專利名稱：高效自動帆板風(fēng)力和洋流發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
現(xiàn)在工業(yè)上的風(fēng)能發(fā)電機和洋流發(fā)電機的工作原理，都是把流體介質(zhì)的動能，先轉(zhuǎn)換成螺 旋槳的轉(zhuǎn)動，再轉(zhuǎn)換成發(fā)電機電能。螺旋槳成了轉(zhuǎn)換能量不可或缺的機構(gòu)。但是仔細研究發(fā)現(xiàn)， 大量的流體介質(zhì)在螺旋槳槳葉之間的諾大空間中流逝了，許多能量沒有轉(zhuǎn)換成螺旋槳的動能， 這使得螺旋槳發(fā)電機的能量轉(zhuǎn)換效率不高。因此，研制新的流體介質(zhì)動能轉(zhuǎn)換方式，替換現(xiàn)有 螺旋槳推動系統(tǒng)，就顯得十分必要了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明推出一種具有更高效率能量轉(zhuǎn)換工具一_自動帆板系統(tǒng)，它主要由三部份組成1 帶有控制系統(tǒng)的迎風(fēng)或迎流面積可變的帆板，用以接受流體介質(zhì)的推動，并在規(guī)定位置變換 帆板的迎風(fēng)或迎流面積；2邊板，固定帆板及增大流體推力的作用；3控制開關(guān)，用于控制
帆板的開啟和閉合。
它的工作原理如下在初始工作位置，帆板處于最大工作面積，傳遞流體推力，帶動機 械回復(fù)和傳動系統(tǒng)，輸出電力。然后帆板變化到最小面積，流體阻力減小甚至消失，在回復(fù) 系統(tǒng)回復(fù)力作用下，回復(fù)初始位置。如此循環(huán)，機構(gòu)穩(wěn)定工作，輸出能量。
根據(jù)自動帆板系統(tǒng)的數(shù)量不同，該發(fā)電機系統(tǒng)可以有單自動帆板結(jié)構(gòu)、雙自動帆板結(jié)構(gòu) 和多自動帆板結(jié)構(gòu)的不同設(shè)計。，第一種設(shè)計，單自動帆板發(fā)電系統(tǒng)，由一個自動帆板，傳動 機構(gòu)，回復(fù)機構(gòu)一_用以使帆板回復(fù)初始位置，和發(fā)電機組成；第二種設(shè)計，雙自動帆板發(fā) 電系統(tǒng)，由兩個自動帆板，齒輪組一一用以使兩個自動帆板始終運動方向相反，和發(fā)電機組 成；第三種設(shè)計，多自動帆板發(fā)電系統(tǒng)，由多個自動帆板，曲軸和發(fā)電機組成。
相比螺旋槳結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)有比較突出的優(yōu)點第一，能量轉(zhuǎn)換效率高。單位面積的帆板 受到的流體動力明顯大于螺旋槳，這樣流體動能轉(zhuǎn)化成電能的效率大大高于螺旋槳發(fā)電；第 二，帆板結(jié)構(gòu)的設(shè)計成本明顯優(yōu)于螺旋槳。帆板設(shè)計時主要考慮如何增大阻力，技術(shù)上比較 容易實現(xiàn)；現(xiàn)代螺旋槳設(shè)計時采用計算機軟件進行優(yōu)化，盡管這樣，代價仍然不菲，且螺旋 槳制造工藝復(fù)雜，成本較高。所以，自動帆板系統(tǒng)有希望很好的取代螺旋槳，成為更高效更 經(jīng)濟的能量轉(zhuǎn)換工具。


圖l、圖2、圖3都是自動帆板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖l是正面結(jié)構(gòu)圖，圖2是側(cè)視圖，顯示 自動帆板的迎風(fēng)/迎流面閉合時的狀態(tài)；圖3也是側(cè)視圖，顯示自動帆板的迎風(fēng)/迎流面打開 時的狀態(tài)。在圖l、圖2、圖3中，l是外部框架和邊板；2是帆板；3是自動開啟/關(guān)閉控制 裝置；
圖4是單自動帆板風(fēng)力/洋流發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖。其中，l是自動帆板系統(tǒng)；2是齒條；
3是彈簧；4是齒輪；5是發(fā)電機。
圖5和圖6都是雙自動帆板發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖。在圖5和圖6中，1和2是自動帆板 系統(tǒng)，3和6是齒條，4是齒輪，5是發(fā)電機。圖5顯示自動帆板l迎風(fēng)/迎流面打開，同時 自動帆板2迎風(fēng)/迎流面閉合時的工作狀態(tài)；圖6顯示自動帆板2迎風(fēng)/迎流面打開，同時自 動帆板1迎風(fēng)/迎流面閉合時的工作狀態(tài)圖。
