PL227429B1 - Obudowana palisadowo-pierscieniowo, dolno-wirnikowa turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu wirnika - Google Patents

Abstract

Turbina składa się z palisadowo-pierścieniowej obudowy, którą tworzą: pierścień górny (1), co najmniej jeden pierścień zasadniczy (2), pierścień przed-wirnikowy (3) oraz pierścień za-wirnikowy (4), usytuowane współosiowo względem osi obrotu (17) wirnika (5) w płaszczyznach poziomych jeden pod drugim, posiadające przekroje w kształcie profilu lotniczego wklęsło-wypukłego, z zaokrągloną krawędzią natarcia o skończonym promieniu i ostro zakończoną krawędzią spływu w dolnej części pierścieni; trzech pionowych podpór (7), przymocowanych do podłoża (11), rozmieszczonych co 120 stopni, których górne odcinki są połączone z pierścieniami obudowy; wirnika (5) usytuowanego w dolnej części obudowy, mocowanego do pionowych podpór (7) za pomocą poziomych łączników (8); oraz urządzenia wytwarzającego energię elektryczną (6) napędzanego przez wirnik (5). Pierścienie przed-wirnikowy (3) i za-wirnikowy (4) tworzą specyficzny układ szczelinowego kanału zbieżno-rozbieżnego otaczającego wirnik (5), w którym jego część zbieżna utworzona jest przez wewnętrzną powierzchnię pierścienia przed-wirnikowego (3) a część rozbieżna utworzona jest przez wewnętrzną powierzchnię pierścienia za-wirnikowego (4). Płaszczyzna wirowania wirnika (5) usytuowana jest na wysokości gardzieli pierścienia przed-wirnikowego (3), w pobliżu jego krawędzi spływu. Pierścienie (3, 4) są względem siebie usytuowane tak, że dolna część pierścienia przed-wirnikowego (3) jest umieszczona wewnątrz górnej części pierścienia za-wirnikowego (4). Utworzona pomiędzy nimi szczelina (18) ma kształt pierścieniowej dyszy zbieżnej przyśpieszającej przepływający przez nią od strony nawietrznej strumień powietrza. Ponadto profil (13) pierścienia górnego (1) ma cięciwę krótszą od 10% do 50% od profilu (14) umieszczonego poniżej pierścienia zasadniczego (2), przy mniejszym stopniu wysklepienia linii szkieletowej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest obudowana palisadowo-pierścieniowo, dolno-wirnikowa turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu wirnika.

Znane są turbiny wiatrowe o osi obrotu wirnika prostopadłej do kierunku wiatru, wyposażone w nieruchome urządzenia kierownicze zwiększające efektywność wykorzystania energii wiatru w użyteczną moc mechaniczną.

Z opisu patentowego US 7400057 znana jest niezależna od kierunku wiatru, obudowana turbina o pionowej osi obrotu wirnika, w której elementy pierścieniowej obudowy o zmiennej średnicy i geometrii tworzą centralną pustą komorę rozszerzającą się znacznie ku górze. Usytuowane poziomo pierścienie zakrzywiają przepływ wewnątrz tak utworzonej komory w górę, kierując go w stronę pojedynczego wirnika połączonego z urządzeniem wytwarzającym energię elektryczną. Zakrzywienie przepływu odbywa się dzięki odpowiednio ukształtowanemu przekrojowi pierścieni, w kształcie przekroju lotniczego, z okrągłą krawędzią natarcia o skończonym promieniu i ostro zakończoną krawędzią spływu, przy czym krawędzie natarcia znajdują się na stronie zewnętrznej pierścieni a krawędzie spływu na ich stronie wewnętrznej skierowanej do góry. Wał napędowy łączący wirnik z generatorem prądu przechodzi przez całą komorę przepływową turbiny. Dysza wylotowa komory usytuowana jest powyżej wirnika i rozszerza się ku górze. Poszczególne pierścienie tworzące obudowę turbiny mają różną średnicę i geometrię, odległość między pierścieniami jest stała. Pierścienie połączone są poprzez trzy ścianki rozmieszczone co 120 stopni. Podstawą turbiny jest pojedyncza podpora łącząca dolną część turbiny z podłożem. Turbina jest urządzeniem wolnostojącym, wykorzystującym swobodny przepływ powietrza w wyniku ruchu wiatru.

Z opisu patentowego PL 218392 znana jest niezależna od kierunku wiatru, obudowana turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu i poziomym położeniu wirnika, składająca się z zestawu jednakowych, umieszczonych poziomo, jeden nad drugim, profilowanych pierścieni posiadających przekroje w kształcie przekroju lotniczego ze skierowanymi ku dołowi krawędziami spływu. Krawędzie spływu tworzą kanał przepływowy, którego wewnętrzna średnica jest stała. Pierścienie są połączone pionowymi elementami o przekroju kroplowym, które łączą się z czterema pionowymi podporami mocującymi turbinę do podłoża. Wirnik znajduje się w dolnej części turbiny, a usytuowana poniżej niego dysza wylotowa rozszerza się ku dołowi. Wirnik połączony jest wałem z urządzeniem wytwarzającym energię elektryczną umieszczonym na podłożu, do którego przytwierdzona jest turbina. Powietrze napływające na pierścienie obudowy turbiny jest odchylane do dołu na wirnik napędzający urządzenie wytwarzające energię elektryczną. Turbina ta jest urządzeniem wolnostojącym, wykorzystującym swobodny przepływ powietrza w wyniku ruchu wiatru.

Celem wynalazku jest opracowanie unowocześnionej turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu wirnika i osiowosymetrycznej obudowie pierścieniowej.

