WO2006123924A1 - Method and device for a steam vortex transformation - Google Patents

Method and device for a steam vortex transformation Download PDF

Info

Publication number
WO2006123924A1
WO2006123924A1 PCT/MD2006/000003 MD2006000003W WO2006123924A1 WO 2006123924 A1 WO2006123924 A1 WO 2006123924A1 MD 2006000003 W MD2006000003 W MD 2006000003W WO 2006123924 A1 WO2006123924 A1 WO 2006123924A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
axis
vortex
rotation
blade
profile
Prior art date
Application number
PCT/MD2006/000003
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Mihail Poleacov
Nina Poleacova
Original Assignee
Mihail Poleacov
Nina Poleacova
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 Mihail Poleacov, Nina Poleacova filed Critical Mihail Poleacov
Priority to US11/914,729 priority Critical patent/US20090214339A1/en
Publication of WO2006123924A1 publication Critical patent/WO2006123924A1/en

Links

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
    • F03D5/00—Other wind motors
    • F03D5/005—Wind motors having a single vane which axis generate a conus or like surface
    • 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
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/121—Blades, their form or construction
    • 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
    • F05B2240/24—Rotors for turbines
    • F05B2240/243—Rotors for turbines of the Archimedes screw 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
    • 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
    • F05B2250/60—Structure; Surface texture
    • F05B2250/61—Structure; Surface texture corrugated
    • 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
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • 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

Definitions

  • the invention relates to wind energy, in particular to rotors of wind turbines for converting wind energy into mechanical and electrical energy, and can be used in the construction of vortex devices for phase and component separation of mixtures; in hydraulic engineering - in the construction of pumps, turbines and hydraulic devices; in designs of vortex separators and rectifiers of gas, gas condensate and dust and gas mixtures; in aviation and shipbuilding in the design of propellers and turbines; in the designs of vortex carburetors and ejectors; in devices for modeling vortex processes and measuring devices.
  • a known method of vortex flow conversion including the direction of the incoming stream to the inner surface of the stationary device and the swirling of the flow using screw guides.
  • the objective of the invention is to increase the efficiency of the swirl transformation of the stream; in increasing the power and reliability of the device.
  • the problem is solved by the fact that the proposed method of vortex flow conversion, including the direction of the incoming stream to the inner concave surfaces of the blades and the formation of vortices on these surfaces.
  • the kinetic energy of the incoming stream is increased by vortex cords, which are formed using vortex cords formers located on the inner surface of the blades at an angle to the axis of rotation.
  • Each blade made thin [2] contains at least two layers interconnected and is fixed on the axis of rotation with axial clearance.
  • the profile ends with a fairing - flap, the curvature of which increases towards the axis of rotation. [4], [5].
  • Conditioners vortex cords oriented in the downstream direction are made to converge toward the rotation axis, and their end edges are in the form asymptotically decaying profile.
  • each shaper is sawtooth with asymmetrical sides, the smaller of which is arcuately concave.
  • a disadvantage of the known design is the low efficiency, as well as insufficient strength.
  • Known wind turbine containing a vertical axis and associated with it a helical, arched in cross section of at least two blades.
  • Each blade is assembled from horizontally located strips, large sides which are overlapped, and the smaller ones are rigidly fixed to the side generators.
  • the cross section of the blade can be semicircular [9].
  • the semicircular cross section of the wind turbine blade has a significant coefficient of frontal aerodynamic drag, which leads to a loss of wind power and overloads in the nodes and structures of the wind turbine.
  • the problem that the invention solves is to increase the efficiency and reliability of the vortex flow conversion device, for example, when used in areas with relatively low average annual wind speeds, as well as during extreme wind loads.
  • a vortex flow transducer comprising an axis of rotation and one or more helical blades, which are made thin, arched in cross section and connected with the axis by means of tiered holders and racks.
  • the blades, holders and racks are made prestressed, forming an integrated tensile structure [1O] 5 [I l], thereby achieving increased strength.
  • Each blade contains at least two layers interconnected and fixed on the axis of rotation with axial clearance.
  • vortex cord formers are formed, oriented in the direction of the incoming flow and converging to the axis of rotation of the rotor.
  • each of the formers is sawtooth with asymmetric sides, the smaller of which is arcuately concave, and the end edges of each former are made in the form of an asymptotically decreasing profile.
  • the aerodynamic projection profile of a vortex transducer can be cone-shaped, narrow-cylindrical with a cone tip on one side or spindle-shaped according to the phyllotaxis rule.
  • the axis of rotation may coincide with the direction of the incoming stream, or not coincide with it.
  • each individual element of the prefabricated layer may have a shape close to the shape of a trapezoid.
  • the smaller arcuate concave side of the vortex cord shaper which is the working one, is oriented towards the flow reflected from the inner surface of the blade, with the vertical axis of rotation of the rotor.
  • the blade holders are located on the axis of rotation along a helical line with a variable angular displacement according to the phyllotaxis rule.
  • vortex cords formers located on the surface of the collecting layer of blades, each of which has a sawtooth cross-section, with asymmetric sides, with a less arched concave side facing the flow reflected from the inner surface of the blade, causes an increase in kinetic energy, and their orientation in the direction of the incoming flow and converging to the axis of rotation, when combining vortex cords descending from the inner surface of the blade, it creates the conditions for the formation of a “wave collision crisis” otivleniya ", which leads to a significant reduction in power loss at the output of the stream.
  • the counter axial flow in the region of the axis of rotation was experimentally detected, which destroys a strongly swirling vortex jet, which further reduces the power loss at the output of the flows.
  • each shaper in the form of an asymptotically decreasing profile at the inlet of the flow reduces aerodynamic drag, and at the exit, in the zone of separation of the flow, it reduces the level of acoustic vibrations.
  • the result of the invention consists in the formation of a strongly swirling vortex jet, in reducing the frontal aerodynamic drag of the blades, in increasing the kinetic energy of the flow on the inner surface of the blades by means of a system of vortices formed by the formers of the vortex cords, reducing losses when combining the vortex cords descending from the inner surfaces of the blades and destroying the strongly twisted vortex jet counter-axial flow recorded experimentally, which further reduces losses m for generality streams output from the converter.
  • FIG. 2 Cross section of FIG. 2;
  • FIG.Z View A of Fig. L;
  • Fig.6 The conical profile of the aerodynamic projection of the vortex flow transducer when the position of the axis of rotation does not coincide with the direction of the incoming stream;
  • Fig.7 Narrow-cylindrical with a conical tip profile of the aerodynamic projection of the vortex flow transducer when the position of the axis of rotation does not coincide with the direction of the incoming stream;
  • Fig.8 Spindle-shaped aerodynamic projection profile of the vortex flow transducer when the position of the axis of rotation does not coincide with the direction of the incoming stream;
  • FIG.14 A vortex vortex flow transducer with three helical blades when the axis of rotation does not coincide with the direction of the incoming stream;
  • FIG.15 The cross section of Fig.14;
  • Fig.16 A vortex vortex flow transducer with four screw blades with a rotation axis position that does not coincide with the direction of the incoming stream;
  • FIG.17 The cross section of Fig.16;
  • the vortex flow transducer contains an axis 1 and one or more screw blades 2, which are made thin, arched in cross section, and connected with axis 1 in tiers with holders 3.
  • the holders are fixed to the axis of rotation 1 along a helical line with variable angular displacement according to the phyllotaxis rule.
  • Racks 4 are coaxially attached to the holders 3, which fix the outer edges of the blades 2.
  • the axis of rotation 1 may coincide with the direction of the incoming stream or not coincide with it.
  • the blades 2, holders 3 and racks 4 are pre-stressed, forming an integrated stress structure of the vortex flow transducer, providing strength conditions under extreme loads.
  • the profile ends with a fairing - flap 5, the curvature of which increases towards the axis of rotation 1.
  • the blade 2 contains at least two layers interconnected, one of which, the outer 6 with a smooth external convex surface, the other prefabricated layer 7, is made of individual elements, the side edges of which are interconnected.
  • the shape of each individual element of the prefabricated layer 7 of the blade 2 is close to the shape of the trapezoid.
  • the cross section of each ramp generator 8 with asymmetric sides 9 and 10, the lower side 9, which is working, it is arcuately concave, and the end edges of each former are made in the form of an asymptotically decreasing profile.
  • the smaller side 9 of the shaper of the vortex cords 8 is oriented upward - towards the incoming flow reflected from the inner surface of the blade 7.
  • the aerodynamic projection profile of the vortex flow transducer can have a cone shape, a narrow cylindrical shape with a cone tip on one side, and also a spindle shape according to the phyllotaxis rule.
  • the incoming three-dimensional flow enters the helical blade 2, located with an axial clearance relative to the axis of rotation 1, forming a vortex stream, strongly twisted around the axis, with an experimentally recorded zone of reverse currents along the entire axis of rotation.
  • vortex cords 8 are formed, converging at an acute angle to the axis of rotation 1 of the vortex flow transducer.
  • the kinetic energy of the medium on the inner surface of the blades increases.
  • the operation of the vortex flow transducer is described on the basis of experimental data and theoretical justifications for the mechanisms of transformation of vortex structures, while the vortex decay mechanism as a perturbation is characterized by the appearance of a point on the vortex axis, behind which there is a limited return flow region adjacent to the axis of rotation. [13]. In this case, the decay of the vortex significantly reduces losses at the outlet of flows.
  • Patent AT 117749 B Strahlturbine strählturbipe Schauberger Viktor 1930-05-10.
  • Patent FI 27163 "Rotor for Windows and Windows Turbo", NASAd J. Savius, 12.12.1924.
  • Patent MD 1513F Wind turbine (options)
  • M. Polyakov N. Polyakova, 2000-07-31.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

