專利名稱：智能大功率風(fēng)車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型智能大功率風(fēng)車，由3只或多只智能葉片組成的垂直軸型 風(fēng)車。實(shí)驗(yàn)證明智能大功率風(fēng)車將會極大提高現(xiàn)有風(fēng)車的效率，并可以 成倍地提高單臺風(fēng)車的總功率。智能大功率風(fēng)車將帶來一場風(fēng)動力領(lǐng)域的 技術(shù)革命和進(jìn)步。
背景技術(shù)：
我國人口眾多，資源相對不足，許多重要資源人均占有量遠(yuǎn)低于世界 平均水平。我國石油資源最終可采儲量僅為世界總量的3%左右，不可再生 資源儲量正在不斷減少，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源、環(huán)境保護(hù)的矛盾日益突出，應(yīng) 對能源安全挑戰(zhàn)是我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。在可再生資源中，風(fēng) 能儲量豐富。對風(fēng)能的開發(fā)和利用十分重要，但是，如何提高風(fēng)能的利用 效率是擺在面前的重要課題。
目前使用的垂直軸型風(fēng)車，由于葉片在逆風(fēng)不做功時，無法減小葉片 逆風(fēng)驅(qū)動阻力系數(shù)，因而風(fēng)車效率太低，未能得到廣泛的推廣使用。而智 能大功率風(fēng)車不僅成功地將不做功時葉片原截面面積縮小成線狀，極大減 小葉片逆風(fēng)驅(qū)動阻力系數(shù)，成倍增加了風(fēng)車單組葉片做功的效率；同時， 智能大功率風(fēng)車能夠在風(fēng)車塔桿的垂直和水平方向，增加葉片或葉片轉(zhuǎn)組 組合，可以超大規(guī)模地提高單臺風(fēng)車的總功率。 發(fā)明內(nèi)容
3為了克服現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的不足，本實(shí)用新型提供智能大功率風(fēng)車。
本實(shí)用新型智能大功率風(fēng)車，具有下述技術(shù)特征 智能大功率風(fēng)車是智能垂直軸型風(fēng)車，由3只或多只智能葉片組成， 風(fēng)車葉片底面是活動的，底面上緣設(shè)置鉸鏈與葉片框架的下緣相連接；也 可以在活動底面的1/2以上部分設(shè)置轉(zhuǎn)動軸，活動的底面可以單向向上翻 動接近90度，它只允許氣流單向通過。
當(dāng)葉片迎風(fēng)做功時，底面會自動緊貼邊緣底框架，使做功截面面積最大 化，實(shí)現(xiàn)最大出力；當(dāng)葉片逆風(fēng)不做功時，活動的底面會在風(fēng)力的作用下 向上翻動近90度，允許氣流通過葉片框架。因此，不做功時葉片原截面面 積縮小成線狀，極大減少了不做功時CT2阻力系數(shù)，從而成倍增加了風(fēng)車單 組葉片做功的效率。
在風(fēng)車塔桿的垂直和水平方向，增加葉片轉(zhuǎn)組進(jìn)行組合，可以超大規(guī) 模地提高了單臺風(fēng)車的總功率。
受力不均勻的影響，可以在垂直軸上設(shè)置一個或多個不同半徑的飛輪。
智能大功率風(fēng)車的風(fēng)車活動葉片與框架接觸面，設(shè)置帶凹槽的減振橡 塑條，或者其它減振設(shè)施，降低噪音。
智能大功率風(fēng)車的葉片做功受力面，設(shè)計為粗糙的表面，以增加了葉 片做功的效率；背面設(shè)計為光滑的表面，以減少葉片不做功時的阻力。
智能大功率風(fēng)車會借助風(fēng)力自動改變做功葉片受力面積。當(dāng)迎風(fēng)做功 時，葉片會自動展開到最大面積，實(shí)現(xiàn)最大出力；當(dāng)逆風(fēng)不做功時，葉片 會借助風(fēng)力自動將原面積縮小成線狀，從而成倍增加了風(fēng)車單組葉片做功 的效率。同時，智能大功率風(fēng)車能夠在風(fēng)車塔桿的垂直和水平方向，增加葉片或葉片轉(zhuǎn)組組合，可以超大規(guī)模地提高單臺風(fēng)車的總功率。
才艮據(jù)"風(fēng)能利用^R術(shù)"郭新生著，《化學(xué)工業(yè)出版社》2007年5月出