Obudowana palisadowo-pierścieniowo, dolno-wirnikowa turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu wirnika, składająca się z palisadowo-pierścieniowej obudowy, którą tworzą: pierścień górny, co najmniej jeden pierścień zasadniczy, pierścień przed-wirnikowy, oraz pierścień za-wirnikowy, usytuowane współosiowo względem osi obrotu wirnika w płaszczyznach poziomych jeden pod drugim, posiadające przekroje w kształcie profilu lotniczego wklęsło-wypukłego z zaokrągloną krawędzią natarcia o skończonym promieniu i ostro zakończoną krawędzią spływu w dolnej części pierścieni; trzech pionowych podpór przymocowanych do podłoża, rozmieszczonych co 120 stopni, których górne odcinki są połączone z pierścieniami obudowy; wirnika usytuowanego w dolnej części obudowy, mocowanego do pionowych podpór za pomocą poziomych łączników; oraz urządzenia wytwarzającego energię elektryczną napędzanego przez wirnik, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierścienie przed-wirnikowy i za-wirnikowy tworzą specyficzny układ szczelinowego kanału zbieżno-rozbieżnego otaczającego wirnik, w którym jego część zbieżna utworzona jest przez wewnętrzną powierzchnię pierścienia przed-wirnikowego a część rozbieżna utworzona jest przez wewnętrzną powierzchnię pierścienia za-wirnikowego, przy czym płaszczyzna wirowania wirnika usytuowana jest na wysokości gardzieli pierścienia przed-wirnikowego, w pobliżu jego krawędzi spływu, zaś pierścienie są względem siebie usytuowane tak, że dolna część pierścienia przed-wirnikowego jest umieszczona wewnątrz górnej części pierścienia za-wirnikowego, a utworzona pomiędzy nimi szczelina ma kształt pierścieniowej dyszy zbieżnej przyspieszającej przepływający przez nią od strony nawietrznej strumień powietrza, a ponadto profil pierścienia górnego ma cięciwę krótszą od

PL 227 429 B1

10% do 50% od profilu umieszczonego poniżej pierścienia zasadniczego, przy mniejszym stopniu wysklepienia linii szkieletowej.

Korzystnym jest, jeżeli wewnętrzna ścianka pierścienia za-wirnikowego jest ukształtowana rozbieżnie poniżej krawędzi spływu pierścienia przed-wirnikowego, zaś profil pierścienia zawirnikowego ma pogrubioną i mocno wysklepioną na górnej powierzchni część spływową zakończoną ostrą krawędzią.

W korzystnym wykonaniu turbiny, profil pierścienia górnego stanowi profil lotniczy o znormalizowanych współrzędnych geometrii przekroju poprzecznego, jak przedstawiono w tabeli 1, profil pierścienia zasadniczego stanowi profil lotniczy o znormalizowanych współrzędnych geometrii przekroju poprzecznego, jak przedstawiono w tabeli 2, profil pierścienia przed-wirnikowego stanowi profil lotniczy o znormalizowanych współrzędnych geometrii przekroju poprzecznego, jak przedstawiono w tabeli 3, a profil pierścienia za-wirnikowego stanowi profil lotniczy o znormalizowanych współrzędnych geometrii przekroju poprzecznego, jak przedstawiono w tabeli 4.

W rozwiązaniu według wynalazku poszczególne pierścienie tworzą palisadę odchylającą strumień powietrza na dół, w kierunku płaszczyzny wirowania wirnika. Osiowo-symetryczny kształt obudowy i jej pionowe usytuowanie gwarantują niezależność działania turbiny od kierunku wiatru i brak potrzeby stosowania mechanizmów zmieniających ustawienie wirnika. Kształty pierścieni tworzących obudowę turbiny, ich liczba i wzajemne położenia zostały zaprojektowane aerodynamicznie tak, aby uzyskać istotnie zwiększenie prędkości powietrza napływającego na poziomo obracający się wirnik, w stosunku do prędkości wiatru napływającego na obudowę. Zapewnia to istotny wzrost energii powietrza napływającego na łopatki wirnika, przy zachowaniu tej samej średnicy wirnika, w porównaniu z innymi znanymi rozwiązaniami technicznymi stosowanymi obecnie.

Zadaniem szczeliny utworzonej między pierścieniem za-wirnikowym i przed-wirnikowym jest przyspieszenie przepływającego przez nią od strony nawietrznej strumienia powietrza, co pośrednio wpływa na zwiększenie wydatku powietrza przepływającego przez powierzchnię wirowania wirnika. Zastosowany kształt profilu pierścienia za-wirnikowego, z pogrubioną i mocno wysklepioną na górnej powierzchni częścią spływową, wzmacnia efekt przyklejania się przepływu powietrza na nawietrznej, wewnętrznej, wylotowej części obudowy turbiny i pośrednio wpływa także na zwiększenie wydatku powietrza przepływającego przez powierzchnię wirowania wirnika. Średnica i położenie pierścienia górnego względem najwyżej położonego pierścienia zasadniczego są dobierane tak, aby zapobiec oderwaniu przepływu powietrza, napływającego od trony nawietrznej, na górnej powierzchni najwyżej położonego pierścienia zasadniczego. Zadaniem pierścieni zasadniczych jest odchylanie strumienia powietrza napływającego od strony nawietrznej i kierowania tego strumienia na dół, prostopadle na powierzchnię wirowania wirnika, przy czym zwiększenie liczby tych pierścieni wpływa na zwiększenie wydatku powietrza przez powierzchnię wirowania wirnika i zwiększenie wymiaru pionowego turbiny.