The invention relates to wind-power engineering and makes it possible to form a swirling vortex stream, to reduce a blade aerodynamic drag, to increase a stream kinetic energy and to reduce a converter power losses. The inventive method for a stream vortex transformation consists in guiding an input three-dimensional stream towards the internal concave blade surfaces (7) and in forming vortex cords thereon with the aid of vortex cord formers (8) which are arranged at an angle to the blade axis of rotation. A vortex converter comprises an axis and helical blades connected thereto with the aid of steppedly arranged holders and posts. The blade is a thin-shaped, has an aerodynamic profile shape and consists of at least two layers connected to each other. The vortex cord formers (8) are arranged on the internal concave surface (7) of a collecting layer across the blade and the cross section thereof is embodied in a saw-like form and has asymmetrical sides, the smallest of which is caved-in in an arc-like manner.

Description

Способ и устройство вихревого преобразования потока Method and device for swirl flow conversion
Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к роторам ветровых турбин для преобразования энергии ветра в механическую и электрическую энергию, и может быть использовано в конструкциях вихревых аппаратов для фазового и компонентного разделения смесей; в гидротехнике - в конструкциях насосов, турбин и гидротехнических устройств; в конструкциях вихревых сепараторов и ректификаторов газовых, газо-конденсатных и пылегазовых смесей; в авиации и судостроении в конструкциях движущих винтов и турбин; в конструкциях вихревых карбюраторов и эжекторов; в устройствах моделирования вихревых процессов и измерительных устройств.The invention relates to wind energy, in particular to rotors of wind turbines for converting wind energy into mechanical and electrical energy, and can be used in the construction of vortex devices for phase and component separation of mixtures; in hydraulic engineering - in the construction of pumps, turbines and hydraulic devices; in designs of vortex separators and rectifiers of gas, gas condensate and dust and gas mixtures; in aviation and shipbuilding in the design of propellers and turbines; in the designs of vortex carburetors and ejectors; in devices for modeling vortex processes and measuring devices.
Известен способ вихревого преобразования потока, включающий направление входящего потока на внутреннюю поверхность стационарного устройства и закручивание потока с помощью винтовых направляющих. [1]A known method of vortex flow conversion, including the direction of the incoming stream to the inner surface of the stationary device and the swirling of the flow using screw guides. [one]
Однако известный способ обладает недостаточной степенью закрутки потока и соответственно меньшими энергетическими возможностями.However, the known method has an insufficient degree of swirling the flow and, accordingly, lower energy capabilities.
Задачей изобретения является повышение эффективности вихревого преобразования потока; в повышении мощности и надежности устройства.The objective of the invention is to increase the efficiency of the swirl transformation of the stream; in increasing the power and reliability of the device.
Поставленная задача решается тем, что предложен способ вихревого преобразования потока, включающий направление входящего потока на внутренние вогнутые поверхности лопастей и формирование вихрей на этих поверхностях. При этом увеличивают кинетическую энергию входящего потока вихревыми шнурами, которые формируют с помощью формирователей вихревых шнуров, расположенных на внутренней поверхности лопастей под углом к оси вращения. Каждая лопасть, выполненная тонкой [2], содержит, минимум два слоя, соединенных между собой, и закреплена на оси вращения с осевым просветом.The problem is solved by the fact that the proposed method of vortex flow conversion, including the direction of the incoming stream to the inner concave surfaces of the blades and the formation of vortices on these surfaces. At the same time, the kinetic energy of the incoming stream is increased by vortex cords, which are formed using vortex cords formers located on the inner surface of the blades at an angle to the axis of rotation. Each blade made thin [2] contains at least two layers interconnected and is fixed on the axis of rotation with axial clearance.
Профиль поперечного сечения лопасти выполнен в форме сложной кривой, близкой к форме эффективного аэродинамического профиля, описанного математическим выражением: L/D = 2.5, где L - длина горизонтальной проекции профиля, а D - диаметр вписанной окружности [ 3 ], с естественной коррекцией формы, зависящей от эластичности композитного материала внутреннего слоя лопасти, обусловленного предварительным напряжением элементов внутреннего слоя лопасти в местах крепления к элементам несущих конструкций. Профиль оканчивается обтекателем - закрылком, кривизна которого возрастает к оси вращения. [ 4 ], [ 5 ].The profile of the cross section of the blade is made in the form of a complex curve, close to the shape of the effective aerodynamic profile described by the mathematical expression: L / D = 2.5, where L is the length of the horizontal projection of the profile and D is the diameter of the inscribed circle [3], with natural shape correction, depending on the elasticity of the composite material of the inner layer of the blade, due to the prestressing of the elements of the inner layer of the blade in places of attachment to the elements of the supporting structures. The profile ends with a fairing - flap, the curvature of which increases towards the axis of rotation. [4], [5].
Формирователи вихревых шнуров ориентированы в направлении входящего потока, выполнены сходящимися к оси вращения, а их торцевые кромки выполнены, в форме асимптотически убывающего профиля.Conditioners vortex cords oriented in the downstream direction are made to converge toward the rotation axis, and their end edges are in the form asymptotically decaying profile.
Поперечное сечение каждого формирователя выполнено пилообразным с несимметричными сторонами, меньшая из которых дугообразно вогнута.The cross section of each shaper is sawtooth with asymmetrical sides, the smaller of which is arcuately concave.
При отрыве потока с внутренней поверхности лопасти в области оси вращения происходит объединение сходящих вихревых шнуров, [14] при этом сопротивление среды существенно снижается, [6] а сильно закрученная вихревая струя, сформированная объединенными вихрями в области оси вращения, разрушается встречным осевым течением [7] .When the flow separates from the inner surface of the blade in the region of the axis of rotation, converging vortex cords merge, [14] the medium resistance significantly decreases, [6] and the strongly swirling vortex jet formed by the combined vortices in the region of the rotation axis is destroyed by the oncoming axial flow [7] ].
Известна конструкция ротора для ветровых и водяных турбин с двумя пустотелыми лопастями и аэродинамическим профилем параболического или спиральной формы, с осевым просветом, без закрутки вокруг оси [8].A known rotor design for wind and water turbines with two hollow blades and an aerodynamic profile of a parabolic or spiral shape, with axial clearance, without twisting around the axis [8].
Недостатком известной конструкции является невысокая эффективность, а также недостаточная прочность.A disadvantage of the known design is the low efficiency, as well as insufficient strength.
