Гідро-вітроколесо з орієнтаційно-змінною парусністю

Изобретение относится к классу устройств преобразования энергии потоков газа или жидкости в энергию вращательного движения. Известное решение - ротор Савониуса [1] для создания момента на валу ротора использует разницу в силе сопротивления выпуклой и вогнутой поверхности лопасти. В классическом случае ротора Савониуса по одну сторону оси ротора находится лопасть с выпуклой поверхностью навстречу потоку, а с другой вогнутой. Разница в силах сопротивления выпуклой и вогнутой поверхностей, находящихся по обе стороны от оси вращения, и создает вращающий момент на валу ротора. Так как разница в силах сопротивления незначительная, то и момент на валу ограничен. Сущность изобретения. В предлагаемом решении для создания момента на валу ротора используется разность площадей лопастейпарусов, находящихся по обе стороны от оси вращения, для чего лопасти участвуют в сложном движении - переносном вместе с ротором и относительным относительно ротора. При этом переносное и относительное движения связаны между собой так, чтобы постоянно по одну сторону от плоскости, проходящей через ось вала ротора параллельно потоку - в рабочей зоне находилась большая площадь лопасти (большая парусность), а по другую - в нерабочей зоне меньшая. В предлагаемом решении нет ограничения на разность площадей паруса в рабочей и нерабочей зонах, а значит - нет ограничений на момент на валу. Устройство состоит из корпуса 1 (см. фиг.), установленного в нем вала 2, с вертикальной осью вращения, жестко соединенной с валом траверсы 3, шарнирно соединенных с ней двух лопастей-колес 4. Лопасти-колеса 4 совершают сложное движение, состоящее из переносного вращения w е вместе с траверсой 3 и относительного вращения w г относительно собственных осей. Относительное вращение лопастей 4 осуществляется синхронно при помощи механизма поворота (на схеме не показан): дискретно (по п.1 формулы изобретения) при пересечении лопастями границы рабочей и нерабочей зоны; непрерывно (по п.3 формулы изобретения), кинематически связанного с переносным движением всего ротора, так, что w в = w г и максимальное удаление парусной перепонки рабочей лопасти приходится на положение, когда плоскости лопастей перпендикулярны вектору потока. При изменении направления потока механизм относительного вращения лопастей кинематически связывают с механизмом ориентации (коррекции) флюгерного типа (на схеме не показан). Это позволяет снимать с вала ротора момент M = S × q × h × sin2j, где j - угол между плоскостью лопастей и вектором потока, q = V2 × d/2 - скоростной напор, d - удельная плотность потока, V - его скорость, S площадь парусных перепонок, 2h - перемещение центра тяжести парусных перепонок при переключении. В настоящее время изготовлена действующая модель ветроэлектростанции с гидроветроколесом исполнения C.