W turbinie wiatrowej będącej przedmiotem wynalazku zakłada się wariantowość, to jest zmienną liczbę pierścieni zasadniczych tworzących obudowę. Większa liczba pierścieni zasadniczych wpływa na większą wydajność turbiny lecz jednocześnie powoduje wzrost jej wymiarów. W konkretnych zastosowaniach, liczba pierścieni zasadniczych jest ustalana na drodze przyjętego kompromisu pomiędzy wydajnością i wymiarami turbiny.

Unowocześniona turbina wiatrowa z wielosegmentową, osiowosymetryczną obudową palisadowo-pierścieniową o przedstawionej geometrii, pozwala na uzyskanie średniej prędkości przepływu strumienia powietrza przez poziomy wirnik turbiny o około 45% większej niż prędkość wiatru napływającego na obudowę turbiny. Pozwala to na około trzykrotne zwiększenie mocy pozyskiwanej z energii wiatru niezależnie od jego kierunku w stosunku do klasycznych turbin wiatrowych nastawianych czołowo do wiatru o tej samej średnicy wirnika. Opisane powyżej cechy rozwiązania według wynalazku pozwalają na zwiększenie energii uzyskiwanej z wiatru i jednocześnie na uproszczenie konstrukcji i eksploatacji w stosunku do znanych rozwiązań.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok ogólny turbiny wiatrowej z jednym pierścieniem zasadniczym, fig. 2 przedstawia widok ogólny turbiny wiatrowej z dwoma pierścieniami zasadniczymi, fig. 3 przedstawia widok ogólny turbiny wiatrowej z trzema pierścieniami zasadniczymi, fig. 4 przedstawia widok turbiny wiatrowej w przekroju podłużnym A-A wzdłuż osi symetrii, fig. 5 przedstawia turbinę wiatrową w widoku od góry, fig. 6 przedstawia przekrój poprzeczny B-B, prostopadły do osi symetrii turbiny i przechodzący przez elementy mocujące generator prądu i wirnik turbiny, fig. 7 przedstawia turbinę wiatrową w przekroju

PL 227 429 B1 podłużnym A-A z naniesionymi liniami przepływu powietrza przez turbinę, oznaczonymi liniami przerywanymi ze strzałkami, fig. 8 przedstawia geometrię profilu lotniczego pierścienia górnego, fig. 9 przedstawia geometrię profilu lotniczego pierścienia zasadniczego, fig. 10 przedstawia geometrię profilu lotniczego pierścienia przed-wirnikowego, fig. 11 przedstawia geometrię profilu lotniczego pierścienia za-wirnikowego, a fig. 12 przedstawia układ współrzędnych, w którym są definiowane znormalizowane, odniesione do cięciwy c, współrzędne (x, y) punktów węzłowych profili lotniczych poszczególnych pierścieni obudowy, przedstawione w tabeli 1-4.

Jak przedstawiono na fig. 1-6 obudowa turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu wirnika 5 składa się z pierścienia górnego 1, jednego lub dwóch lub trzech lub więcej pierścieni zasadniczych 2, pierścienia przed-wirnikowego 3 i pierścienia za-wirnikowego 4. W dolnej części obudowy, na wysokości gardzieli pierścienia przed-wirnikowego 3, jest umieszczony wirnik 5 napędzający znajdujący się pod nim generator 6 wytwarzający energię elektryczną. Pierścienie obudowy są usytuowane współosiowo względem osi obrotu 17 wirnika 5 w płaszczyznach poziomych jeden nad drugim. Przekroje poprzeczne pierścieni są w kształcie profilu lotniczego wklęsło-wypukłego, z zaokrągloną krawędzią natarcia o skończonym promieniu i ostro zakończoną krawędzią spływu w dolnej części pierścieni.

Pierścienie tworzące obudowę turbiny są połączone trzema pionowymi podporami 7, rozmieszczonymi co 120 stopni, przechodzącymi przez strukturę pierścieni i łączącymi turbinę z podłożem 11. Pierścień za-wirnikowy 4, wirnik 5 oraz generator prądu 6 są połączone z podporami 7 za pomocą trzech łączników poziomych 8. W dolnej i środkowej części turbiny podpory 7 połączone są poziomymi elementami usztywniającymi 9, 12, dolnym i środkowym.

Pierścienie 3, 4, przed-wirnikowy i za-wirnikowy, tworzą specyficzny układ szczelinowego kanału zbieżno-rozbieżnego otaczającego wirnik 5, w którym jego część zbieżna utworzona jest przez wewnętrzną powierzchnię pierścienia przed-wirnikowego 3 a część rozbieżna utworzona jest przez wewnętrzną powierzchnię pierścienia za-wirnikowego 4. Pierścienie te są względem siebie usytuowane tak, że dolna część pierścienia przed-wirnikowego (3) jest umieszczona wewnątrz górnej części pierścienia za-wirnikowego (4), a utworzona pomiędzy nimi szczelina 18 ma kształt pierścieniowej dyszy zbieżnej przyspieszającej przepływający przez nią od strony nawietrznej strumień powietrza, przy czym płaszczyzna wirowania wirnika 5 usytuowana jest na wysokości gardzieli pierścienia przedwirnikowego 3, w pobliżu jego krawędzi spływu. Profil 13 pierścienia górnego 1 ma cięciwę krótszą od 10% do 50% od profilu 14 umieszczonego poniżej pierścienia zasadniczego 2 przy mniejszym stopniu wysklepienia linii szkieletowej. Wewnętrzna ścianka pierścienia za-wirnikowego 4 jest ukształtowana rozbieżnie poniżej krawędzi spływu pierścienia przed-wirnikowego (3), zaś profil 16 pierścienia zawirnikowego 4 ma pogrubioną i mocno wysklepioną na górnej powierzchni część spływową, zakończoną ostrą krawędzią.