Известен ветродвигатель, содержащий вертикальную ось и связанные с ней винтовые, дугообразные в поперечном сечении, по меньшей мере, две- лопасти. Каждая лопасть собрана из горизонтально расположенных полос, большие стороны которых размещены внахлест, а меньшие жестко закреплены на боковых образующих. Поперечное сечение лопасти может быть полукруглым [9].Known wind turbine containing a vertical axis and associated with it a helical, arched in cross section of at least two blades. Each blade is assembled from horizontally located strips, large sides which are overlapped, and the smaller ones are rigidly fixed to the side generators. The cross section of the blade can be semicircular [9].
Недостатки известного ветродвигателя обусловлены ограниченными возможностями при конструировании и эксплуатации ветродвигателей большой мощности.The disadvantages of the known wind turbine are due to limited capabilities in the design and operation of high power wind turbines.
Полукруглое поперечное сечение лопасти ветродвигателя имеет значительный коэффициент лобового аэродинамического сопротивления, что приводит к потере мощности ветродвигателя и возникновению перегрузок в узлах и конструкциях ветродвигателя.The semicircular cross section of the wind turbine blade has a significant coefficient of frontal aerodynamic drag, which leads to a loss of wind power and overloads in the nodes and structures of the wind turbine.
Задача, которую решает предлагаемое изобретение, состоит в повышении эффективности и надежности устройства вихревого преобразования потока, например при использовании в районах с относительно низкими среднегодовыми величинами скорости ветра, а также при экстремальных ветровых нагрузках.The problem that the invention solves is to increase the efficiency and reliability of the vortex flow conversion device, for example, when used in areas with relatively low average annual wind speeds, as well as during extreme wind loads.
Поставленная задача решается тем, что предложен вихревой преобразователь потока, содержащий ось вращения и одну или более винтовую лопасть, которая выполнена тонкой, дугообразной в поперечном сечении и связана с осью посредством ярусно расположенных держателей и стоек.The problem is solved by the fact that a vortex flow transducer is proposed, comprising an axis of rotation and one or more helical blades, which are made thin, arched in cross section and connected with the axis by means of tiered holders and racks.
Лопасти, держатели и стойки выполнены предварительно напряженными, образуя интегрированную напряженную структуру [ 1O ] 5 [ I l ] , чем достигается повышение прочности.The blades, holders and racks are made prestressed, forming an integrated tensile structure [1O] 5 [I l], thereby achieving increased strength.
Каждая лопасть содержит, по меньшей мере, два слоя соединенных между собой, и закрепленных на оси вращения с осевым просветом.Each blade contains at least two layers interconnected and fixed on the axis of rotation with axial clearance.
Профиль поперечного сечения лопасти выполнен в форме сложной кривой, близкой к форме эффективного аэродинамического профиля, описанного математическим выражением L/D = 2.5 , где L - длина горизонтальной проекции профиля, D - диаметр вписанной окружности, с естественной коррекцией формы, зависящей от эластичности материала внутреннего слоя лопасти, обусловленной предварительным напряжением элементов внутреннего слоя лопасти в местах крепления к элементам несущих конструкций, профиль оканчивается обтекателем - закрылком, кривизна которого возрастает к оси вращения.The cross section profile of the blade is made in the form of a complex curve close to the shape of the effective aerodynamic profile described by the mathematical expression L / D = 2.5, where L is the length of the horizontal projection of the profile, D is the diameter of the inscribed circle, with a natural correction of the shape, depending on the elasticity of the inner material layer of the blade due to the prestressing of the elements of the inner layer of the blade in places fastening to the elements of supporting structures, the profile ends with a fairing - flap, the curvature of which increases towards the axis of rotation.
На внутренней вогнутой поверхности сборного слоя в поперечном сечении лопасти выполнены формирователи вихревых шнуров, ориентированные в направлении входящего потока и сходящиеся к оси вращения ротора.On the inner concave surface of the prefabricated layer in the cross section of the blade, vortex cord formers are formed, oriented in the direction of the incoming flow and converging to the axis of rotation of the rotor.
Поперечное сечение каждого из формирователей выполнено пилообразным с несимметричными сторонами, меньшая из которых дугообразно вогнута, а торцевые кромки каждого формирователя выполнены в форме асимптотически убывающего профиля.The cross section of each of the formers is sawtooth with asymmetric sides, the smaller of which is arcuately concave, and the end edges of each former are made in the form of an asymptotically decreasing profile.
Профиль аэродинамической проекции вихревого преобразователя может быть конусовидным, узкоцилиндрическим с конусной оконечностью с одной стороны или веретенообразным - по правилу филлотаксиса. [12]The aerodynamic projection profile of a vortex transducer can be cone-shaped, narrow-cylindrical with a cone tip on one side or spindle-shaped according to the phyllotaxis rule. [12]
Ось вращения может совпадать с направлением входящего потока, или не совпадать с ним.The axis of rotation may coincide with the direction of the incoming stream, or not coincide with it.
Форма каждого отдельного элемента сборного слоя может иметь форму, близкую к форме трапеций.The shape of each individual element of the prefabricated layer may have a shape close to the shape of a trapezoid.
Меньшая дугообразно вогнутая сторона формирователя вихревых шнуров, являющаяся рабочей, ориентирована навстречу отраженному от внутренней поверхности лопасти потоку, при вертикальном расположении оси вращения ротора.The smaller arcuate concave side of the vortex cord shaper, which is the working one, is oriented towards the flow reflected from the inner surface of the blade, with the vertical axis of rotation of the rotor.
Держатели лопастей расположены на оси вращения по винтовой линии с переменным угловым смещением по правилу филлотаксиса.The blade holders are located on the axis of rotation along a helical line with a variable angular displacement according to the phyllotaxis rule.
Выполнение винтовой лопасти тонкой, предварительно напряженной, с переменным шагом закрутки и профилем поперечного сечения, выполненным в форме сложной кривой, близкой к форме, описанной математическим выражением L/D= 2.5 с естественной коррекцией формы зависящей от эластичности материала внутреннего слоя лопасти обусловленной предварительным напряжением элементов внутреннего слоя лопасти в местах крепления к элементам несущих конструкций лопасти, оканчивающимся обтекателем - закрылком, кривизна которого возрастает к оси вращения, а также содержащей два слоя, соединенных между собой, один из которых, наружный, с гладкой поверхностью, а другой, сборный слой, снижает аэродинамическое сопротивление лопасти и позволяет сформировать сильно закрученную вихревую струю.The execution of a thin, pre-stressed helical blade with a twisting pitch and cross-section profile made in the form of a complex curve close to the shape described by the mathematical expression L / D = 2.5 with natural correction of the shape depending on the elasticity of the material of the inner layer of the blade due to the prestress of the elements the inner layer of the blade in places of attachment to the elements of the bearing structures of the blade, ending with a fairing - flap, the curvature of which increases to axis of rotation, as well as containing two layers interconnected, one of which is outer, with a smooth surface, and the other, a prefabricated layer, reduces the aerodynamic drag of the blade and allows the formation of a strongly swirling vortex jet.
