Turbina helicoidal Gorlov

Turbina eólica quietrevolution QR5

A turbina helicoidal Gorlov (em inglês: Gorlov helical turbine - GHT) é uma turbina hidráulica que evoluiu do projeto da turbina eólica Darrieus alterando-a para ter lâminas helicoidais. Foi patenteada em uma série de patentes de 19 de setembro de 1995[1] a 3 de julho de 2001[2] e recebeu o Thomas A. Edison Patent Award de 2001 da Sociedade dos Engenheiros Mecânicos dos Estados Unidos (ASME).[3] A GHT foi inventada por Alexander M. Gorlov, professor da Northeastern University.

Os princípios físicos de funcionamento da GHT[4] são os mesmos do protótipo principal, a turbina Darrieus, e da família de turbinas eólicas de eixo vertical semelhantes, que incluem também turbinas eólicas Turby, turbinas aerotecture, Quietrevolution, etc. GHT , Turby e Quietrevolution resolveram problemas de torque pulsatório usando a torção helicoidal das pás.

Figuras da patente de Ulrich Stampa

A turbina helicoidal (patente alemã DE2948060A1, 1979) foi originalmente inventada por Ulrich Stampa (Bremen, Alemanha), engenheiro, autor e inventor.

Princípio de funcionamento

  • Fluxo de corrente para a esquerda.
    Fluxo de corrente para a esquerda.
  • Componente de fluxo induzida criada pela rotação em sentido horário da turbina.
    Componente de fluxo induzida criada pela rotação em sentido horário da turbina.

Neste exemplo o sentido do escoamento é para a esquerda.

À medida que a turbina gira, neste caso no sentido horário, o movimento do aerofólio através do fluido altera a velocidade aparente e o ângulo de ataque (velocidade e direção) do fluido em relação ao referencial do aerofólio. O efeito combinado destas duas componentes de fluxo (isto é, a soma vetorial), resulta na "velocidade aparente do fluxo" total, como mostrado na figura a seguir.

  • Velocidade de fluxo aparente da lâmina da turbina e ângulo feito com o fluxo de corrente no solo (em graus).
    Velocidade de fluxo aparente da lâmina da turbina e ângulo feito com o fluxo de corrente no solo (em graus).
  • Vetores de força resultante.
    Vetores de força resultante.

A ação desse fluxo aparente em cada seção do aerofólio gera uma força de sustentação e uma força de arrasto, cuja soma é mostrada na figura acima intitulada "Vetores de força resultante". Cada um desses vetores de força resultante pode ser dividido em dois vetores ortogonais: uma componente radial e uma componente tangencial, mostrados aqui como "força normal" e "força axial", respectivamente. As forças normais se opõem à rigidez da estrutura da turbina e não conferem força ou energia rotacional à turbina. A componente de força restante impulsiona a turbina no sentido horário, e é desse torque que a energia pode ser obtida.

  • Vetores de força normal.
    Vetores de força normal.
  • Vetores de força axial.
    Vetores de força axial.

Uso comercial

Turbinas helicoidais no fluxo de água geram potência mecânica independente do sentido do fluxo de água. Em seguida, geradores elétricos montados no eixo comum convertem a energia em eletricidade para uso comercial.

Série de turbinas horizontais Gorlov. TideGen da Ocean Renewable Power Company - possibilidade para águas rasas (patentes US 5.451.137, setembro de 1995 e 5.642.984, julho de 1997).

Estação de energia das marés com turbinas helicoidais Gorlov antes da implantação no oceano. Estados Unidos, Cobscook Bay, Maine, setembro de 2012.

Turbinas helicoidais Gorlov na Coreia do Sul, 1997–1998. Instalação em águas rasas.

Referências

  1. ↑ A. M. Gorlov, Unidirectional helical reaction turbine operable under reversible fluid flow for power systems, United States Patent 5,451,137, Sept. 19, 1995.
  2. ↑ A. M. Gorlov, Method for maintaining flotation using a helical turbine assembly, United States Patent 6,253,700, July 3, 2001.
  3. ↑ Thomas A. Edison Patent Award
  4. ↑ M. J. Khan, G. Bhuyan, M. T. Iqbal, and J. E. Quaicoe, Hydrokinetic energy conversion systems and assessment of horizontal and vertical axis turbines for river and tidal applications: A technology status review, Applied Energy, Volume 86, Issue 10, October 2009, Pages 1823-1835. doi:10.1016/j.apenergy.2009.02.017

Ligações externas

  • «The Gorlov Helical Turbine» 
  • «Northeastern University's Alexander Gorlov wins prestigious Edison Patent Award for helical turbine invention» 
  • «Double & Triple helix» (PDF) 
  • «Onearth 2005» 
  • «Thomas A. Edison Patent Award» 
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