W przykładowym wykonaniu turbiny, profil 13 pierścienia górnego 1 stanowi profil lotniczy o znormalizowanych współrzędnych geometrii przekroju poprzecznego, jak przedstawiono w tabeli 1, profil 14 pierścienia zasadniczego stanowi profil lotniczy o znormalizowanych współrzędnych geometrii przekroju poprzecznego, jak przedstawiono w tabeli 2, profil 15 pierścienia przed-wirnikowego 3 stanowi profil lotniczy o znormalizowanych współrzędnych geometrii przekroju poprzecznego, jak przedstawiono w tabeli 3, a profil 16 pierścienia za-wirnikowego 4 stanowi profil lotniczy o znormalizowanych współrzędnych geometrii przekroju poprzecznego, jak przedstawiono w tabeli 4.

Działanie turbiny jest następujące:

Pierścienie tworzące osiowo-symetryczną palisadę są ukształtowane i umiejscowione tak, aby maksymalnie efektywnie odchylać strumień napływającego od strony nawietrznej powietrza w kierunku powierzchni wirowania wirnika 5. Dzięki osiowej symetrii turbiny efekt odchylania strumienia powietrza napływającego na obudowę od strony nawietrznej jest niezależny od kierunku wiatru i nie wymaga żadnych mechanizmów zmiany ustawienia wirnika. Wskutek przepływającego powietrza wirnik 5 obraca się i napędza połączony z nim generator prądu 6. Strumień powietrza przepływający od strony nawietrznej przez zbieżną pierścieniową szczelinę 18 ulega przyspieszeniu i przykleja się do wewnętrznej powierzchni pierścienia za-wirnikowego 4, co wpływa na istotne zwiększenie podciśnienia na górnych powierzchniach leżących powyżej pierścieni 3, 2, przed-wirnikowego i zasadniczego, a w efekcie na zwiększenie wydatku masowego powietrza przepływającego przez powierzchnię wirowania wirnika 5. W tym przypadku pierścień za-wirnikowy 4 działa analogicznie jak wychylona klapa szczelinowa na skrzydle samolotu. Dodatkowo, odpowiedni kształt i umiejscowienie pierścienia górnego 1 sprawiają, że strumień powietrza napływający od strony nawietrznej odchyla się i pozostaje przyłączony do górnej powierzchni najwyżej położonego pierścienia zasadniczego 2. Za turbiną twoPL 227 429 B1 rzy się strefa przepływu zaburzonego. Linie prądu przepływającego powietrza w płaszczyźnie symetrii turbiny pokazano na fig. 7 liniami przerywanymi ze strzałkami. W obudowie turbiny wiatrowej będącej przedmiotem wynalazku dopuszcza się wariantowość, to jest zmienną liczbę pierścieni zasadniczych 2. Na fig. 1, fig. 2 i fig. 3 przedstawiono obudowę turbiny, w której zastosowano odpowiednio: jeden, dwa lub trzy pierścienie zasadnicze 2. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że przynajmniej w tym zakresie liczby zastosowanych pierścieni zasadniczych 2, zwiększenie liczby pierścieni 2 wpływa na zwiększenie wydatku masowego powietrza przepływającego przez powierzchnię wirowania wirnika.

T a b e l a 1

Znormalizowane współrzędne profilu lotniczego pierścienia górnego.

c.d.

x/c	Vu/c	x/c	Vl/c		x/e	Yu/c	x/c	Vl/c
0.00000000	0.00000000	0.00000000	0.00000000		0.63243722	0.13919049	0.48114440	0.07189023
0.00034867	0.00530357	0.00021471	-000439944		0.65850432	0.13368411	0.51645466	0.07470757
0.00129806	0.01096594	0.00101931	-0.00872825		0.68306499	0,12810509	0.54979598	0.07630038
0.00284793	0.01697064	0.00262356	-001282229		0.70620684	0.12250450	0.58124534	0.07684521
0.00503322	0.02330236	0.00520597	-001637822		0.72801208	0.11692120	0.61088326	007650518
0.00790031	0.02994464	0.00857145	-0.01920998		0.74855778	0.11138469	0.63879277	007542829
0.01150213	0.03687902	0.01242625	-0.02133515		0.76791621	0.10591729	0.66505828	0.07374662
0.01589898	0.04408292	0.01655632	-002286479		0.78615523	0.10053576	0.68976438	0.07157644
0.02116006	0.05152687	0.02083173	-0.02392773		0.80333846	0.09525248	0.71299472	0.06901891
0.02735945	0.05917524	0.02586806	-0.02471037		0.81952566	0.09007633	0.73483121	0.06616118
0.03456965	0.06699108	0.03140940	-0.02514634		0.83477293	0.08501341	0.75535327	0.06307766
0.04286266	0.07493676	0.03747053	-0.02524306		0.84913293	0.08006756	0.77463735	0.05983137
0.05231247	0.08297286	0.04407694	-0.02500191		0.86265511	0.07524076	0.79275662	0.05647533
0.06299625	0.09105765	0.05126263	-0.02441863		0,87538587	0.07053351	0.80978073	0.05305381
0.07499546	0.09914609	0.05906799	-0.02347715		0.88736875	0.06594498	0.82577577	0.04960351
0.08839584	0.10718869	0.06753884	-0.02215379		0.89864454	0.06147325	0.84080421	0.04615464
0.10329390	0.11512854	0.07672836	-0.02043055		0.90925140	0.05711540	0.85492500	0.04273185
0.11979156	0.12289042	0.08669862	-0.01829685		0.91922497	0.05286755	0.86819368	0.03935508
0.13800114	0.13038647	0.09752170	-001574897		0.92859836	0.04872486	0.88066245	0.03604029
0.15803690	0.13752288	0.10927991	-0.01278779		0.93740218	0.04468142	0.89238036	0.03280004
0.18001679	0.14419972	0.12206521	-000941440		0.94566444	0.04073010	0.90339347	0.02964408
0.20406360	0.15030946	0.13597758	-0.00562339		0.95341032	0.03686211	0.91374501	0.02657978
0.23030594	0.15573484	0.15112292	-0.00139424		0.96066169	0.03306634	0.92347549	0.02361252
0.25887931	0.16034431	0.16761687	0.00329634		0.96743605	0.02932797	0.93262294	0.02074602
0.28992645	0.16398614	0.18558695	0,00846987		0.97374354	0.02562436	0.94122300	001798263
0.32359636	0.16648805	0.20517663	0.01413533		0.97957983	0.02191652	0.94930908	0.01532356
0.36004338	0.16766003	0.22654879	0,02028069		0.98492930	0.01816066	0.95691253	0.01276907
0.39942788	0.16731910	0.24988934	0.02686255		0.98977452	0.01432638	0.96406271	0.01031868
0.43886997	0.16552327	0.27540931	0.03379802		0.99410138	0.01040310	0.97078718	0,00797123
0.47608252	0.16261997	0.30334657	0.04095300		0.99788954	0.00638631	0.97711177	0.00572511
0.51117007	0.15888233	0.33396109	0.04814886		1,00112618	0.00229140	0.98306070	000357827
0.54424165	0.15452159	0.36752509	0.05519159				0.98865669	000152834
0.57540632	0.14970322	0.40432781	0.06184054				0.99392107	-0.00042729
0.60477061	0.14455806	0.44379192	0.06766509				0.99887382	-0.00229140