Наличие, расположенных на поверхности сборного слоя лопастей, формирователей вихревых шнуров, сечение каждого из которых пилообразное, с несимметричными сторонами, с меньшей дугообразно вогнутой стороной, обращенной навстречу отраженному от внутренней поверхности лопасти потоку, обуславливает возрастание кинетической энергии, а ориентирование их в направлении входящего потока и сходящимися к оси вращения, при объединении сходящих с внутренней поверхности лопасти вихревых шнуров, создает условия формирования "кризиса волнового сопротивления", что приводит к существенному снижению потерь мощности на выходе потока. Экспериментально зарегистрировано встречное осевое течение в области оси вращения, разрушающее сильно закрученную вихревую струю, что дополнительно снижает потери мощности на выходе потоков. [13]The presence of vortex cords formers located on the surface of the collecting layer of blades, each of which has a sawtooth cross-section, with asymmetric sides, with a less arched concave side facing the flow reflected from the inner surface of the blade, causes an increase in kinetic energy, and their orientation in the direction of the incoming flow and converging to the axis of rotation, when combining vortex cords descending from the inner surface of the blade, it creates the conditions for the formation of a “wave collision crisis” otivleniya ", which leads to a significant reduction in power loss at the output of the stream. The counter axial flow in the region of the axis of rotation was experimentally detected, which destroys a strongly swirling vortex jet, which further reduces the power loss at the output of the flows. [13]
Выполнение торцевых кромок каждого формирователя в виде асимптотически убывающего профиля на входе потока - снижает аэродинамическое сопротивление, а на выходе, в зоне отрыва потока - снижает уровень акустических колебаний.The execution of the end edges of each shaper in the form of an asymptotically decreasing profile at the inlet of the flow reduces aerodynamic drag, and at the exit, in the zone of separation of the flow, it reduces the level of acoustic vibrations.
Результат изобретения состоит в формировании сильно закрученной вихревой струи, в снижении лобового аэродинамического сопротивления лопастей, в увеличении кинетической энергии потока на внутренней поверхности лопастей посредством системы вихрей, сформированных формирователями вихревых шнуров, снижении потерь при объединении сходящих с внутренних поверхностей лопастей вихревых шнуров и разрушении сильно закрученной вихревой струи встречным осевым течением, зарегистрированным экспериментально, что дополнительно снижает потери мощности на выходе потоков из преобразователя. Конструктивные элементы преобразователя потока: держатели, стойки и лопасти выполнены предварительно напряженными, образуя интегрированную напряженную структуру, обеспечивающую условия прочности при экстремальных нагрузках. Изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.1...17, на которых изображено:The result of the invention consists in the formation of a strongly swirling vortex jet, in reducing the frontal aerodynamic drag of the blades, in increasing the kinetic energy of the flow on the inner surface of the blades by means of a system of vortices formed by the formers of the vortex cords, reducing losses when combining the vortex cords descending from the inner surfaces of the blades and destroying the strongly twisted vortex jet counter-axial flow recorded experimentally, which further reduces losses m for generality streams output from the converter. Structural elements of the flow transducer: holders, racks and blades are made pre-stressed, forming an integrated stressed structure, providing strength conditions under extreme loads. The invention is illustrated by the drawings presented in figure 1 ... 17, which depict:
фиг.l. Вихревой преобразователь потока конусовидной формы с одной винтовой лопастью при положении оси вращения не совпадающей с направлением входящего потока, общий вид;fig.l. Vortex flow transducer with a cone shape with one screw blade when the position of the axis of rotation does not coincide with the direction of the incoming stream, general view;
фиг.2. Поперечное сечение фиг, 2;figure 2. Cross section of FIG. 2;
фиг.З. Вид А фиг.l;Fig.Z. View A of Fig. L;
фиг.4. Сечение B-B фиг.l;figure 4. Section B-B of Fig. L;
фиг.5. Аэродинамический профиль лопасти;figure 5. The aerodynamic profile of the blade;
фиг.6. Конусовидный профиль аэродинамической проекции вихревого преобразователя потоков при положении оси вращения не совпадающей с направлением входящего потока;Fig.6. The conical profile of the aerodynamic projection of the vortex flow transducer when the position of the axis of rotation does not coincide with the direction of the incoming stream;
фиг.7. Узкоцилиндрический с конусной оконечностью профиль аэродинамической проекции вихревого преобразователя потоков при положении оси вращения не совпадающей с направлением входящего потока;Fig.7. Narrow-cylindrical with a conical tip profile of the aerodynamic projection of the vortex flow transducer when the position of the axis of rotation does not coincide with the direction of the incoming stream;
фиг.8. Веретенообразный профиль аэродинамической проекции вихревого преобразователя потоков при положении оси вращения не совпадающей с направлением входящего потока;Fig.8. Spindle-shaped aerodynamic projection profile of the vortex flow transducer when the position of the axis of rotation does not coincide with the direction of the incoming stream;
фиг.9. Конусовидный профиль аэродинамической проекции вихревого преобразователя потоков при положении оси вращения совпадающей с направлением входящего потока;Fig.9. The cone-shaped profile of the aerodynamic projection of the vortex flow transducer when the axis of rotation coincides with the direction of the incoming stream;
фиг.10. Узкоцилиндрический с конусной оконечностью профиль аэродинамической проекции вихревого преобразователя потоков при положении оси вращения совпадающей с направлением входящего потока; фиг.11. Веретенообразный профиль аэродинамической проекции вихревого преобразователя потоков при положении оси вращения совпадающей с направлением входящего потока;figure 10. Narrow-cylindrical with a conical tip profile of the aerodynamic projection of the vortex flow transducer when the position of the axis of rotation coincides with the direction of the incoming stream; 11. Spindle-shaped profile of the aerodynamic projection of the vortex flow transducer with the position of the axis of rotation coinciding with the direction of the incoming stream;
фиг.12. Вихревой преобразователь потока конусовидной формы с двумя винтовыми лопастями при положении оси вращения не совпадающей с направлением входящего потока;Fig.12. Vortex flow transducer cone-shaped with two helical blades when the position of the axis of rotation does not coincide with the direction of the incoming stream;
фиг.13. Поперечное сечение фиг.12;Fig.13. The cross section of Fig;
фиг.14. Вихревой преобразователь потока конусовидной формы с тремя винтовыми лопастями при положении оси вращения не совпадающей с направлением входящего потока;Fig.14. A vortex vortex flow transducer with three helical blades when the axis of rotation does not coincide with the direction of the incoming stream;
фиг.15. Поперечное сечение фиг.14;Fig.15. The cross section of Fig.14;
фиг.16. Вихревой преобразователь потока конусовидной формы с четырьмя винтовыми лопастями при положении оси вращения, не совпадающей с направлением входящего потока;Fig.16. A vortex vortex flow transducer with four screw blades with a rotation axis position that does not coincide with the direction of the incoming stream;
фиг.17. Поперечное сечение фиг.16;Fig.17. The cross section of Fig.16;
