Гелікоїдний турбіна (від грец. «Гелікс» - спіраль і «ейдос» - вид) - оригінальна турбіна. створена Олександром Горловим.
Зовнішній вигляд турбіни представлений на рис.1. Турбіна має три спіральні закручені лопаті і під дією потоку води здатна обертатися в два-три рази швидше за швидкість течії. Винахід має високу ефективність перетворення енергії. Її ККД в три рази вище, ніж у звичайних турбін. При цьому турбіна здатна виробляти енергію при слабких потоках рідини. що уможливлює побудову гідроелектростанції без використання греблі, тільки за рахунок швидкості течії.
По суті турбіна являє собою ротор Дарині. винайдений ще XIX столітті. Момент, що обертає створюється підйомної силою. виникає на двох або трьох тонких вигнутих несучих поверхнях, що мають аеродинамічний профіль. Підйомна сила максимальна в той момент, коли лопата з великою швидкістю перетинає набігає повітряний потік. Ротори Дарині застосовуються для перетворення енергії вітру - в різних вітродвигуна. Перевагою ротора в якості генератора є той факт, що напрямок його обертання незмінно, який би напрямок вітру не було. Однак, як правило, використовуються дві лопаті, а не три, як у турбіни Горлова. Ще однією відмінністю турбіни є закрученность лопатей. Загин лопаті навколо вертикальної осі успішно долає старий вада прямолопастних роторів. пов'язаний з неминучим періодичним зривом прикордонного шару. різко збільшує лобове опір крила. Дійсно, вигнута по спіралі лопать перетинає кордон критичного кута атаки не одночасно всією довжиною, а плавно втягуючись в неї невеликим сегментом. При цьому точка зриву потоку буде ковзати уздовж повертається крила, зміщуючись по вертикалі.
Зовнішній вигляд турбіни Горлова
Особливості конструкції дозволяють проектувальнику зменшити діаметр з одночасним збільшенням довжини без втрати потужності турбіни.
У чому переваги «турбіни Горлова»? Її ККД в 2-3 рази вище, ніж у будь-якій іншій, яка працює у вільному потоці, без греблі. Обертається вона рівномірно, без пульсацій і вібрацій. На відміну від звичайних багатотонних металевих турбін річкових і приливних електростанцій, пластикова гелікоїдний має дуже невеликі розміри (діаметр - 1 м, довжина - 84 см) і важить всього 35 кг. Для отримання необхідної потужності можна використовувати будь-яку кількість таких турбін, насаджених на вал електрогенератора. Поверхня робочого колеса має спеціальне еластичне покриття, що знижує тертя об воду і виключає налипання водоростей і молюсків.
Області техніки і економіки
Використовувані природничо ефекти
В останні роки в ряді зарубіжних країн, особливо в Канаді, почали займатися розробкою вітродвигуна з ротором Дарії, запропонованим у Франції в 1920 р Цей ротор має вертикальну вісь обертання і складається з двох - чотирьох вигнутих лопатей (рис. 1). Лопаті утворюють просторову конструкцію, яка обертається під дією підйомних сил, що виникають на лопатях від вітрового потоку. У роторі Дарині коефіцієнт використання енергії вітру досягає значень 0,30 - 0,35. Останнім часом проводяться розробки роторного двигуна Дарині з прямими лопатями (рис.1 б, в). Головною перевагою вітроустановок Дарині є те, що вони не потребують механізмі орієнтації на вітер. У них генератор і інші механізми розміщуються на незначній висоті біля підстави. Все це істотно спрощує конструкцію. Однак серйозним органічним недоліком цих вітродвигунів є значна зміна умов обтікання крила потоком за один оборот ротора, циклічно повторюється при роботі. Це може викликати втомні явища і приводити до руйнування елементів ротора і серйозних аварій, що повинно враховуватися при конструюванні ротора (особливо при великих потужностях ВЕУ). Крім того, для початку роботи їх потрібно розкрутити.
Вітроенергетичні установки (Дарині) з вертикальним ротором. а - Ф-подібний, б - D - подібний, в - з прямими лопатями. 1 - вежа (вал), 2 - ротор, 3 - розтяжки, 4 - опора, 5 - передача
крутного моменту
Необхідна підтримка вбудованих фреймів.