版。對風(fēng)能利用技術(shù)做出下述明確表述 "理論上可用風(fēng)能
單位時間內(nèi)垂直流過截面F的空氣，擁有的做功的能力稱為風(fēng)能的功 率(W):
W = 1/2pFv3
其中空氣密度為P、速度為v、截面積為F,
風(fēng)能EM/2pFtv3
表示在時間t內(nèi)流過截面F的風(fēng)能。
風(fēng)能功率的大小與風(fēng)速的立方成正比，也與流動空氣的密度和垂直流 過面積成正比。"——23p
風(fēng)力機(jī)可以做成水平軸式的和垂直軸式的，葉片可采用升力型或阻力 葉型，——29p
在垂直軸風(fēng)機(jī)中，阻力差型風(fēng)機(jī) "若垂直軸風(fēng)力機(jī)的葉片在順風(fēng)與逆風(fēng)方向時形狀不同，則氣流在兩 方向上作用于葉片的阻力，就有懸殊差別，因而使風(fēng)車順利轉(zhuǎn)動。
以風(fēng)杯式風(fēng)速表
設(shè)葉片中心在風(fēng)速中運(yùn)動的線速度為u,風(fēng)作用于風(fēng)杯半球的凹面時， 順風(fēng)驅(qū)動阻力為T=l/2pCT1F (v u"
逆風(fēng)驅(qū)動阻力為T2 = l/2pCT2F (v+u)2
v為風(fēng)速、式中CT1、 CT2分別為杯形葉片順風(fēng)凹面，迎風(fēng)凸面的阻力系數(shù)半球風(fēng)杯Cn可達(dá)1. 33，而Cn的值僅為0. 34; 風(fēng)杯式風(fēng)力才幾的功率P P = l/2pF [CT1(v u)2 CT2 (v+u)2] u，，——86p
智能大功率風(fēng)車是智能垂直軸型風(fēng)車，會借助風(fēng)力自動改變做功葉片受 力面積，當(dāng)迎風(fēng)做功時，葉片會自動展開到最大面積，實(shí)現(xiàn)最大出力；當(dāng) 逆風(fēng)不做功時，葉片會借助風(fēng)力自動將原面積縮小成線狀，從而成倍增加 了風(fēng)車做功的效率。
顯然，智能大功率風(fēng)車的葉片逆風(fēng)驅(qū)動阻力系數(shù)的Ct2的植會更小于 0.34;這里，i殳智能大功率風(fēng)車的葉片順風(fēng)凹面4故功時面積為F ,迎風(fēng)凸 面不做功時面積由于縮小成線條狀，為F的n分之一。 設(shè)迎風(fēng)凸面不做功時縮小后的面積為f,即nf = F, 按照風(fēng)杯式風(fēng)力機(jī)的功率P公式 P = l/2pF [CT1(v u)2 CT2 (v+u)2] u，， 將F、 f乘進(jìn)式中，可以將上式寫為
P = l/2p[FCT1(v u)2 f CT2 (v+u)2] u，， 顯而易見由于f、 Ct2數(shù)倍縮小，使智能大功率風(fēng)車的功率有效P會成 倍增加，極大地提高了智能大功率風(fēng)車的單組葉片的輸出功率。
智能大功率風(fēng)車有下述技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)
1)智能大功率風(fēng)車是智能垂直軸型風(fēng)車，它由3只或多只葉片組成一組， 工作時不需要對風(fēng)裝置，任何方向來風(fēng)都可以使它做功；傳動設(shè)備可以 安裝在塔桿的下部，方便維護(hù)，降低造價。2) 智能大功率風(fēng)車的風(fēng)車葉片底面是活動的，底面上緣設(shè)置鉸鏈與葉片框
架的下緣相連接；也可以在活動底面的1/2以上部分設(shè)置轉(zhuǎn)動軸，活動 的底面可以單向向上翻動4妾近90度，它只允許氣流單向通過。因此， 葉片的底面會借助風(fēng)力自動改變做功受力截面面積。當(dāng)葉片迎風(fēng)做功 時，底面會自動緊貼邊緣底框架，使做功截面面積最大化，實(shí)現(xiàn)最大出 力；當(dāng)葉片逆風(fēng)不做功時，活動的底面會在風(fēng)力的作用下向上翻動近 90度，允許氣流通過葉片框架。因此，不做功時葉片原截面面積縮小 成線狀，極大減少了不做功時Ct2阻力系數(shù)，從而成倍增加了風(fēng)車單組 葉片做功的效率。
3) 智能大功率風(fēng)車能夠進(jìn)行組合，在風(fēng)車塔桿的垂直和水平方向，增加葉 片轉(zhuǎn)組進(jìn)行組合，可以超大規(guī)模地提高了單臺風(fēng)車的總功率。
