Турбина волновой энергетической установки

l2 эщцА ЛЯФ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ТЕНТН ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Заявка ВеР 1 5, 1976,изобретения: турбина волновой энергетической установки Содержит вал ротора иповоротные лопасти симметричного аэродинамического профиля с центром массы и осью вращения, расположенными в плоскости симметрии каждой лопатки. причем ось вращения лойатки параллельна ее образующей и расположена впереди центра давлс ния, при этом центр массы каждой лопатки смещен относительно центра давления к задней кромке профиля. При работе турбинь 1 происходит саморегулйрование оптимального угла атаки лопаток, 2 ил. нологиС.СР7558, кл проблем морскиного отделениярев и А,В.Цхайликобритании й хАН 44 ВОЛНОВОЙ ЭВКИ НБРГЕТИЧЕ- энергетика . Сущность(57) Испольпреобразова ование: гидр ие энергии в МИзобретенйе относится к гидроэнерге- ципу действия близок к йринципу действия Стике и может быть использовано в волновых турбины. "Автопроп" содержит вал, на котоэнергетических установках, .ром закреплены поворотные лопасти неИзвестнатурбина волновойэнергетиче-; симметричной формы с осями вращения,.ской установки И,А.Бабинцева, обеспечи- перпендикулярными оси вала. Для обеспеющая постоянное найравление вращения чения саморегуляции угла атаки копас 1 й Еерогора при смене направления воздушного центр массы и осьвращения расположеныпотока. Она содержит ротор с лопатками на одинаковом расстоянии от переднсй фсимметричной формы с плоскостью симмет-кромки, а центр давления смещен к задней (рии, "овпадающей с плоскостью вращения кромке,ротора и углом атаки хорды лопатки 90 О, атакжедва зеркально-симметричныхотноси- Наиболее близкой по технической сущтельно плоскости симметрии лопаток на- ностикпредлагаемомуустройствуявляетсяправляющих аппарата, закрепленных на. турбина волновойэнергетической установстаторе - " .ки с поворотньоли лопатками. Она содержит,3Известна турбина Уэллса для волйовых симметричные лопатки, установленные найэнергетически: установок, содержащая ро.- .осях, перпендикулярных валу ротораи летор с лопаткамл симметричной формы, пло- . жащих в плоскости симметрии лопатки. ХЬскость симметрии которых совпадаетс патки снабжены пружинами, которые вплоскостьювращения ротора. Лопаткитур-. исходном положении удерживают плОско-. бины Уэллса установлены с углом атаки О сть,симметрий лопатки в плоскости ее вра В судостроении известен саморегулиру- щения; Центр аэродинамического давленияющийся винт "Автопроп". который по прин-,.расположен позади осивращения лопатки.Цель изобретения состоит в упрощенииконструкций и павы пении надежности ра боты турбины.Положительный эффект от использования изобретения состоит в повышении 5 энергоотдачи волновой энергетической установки за счет расширения псгосы волновых частот максимальной эффективности пневматической турбины.Указанная цель достигается тем, что в 10 турбине волновой энергетической установки, содержащей вал ротора и поворотнь 1 е лопатки симметричного аэродинамического профиля с центром массы и осью вращения, расположенными в плоскости симметрии 15 . каждой лопатки, причем ось вращения лопатки параллельна ее образующей и расположена впереди центра.давления, центр массы каждой лопатки смещен относительно центра давления к задней кромке профи ля, Расстояние от передней кромки до центра массы (Хц,) определяют из следующего вь 1 ражения25 +30где Хс, - расстояние от передней кромки до оси вращения. м;Хц,д - расстояние ат передней кромки. до центра давления, м; р - плотность воздуха, кг/м; з,35О = а г - скорость обтекания лопатки в, результате вращения ротора, м/с;Ч - скорость в протОчной части турби- ны, м/ссо - угловая скорость ротора турбины, 10 1/с; 3 - площадь лопатки, м;2,.г - радиус центра массы лопатки от оси ротора, и;п - масса лопатки, кг: 45СпЯ,О) - коэффициент нормальной силы лопатки; а- оптимальный угол атаки лопатки Л - удлинение лопатки, На фиг. 1 представлена турбина, по перечное сечение; на фиг, 2 - лопатка с треугольником скоростей и схемой действующих сил, пойеречное сечение.