (5.2) göre daha küçüktür. Bu sayede, yandan bakildiginda sekil 6,daki gibi simetrik airfoil (uçak kanat sistemlerinde kullanilan) yapi görünümü ortaya konulabilmektedir. Türbin kanatlarinin her biri birbirinin aynisidir. Birbirlerini izlerler. Yatay veya düsey iz düsüm görünümleri airfoil kesiti gösterir. Kanat kesiti, burun konisi (3) tarafinda daha genis ve dik açili bir akinti yüzeyi verirken, firar konisi (8) tarafinda daha dar ve genis açili bir akinti yüzeyi vermektedir. Bu da akintinin türbini daha az geri sürükleme ile terk etmesini saglamaktadir. Türbin kanadi (5) yüzeyinde palin sirt (17) (kabartma deseni) olusturulmustur. Palin sirt (17) ile olusturulan mikro türbülanslar ile akiskan üzeri akiskan hareketi saglanmakta, bu sekilde sürtünme ve dolayisiyla geri sürüklenme azaltilmis olmaktadir. Deniz canlilarinin derilerinde bulunan pullar buna en güzel örnektir. Ayrica golf topunun yüzeyindeki girintiler üzerinde olusan mikro türbülanslar bir üst tabaka akisin yüzeye yaklasmasini engeller. Bu da türbinin arkasinda biraktigi akisin daha dogrusal olmasini, dolayisiyla kanadin daha düzgün bir yörünge çizmesini saglar. TR TR

Claims (1)

1.ISTEMLER Deniz, akarsu, sulama kanali gibi sivi akintilarindan daha fazla enerji elde etmek için kullanilan airfoiI-kanat profili kesit yapilanmali su alti enerji üretim türbini qup, özelligi; o Helezonik yapida olan ve birbirinin arkasinda çoklu olarak siralanan ve o birbirinin arkasinda çoklu olarak siralanmasi sonucunda, yandan bakildiginda türbin (düsey veya yatay) airfoil kesiti (10) görünümünü olusturan, o birbirinin arkasinda çoklu olarak siralanmasi sonucunda önden bakildiginda; her bir türbin kanadi akisi manipüle ederek airfoiI kesiti iz düsümü (11) olusturan türbin kanadi (5), o Türbin kanadinin (5) bir ucu baglanan, ayni zamanda saft (4) ile baglantisi olan ve türbinin ön tarafinda akintinin (14) giris yaptigi kisimda bulunan türbin burun konisi o Türbin kanadinin (5) diger ucu baglanan, ayni zamanda saft (4) ile baglantisi olan ve türbinin arka tarafinda akintinin (14) çikis yaptigi kisimda bulunan türbin firar konisi içermesidir. Istem 1, e uygun su alti enerji üretim türbini qup, özelligi; her bir türbin kanadinin (5) birbirinin aynisi ve helezonik yapili olup bunun yaninda önden arkaya dogru tarama alani küçükten büyüge, sonra tekrar büyükten küçüge dogru gidecek sekilde yatay veya düsey iz düsüm görünümleri airfoil kesiti (10) görünümlü bir yapilanma içermesidir. Istem 1, e uygun su alti enerji üretim türbini qup, özelligi; Türbin kanadi (5) yüzeyinde olusturulan ve mikro türbüIansIar olusturarak akiskan üzeri akiskan hareketi saglayan paIin sirt (17) (kabartma deseni) içermesidir. Istem 1, e uygun su alti enerji üretim türbini qup, özeIIigi; türbin kanadinin (5) burun konisi (3) ve firar konisi (8) ile baglantisini saglayan türbin kanadi - burun konisi baglantisi (6) ve türbin kanadi - firar konisi baglantisi (9) içermesidir. Istem 1, e uygun su alti enerji üretim türbini qup, özelligi; Kanat kesiti burun tarafinda daha genis ve dik açili bir akinti yüzeyi verirken, firar tarafinda daha dar ve genis açili bir akinti yüzeyi veren türbin kanadi (5) içermesidir. TR TR