gdzie, zgodnie z fig. 12;

x - odległość punktu węzłowego od punktu o najmniejszej współrzędnej x mierzona wzdłuż cięciwy profilu, c - długość cięciwy profilu, yU - odległość punktu węzłowego leżącego na górnej, podciśnieniowej części profilu od cięciwy profilu mierzona wzdłuż prostej prostopadłej do cięciwy profilu, yL - odległość punktu leżącego na dolnej, nadciśnieniowej części profilu od cięciwy profilu mierzona wzdłuż prostej prostopadłej do cięciwy profilu.

PL 227 429 B1

T a b e l a 2

Znormalizowane współrzędne profilu lotniczego pierścienia zasadniczego.

c.d.

x/c	Yu/c	x/c	Yi/c		x/c	Yu/c	x/c	Yt/c
0.00000000	0.00000000	0.00000000	0.00000000		0.67589335	0.17795637	0.36288640	0.09322165
0.00008301	0.00507944	0.00013321	-0.00475471		0,69876961	0.17082573	0.40180017	0.09946087
0.00040986	0.01050218	0.00048777	-0.00949793		0.72038334	0.16373221	0.43988510	0.10368465
0.00101085	0.01628051	0.00108330	-0.01421686		0.74080360	0.15670479	0.47602910	0.10610315
0.00192008	0.02242618	0.00193987	-0.01889535		0.76009513	0.14976539	0.51026139	0.10705689
0.00317585	0.02895001	0.00308098	-002351253		0.77831858	0.14293035	0.54263492	0.10682473
0.00482068	0.03586149	0.00453412	-0.02804098		0 79553086	0.13621155	0.57321719	0.10563701
0.00690153	0.04326838	0.00632870	-003244501		0.81178534	0.12961736	0.60208416	0.10368487
0.00947048	0.05087604	0.00849291	-0.03667928		0.82713209	0.12315331	0.62931622	0.10112797
0.01258550	0,05898656	0.01105052	-004068775		0.84161814	0.11682265	0.6S499550	0.09810034
0.01630962	0.06749842	0.01402140	-004439960		0,85528762	0.11062680	0.67920387	0.09471368
0.02071209	0.07640525	0.01741986	-004772330		0.86818192	0.10456569	0.70202087	0.09105629
0.02586832	0.08569494	0.02124682	-005054108		0,88033990	0.09863800	0.72352297	0.08719851
0.03185965	0.09534870	0.02549060	-0.05267428		0.89179794	0.09284142	0.74378334	008319785
0.03877517	0.10533862	0.03009352	-005382158		0.90259014	0.08717284	0.76287162	0.07910102
0.04671458	0.11562359	0.03481974	-0.05354024		0.91274859	0.08162888	0.78085391	0.07494617
0.05578623	0.12614754	0.03927996	-005191371		0.92230350	0.07620603	0,79779289	007076486
0.06610289	0.13683994	0.04350395	-0.04972728		0.93127943	0.07089413	0.81374837	0.06658493
0.07778258	0.14761188	0.04766843	-0.04742837		0.93969956	0.06568430	0.82877727	0.06243057
0.09094340	0.15835820	0.05180151	-0.04507343		0.94758450	0.06056704	0.84293334	0.05832152
0.10570176	0.16895646	0.05647496	-0.04233779		0.95495167	0.05553143	0.85626732	0.05427382
0.12216287	0.17927945	0.06158052	-0.03927827		0.96181451	0.05056462	0.86882724	0.05030098
0.14042355	0.18919310	0.06716399	-0.03586882		0.96818090	0.04565052	0.88065861	0.04641453
0.16058301	0.19853715	0.07327808	-0,03208416		0.97404582	0.04076260	0.89180433	0.04262368
0.18273388	0.20713578	0.07998327	-0.02790017		0.97937311	0.03584877	0.90230486	0.03893560
0.20695937	0.21480299	0.08734801	-0.02329319		0.98410161	0.03085170	0.91219824	0.03535574
0.23333167	0,22135040	0.09544584	-0.01823433		0.98819505	0.02576294	0.92152032	0.03188805
0.26191269	0.22659606	0.10435859	-0.01269352		0.99167079	0.02062870	0.93030480	0.02853518
0.29275724	0.23037242	0.11418018	-0.00664435		0.99458237	0.01551294	0.93858338	0.02529874
0.32591841	0.23253064	0.12501921	-0.00006725		0.99700193	0.01047550	0.94638590	0.02217937
0.36145352	0.23293837	0.13700004	0.00704969		0.99901273	0.00556576	0.95374037	0.01917696
0.39942899	0.23146601	0.15026723	0.01470345		1.00069961	0.00081948	0.96067317	0.01629072
0.43754661	0.22822916	0.16498749	0.02287208				0.96720907	0.01351934
0.47358668	0.22374648	0.18135210	0.03150815				0.97337135	0.01086102
0.50764369	0.21837179	0.19957862	0.04053108				0.97918191	0.00831361
0.53981896	0.21235944	0.21990902	0.04982361				0.98466134	0.00587466
0.57021407	0.20589831	0.24260977	0.05922092				0.98982895	0.00354144
0.59892757	0.19913088	0.26796699	0.06850692				0.99470292	0.00131104
0.62605351	0.19216572	0.29627179	0.07743904				0.99930039	-0.00081948
0.65168085	0.18508616	0.32781234	0.08577195