Вихревой преобразователь потока содержит ось 1 и одну или более винтовую лопасть 2, которая выполнена тонкой, дугообразной в поперечном сечении, и связана с осью 1 ярусно расположенными держателями 3. Держатели закреплены на оси вращения 1 по винтовой линии с переменным угловым смещением по правилу филлотаксиса. К держателям 3 соосно прикреплены стойки 4, которые фиксируют наружные кромки лопастей 2.The vortex flow transducer contains an axis 1 and one or more screw blades 2, which are made thin, arched in cross section, and connected with axis 1 in tiers with holders 3. The holders are fixed to the axis of rotation 1 along a helical line with variable angular displacement according to the phyllotaxis rule. Racks 4 are coaxially attached to the holders 3, which fix the outer edges of the blades 2.
Ось вращения 1 может совпадать с направлением входящего потока или не совпадать с ним.The axis of rotation 1 may coincide with the direction of the incoming stream or not coincide with it.
Лопасти 2, держатели 3 и стойки 4 выполнены предварительно напряженными, образуя интегрированную напряженную структуру вихревого преобразователя потоков, обеспечивающую условия прочности при экстремальных нагрузках. Профиль поперечного сечения лопасти выполнен в форме сложной кривой, близкой к форме эффективного аэродинамического профиля, описанного математическим выражением L/D = 2.5 , где L - длина горизонтальной проекции профиля, D - диаметр вписанной окружности, с естественной коррекцией формы в местах крепления к элементам несущих конструкций, зависящей от эластичности материала внутреннего слоя лопасти, обусловленного предварительным напряжением элементов внутреннего слоя лопасти в местах крепления к элементам несущих конструкций лопасти. Профиль оканчивается обтекателем - закрылком 5, кривизна которого возрастает к оси вращения 1.The blades 2, holders 3 and racks 4 are pre-stressed, forming an integrated stress structure of the vortex flow transducer, providing strength conditions under extreme loads. The cross section profile of the blade is made in the form of a complex curve, close to the shape of the effective aerodynamic profile described by the mathematical expression L / D = 2.5, where L is the length of the horizontal projection of the profile, D is the diameter of the inscribed circle, with a natural correction of the shape at the points of attachment to the bearing elements designs, depending on the elasticity of the material of the inner layer of the blade, due to the prestressing of the elements of the inner layer of the blade in places of attachment to the elements of the supporting structures of the blade. The profile ends with a fairing - flap 5, the curvature of which increases towards the axis of rotation 1.
Лопасть 2 содержит, по меньшей мере, два слоя, соединенных между собой, один из которых, наружный 6 с гладкой внешней выпуклой поверхностью, другой сборный слой 7, выполнен из отдельных элементов, боковые кромки которых соединены между собой. Форма каждого отдельного элемента сборного слоя 7 лопасти 2 близка к форме трапеций. На внутренней вогнутой поверхности сборного слоя 7 поперек * каждой лопасти расположены формирователи вихревых шнуров 8, ориентированные в направлении входящего потока и сходящихся к оси вращения 1. Поперечное сечение каждого формирователя 8 пилообразное с несимметричными сторонами 9 и 10, причем меньшая сторона 9, являющаяся рабочей, дугообразно вогнута, а торцевые кромки каждого формирователя выполнены в форме асимптотически убывающего профиля.The blade 2 contains at least two layers interconnected, one of which, the outer 6 with a smooth external convex surface, the other prefabricated layer 7, is made of individual elements, the side edges of which are interconnected. The shape of each individual element of the prefabricated layer 7 of the blade 2 is close to the shape of the trapezoid. On the inner concave surface of the collecting layer 7 * across each blade disposed vortex conditioners 8 cords oriented in the downstream direction and converging towards the rotation axis 1. The cross section of each ramp generator 8 with asymmetric sides 9 and 10, the lower side 9, which is working, it is arcuately concave, and the end edges of each former are made in the form of an asymptotically decreasing profile.
При вертикальном расположении оси вращения 1 меньшая сторона 9 формирователя вихревых шнуров 8 ориентирована вверх - навстречу отраженному от внутренней поверхности лопасти 7 входящему потоку.With a vertical arrangement of the axis of rotation 1, the smaller side 9 of the shaper of the vortex cords 8 is oriented upward - towards the incoming flow reflected from the inner surface of the blade 7.
Профиль аэродинамической проекции вихревого преобразователя потока может иметь конусовидную форму, узкоцилиндрическую форму с конусной оконечностью с одной стороны, а также веретенообразную форму по правилу филлотаксиса.The aerodynamic projection profile of the vortex flow transducer can have a cone shape, a narrow cylindrical shape with a cone tip on one side, and also a spindle shape according to the phyllotaxis rule.
Предлагаемый способ вихревого преобразования потоков реализован следующим образом.The proposed method of vortex conversion of flows is implemented as follows.
Вход потока. Входящий трехмерный поток попадает на винтовую лопасть 2, расположенную с осевым просветом относительно оси вращения 1, формируя сильно закрученную вокруг оси вихревую струю, с зарегистрированной экспериментально зоной обратных токов вдоль всей оси вращения. При этом, с целью уменьшения лобового аэродинамического сопротивления поверхности тела вращения, лопасть 2 выполнена тонкой, с аэродинамическим профилем поперечного сечения в форме сложной кривой, близкой к форме эффективного аэродинамического профиля описанного математическим выражением L/D = 2.5, где L - длина горизонтальной проекции кривой, D - диаметр вписанной окружности, с естественной коррекцией формы, при этом профиль лопасти оканчивается обтекателем - закрылком 5, кривизна которого возрастает к оси вращения ротора 1.Input stream. The incoming three-dimensional flow enters the helical blade 2, located with an axial clearance relative to the axis of rotation 1, forming a vortex stream, strongly twisted around the axis, with an experimentally recorded zone of reverse currents along the entire axis of rotation. In this case, in order to reduce the frontal aerodynamic drag of the surface of the body of revolution, the blade 2 is made thin, with the aerodynamic profile of the cross section in the form of a complex curve close to the shape of the effective aerodynamic profile described by the mathematical expression L / D = 2.5, where L is the length of the horizontal projection of the curve , D is the diameter of the inscribed circle, with a natural correction of the shape, while the profile of the blade ends with a fairing - flap 5, the curvature of which increases towards the axis of rotation of the rotor 1.
Преобразования потока на внутренних поверхностях вихревого преобразователя потока.Flow conversions on the inner surfaces of a vortex flow transducer.
С целью эффективного использования энергии входящего потока на внутренней вогнутой поверхности 7 лопасти 2 выполнены формирователи вихревых шнуров 8, сходящиеся под острым углом к оси вращения 1 вихревого преобразователя потоков. При этом кинетическая энергия среды на внутренней поверхности лопастей возрастает. Использование обтекателя - закрылка, отклоняющего потоки на внутренней поверхности лопастей, дополнительно увеличивает вращение лопастей.In order to effectively use the energy of the incoming stream on the inner concave surface 7 of the blade 2, vortex cords 8 are formed, converging at an acute angle to the axis of rotation 1 of the vortex flow transducer. In this case, the kinetic energy of the medium on the inner surface of the blades increases. The use of a fairing - a flap that deflects flows on the inner surface of the blades, additionally increases the rotation of the blades.