4) 智能大功率風(fēng)車為了克服葉片周期性變化所引起的氣動載荷和垂直軸 受力不均勻的影響，可以在垂直軸上設(shè)置一個或多個不同半徑的飛輪。
5) 智能大功率風(fēng)車的風(fēng)車活動葉片與框架接觸面，設(shè)置帶凹槽的減振橡塑 條，或者其它減振設(shè)施，降低噪音。
6) 智能大功率風(fēng)車的葉片做功受力面，設(shè)計為粗糙的表面，以增加了葉片 做功的效率；背面設(shè)計為光滑的表面，以減少葉片不做功時的阻力。
7) 智能大功率風(fēng)車轉(zhuǎn)動梁、桿的設(shè)計，逆風(fēng)不做功的截面，設(shè)計為一個迎 風(fēng)銳角或半圓弧，以減少風(fēng)的阻力。
8) 智能大功率風(fēng)車的葉片的使用的材料要求強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、 噪音低，在長時期的惡劣氣候條件下物理、化學(xué)性能穩(wěn)定；如聚合物、 鋁塑合金、涂層薄板，經(jīng)過處理的橡膠、竹、木、玻璃纖維等。9)由于智能大功率風(fēng)車是垂直軸型的風(fēng)車，它的傳動比也非常適宜做為船 用動力，水面任何方向來風(fēng)都可以帶動螺旋槳做功，實(shí)現(xiàn)逆風(fēng)行舟。


圖1:為本實(shí)用新型智能大功率風(fēng)車的示意圖； 圖2:為本實(shí)用新型東西向葉片的前示意圖； 圖3:為本實(shí)用新型風(fēng)車葉片的A—A剖面示意圖； 圖4:為本實(shí)用新型風(fēng)車葉片的B—B剖面示意圖； 圖5:為本實(shí)用新型風(fēng)車葉片的C—C剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
由圖1所示實(shí)用新型智能大功率風(fēng)車的單組葉片工作示意圖。將智能 大功率風(fēng)車的葉片凹面的底面1近似矩形，邊緣2高度要根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定， 活動底面1上緣設(shè)置鉸鏈3,也可以在活動底面1的1/2以上部分設(shè)置轉(zhuǎn) 動軸，葉片凹面4的底面1是一塊可以單向向上翻動接近90度的活動面， 它只允許氣流單向通過。當(dāng)葉片順風(fēng)凹面4做功時，底面1會緊貼邊緣2 底框架做功；當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)到凸面5迎風(fēng)面不做功時，葉片凸面5的底面1 會在風(fēng)力作用下自動上翻近90度，讓空氣從底截面通過，將葉片原截面面 積縮小成線狀，大大降低葉片底面1凸面5迎風(fēng)面不做功時CT2阻力系數(shù)。 當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)到垂直方向，即與氣流平行方向時，由于葉片底面1自身的重 量，在地心引力下，會落下來緊貼邊緣2底框架再次做功。受力不均勻的影響，在垂直軸上設(shè)置的飛輪6。
實(shí)施例2:
根據(jù)圖2所示的東西向葉片的前示意圖，將智能大功率風(fēng)車葉片凹面 的底面1近似矩形，邊緣2高度要根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，活動底面1上緣設(shè)置鉸 《連3,也可以在活動底面1的1/2以上部分設(shè)置轉(zhuǎn)動軸，葉片凹面4的底 面1是一塊可以單向向上翻動接近90度的活動面，它只允許氣流單向通過。 當(dāng)葉片順風(fēng)凹面4做功時，底面1會緊貼邊緣2底框架做功；當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn) 到凸面5迎風(fēng)面不做功時，葉片凸面5的底面l會在風(fēng)力作用下自動上翻 近90度，讓空氣從底截面通過，將葉片原截面面積縮小成線狀，大大降低
葉片底面1凸面5迎風(fēng)面不做功時CT2阻力系數(shù)。
實(shí)施例3:
由圖3的A—A剖面示意圖所示，智能大功率風(fēng)車葉片凹面的底面1 上緣與葉片框架邊緣2的下緣，設(shè)置鉸鏈3相連接；葉片凹面的底面1是 一塊可以單向向上翻動接近90度的活動面，它只允許氣流單向通過。當(dāng)葉 片順風(fēng)凹面做功時，底面1會緊貼邊緣2底框架做功。 實(shí)施例4:
由圖3所示，智能大功率風(fēng)車葉片凹面的底面l,可以是剛性材料或柔 性材料制成，如果是柔性材料需要設(shè)置剛性材料制成的緣，以便與葉片框 架邊緣2的底相閉合做功。 實(shí)施例5:
由圖3所示，智能大功率風(fēng)車葉片底面1凹面4做功受力面，設(shè)計為粗糙的表面，以增加了葉片做功的效率；背面凸面5設(shè)計為光滑的表面，以減
少葉片不做功時的阻力。
實(shí)施例6:
由圖4所示，智能大功率風(fēng)車的風(fēng)車葉片的B—B剖面示意圖，當(dāng)葉片旋 轉(zhuǎn)到凸面迎風(fēng)面不做功時，葉片底面1凸面5光滑的表面，在風(fēng)力作用下自 動上翻近90度，讓空氣從葉片框架邊緣2的底截面通過；葉片底面1邊緣7 有減振處理設(shè)施，葉片框架邊緣2與活動底面的接觸面也設(shè)置帶凹槽的減振 橡塑條8，或者其它減振設(shè)施，以降低噪音。風(fēng)車轉(zhuǎn)動梁、桿、框架的設(shè)計， 迎風(fēng)做功受力面9為平面，逆風(fēng)不做功的截面IO,設(shè)計為一個迎風(fēng)銳角或半 圓弧，以減少風(fēng)的阻力。
實(shí)施例7:
由圖5所示，智能大功率風(fēng)車的風(fēng)車葉片的C一C剖面示意圖，智能大功 率風(fēng)車葉片逆風(fēng)不做功的邊緣截面ll,設(shè)計為一個迎風(fēng)銳角或半圓弧，以 減少風(fēng)的阻力。
權(quán)利要求1、智能大功率風(fēng)車，由3只或多只葉片組成，其特征在于風(fēng)車葉片底面是活動的，風(fēng)車葉片底面上緣設(shè)置鉸鏈與葉片框架的下緣相連接；或在風(fēng)車葉片底面的1/2以上部分設(shè)置轉(zhuǎn)動軸，風(fēng)車葉片底面單向向上翻動接近90度，允許氣流單向通過。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能大功率風(fēng)車，其特征在于風(fēng)車葉片底面與 框架邊緣接觸面，設(shè)置帶凹槽的減振橡塑條。
3、 所述根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能大功率風(fēng)車，其特征在于風(fēng)車葉 片底面做功受力面為粗糙的表面；背面為光滑的表面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能大功率風(fēng)車，其特征在于在風(fēng)車塔桿 上it置連4妄一個或多個不同半徑的飛庫侖。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能大功率風(fēng)車,其特征在于:風(fēng)車轉(zhuǎn)動梁、 桿，逆風(fēng)不做功的截面，為一個迎風(fēng)銳角或半圓弧。
專利摘要智能大功率風(fēng)車，由3只或多只葉片組成，風(fēng)車葉片底面是活動的，風(fēng)車葉片底面上緣設(shè)置鉸鏈與葉片框架的下緣相連接；或在風(fēng)車葉片底面的1/2以上部分設(shè)置轉(zhuǎn)動軸，風(fēng)車葉片底面單向向上翻動接近90度，允許氣流單向通過。風(fēng)車葉片底面與框架邊緣接觸面，設(shè)置帶凹槽的減振橡塑條。有下述優(yōu)點(diǎn)傳動設(shè)備可以安裝在塔桿的下部，方便維護(hù)，降低造價。增加了風(fēng)車單組葉片做功的效率。由于智能大功率風(fēng)車是垂直軸型的風(fēng)車，它的傳動比也非常適宜做為船用動力，水面任何方向來風(fēng)都可以帶動螺旋槳做功，實(shí)現(xiàn)逆風(fēng)行舟。
文檔編號F03D3/06GK201358882SQ20082013967
公開日2009年12月9日 申請日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者鋼 焦, 焦兆平, 焦正平, 焦賢迪, 陳善義 申請人:焦兆平;焦 鋼;焦正平;陳善義;焦賢迪