Non state a perdere tempo

Un rotore mio

Un rotore mio

E ora ci aggiungo un rotore mio, a pale mobili.



Le pale hanno il centro C imperniato in modo da poter lasciarle ruotare; il perno è costretto dal movimento del rotore a seguire una traiettoria circolare.
Il rotore gira in senso antiorario perchè la spinta del vento (che arriva da sotto) sulle pale di destra prevale sulla resistenza delle pale di sinistra, che sono messe di costa.
Cominciando dal punto A delle pala in alto, la punta della pala è costretta da un glifo a seguire una traiettoria circolare, così che nel punto più basso la punta si ritrova all'interno del rotore.
Da lì, e per tutto il quadrante destro, l'estremità della pala segue una traiettoria circolare (il cerchio più stretto) fino a ritrovarsi nel punto B. (Cioè la pala si è rovesciata).
Da lì poi l'estremità B prosegue nei due quadranti di sinistra seguendo una seconda traiettoria circolare che la porta nel punto più inferiore della figura e poi nei due quadranti di destra lungo una traiettoria circolare esterna che la riporta nel punto A.
Le traiettorie delle due estremità (o anche solo di una) sono determinate da glifi che corrono entro cavità aventi la forma delle traiettorie.
L'angolo di inclinazione delle pale non è preciso, essendo determinato dall'obbligo delle estremità a correre lungo le cavità guida, ma lo è abbastanza da avvicinarsi all'inclinazione voluta.
Ci sarà un po' di attrito dei glifi, ma non dovrebbe essere alto.
Questo è l'unico modo che ho trovato per obbligare le pale a restare di costa al vento nei due quadranti di sinistra.
Naturalmente tutta la struttura andrà mantenuta orientata da una banderuola.
Che ve ne pare ?
 
A questo tipo di soluzione a "pale orientabili" ci ho pensato anch'io per un pò durante le vacanze!
I problemi secondo me potrebbero sorgere con delle velocità sostenute nel punto in cui si incrociano le traiettorie che guidano le palette senza contare i problemi di rumorosità dovuti alle tante parti mobili.
Comunque tralasciando queste perplessità avevo pensato di ricavare delle guide fresate all'interno di una piastra di alluminio di un certo spessore,meglio 2,una sopra ed una sotto per avere migliore rigidità.
Prima di partire con qualsiasi operazione però,a mio parere bisognerebbe sviluppare un pò di calcoli per valutare almeno sulla carta il miglioramento di efficienza.
Potrebbe infatti risultare più conveniente e più semplice autocostruire una savonius come la "EWT".

:)
 
Devo avere visto in passato su questo Forum qualcosa di simile, in cui il movimento delle pale era guidato da un sistema di ingranaggi (non impossibile, visto che le estremità delle pale seguono traiettorie circolari) ma non l'ho ritrovato.

L'EWT mi sembra una buona idea. L'animazione non mi è chiarissima. Per esempio, la sezione di presa dell'aria occupa tutta la larghezza ?
Se capisco bene, parte dell'aria (le frecce nere) colpisce direttamente la parte inferiore del rotore, mentre la parte superiore viene spinta in senso opposto dall'aria (le frecce rosse) guidata all'indietro dal condotto superiore e dopo avere percorso 240° si riunisce all'altra corrente. Così tutto il rotore lavora.

La ragione vera di tutti gli accrocchi visti è che si cerca di massimizzare la potenza resa da un rotore di date dimensioni, massimizzando la spinta sulla parte di rotore che si muove col vento e minimizzando la resistenza (e la dimensione) della parte di rotore controvento.
L'EWT migliora la potenza resa dal rotore, ma allo stesso tempo raddoppia la sezione investita dal vento. Alla fine la potenza resa A PARITA' DI AREA INVESTITA non aumenta poi di molto. Meglio allora un semplice Savonius.

A proposito di Savonius, è vero che le due pale devono essere dei semicerchi ? Potrebbero avere un profilo sghembo, che convoglia più aria dal lato convesso verso il lato concavo.
 
Sì era proprio questo, grazie.

Comunque se il problema è quello delle basse ventosità penso che sarebbe interessante un sistema a turbina intubata (shrouded) che aumenta la velocità del vento che colpisce il rotore.
Non credo che questo aumenti anche il rendimento del sistema (al massimo la stessa potenza si potrà ottenere con turbine di diametro minore ma con lo stesso diametro della bocca di presa d'aria, e neppure si potrà superare il limite di Betz come sostiene un articolo dell'Università di Udine
Press Room - CFD modeling for wind turbines
ma forse si potrà costruire motori che girano anche con bassissime ventosità

P.S. Ora mi sto studiando la teoria di Betz. Noto comunque che parte da un'ipotesi inesatta, che l'aria è incomprimibile. In realtà lo è (per es. in un'espansione in un condotto convergente la pressione e la densità diminuiscono entrambe, secondo un processo isentropico) e questo potrebbe cambiare un po' le conclusioni.
 
Jad ha detto:
Ti riferisci a questa soluzione con ingranaggi?

YouTube - Vertical axis wind turbine (VAWT) Eolienne à axe vertical - EolProcess.com
Clicca per espandere...
Quell'accrocchio è geniale (infatti ha vinto dei premi).
Quello che non si vede nel sito è come riesce a realizzare una rotazione delle pale a velocità costante, sincronizzata con quella del rotore.
Concettualmenmte è semplice: le pale ruotano nella stessa direzione del rotore, a metà velocità angolare; ovvero ruotano all'indietro rispetto ai bracci del rotore, a metà velocità angolare (così che dopo un giro intero del rotore si ritrovano nello stesso punto, ma capovolte, il che richiede pale simmetriche rispetto al loro asse)
Questo dovrebbe essere ottenuto con un istema di ingranaggi, che però non viene descritto.
Dovrebbe essere abbastanza semplice. Per esempio un ingranaggio coassiale col rotore che ingrana su tante ruote dentate coassiali con le pale, di diametro doppio di quello sull'asse del rotore in modo da essere trascinate a una velocità angolare dimezzata.
Si sa niente dalla letteratura ?