圖7和圖8是多自動帆板發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖。在圖7和圖8中，1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8是自動帆板系統(tǒng)，9是連桿，IO是曲軸，ll是曲軸帶動的齒輪，12是發(fā)電機，13是發(fā)電機 齒輪。圖7顯示自動帆板2、 4、 6、 8閉合，而l、 3、 5、 7開啟時的工作狀態(tài)；圖8顯示自 動帆板2、 4、 6、 8開啟，而l、 3、 5、 7閉合時的工作狀態(tài)
具體實施例方式
3如圖l、圖2、圖3所示是自動帆板系統(tǒng)的原理。部件1是用來固定帆板的邊板和框架， 設(shè)計邊板的作用是盡可能的增大流體阻力；部件2是活動帆板，帆板的作用是接受流體的推 力，它們在控制裝置部件3的作用下實現(xiàn)迎流面的開啟和關(guān)閉。迎流面關(guān)閉時，如圖2，流 體推力最大；迎流面開啟時，如圖3，流體推力最小?？刂蒲b置3的工作方式可以根據(jù)設(shè)計 需要，根據(jù)工作周期控制，或者根據(jù)帆板運行的位移控制。控制裝置3主要組成是傳感器和 小型驅(qū)動電機。
自動帆板系統(tǒng)是實現(xiàn)該發(fā)電機系統(tǒng)的基本部件，根據(jù)自動帆板系統(tǒng)的數(shù)量和結(jié)構(gòu)差異， 可以設(shè)計3種類型的風(fēng)力/洋流發(fā)電系統(tǒng)，它們是單自動帆板發(fā)電系統(tǒng)，雙自動帆板發(fā)電系統(tǒng) 和多自動帆板發(fā)電系統(tǒng)。
如圖4所示是單自動帆板發(fā)電系統(tǒng)，它由四部分組成第一部分是自動帆板系統(tǒng)1;第 二部分是傳動系統(tǒng)，由齒條2和齒輪4組成；第三是回復(fù)系統(tǒng)，這里是彈簧3，也可以是其 他回復(fù)機構(gòu)；第四是發(fā)電機系統(tǒng)。他們的工作方式如下設(shè)定初始時，自動帆板l處于迎流 面閉合狀態(tài)，受到向左的流體推力，推動齒條2向左運動，帶動齒輪4轉(zhuǎn)動，齒輪4帶動發(fā) 電機5，產(chǎn)生能源，同時彈簧3受壓；當彈簧3壓力達到最大，齒條2靜止，這時自動帆板 系統(tǒng)將迎流面帆板打開，流體推力消失；在彈簧回復(fù)力作用下，系統(tǒng)向右運動，齒條2帶動 齒輪4，齒輪4帶動發(fā)電機5發(fā)電；當系統(tǒng)向右到達初始位置時，自動帆板1關(guān)閉迎風(fēng)面帆 板，帆板受流體推力再次向右運動。如此循環(huán)。關(guān)于單帆板系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和能量輸出的數(shù) 學(xué)論證，可參見本人的論文{Investigation of Vibrator With Air Flow Excitation》出 自論文集《Proceeding of 5th International Conference of DAMM Baltic, INDUSTRIAL ENGINEERING-ADDING I腦OVATION CAPACITY OF LABOUR FORCE AND ENTERPRENEUR》(ISBN 9985-894-92-8)。提供回復(fù)力使自動帆板返回初始位置的機械設(shè)計還有很多，此處為彈簧， 其他的設(shè)計也能使本系統(tǒng)穩(wěn)定運行，并輸出能量。
圖5和圖6是雙自動帆板發(fā)電系統(tǒng)，它由兩個自動帆板系統(tǒng)1、 2，傳動系統(tǒng)齒條3、 6 和齒輪4，以及發(fā)電機組成。兩個自動帆板是交替開啟閉合的。圖5是自動帆板1的迎流面 開啟，流體推力為0;同時自動帆板2的迎流面閉合，流體推力最大。在推力作用下，自動 帆板2向左運動，自動帆板2的齒條3帶動齒輪4順時針轉(zhuǎn)動，齒輪4帶動發(fā)電機5發(fā)電， 同時齒輪4順時針轉(zhuǎn)動推動自動帆板1的齒條6和自動帆板1向右運動。在某一位移處，自 動帆板1閉合而自動帆板2打開，圖6描述的是這一時刻情況，自動帆板1受推力向左移動， 齒條6帶動逆時針齒輪4轉(zhuǎn)動，齒輪4推動齒條3和自動帆板2向右運動，同時齒輪4帶動 發(fā)電機5發(fā)電。自動帆板1和2交替開啟閉合，系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定運行。