gdzie, zgodnie z fig. 12;

x - odległość punktu węzłowego od punktu o najmniejszej współrzędnej x mierzona wzdłuż cięciwy profilu, c - długość cięciwy profilu, yU - odległość punktu węzłowego leżącego na górnej, podciśnieniowej części profilu od cięciwy profilu mierzona wzdłuż prostej prostopadłej do cięciwy profilu, yL - odległość punktu leżącego na dolnej, nadciśnieniowej części profilu od cięciwy profilu mierzona wzdłuż prostej prostopadłej do cięciwy profilu.

PL 227 429 B1

T a b e l a 3

Znormalizowane współrzędne profilu lotniczego pierścienia przed-wirnikowego.

c.d.

x/c	Vu/e	x/c	Vi/C		X/C	Yu/c	x/c	Yl/c
0.00000000	0.00000000	0.00000000	0.00000000		0.76329802	0.15617527	022054951	0.08952686
000014530	0.00532498	0.00005269	-0.00510411		0.78129548	0.14895687	0.24276926	0.10087851
0.00051809	0.01102208	0.00030185	-0.01020243		0.79826096	0.14181155	0.26780325	0.11179794
0.00115562	0.01710781	0.00075667	-0.01528650		081425067	0.13475833	0.29593263	012192078
0.00209941	0.02359774	0.00142704	-0.02034663		0.82931800	012781322	0.32742498	013081199
0.00339567	0.03050605	0.00232365	-0.02537154		0.84351372	0.12098979	0.36252044	0.13797592
0.00509572	0.03784506	0.00345803	-0.03034812		0.85688612	0.11429957	0.40142057	0.14288143
0.00725652	0.04562454	0.00484260	-0.03526090		0.86948120	0.10775238	044127472	0.14496486
0.00994124	0.05385099	0.00649074	-0.04009155		088134274	0.10135646	0.47894315	0.14453938
0.01322011	0.06252654	0.00841679	-0.04481815		0.89251252	0.09511894	051443241	014232342
0.01717156	0.07164746	0.01063604	-0.04941423		0.90302879	0.08904307	0.54782281	013891572
0.02188470	0.08120161	0.01316462	-0.05384746		0.91292198	0.08312140	0.57922588	0.13473186
002745525	0.09116851	0.01601917	-0.05807786		0.92221569	0.07733869	0.60875536	0.13002197
0.03398210	0.10152004	0.01921632	-0.06205526		0.93093034	007167871	0.63652323	0.12496494
0.04157360	0.11221528	0,02277149	-0.06571552		0.93908366	006612535	0.66263688	011969263
0.05034580	0.12319902	0.02669658	-0.06897489		094669021	006066222	0.68719670	011429752
0.06042403	0.13439725	0.03099499	-0.07172124		0.95376428	005527696	0.71029618	0.10884557
0.07194151	0.14571368	0.03565231	-0.07379689		0.96031610	004995624	0.73202232	0.10338408
0.08503409	0.15703001	0.04061241	-0.07496063		0.96635325	0.04468812	0.75245614	0.09794718
0.09983507	0.16820719	0.04569502	-0.07481929		0.97188386	0.03946589	0.77167328	0.09255986
0.11647323	0.17908444	0.05036566	-0.07285858		0.97691521	0.03428618	0.78974454	0.08724063
0.13506856	0.18948208	0.05384020	-0.06915382		0.98145774	002915201	080673635	0.08200355
015571747	0.19922997	0.05666292	-0.06490068		0.98553981	002408340	0.82271120	007685952
0.17849942	0.20816988	0.05949849	-0.06065595		098920126	0.01910681	0.83772795	0.07181725
0.20349201	0.21613143	0.06237207	-0.05643687		0.99248728	0.01424818	0.85184220	0.06688379
023076480	0.22295330	0.06528401	-0.05224417		099544904	0.00953269	0.86510642	0.06206489
0.26038356	0.22848718	0.06823463	-0,04807860		0.99813494	0.00497941	0.87757039	005736570
0.29241544	0.23259695	0.07137827	-0,04372987		1.00056957	0.00059099	0.88928104	005279020
0.32693377	0.23515330	0.07486909	-0,03900592				0.90028339	004834309
0.36402116	0.23602435	0.07875010	-0.03387976				091061916	0,04402616
0.40376984	0.23506381	0.08307046	-0.02832390				0.92032718	003983928
044179736	0.23250007	0.08788642	-0.02231084				092944426	0.03578222
0.47778222	0.22871257	0.09326239	-0.01581374				093800516	003185443
0.51180626	0.22398429	0.09927222	-0.00880734				0.94604274	002805514
0.54395826	0.21853151	0.10600060	-0.00126917				095358809	0.02438334
0.57432887	0.21252313	0.11354464	0.00681890				0.96067054	0.02083779
0.60300798	0.20609340	0.12201568	0.01546848				0.96731783	0.01741705
063008325	0.19935070	0.13154129	0.02468180				0.97355614	0.01411948
0.65563809	0.19237879	0.14226758	0.03444776				0.97941016	001094322
0.67975284	0.18524788	0.15436190	0.04473644				0.98490324	0.00788627
0.70250461	0.17801716	0.16801378	0.05549374				0.99005741	0.00494660
0.72396687	0.17073573	0.18343562	0.06663489				099489314	000212138
0.74420933	0.16344403	0.20086232	0.07803633				0.99943043	-000059099