Формирование вихревых шнуров на внутренней вогнутой поверхности 7 лопасти 2 с одинаковым направлением их закрутки, в соответствии с законом объединения вихревых шнуров, образует, при отрыве вихрей более крупные вихри, вращающиеся относительно середины расстояния между ними - для случая двух вихрей. При этом проявляется эффект "кризиса сопротивления ": сопротивление среды в области отрыва потока существенно снижается. В области отрыва потока наружная выпуклая поверхность б имеет обтекатель- закрылок 5, кривизна которого возрастает к оси вращения 1. При этом происходит " гладкий " отрыв потока от наружной выпуклой поверхности 6 лопасти 2, то есть выполняется "условие Бриллюэна", при этом "гладкий " отрыв потока с наружной выпуклой поверхности лопастей минимизирует воздействие на условия формирования "кризиса сопротивления" при отрыве вихрей от внутренней вогнутой поверхности лопастей.The formation of vortex cords on the inner concave surface 7 of the blade 2 with the same direction of their twist, in accordance with the law of combining vortex cords, forms, when the vortices break apart, larger vortices rotating relative to the middle of the distance between them - for the case of two vortices. In this case, the effect of the “resistance crisis” is manifested: the resistance of the medium in the region of separation of the flow is significantly reduced. In the region of flow separation, the outer convex surface b has a flap fairing 5, the curvature of which increases towards the axis of rotation 1. In this case, a “smooth” separation of the flow from the outer convex surface 6 of the blade 2 occurs, that is, the “Brillouin condition” is fulfilled, while the “smooth "separation of the flow from the outer convex surface of the blades minimizes impact on the conditions for the formation of a "resistance crisis" when the vortices are separated from the inner concave surface of the blades.
Выход потоков.Output streams.
Закрученный вокруг оси вращения 1 вихревой поток направляется вниз по оси вращения в направлении закрутки лопастей.Swirling around the axis of rotation 1, the vortex flow is directed down the axis of rotation in the direction of twisting of the blades.
Авторами методом внесения краски в область выхода закрученного потока в нижней области оси вращения 1 экспериментально установлено наличие возвратного вихревого течения вдоль всей оси вращения 1, что позволяет классифицировать степень закрутки осевых потоков как сильно закрученные.The authors of the method of applying paint to the exit area of the swirl flow in the lower region of the axis of rotation 1 experimentally established the presence of a return vortex flow along the entire axis of rotation 1, which allows us to classify the degree of swirl of the axial flows as highly swirling.
Описание работы вихревого преобразователя потока осуществлено на основании экспериментальных данных и теоретических обоснований механизмов преобразований вихревых структур, при этом механизм распада вихря как возмущения, характеризуется возникновением на оси вихря точки, за которой расположена прилегающая к оси вращения ограниченная область возвратного течения. [13]. При этом распад вихря существенно снижает потери на выходе потоков.The operation of the vortex flow transducer is described on the basis of experimental data and theoretical justifications for the mechanisms of transformation of vortex structures, while the vortex decay mechanism as a perturbation is characterized by the appearance of a point on the vortex axis, behind which there is a limited return flow region adjacent to the axis of rotation. [13]. In this case, the decay of the vortex significantly reduces losses at the outlet of flows.
Библиографические ссылки:Bibliographic references:
1. Patent AT 117749 В ,,Strahlturbine strаhlturbiпе" Sсhаubеrgеr Viktоr 1930-05-10.1. Patent AT 117749 B, Strahlturbine strählturbipe Schauberger Viktor 1930-05-10.
2. Г. Биркгоф, "Гидродинамика " Издательство " Иностранная литература " Москва 1963 стр. 35 - 37.2. G. Birkhoff, "Hydrodynamics" Publishing house "Foreign Literature" Moscow 1963 pp. 35 - 37.
3. Dr.-Iпg. WoIf Неiпriсh Нuсhо, ,,Aerodynamik dеs Аutотоbils" Vоgеl-Vеrlаg, Wϋrzburg, р. 70.3. Dr.-Ipg. WoIf Nonprofessional, Aerodynamik des Automotils "Vogel-Verlag, Wϋrzburg, p. 70.
4. Г. Биркгоф "Гидродинамика " Издательство " Иностранная литература " Москва, 1963 , стр. 97-99.4. G. Birkhoff "Hydrodynamics" Publishing house "Foreign Literature" Moscow, 1963, pp. 97-99.
5. Реферат " Аэродинамика самолета ", стр.185. Abstract "Aerodynamics of the aircraft", p. 18
6. CH. Постоловский, К.П.Ильичев, " О кризисе аэродинамического сопротивления " Москва. Энергетическое машиностроение, НИИЭ информэнергомаш , 1983, 1-83-01, стр. 15-16. И6. CH. Postolovsky, KP Ilyichev, "On the crisis of aerodynamic drag" Moscow. Power engineering, NIIE informenergomash, 1983, 1-83-01, pp. 15-16. AND
7. Lеibоviсh Sidпеу, " Тhе stшсturе оf vоrtех brеакdоwп ". Аппuаl Rеviеw оf Fluid Месhапiсs f978, vоl 10, p.221-246.7. Leibavish Sidpeu, "The Stuff of the vortex bеakdow". Applied Rev. of Fluid Meshapis f978, vol 10, p. 211-246.
8. Patent FI 27163 " Rоtоr fоr wiпd апd wаtеr turbiпе ", Sigurd J. Sаvопius, 12.12.1924.8. Patent FI 27163, "Rotor for Windows and Windows Turbo", Sigurd J. Savius, 12.12.1924.
9. Патент МД 1513F " Ветродвигатель (варианты) ", М.Поляков, Н.Полякова, 2000-07-31.9. Patent MD 1513F "Wind turbine (options)", M. Polyakov, N. Polyakova, 2000-07-31.
10. Donald E. Iпgbеr, " Тhе Аrсhitесturе оf Lifе ". Sсiепtifiс Аmеriсап . Jапuаrу 1988, p.48 - 57.10. Donald E. Ipgber, "The Arhitecture of Lif". Scieptifi with America. Japan 1988, p. 48-57.
11. Rоbеrt Williаm Вurkhаrdt, Jr., "А Рrасtiсаl Guidе tо Тепsеgritу Dеsigп", 2- пd еditiоп, 2005.11. Robert Williams Burkhardt, Jr., "A Rastical Guides to Tesgritu Desigp", 2-editiop, 2005.
12. Джан P.B., " Филлотаксис: Системное исследование морфогенеза растений", (перевод с англ.). Издательство ИКИ, 2006 .12. Jan P.B., "Phyllotaxis: A Systematic Study of Plant Morphogenesis", (translated from English). IKI Publishing House, 2006.
13. С.Лейбович, " Распад вихря ", cтp.160, Сборник "Вихревые движения жидкости", Изд. "Мир", Москва, 1979.13. S. Leibovich, “Vortex Disintegration”, p.160, Collection “Vortex Fluid Movements”, Ed. "Mir", Moscow, 1979.
14. Прандтль Л., Титьенс О., Тидро- и аэромеханика", Гостехтереоиздат, 1933. 14. Prandtl L., Titens O., Tidro-and aeromechanics ", Gostekhtereizdat, 1933.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ вихревого преобразования потока, включающий направление входящего потока на внутреннюю поверхность стационарного устройства и закручивание потока с помощью винтовых направляющих, отличающийся тем, что увеличивают кинетическую энергию входящего потока вихревыми шнурами, которые формируются с помощью формирователей шнуров, расположенных под углом к оси вращения лопастей, каждая из которых выполнена тонкой, и содержит, по меньшей мере два слоя, соединенных между собой, и закрепленных на оси вращения с осевым просветом, при этом профиль поперечного сечения лопасти выполнен в форме кривой, близкой к форме эффективного аэродинамического профиля, описываемого выражением L/D =2.5, где L - длина горизонтальной проекции профиля , D - диаметр вписанной окружности, с коррекцией формы, зависящей от эластичности композитного материала внутреннего слоя лопасти выполненной тонкой, обусловленной предварительным напряжением элементов внутреннего слоя лопасти в местах крепления к элементам несущих конструкций; профиль оканчивается обтекателем - закрылком, кривизна которого возрастает к оси вращения, а формирователи вихревых шнуров ориентированы в направлении входящего потока, выполнены сходящимися к оси вращения лопастей, и их торцевые кромки имеют форму убывающего профиля, поперечное сечение каждого формирователя выполнено пилообразным с несимметричными сторонами, меньшая из которых дугообразно вогнута, при этом в момент отрыва потока с внутренних поверхностей лопастей в области оси вращения сопротивление среды снижается, и