專利名稱：特大型軌道式風(fēng)力發(fā)電機的制作方法
特大型軌道式風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)領(lǐng)域：
(風(fēng)能和風(fēng)力發(fā)電)太陽輻射造成地球表面大氣層受熱不均，引起大氣壓力分布不均。在不均的壓力作用下，空氣沿水平方向運動就形成風(fēng)。風(fēng)能是一種無污染的可再生能源。它取不盡，用之不竭，分布廣泛。隨著人類對環(huán)境的要求和能源的需要，風(fēng)能的開發(fā)日益受到重視。風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能利用的主要形式，全球已有70多個國家利用風(fēng)能發(fā)電。風(fēng)電裝機容量增長迅猛。2007年，全球風(fēng)力發(fā)電累計裝機容量已達(dá)9. 41萬兆瓦。比上年的7. 42 萬兆瓦，增加27%。我國風(fēng)能資源主要分布在東南沿海及附近島嶼、新疆、內(nèi)蒙古和甘肅走廊，東北、 西北、華北等部分地區(qū)，每年風(fēng)速在:3m/s以上的時間近4000小時，一些地區(qū)風(fēng)速在7m/s以上。由此可見，我國的風(fēng)能資源十分豐富。我國的風(fēng)力發(fā)電發(fā)展也非?？欤?007年，我國風(fēng)電的裝機容量為605萬千瓦，提前了三年實現(xiàn)了 2010年的規(guī)劃目標(biāo)，2001年到2007年的6年間，我國的風(fēng)電裝機容量增加了 14倍，僅2007年一年間。我國的風(fēng)電裝機就增加了 344. 9萬千瓦。比我國風(fēng)電有史以來的累計總量還要多。到2008年底，我國風(fēng)電累計裝機容量突破1300萬千瓦。年裝機容量從2003年的9. 8萬千瓦，增加到2008年的719. 2萬千瓦。增加了 72. 4倍，由此可見，我國的風(fēng)電事業(yè)發(fā)展十分迅猛。發(fā)展快的原因，主要是國家政策對風(fēng)電支持的結(jié)果，支持的原因是一不污染環(huán)境，二不消耗燃料。目前，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀是，在政策的引導(dǎo)下，表面高速增長，但市場缺乏真實需求，景氣存在泡沫。另外一點，健康的可持續(xù)的風(fēng)電市場，應(yīng)該是投資者獲得合理的略高于煤電的回報，而長期以來，我國風(fēng)電發(fā)展的成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)能源。據(jù)測算，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的平均成本為0.551元/KWh。這個數(shù)字相等于2007年以前煤電成本的兩倍多。由此可見， 風(fēng)電事業(yè)如果沒有國家政策的支持，將不能生存。本發(fā)明所解決的問題，就是風(fēng)電成本高的問題。二、背景技術(shù)(風(fēng)力機和風(fēng)力發(fā)電機)風(fēng)力發(fā)電機是電風(fēng)力機和發(fā)電機組成，風(fēng)力機是將風(fēng)能變?yōu)闄C械能，發(fā)電機是將機械能變?yōu)殡娔?。風(fēng)力發(fā)電機的種類和式樣很多。如圖1，但都區(qū)別于風(fēng)力機，而發(fā)電機基本上沒有什么兩樣，風(fēng)力機大體分為兩大類，水平軸式風(fēng)力機和垂直軸式風(fēng)力機，如圖1，目前廣泛應(yīng)用的是水平軸式風(fēng)力機用來發(fā)電，即水平軸三葉式風(fēng)力發(fā)電機。如圖ι :A。目前世界上最大的風(fēng)力發(fā)電機是3200KW。該風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電量，是目前最大的風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電量的幾十倍到上百倍，現(xiàn)在也有人提出“風(fēng)電三峽”，“空中三峽”。是說建一個風(fēng)電場的發(fā)電量，要相等于三峽電站的發(fā)電量。本發(fā)明提出的是生產(chǎn)一臺風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電量要相等于三峽電站的發(fā)電量，兩者是有根本區(qū)別的。三、發(fā)明內(nèi)容(特大型軌道式風(fēng)力發(fā)電機的原理和方法)該風(fēng)力發(fā)電機有四個特點(1)垂直軸(2)軌道式(3)多機組(4)大功率①垂直軸
