[发明专利]用于风力和/或水力发电的跟随风/水的双涡轮系统（风追踪器）

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮系统，该涡轮系统包括根据权利要求1的前序部分的两个径向涡轮。

背景技术

通过与已知的具有水平旋转轴线和飞行器式叶片的三叶片风力发电机相比，径向涡轮具有独立于入射风的方向进行操作的主要优点。因此，具有竖直旋转轴线的径向涡轮不必被转向到风上。

在特别经济的实施例中，径向涡轮设有偏转板，该偏转板收集风能并使它以集中的形式偏转到径向涡轮的叶片上。然而，这具有的缺点是，由于偏转板而不再实现对于风向的独立性。因此，必须使包括偏转板的径向涡轮追踪风。

已知一种根据国际专利申请WO2011/059760A2（具有2009年10月29日的优先权）的装置，该装置在任何情况下都未被空气动力学最优化并且不自动地使自身定向成面向风。在这种情形中，经济的操作是不可能的。这具体应用于VAWT（竖直轴线风力涡轮）型风力发电机，该VAWT型风力发电机在低高度处的轻风的地区中较容易操作。

此外，应该指出的是，以上提到的专利申请的原理早在超过2个月以前已经作为具体结构被应用（参见WO2011/022836A8-具有2009年8月28日的优先权）。该装置在低风速下不自动地使自身定向成面向风，这能够容易地通过再现被证明，例如以包括动力传动机构和所连接的发电机的大约1m的涡轮直径来证明。

发明内容

本发明的目的：将使用径向涡轮，该径向涡轮包括偏转板，并且该径向涡轮自动地转向到相对于入射风的最佳角度位置，且因此该径向涡轮在不具有为此目的所需要的追踪装置的情况行下进行自追踪。因此，径向涡轮中的偏转板的优点将与径向涡轮相对于入射风的方向的独立性结合。

根据本发明，该目的通过根据权利要求1的特征来实现。

本发明的有利实施例在从属权利要求中指出。

另一个重要的考虑：假定在系统中存在由偏转板包围的两个涡轮，并且该涡轮具有附接在涡轮的上方和下方的附加的斜切集中板。由于封闭的系统和附加的集中板，最佳的是利用已知的马格努斯效应（Magnus effect），因此安装在桅杆上的根据本发明的系统能够自动地旋转到风上，且因此始终接收最佳的风流。“转向到风上”已经被在在自然风中的多个特定模式中证明。

以发现马格努斯效应的海因里希·古斯塔夫·马格努斯（Heinrich Gustav Magnus）（1802-1870）的名字命名的马格努斯效应是流体力学中的一种现象，具体是由流体中的圆形旋转体（圆柱或球）经受的横向力作用（力）。

借助于摩擦作用，旋转辊在围绕它的流体中引起旋转。如果在辊上另外存在流体，则不同的流体速度叠加起来。因此，在一侧上绕旋转辊流动的流体比在（在辊的其余系统中的）在另一侧上流动得快。在辊的摩擦作用较大的一侧上，流体似乎流动得较快速。这产生辊的“偏转”，从而向下推动辊（参见图4）。

实例

·足球运动员以旋转的方式来踢球，使得它以弧线飞到球门中。足球旋转得越快速，路径的偏离就越大（弧线球（curling cross）,无回旋求（knuckleball））。

·乒乓球运动员和网球运动员利用该效应，例如以上旋和削球使用该效应。

·棒球中的曲线球和垒球中的上升投球。

·板球中的旋转投球（Spin-bowling）。

·高尔夫球在表面上具有大量的称作浅凹的小凹陷。作为扰流器，它们提高抵靠球存在的并通过球的旋转而产生的边界层的附着。由于马格努斯效应，这增大了湍流的形成和球的相关联的偏离。由于高尔夫球因高尔夫球杆的楔形形状而向后旋转，高尔夫球通过马格努斯效应上升；高尔夫球不是像炮弹一样简单地飞行，而是经历了上升。向左或向右的额外偏离是可能的，并且还被已经掌握该技术的运动员使用。此外，超临界湍流循环减小空气阻力，而这反过来产生更大的飞行距离。

根据本发明，结合低安装成本实现了高性能，使得在功率输出方面，成本效益比在包括水平轴和飞行器翼式叶片的已知风力发电机中大得多。

为了提高成本效益，提供环式发电机用于发电。此外，为进一步增大成本效益，桅杆和风分离器（wind splitter）能够用作广告空间。