сильно закрученная вихревая струя, сформированная в области оси вращения, разрушается встречным осевым потоком.1. A method of vortex flow conversion, including directing the incoming stream to the inner surface of the stationary device and twisting the stream using screw guides, characterized in that the kinetic energy of the incoming stream is increased by vortex cords that are formed using cord formers located at an angle to the axis of rotation of the blades , each of which is made thin, and contains at least two layers interconnected and fixed on the axis of rotation with an axial clearance, while the profile of the cross section of the blade is made in the form of a curve close to the shape of the effective aerodynamic profile described by the expression L / D = 2.5, where L is the length of the horizontal projection of the profile, D is the diameter of the inscribed circle, with shape correction depending on the elasticity of the composite material of the inner layer of the blade made thin, due to the prestressing of the elements of the inner layer of the blade in places of attachment to the elements of the supporting structures; the profile ends with a cowl-flap, the curvature of which increases towards the axis of rotation, and the vortex cord formers are oriented in the direction of the incoming flow, made converging to the axis of rotation of the blades, and their end edges have the shape of a decreasing profile, the cross section of each former is sawtooth with asymmetrical sides, smaller of which it is arcuately concave, while at the moment of separation of the flow from the inner surfaces of the blades in the region of the axis of rotation, the medium resistance decreases and The eddy vortex jet formed in the region of the axis of rotation is destroyed by the counter axial flow.
2. Вихревой преобразователь потока, содержащий ось вращения и одну или более винтовую лопасть, которые выполнены дугообразными в поперечном сечении и связаны с осью посредством ярусно расположенных держателей и стоек, отличающийся тем, что лопасти, держатели и стойки выполнены предварительно напряженными образуя интегрированную напряженную структуру; каждая лопасть выполненная тонкой и содержит, по меньшей мере два слоя, соединенных между собой, и закреплена на оси вращения с осевым просветом, при этом профиль поперечного сечения лопасти выполнен в форме кривой, близкой к форме эффективного аэродинамического профиля, описанного выражением L/D = 2.5 , где L - длина горизонтальной проекции профиля , D - диаметр вписанной окружности, с коррекцией формы зависящей от эластичности композитного материала внутреннего слоя лопасти, обусловленной предварительным напряжением элементов внутреннего слоя лопасти в местах крепления к элементам несущих конструкций; профиль оканчивается обтекателем - закрылком, кривизна которого возрастает к оси вращения; на внутренней вогнутой поверхности сборного слоя расположены формирователи вихревых шнуров, ориентированные в направлении входящего потока и сходящиеся к оси вращения, причем поперечное сечение формирователя - пилообразное с несимметричными сторонами, меньшая из которых дугообразно вогнута, а торцевые кромки формирователя выполнены в форме асимптотически убывающего профиля. 2. A vortex flow transducer containing a rotation axis and one or more helical blades, which are made arcuate in cross section and are connected to the axis by tiered holders and racks, characterized in that the blades, holders and racks are pre-stressed to form an integrated tensile structure; each blade is made thin and contains at least two layers connected to each other and fixed on the axis of rotation with axial clearance, while the cross-sectional profile of the blade is made in the form of a curve close to the shape of the effective aerodynamic profile described by the expression L / D = 2.5, where L is the length of the horizontal projection of the profile, D is the diameter of the inscribed circle, with a shape correction depending on the elasticity of the composite material of the inner layer of the blade, due to the prestressing of the elements of the inner loya blades in places of attachment to the elements of load-bearing structures; the profile ends with a fairing - flap, the curvature of which increases towards the axis of rotation; on the inner concave surface of the prefabricated layer there are vortex cord shapers oriented in the direction of the incoming flow and converging to the axis of rotation, the cross section of the shaper being sawtooth with asymmetrical sides, the smaller of which is arcuately concave, and the end edges of the shaper are made in the form of an asymptotically decreasing profile.
3. Вихревой преобразователь потока по п.2. отличающийся тем, что профиль его аэродинамической проекции имеет узкоцилиндрическую форму с конусной оконечностью с одной стороны по правилу филлотаксиса.3. The vortex flow transducer according to claim 2. characterized in that the profile of its aerodynamic projection has a narrow cylindrical shape with a conical tip on one side according to the phyllotaxis rule.
4. Вихревой преобразователь потока по п.2. отличающийся тем, что профиль его аэродинамической проекции имеет веретенообразную форму по правилу филлотаксиса.4. The vortex flow transducer according to claim 2. characterized in that the profile of its aerodynamic projection has a spindle shape according to the phyllotaxis rule.
5. Вихревой преобразователь потока по п.2. отличающийся тем, что профиль его аэродинамической проекции имеет конусовидную форму по правилу филлотаксиса.5. The vortex flow transducer according to claim 2. characterized in that the profile of its aerodynamic projection has a cone shape according to the phyllotaxis rule.
6. Вихревой преобразователь потока по п.п. 2-5, отличающийся тем, что ось вращения ротора совпадает с направлением входящего потока.6. Vortex flow transducer according to p. 2-5, characterized in that the axis of rotation of the rotor coincides with the direction of the incoming stream.
7. Вихревой преобразователь потока по п.п. 2-6, отличающийся тем, что ось вращения ротора не совпадает с направлением входящего потока.7. Vortex flow transducer according to p. 2-6, characterized in that the axis of rotation of the rotor does not coincide with the direction of the incoming stream.
8. Вихревой преобразователь потока по п.п.2-7, отличающийся тем, что форма каждого отдельного элемента сборного слоя имеет форму, близкую к форме трапеций.8. The vortex flow transducer according to claims 2 to 7, characterized in that the shape of each individual element of the prefabricated layer has a shape close to the shape of a trapezoid.
9. Вихревой преобразователь потока по п.п.2-8, отличающийся тем, что меньшая дугообразно вогнутая сторона формирователя вихревых шнуров, являющаяся рабочей, ориентирована навстречу отраженному от внутренней поверхности лопасти потоку при вертикальном расположении оси вращения ротора.9. The vortex flow transducer according to claims 2 to 8, characterized in that the smaller arcuate concave side of the vortex cord former, which is the working one, is oriented towards the flow reflected from the inner surface of the blade with the vertical axis of rotation of the rotor.
Ю.Вихревой преобразователь потока по п.п.2-9, отличающийся тем, что держатели лопастей расположены на оси вращения по винтовой линии с переменным угловым смещением по правилу филлотаксиса. Y. Vortex flow converter according to claims 2 to 9, characterized in that the blade holders are located on the axis of rotation along a helical line with a variable angular displacement according to the phyllotaxis rule.
PCT/MD2006/000003 2005-05-19 2006-05-18 Method and device for a steam vortex transformation WO2006123924A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/914,729 US20090214339A1 (en) 2005-05-19 2006-05-18 Method and device for a stream vortex transformation