該風(fēng)力發(fā)電機是垂直軸，S型風(fēng)力發(fā)電機。垂直軸是風(fēng)力機的風(fēng)輪圍繞一個垂直的軸旋轉(zhuǎn)。如圖2。S型是風(fēng)輪風(fēng)葉的結(jié)構(gòu)為S型。它可以接收來自任何方向的風(fēng)。當(dāng)風(fēng)向改變時，無需對風(fēng)。也能正常旋轉(zhuǎn)。如圖3②多葉片該風(fēng)力機為多葉片，具體的葉片多少要根據(jù)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)半徑而定。該風(fēng)力機可大可小，大型、特大型風(fēng)力機時，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)半徑大，轉(zhuǎn)速就慢，風(fēng)葉就要增加，旋轉(zhuǎn)半徑越長， 轉(zhuǎn)速越慢，葉片就越多。(2)軌道式①風(fēng)葉的大小先從大海上的帆船說起，風(fēng)帆在風(fēng)的作用下，帶動著大船在大海上航向，這也許是我們祖先對風(fēng)能利用最早的先例。船越大，所需的風(fēng)帆越大。反過來，風(fēng)帆越大，它帶動的帆船就越大。這也就是說，風(fēng)帆面積越大，它所接受的風(fēng)能越多，其動能越大。所轉(zhuǎn)化的機械能越大，帶動的船越大。如果有一只大船，它風(fēng)帆的高為65m，寬為30m，我們用若干個這樣的風(fēng)帆，作為我們的風(fēng)葉，把它搬倒安裝在風(fēng)力機的風(fēng)輪上，在風(fēng)里的作用下，風(fēng)力機的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)起來。我們就把風(fēng)能變成了機械能，這樣，該風(fēng)力機的風(fēng)葉長是65m，高是30m，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)半徑最小也要100m。(以下制圖，均以此數(shù)據(jù)為例)②風(fēng)葉的形狀風(fēng)力機風(fēng)葉的形狀，我們不能用風(fēng)帆的形狀，而是參考老鷹翅膀的形狀，因為在鳥類中，飛的最高，速度最快的算是老鷹了，它的翅膀的形狀可以說是最符合空氣動力學(xué)原理了。我們在下面看老鷹在高空中盤旋時，它翅膀的長大約為寬的2-2. 5倍，如圖4。在它起飛和降落時，它的翅膀為扇形，如圖5。因此，風(fēng)力機的風(fēng)葉長為高(寬)的2-2.5倍。風(fēng)葉的寬(高)為扇形。如圖6。③風(fēng)葉的結(jié)構(gòu)特點老鷹的翅膀是由肌肉、骨骼、羽毛等組成，我們不可能用。我們參考飛機的翅膀-機翼。機翼的表面光滑。而背面由許多小方格組成，其作用是增加強度。我們風(fēng)力機的風(fēng)葉，可以由金屬或塑料組成，也由許多小方塊組成來增加強度，除此以外，還有兩個作用， 其一是防止氣流橫行流動，以增加推力。其二，這也是不同于任何一家風(fēng)力機的最大特點， 就是風(fēng)葉上的每一個小方格，就像是一個小盒。這個小盒的底部是活動的。當(dāng)風(fēng)從正面(小盒的上面)吹入時，小盒的底部是閉合的，如圖7 :b，當(dāng)風(fēng)從反面(小盒的下面)吹入時，小盒的底部被吹開。如圖7:c。該風(fēng)力機的風(fēng)葉，可以說是有許多小方格組成，如圖7。當(dāng)風(fēng)葉迎風(fēng)時(風(fēng)從正面吹入時)小盒底部是閉合的，阻力(推力)很大。當(dāng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)近180°時，即風(fēng)葉背風(fēng)時(風(fēng)從反面吹入時)小盒的底部被吹開，這時，整個風(fēng)葉像是一個沒有玻璃的大窗戶，阻力很小 (反推力很小)，風(fēng)葉就可以更快的旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生更大的機械能，因此，該風(fēng)力機的風(fēng)能轉(zhuǎn)化率高于任何一家風(fēng)力機。(4)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)(軌道式)前面講了，如果我們風(fēng)力機的風(fēng)葉高為30m，長為65m(長為寬的2. 5倍左右)。如此大的風(fēng)葉，一端可以固定在軸上，而另一端拿什么支撐呢？在地面上，跑得最快，載重量最大的是火車了，我們就把火車的車輪和鐵軌作為支撐，把鐵軌做成個大圓環(huán)，把車輪裝在風(fēng)力機底盤的骨架上，讓車輪在這個大圓環(huán)上旋轉(zhuǎn)。