圖7和圖8是多自動帆板發(fā)電系統(tǒng)，1、 3、 5、 7是一組自動帆板系統(tǒng)，2、 4、 6、 8是另 一組自動帆板系統(tǒng)。如圖7，初始狀態(tài)時，1、 3、 5、 7迎流面開啟，沒有流體推力；2、 4、 6、 8迎流面閉合，受到流體推力，通過各自連桿9，將推力傳到曲軸10上，使曲軸發(fā)生轉(zhuǎn)動。 如圖8,當曲軸轉(zhuǎn)過180度之后，2、 4、 6、 8迎流面開啟，流體推力消失，1、 3、 5、 7迎 流面閉合，接受流體推力，推動曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。曲軸旋轉(zhuǎn)帶動曲軸齒輪11旋轉(zhuǎn)，曲軸齒輪 11帶動發(fā)電機齒輪13旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機12產(chǎn)生電流。兩組自動帆板交替開啟閉合使曲軸穩(wěn)定旋 轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1 高效自動帆板風(fēng)力和洋流發(fā)電系統(tǒng)，它是應(yīng)用一種可以控制迎風(fēng)或迎流面開啟或關(guān)閉的自動帆板，配合傳動部件和發(fā)電設(shè)備，實現(xiàn)風(fēng)能或洋流的動能到電能的轉(zhuǎn)換，其特征是自動帆板受控制器控制開啟和閉合，自動帆板閉合時，接受流體推力；自動帆板開啟時，流體推力消失。自動帆板所受推力，通過傳動部件轉(zhuǎn)變成發(fā)電機動力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動帆板發(fā)電系統(tǒng)，其中第一種設(shè)計，采用一個自動帆板，其特征 是單自動帆板系統(tǒng)，由一個自動帆板，傳動機構(gòu)一一齒條和齒輪，回復(fù)機構(gòu)一一用以使自 動帆板回復(fù)初始位置，和發(fā)電機組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動帆板發(fā)電系統(tǒng)，其中第二種設(shè)計，采用兩個自動帆板，其特征 是雙自動帆板發(fā)電系統(tǒng)，由兩個自動帆板，齒輪組一一用以使兩個自動帆板運動方向相反， 和發(fā)電機組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動帆板發(fā)電系統(tǒng)，其中第三種設(shè)計，采用多個自動帆板，其特征 是多自動帆板發(fā)電系統(tǒng)，由多個自動帆板，曲軸和發(fā)電機組成。
全文摘要
高效自動帆板風(fēng)力和洋流發(fā)電系統(tǒng)，它是應(yīng)用一種可以控制迎風(fēng)或迎流面開啟或關(guān)閉的自動帆板，配合傳動部件和發(fā)電設(shè)備，實現(xiàn)風(fēng)能和洋流的動能到電能的轉(zhuǎn)換。根據(jù)系統(tǒng)自動帆板的數(shù)量，有三種設(shè)計應(yīng)用第一種，單自動帆板發(fā)電系統(tǒng)，由一個自動帆板，傳動機構(gòu)，回復(fù)機構(gòu)——用以使自動帆板回復(fù)初始位置，和發(fā)電機組成；第二種，雙自動帆板發(fā)電系統(tǒng)，由兩個自動帆板，齒輪組——用以使兩個自動帆板運動方向相反，和發(fā)電機組成；第三種，多自動帆板發(fā)電系統(tǒng)，由多個自動帆板，曲軸和發(fā)電機組成。相比螺旋槳風(fēng)力和洋流發(fā)電系統(tǒng)，新系統(tǒng)有比較突出的優(yōu)點第一，能量轉(zhuǎn)換效率高。單位面積的帆板受到的流體推力大于螺旋槳，這樣更多流體動能可以轉(zhuǎn)化成電能；第二，帆板結(jié)構(gòu)的設(shè)計制造成本優(yōu)于螺旋槳。由上可知，自動帆板系統(tǒng)在能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟性上都優(yōu)于現(xiàn)有螺旋槳系統(tǒng)。
文檔編號F03D9/00GK101435407SQ20071018780
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月14日
發(fā)明者王犀觺 申請人:王犀觺