gdzie, zgodnie z fig. 12;

x - odległość punktu węzłowego od punktu o najmniejszej współrzędnej x mierzona wzdłuż cięciwy profilu, c - długość cięciwy profilu, yU - odległość punktu węzłowego leżącego na górnej, podciśnieniowej części profilu od cięciwy profilu mierzona wzdłuż prostej prostopadłej do cięciwy profilu, yL - odległość punktu leżącego na dolnej, nadciśnieniowej części profilu od cięciwy profilu mierzona wzdłuż prostej prostopadłej do cięciwy profilu.

PL 227 429 B1

T a b e l a 4

Znormalizowane współrzędne profilu lotniczego pierścienia za-wirnikowego.

c.d,

x/c	Yu/e	x/c	Yl/c		x/c	ΫυΑ	x/c	Yl/c
0.00000000	0.00000000	0.00000000	0.00000000		0.81637677	0.22380090	0.22465470	0.09943300
0.00013894	0.00527202	0.00005076	-0.00489973		0.83431893	0.21817164	0.24692957	0.10952218
0,00050096	0.01091277	0.00028247	-0.00979419		0.85111012	0.21186718	0.27175865	0.11899245
0.00112273	0.01693880	0.00070324	-0.01467601		0.86668570	0.20479610	0.29933844	0.12755496
0.00204512	0.02336575	0.00132178	-0.01953670		0.88086004	0.19672444	0.32985256	0.13488821
0.00331362	0.03020795	0.00214746	-0.02436648		0.89322852	0.18728139	0.36346730	0.14064927
0.00497877	0.03747791	0.00319036	-0.02915400		0.90428333	0.17737616	0.40033063	0.14449234
0.00709670	0.04518572	0.00446131	-0.03388604		0.91431096	0,16737446	0.43826988	0.14606587
0.00972964	0.05333826	0.00597196	-0.03854702		0.92324315	0.15724318	0.47421794	0.14560400
0.01294681	0.06193822	0.00773475	-0.04311851		0.93114095	0.14706406	0 50819891	0.14364010
0.01682543	0.07098261	0,00976296	-0.04757847		0.93811487	0.13694489	0.54028091	0.14059871
0.02145331	0.08046028	0.01207061	-0.05190031		0.94427098	0.12696898	0.57055408	0.13680304
0.02692516	0.09035180	0.01467231	-0.05605156		0.94972608	0.11720825	0.59911442	0.13247969
0.03333892	0.10063024	0.01758288	-0.05999213		0.95459222	0.10771725	0.62605786	0.12779511
0.04080154	0.11125639	0.02081666	-0.06367166		0.95896769	0.09853265	0.65147753	0.12287505
0.04942789	0.12217701	0.02438615	-0.06702582		0.96293702	0.08967753	0.67546132	0.11781024
0.05934187	0.13332064	0.02829943	-0.06997047		0.96657158	0.08116479	0.69809153	0.11266643
0.07067572	0.14459384	0.03255433	-0.07239321		0 96993080	0.07299986	0.71944501	0.10749143
0.08356397	0.15588216	0.03712880	-0.07413328		0.97306371	0,06518287	0.73959359	0.10232021
0.09814102	0.16704826	0.04195112	-0.07494177		0.97601035	0.05771015	0.75860445	0.09717855
0.11454176	0.17792554	0.04680209	-0.07442310		0.97880325	0.05057541	0.77654060	0.09208574
0.13288960	0.18832943	0.05109760	-0.07214562		0.98146858	0.04377054	0.79346125	0.08705640
0.15328833	0.19807266	0.05423428	-0.06840143		0.98402728	0.03728624	0.80942221	0.08210184
0.17582038	0.20698057	0.05681324	-0.06423559		0.98649593	0.03111241	0.82447615	0.07723106
0.20054905	0.21490873	0.05920907	-0.05996116		0.98888752	0.02523847	0.83867287	0.07245133
0.22752371	0.22176849	0.06153547	-0 05564838		0.99121210	0.01965353	0.85205955	0.06776868
0.25679050	0.22754814	0.06387734	-0.05134399		0.99347742	0.01434666	0.86468086	0.06318804
0.28840587	0.23232580	0.06634118	-0.04695273		0.99568876	0.00930666	0.87657931	0.05871397
0.32244817	0.23627238	0.06909095	-0.04222147		0.99785694	0.00452559	0.88779510	0.05434992
0.35902571	0.23962382	0.07216342	-0.03712973		1.00000000	0.00000000	0.89836692	0.05010017
0.39828072	0.24259964	0.07560065	-0.03165687				0.90833081	0.04596666
0.43641370	0.24502389	0.07945047	-0.02578279				0.91772036	0.04194941
0.47281183	0.24689448	0.08376732	-0.01948850				0.92656744	0.03804834
0.50754908	0.24825190	0.08861303	-0.01275684				0.93490228	0.03426315
0.54069724	0.24909886	0.09405778	-0.00557339				0.94275356	0.03059331
0.57232392	0.24941477	0,10018106	0.00207232				0.95014845	0.02703813
0.60249141	0.24920375	0.10707266	0.01018545				0.95711271	0.02359669
0.63125780	0.24847677	0.11483369	0.01876397				0.96367076	0.02026794
0.65867700	0.24723738	0.12357756	0.02779661				0.96984573	0.01705061
0.68479837	0.24548447	0.13343080	0.03726018				0.97565952	0.01394332
0.70966651	0.24321467	0.14453372	0.04711656				0.98113286	0.01094447
0.73332096	0.24042247	0.15704067	0.05730915				0.98628543	0.00805247
0.75579568	0.23709971	0.17111984	0.06775888				0.99113576	0.00526543
0.77711827	0.23323452	0.18695237	0.07835995				0.99570113	0.00258092
0.79730865	0.22880983	0.20473050	0.08897538				1.00000000	0.00000000