這樣，無論風(fēng)力機的風(fēng)葉有多大，有多少個，有多重，風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下，風(fēng)輪骨架下的車輪在鐵軌上都能輕松的旋轉(zhuǎn)，如圖7a， 風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)起來，我們就將風(fēng)能變成了機械能。(5)傳動方式和發(fā)電該風(fēng)力機傳動方式，是參考鐘表的齒輪傳動和自行車的鏈條齒輪傳動，就是在風(fēng)力機底盤的骨架上，裝上兩個具有若干個小節(jié)的大圓環(huán)。外環(huán)和內(nèi)環(huán)，外環(huán)的旋轉(zhuǎn)半徑等同于風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)半徑，內(nèi)環(huán)的旋轉(zhuǎn)半徑為風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)半徑的三分之一或二分之一。只要風(fēng)力機的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，固定在底盤骨架上的兩個大圓環(huán)也就同時旋轉(zhuǎn)，圓環(huán)上的每一個小節(jié)，就像自行車的鏈條傳動齒輪一樣，大圓環(huán)(也是主動輪)的小節(jié)帶動大齒輪(即被動輪)。大齒輪通過齒輪箱進(jìn)行增速，帶動發(fā)電機進(jìn)行發(fā)電，如圖8。(三)多機組從傳動方式可以看出，傳動一臺發(fā)電機，只需要一個點，一臺發(fā)電機的發(fā)電，叫做一個機組，該風(fēng)力機的內(nèi)環(huán)和外環(huán)可以由很多個點，傳動多臺發(fā)電機同時進(jìn)行發(fā)電，所以叫作做多機組。(四)特大型、大功率可與三峽比高低由于該風(fēng)力機的風(fēng)輪在軌道上旋轉(zhuǎn)，沒有“偏轉(zhuǎn)與安全極限應(yīng)力限制”?？呻S意做大。也就是說，該風(fēng)力機的風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)半徑，可以是100m、200m，也可以是500m、IOOOm……。 其風(fēng)葉的高度和長度也可以按一定比例加大。這樣，該風(fēng)力機產(chǎn)生的機械能非常大，作為主動輪的傳動環(huán)，不僅有內(nèi)環(huán)和外環(huán)，其中間還可以增加二環(huán)、三環(huán)、四環(huán)……。它可以同時傳動幾十臺、幾百臺、幾千臺發(fā)電機，同時進(jìn)行發(fā)電。它的發(fā)電量非常大，可以說能做一臺與三峽電站同等發(fā)電量的風(fēng)力發(fā)電機。(就這還不是最大)。不僅如此，由于該風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡單、造價低、效率高、對場地要求不嚴(yán)、也不存在移民問題。因此，做一臺與三峽電站同等發(fā)電量的風(fēng)力發(fā)電機其所需資金，用不了三峽電站投資的二分之一。這就是說，該風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電成本，要比三峽電站發(fā)電成本的二分之一還要低，因此可以說，該風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電方法，優(yōu)于世界上目前所有的風(fēng)力、火力、水力、核電等發(fā)電設(shè)備的發(fā)電方法。還有一個特點，是三峽電站所不能比的，就是三峽電站條件獨特，全世界只有這么一座，今后到永遠(yuǎn)也不會有第二座。而該風(fēng)力發(fā)電機對場地要求不嚴(yán)。在沙漠、草原、海島、 甚至在海上都可以安裝。一旦定型，就可以成批生產(chǎn)。沒有數(shù)量限制，這是三峽電站所不能比的。我國風(fēng)能資源豐富，該風(fēng)力發(fā)電機如能得到應(yīng)用和推廣。對發(fā)展國民經(jīng)濟，提高人民生活水平，有極大的促進(jìn)作用。
四

圖1各種式樣的風(fēng)力發(fā)電機A、B、C水平軸風(fēng)力發(fā)電機D、E、F垂直軸風(fēng)力發(fā)電機圖2垂直軸S型風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪圍繞一個垂直軸旋轉(zhuǎn)圖3無論任何方向的風(fēng)、風(fēng)輪都是順一個方向旋轉(zhuǎn)