Comunque mi piacerebbe costruire un accrocchio del genere.
Il problema principale dovrebbero essere le ruote dentate.
 
non sarebbe meno complicato

non sarebbe meno complicato

semplicemente schermando le pale che vanno controvento con una barriera mobile ,rotante sullo stesso asse del rotore e mossa da una banderuola, magari rispettando un po le leggi aerodinamiche per non creare troppi vortici? in fondo lo scopo è quello di non creare resistenza al vento quando le pale hanno percorso i 90 gradi utili per i lavoro.e credo che qualcuno lo abbia gia fatto , addirittura nell'antichita' con mezzi ridicoli.
 


Ecco l'accrocchio come dovrebbe essere fatto. I 4 cerchi più grandi hanno diametro doppio del cerchio centrale su cui rotolano senza slittamenti. A ogni giro intorno alla ruota piccola corrisponde mezzo giro delle ruote grandi.
Ho preso per semplicità delle pale larghe come le ruote maggiori, ma potrebbero avere anche larghezza minore. (La cosa non è banale; dal disegno si vede che le pale potrebbero deviare il vento sulle pale vicine riducendo la coppia utile; questo si ridurrebbe con pale più corte)
Naturalmente tutto il sistema (vincolato alla ruota piccola) dovrebbe venire orientato al vento dalla solita banderuola.

Ora sto cercando di calcolare la coppia media che agisce sull'asse, tenendo conto delle varie posizioni delle pale. Non è semplicissimo. L'ideale sarebbe disporre di un programma di simulazione fluodinamica, come quello usato dall'università di Udine per simulare un'elica intubata.
 
aless391 ha detto:
semplicemente schermando le pale che vanno controvento con una barriera mobile ,rotante sullo stesso asse del rotore e mossa da una banderuola, magari rispettando un po le leggi aerodinamiche per non creare troppi vortici? in fondo lo scopo è quello di non creare resistenza al vento quando le pale hanno percorso i 90 gradi utili per i lavoro.e credo che qualcuno lo abbia gia fatto , addirittura nell'antichita' con mezzi ridicoli.
Clicca per espandere...
Sì, è la cosa più intuitiva. Per esempio un casing che copre la metà delle pale che va controvento.
E' chiaro che se il rendimento viene calcolato su tutta l'area investita dal vento, inclusa quella schermata, sarà almeno la metà di quello di un rotore ad asse orizzontale.
Il Savonius senza nessuna schermatura presenta al vento una parte convessa abbastanza poco resistente, che anzi in parte devia il vento sulla parte concava. Non è il peggiore profilo.
 
In quel link che davo all'inizio c'è un caso interessante
Rooftop wind turbine invention seeks support in Google contest
dove si dichiara questo:
"The three-foot wind turbine, which has three vertical blades, could be plugged directly into an outdoor electrical socket. The turbine's variable-speed motor is then connected directly to the electrical grid. When its sensors detect an adequate amount of wind, the turbine automatically turns the motor on, generating electricity that can either be used in the home or fed back to the grid.
While other small wind turbines have already been developed, most require an expensive converter to transform variable wind energy into a steady current for the grid. Maglaque's design doesn't need a converter, making it easier to use and relatively less expensive."

Cioè, qualunque sia la velocità del vento, quel motore può generare corrente alla tensione di rete, per cui basta infilare la spina nella presa per usarla.
Se è vero è l'uovo di Colombo
Ho il dubbio però che se il vento è debole succede il contrario: il motore prende corrente dalla presa per far girare il rotore, consumando energia.
Qualcuno può commentare ?
 
Per stregatto

Per stregatto

Ho letto il topic su tua indicazione dopo aver parlato della mia idea per una turbina eolica ed aver saputo che cel'aveva già avuta qualcun'altro :-(
Senza sapere della eolqualcosa ero arrivato autonomamente a tale cinematismo partendo dai propulsori marini Voit-Schneider a pale eccentriche e mi ero immaginato una situazione inversa per l'eolico.
Veniamo al dunque...il cinematismo che hai descritto tu è sbagliato perchè ipotizzando la ruota centrale ferma e il perfetto rotolamento di quelle esterne il senso di rotazione delle pale sarebbe invertito. Servono altre ruote intermedie tra quella centrale e le esterne, di diametro L/2 calettate sullo stesso raggio che porta la ruota esterna corrispondente. In questa maniera la pala avrà il giusto verso di spin altrimenti, facendo riferimento al tuo schema, quando la pala si trova nella posizione nord e sud ha un'inclinazione invertita e la portanza è negativa.

Spero di essere stato chiaro...

Ciao
 
Scusa, ma non capisco.
Nota solo che le 4 ruote esterne di diametro L rotolano senza attrito sulla ruota interna di diametro L/2 che sta ferma. Di conseguenza a ogni giro completo intorno alla ruota piccola le ruote grandi hanno compiuto mezzo giro e le pale relative si ritrovano rovesciate (e per questo devono essere simmetriche).

Mi rendo conto che per effetto della rotazione la direzione del vento che investe le pale sarebbe deviata e questo fa sì che le pale N e S siano investite più obliquamente con una diminuzione della coppia, ma le pale E e W funzionano correttamente, per cui non credo che il cinematismo vada corretto.
 
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