gdzie, zgodnie z fig. 12;

x - odległość punktu węzłowego od punktu o najmniejszej współrzędnej x mierzona wzdłuż cięciwy profilu, c - długość cięciwy profilu, yU - odległość punktu węzłowego leżącego na górnej, podciśnieniowej części profilu od cięciwy profilu mierzona wzdłuż prostej prostopadłej do cięciwy profilu, yL - odległość punktu leżącego na dolnej, nadciśnieniowej części profilu od cięciwy profilu mierzona wzdłuż prostej prostopadłej do cięciwy profilu.

Claims (6)

1. Obudowana palisadowo-pierścieniowo, dolno-wirnikowa turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu wirnika, składająca się z palisadowo-pierścieniowej obudowy, którą tworzą: pierścień górny (1), co najmniej jeden pierścień zasadniczy (2), pierścień przed-wirnikowy (3) oraz pierścień za-wirnikowy (4), usytuowane współosiowo względem osi obrotu (17) wirnika (5) w płaszczyznach poziomych jeden pod drugim, posiadające przekroje w kształcie profilu lotniczego wklęsło-wypukłego, z zaokrągloną krawędzią natarcia o skończonym promieniu i ostro zakończoną krawędzią spływu w dolnej części pierścieni; trzech pionowych podpór (7), przymocowanych do podłoża (11), rozmieszczonych co 120 stopni, których górne odcinki są połączone z pierścieniami obudowy; wirnika (5) usytuowanego w dolnej części obudowy, mocowanego do pionowych podpór (7) za pomocą poziomych łączników (8); oraz urządzenia wytwarzającego energię elektryczną (6) napędzanego przez wirnik (5), znamienna tym, że pierścienie przed-wirnikowy (3) i za-wirnikowy (4) tworzą specyficzny układ szczelinowego kanału zbieżno-rozbieżnego otaczającego wirnik (5), w którym jego część zbieżna utworzona jest przez wewnętrzną powierzchnię pierścienia przed-wirnikowego (3) a część rozbieżna utworzona jest przez wewnętrzną powierzchnię pierścienia za-wirnikowego (4), przy czym płaszczyzna wirowania wirnika (5) usytuowana jest na wysokości gardzieli pierścienia przed-wirnikowego (3), w pobliżu jego krawędzi spływu, zaś pierścienie (3, 4) są względem siebie usytuowane tak, że dolna część pierścienia przed-wirnikowego (3) jest umieszczona wewnątrz górnej części pierścienia za-wirnikowego (4), a utworzona pomiędzy nimi szczelina (18) ma kształt pierścieniowej dyszy zbieżnej przyspieszającej przepływający przez nią od strony nawietrznej strumień powietrza, a ponadto profil (13) pierścienia górnego (1) ma cięciwę krótszą od 10% do 50% od profilu (14) umieszczonego poniżej pierścienia zasadniczego (2), przy mniejszym stopniu wysklepienia linii szkieletowej.

2. Turbina wiatrowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wewnętrzna ścianka pierścienia zawirnikowego (4) jest ukształtowana rozbieżnie poniżej krawędzi spływu pierścienia przedwirnikowego (3), zaś profil (16) pierścienia za-wirnikowego (4) ma pogrubioną i mocno wysklepioną na górnej powierzchni część spływową zakończoną ostrą krawędzią.

3. Turbina wiatrowa według zastrz. 1, znamienna tym, że profil (13) pierścienia górnego (1) stanowi profil lotniczy o znormalizowanych współrzędnych geometrii przekroju poprzecznego, jak przedstawiono w tabeli 1.

4. Turbina wiatrowa według zastrz. 1, znamienna tym, że profil (14) pierścienia zasadniczego stanowi profil lotniczy o znormalizowanych współrzędnych geometrii przekroju poprzecznego, jak przedstawiono w tabeli 2.

5. Turbina wiatrowa według zastrz. 1, znamienna tym, że profil (15) pierścienia przedwirnikowego (3) stanowi profil lotniczy o znormalizowanych współrzędnych geometrii przekroju poprzecznego, jak przedstawiono w tabeli 3.

6. Turbina wiatrowa według zastrz. 1, znamienna tym, że profil (16) pierścienia za-wirnikowego (4) stanowi profil lotniczy o znormalizowanych współrzędnych geometrii przekroju poprzecznego, jak przedstawiono w tabeli 4.