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDA20050142 2005-05-19
MDA20050142A MD3419C2 (en) 2005-05-19 2005-05-19 Process and device for flow vortex conversion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006123924A1 true WO2006123924A1 (en) 2006-11-23

Family

ID=37431467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/MD2006/000003 WO2006123924A1 (en) 2005-05-19 2006-05-18 Method and device for a steam vortex transformation

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20090214339A1 (en)
DE (1) DE202006020323U1 (en)
MD (1) MD3419C2 (en)
WO (1) WO2006123924A1 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120076656A1 (en) * 2010-09-29 2012-03-29 Abass Omar Nabil Horizontal Axis Logarithmic Spiral Fluid Turbine
US9705446B1 (en) 2012-04-11 2017-07-11 Charles Martin Sieger Modular multi-axial rotor
US8932005B2 (en) 2012-04-11 2015-01-13 Charles Martin Sieger Archimedean modular / multi-axis rotor (AMR)
US9404476B2 (en) 2012-04-11 2016-08-02 Charles Martin Sieger Modular multi-axial rotor
GB2524331B (en) * 2014-03-21 2016-06-01 Flumill As Hydrokinetic energy conversion system and use thereof
FR3048029A1 (en) * 2016-02-21 2017-08-25 Paluello Francesco Minio HELICOIDAL WIND ROTOR WITH AERODYNAMIC PROFILE
US10167847B2 (en) * 2016-03-24 2019-01-01 Per Mellin Vertical axle or axis helically swept blade wind turbine
FR3061523A1 (en) * 2017-01-05 2018-07-06 Alain SALOU WIND OR HYDROLIENNE WITH VORTEX EFFECT AND SEQUENCE OF COMPRESSION-TILTING-EXTERNAL LATERAL EJECTION OF A FLUID INCIDENT, FACING THE PROPELLER
CN107235134A (en) * 2017-07-04 2017-10-10 方立波 A kind of propeller and delivery vehicle
WO2019034225A1 (en) * 2017-08-13 2019-02-21 Minio Paluello Francesco Helicoidal wind-power rotor with aerodynamic profile

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1150395A1 (en) * 1983-01-17 1985-04-15 Научно-Исследовательский Сектор Всесоюзного Ордена Ленина Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука Vertical axle wind wheel
RU2101558C1 (en) * 1995-04-12 1998-01-10 Владимир Николаевич Осипов Windmill
RU2115019C1 (en) * 1996-10-08 1998-07-10 Иосиф Иосифович Смульский Self-orientable wind-driven unit
RU2148185C1 (en) * 1998-12-10 2000-04-27 Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Windmill rotor
WO2004067957A1 (en) * 2003-01-30 2004-08-12 Flucon As A screw turbine device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI27163A (en) 1954-08-10 Sundin A T Nilsson H N Automatic radio control for radio and remote control devices
AT117749B (en) 1926-12-21 1930-05-10 Viktor Schauberger Jet turbine.
AT134543B (en) * 1931-08-12 1933-08-25 Viktor Schauberger Water flow in pipes and channels.
SU1451328A1 (en) * 1987-01-19 1989-01-15 С. Г. Шалупов Wind engine
MD1513G2 (en) 1999-03-18 2001-03-31 Михаил ПОЛЯКОВ Wind-driven electric plant
MD2126C2 (en) * 2001-07-25 2003-09-30 Михаил ПОЛЯКОВ Windmill (variants)
US7344353B2 (en) * 2005-05-13 2008-03-18 Arrowind Corporation Helical wind turbine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1150395A1 (en) * 1983-01-17 1985-04-15 Научно-Исследовательский Сектор Всесоюзного Ордена Ленина Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука Vertical axle wind wheel
RU2101558C1 (en) * 1995-04-12 1998-01-10 Владимир Николаевич Осипов Windmill
RU2115019C1 (en) * 1996-10-08 1998-07-10 Иосиф Иосифович Смульский Self-orientable wind-driven unit
RU2148185C1 (en) * 1998-12-10 2000-04-27 Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Windmill rotor
WO2004067957A1 (en) * 2003-01-30 2004-08-12 Flucon As A screw turbine device

Also Published As

Publication number Publication date
MD3419C2 (en) 2008-05-31
MD3419B2 (en) 2007-10-31
US20090214339A1 (en) 2009-08-27
MD20050142A (en) 2007-03-31
DE202006020323U1 (en) 2008-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006123924A1 (en) Method and device for a steam vortex transformation
US8905706B2 (en) Vortex propeller
EP2699796B1 (en) Diffuser augmented wind turbines
JP5289770B2 (en) Omnidirectional wind turbine
US4781523A (en) Fluid energy turbine
US4545726A (en) Turbine
US7789629B2 (en) Non-fouling kinetic hydro power system axial-flow blade tip treatment
US9140233B2 (en) Wind power generation system
CA2732543C (en) Horizontal axis airfoil turbine
US6053700A (en) Ducted turbine
KR20140040713A (en) Diffuser augmented wind turbines
EP2141355A2 (en) Wind turbine blades with multiple curvatures
US20080219850A1 (en) Wind Turbine
US20070217917A1 (en) Rotary fluid dynamic utility structure
EP3613980A1 (en) Vertical-shaft turbine
US10094358B2 (en) Wind turbine blade with double airfoil profile
US20100266414A1 (en) Fluid energy converter
KR102471788B1 (en) rotor for electric generator
KR102039700B1 (en) Hihg-power generating vortex windmill wing
JP2023524843A (en) Turbine with secondary rotor
RU2470181C2 (en) Wind turbine with vertical rotational axis
AU2005318921A1 (en) Omni-directional wind turbine
RU2008514C1 (en) Wind-electric plant
Salim et al. Evaluation of Comparative Performance of Three Wind Turbine rotors
KR20180108813A (en) Wind turbine and electric energy generation method

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120060012657

Country of ref document: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11914729

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06757774

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1