Турбина волновой энергетической установки содержит вал ротора 1 и поворотные 55 лопатки 2 симметричного аэродинамического профиля. Каждая лопатка 2 имеет ось вращения 3, параллельную образуащей 4 лопатки 2. Ось вращения 3, фиг. 2, расположена впереди центра давления 5 па направлению к носику 6 лопатки 2. Центр массы 7 лопатки 2 смещен относительно центра давления 5 к задней кромке 8, Ось вращения 3 и центр массы 7 располокены в плоскости хорды 9,Турбина волновой энергетической установки работает следующим образом;Под действием волн в проточной части турбины возникает воздушный поток вдоль вала ротора 1. Скорость воздушного патока Ч складывается векторно со скоростью О, возникайщей вследствие собственного вращения лопатки.2 вместе с валом ротора 1. В результате векторного слокения скоростей 0 и Ч образуется результирующий поток В/, пад действлем которого на лопатке 2 возникают аэродинамические силы К и Т, приложенные в центре давления 5. Проекция этих сил на плоскость вращения 10 создает движущую силу, раскручиваюьцую вал ротора 1 и преодолеваюЩую полезное сопротивление нагрузки, Одновраменно сила М вызывает на лопатке 2 вращающий момент вокруг оси вращения 3, В центре массы 7 вследствие вращения лопатки 2 с валом ротора 1 возникает сйла инерции В, направленная от оси вала ротора 1, Ее проекция Йиц на плоскость поперечного сечения лопатки 2 также создает вращающий момент вокруг аси вращения 3, направление которого противапалокна направлению момента силы Т, Благодаря.разному направлению моментов происходит их уравновешивание, В равновесном состоянии угол атакй между плоскостью хорды 9 и направлением резуль-. тирующего потока М/ составляет а, а угол положения между плоскостью хорды 9 и: . плоскостью вращения 10 состйвляету.При изме 1 лении скорости О вращения вала ротора 1 или скорости Ч воздушного потока величина угла ,а+у изменяется, вследствие чего изменяется направление аэродинамической силы:и ее проекции И и Т, а также вращйощий момент вокруг аси 3, При этом сила инерции Вин развернет лопатку 2 вокруг оси 3 до нового положения динамического равновесия, Таким образом, происходит автоматическое отслеживание . измененийрезультирующей скорости И, что позволяет поддеркивать зйачения коэффициентов аэродинамических сил на практически постоянном уровне и сохранять на максимально возможном уровне эффективность турбинц,При прекращении двикенйя воздуха о проточной чзстй турбины перед сменой ега направлейия сила инерции Йи, развернет лопатку 2 в плоскость вращения Ю.Смена направления воздушного потокав проточной части турбины приводит к новому треугольнику скоростей, зеркальномуотносительно плоскости вращенил 10. Насимметричном профиле лопатки 2 возникает аэродинамическая. сила, вызывающаявращающий момент вокруг оси 3 в противоположном направлении и соответственноразворачивающая лопатку 2. При этом проекция аэродинамической силы на плоскость 10вращения 10 создает движущую силу, направление которой сохраняется неизменным, Благодарл .этому направлениевращения вайа ротора 1 также сохраняетсянеизменйым. 15Соотношение между взаимно уравновешивающимися моментами сил М и Ви, таково, что расстояние от передней кромки дооси вращения 3 должно быть меньше расстояния от передней кромки до центра давления 5, а расстояние от передней кромкидо центра массы 7 больше,Формула изобретени1. Турбина, волновой энергетическойустановки, содержащая вал ротора и поворотные лопатки симметричного аэродинамического профиля с центром массы и осьювращения, расположейными в плоскостисимметрии каждой лопатки, причем ось вращения лопатки параллельна ее образующей 30и расположена впереди центра давления,о т л и ч а ю ща я с я тем, что, с цельюх= х + а)ней кром где Хо - расстояние от переоси вращения, м; Хц.л- расстояние от пе о центра давления, м; р- плотность воздуха, к 0 - скорость обтеканиязультате вращения ротора, м Ч- скорость в проточной ней м г/ 3,лопати/с;частитурб рвны,/с; Я - площадь лопатки. г - радиус центра массотора,м; е - масса лопатки, кг; Сп Р, а) - коэффициены лопатки; а - оптимальйый угол А - удлинение лопатки лопатки От Ос нормальной си таки лопатки; упрощения конструкции и повышения надежности работы турбины, центр массы каждой лопатки смещен относительно центра давления к задней кромке профиля.2. Турбина по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что расстояние от передней кромки до центра массы (Хц,) определяют из следующего выражения, Редактор Е,йолионова Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101а Заказ 4497Тираж Подписное ВНИИПЙ Государственного комитета поизобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5