圖4老鷹在高空盤旋時，它翅膀的長是寬的2-2. 5倍圖5老鷹在降落時，它的翅膀為扇形圖6風(fēng)葉的長為寬的2-2. 5倍，風(fēng)葉的寬為扇形圖7 (a)風(fēng)力機風(fēng)輪底盤骨架下的車輪，在鐵軌上能輕松地旋轉(zhuǎn)(b)風(fēng)從正面吹入時，小盒的底部是閉合的(c)風(fēng)從反面吹入時，小盒的底部被吹開圖8風(fēng)力機的傳動方式和發(fā)電
五具體實施例方式該特大型，軌道式風(fēng)力發(fā)電機，只是方法發(fā)明，只介紹了該風(fēng)力發(fā)電機的原理和方法，沒有詳細(xì)的生產(chǎn)圖紙，距離投產(chǎn)和發(fā)電還有一段不小的距離，如果要投產(chǎn)發(fā)電，用于生產(chǎn)、生活還需做到以下幾點一、要請教有關(guān)專家，解決所有的理論問題。二、要請教鐵道設(shè)計院，解決風(fēng)力發(fā)電機的地基的處理，鐵軌、車輪的設(shè)計，生產(chǎn)和安裝。三、要請教工程設(shè)計院，設(shè)計出詳細(xì)的生產(chǎn)圖紙。四、要有足夠的資金支持，由小到大先進(jìn)行試制，在試制過程中不斷進(jìn)行改進(jìn)，試制成功后，才能投產(chǎn)，發(fā)電、用于生產(chǎn)、生活。
權(quán)利要求
1.發(fā)明類別方法發(fā)明。由于該風(fēng)力機的風(fēng)輪在軌道上旋轉(zhuǎn)，沒有“偏轉(zhuǎn)與安全極限應(yīng)力限制”?？呻S意做大。 也就是說，該風(fēng)力機的風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)半徑，可以是100m、200m，也可以是500m、IOOOm……。其風(fēng)葉的高度和長度也可以按一定比例加大。這樣，該風(fēng)力機產(chǎn)生的機械能非常大，作為主動輪的傳動環(huán)，不僅有內(nèi)環(huán)和外環(huán)，其中間還可以增加二環(huán)、三環(huán)、四環(huán)……。它可以同時傳動幾十臺、幾百臺、幾千臺發(fā)電機，同時進(jìn)行發(fā)電。它的發(fā)電量非常大，可以說能做一臺與三峽電站同等發(fā)電量的風(fēng)力發(fā)電機。(就這還不是最大)。不僅如此，由于該風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡單、造價低、效率高、對場地要求不嚴(yán)、也不存在移民問題。因此，做一臺與三峽電站同等發(fā)電量的風(fēng)力發(fā)電機其所需資金，用不了三峽電站投資的二分之一。這就是說，該風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電成本，要比三峽電站發(fā)電成本的二分之一還要低，因此可以說，該風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電方法，優(yōu)于世界上目前所有的風(fēng)力、火力、水力、核電等發(fā)電設(shè)備的發(fā)電方法。
全文摘要
本發(fā)明為特大型軌道式風(fēng)力發(fā)電機。屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。該風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪在軌道上運行，解決了垂直軸式S型風(fēng)輪風(fēng)力機，偏轉(zhuǎn)與安全極限應(yīng)力的限制。風(fēng)力機可隨意做大。因此，該風(fēng)力機的風(fēng)葉可達(dá)數(shù)千平方米到上萬平方米，風(fēng)能利用率非常高，是目前最大風(fēng)力機風(fēng)能利用的幾十倍到數(shù)百倍，風(fēng)能轉(zhuǎn)化率也非常高。由于該風(fēng)力機可以做的非常大，可以帶動數(shù)百臺到上千臺發(fā)電機同時進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電量可等同于一座三峽電站，其發(fā)電成本小于三峽電站的二分之一。因此，該風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電方法優(yōu)于目前風(fēng)力、火力、水力、核電等所有的發(fā)電設(shè)備的發(fā)電方法。
文檔編號F03D3/06GK102486161SQ20091020828
公開日2012年6月6日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
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