流體流動能轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種包含一個曲面狀結構的振蕩器。曲面狀結構包括一個曲面片和一個張緊線。當曲面狀結構的張緊線伸展在兩個固定的或半固定點之間，曲面狀結構置于流體場中，振蕩引發(fā)張緊線的張力振蕩和張緊線在垂直于與平行于流體流動方向的運動。能量轉(zhuǎn)換設備將振蕩能耦合出振蕩器，包括與所述張緊線伸展方向的耦合以及在垂直于張緊線方向的耦合。
【專利說明】流體流動能轉(zhuǎn)換器
【技術領域】:
[0001] 本發(fā)明涉及一種能量轉(zhuǎn)換方式和輸出能量的方法。本申請通過并入和整體引用，要求對2012年I月11日提交的美國臨時專利申請61/585，558 “流體流動能轉(zhuǎn)換器”的優(yōu)先權；和2012年2月3日提交的美國臨時專利申請61/594，707 “流體流動能轉(zhuǎn)換器”的優(yōu)先權。
_2] 發(fā)明背景:
[0003]轉(zhuǎn)換風力和水力成為可用能源是人們經(jīng)久不息的追求。弗萊因.肖恩披露了如何使用振蕩膜于能量轉(zhuǎn)換，包括各種膜振蕩進行能量轉(zhuǎn)換的機理。參見PCT公開的W02008151008，題為“利用流體誘導振蕩的能量轉(zhuǎn)換器”，其原理納入本文作為參考。特別是將振蕩運動轉(zhuǎn)換為電能的機制，一般適用下文記述的振蕩器的發(fā)明。大衛(wèi).拉布雷克公開了一種旋翼系統(tǒng)進行能量轉(zhuǎn)換，利用在張緊線方向的振蕩進行能量轉(zhuǎn)換。參見美國專利申請書20090285668，其原理納入本文作為參考。利用在張緊線方向的振蕩進行能量轉(zhuǎn)換的機制，適用下文記述的振蕩器的發(fā)明。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
新型振蕩器
[0005]本人在此公開一種新穎的振蕩器的發(fā)明，其受流體驅(qū)動而振蕩，并帶有將能量輸出的耦合機制。新型振蕩器包含一個曲面結構。彎曲的曲面結構包括一個曲面片材和一個張緊線。曲面片固定在兩個剛性或半剛性固定點之間。當置于流體流場11中時，曲面結構發(fā)生振蕩。曲面片進行三維振蕩，基本模式振蕩的空間波長約為兩個固定點距離P的兩倍，參見圖2A，2B所示曲面結構前緣的模式圖。參照圖1，能量從流體流場30傳送到曲面結構
14。曲面結構14包括曲面片20和張緊線10。張緊線的張力隨振蕩的頻率周期性變化。張緊線10在振蕩的張力作用下，周期性地沿X和Y方向移動。這些周期性的運動和張力耦合到能量轉(zhuǎn)換裝置30，從振蕩器中提取能量。
[0006]能量轉(zhuǎn)換耦合裝置
[0007]—類能量轉(zhuǎn)換裝置30，沿著張緊線10耦合；在點P不限制張緊線沿張力方向伸展。例如，可于點P裝置一個滑輪或彈簧裝置。由于張力的周期性變化，運動由能量轉(zhuǎn)換裝置30轉(zhuǎn)換為有用的能量。
[0008]另一類能量轉(zhuǎn)換裝置30，依靠張緊線在X和Y方向上運動施加的力，在距固定點P的非零距離處耦合張緊線。
[0009]還有一類能量轉(zhuǎn)換裝置30，在固定點P用一個壓電器件(沿張力的張緊線10的方向，由具有微小形變的壓電材料制成)轉(zhuǎn)換張力為電壓。
[0010]曲面的曲率
[0011]除開圖2A，2B所示由張緊線10的時間運動軌跡所代表的振蕩模式，曲面片的曲面應抑制所有其它振蕩模式。這個曲率是流體流場為零時曲面片的曲率。更理想的情況，應為曲面片處于從零重力，零流動和零張力下的曲率。特別注意，無論實心板或網(wǎng)板，對偏離平面的彎曲力矩呈最小阻力時，在所有外部施力不存在的情況下，重力仍可引起曲率變化。例如重力使片材落地的情況。[0012]片材上某點沿某方向上的曲率，以下記做該點半徑R的倒數(shù)，曲率值等于1/R。曲率矢量的方向由該點到曲率圓定義的圓心確定。在該曲面片的結構里，曲面上所有點的曲率，無論是離開曲面，或穿過曲面，均指向相同方向；即，曲面所有點上曲率具有相同的符號或方向。也就是說，曲面片不含有曲率反轉(zhuǎn)點或鞍點。例外情況下，曲率反轉(zhuǎn)點或鞍點可能在(相對曲面片總面積)很小的區(qū)域存在，或因材料缺陷，或因制造工藝引起。一般地，曲面片結構表面面積的50%以上必須是曲率矢量指向同側遠端，以誘導流體激發(fā)首選的模式振蕩。最好是70%以上，更優(yōu)選為80%以上。當此曲面片安裝到振蕩器并通過張緊線施加適當張力時，曲率條件得以保持。此曲率條件通常存在當曲面片材結構處于零應力的情形，除非彎曲部分或全部地依靠張緊線施加張力產(chǎn)生的情形。
[0013]固定點間的曲面片
[0014]為形成曲面片結構的振蕩，曲面片必須在兩個固定的或基本固定的點之間伸展。它必須至少占有兩個固定或基本固定的點之間長度的30%，方足以引起振蕩。理想地，曲面片板伸展至兩個固定或基本固定的點之間長度的60% ;更理想地，曲面片板延伸至兩個固定或基本固定的點之間長度的80% ;最理想地，曲面片伸展至兩個固定或基本固定的點之間長度的90%.[0015]曲面片結構振蕩的說明
[0016]曲面片后緣的振蕩軌跡見圖1-2中的Y方向。張緊線10限定了曲面片的前緣。這種情況的存在，直到張緊線達到它沿Y方向的的兩個極值之一位置(+Ymax和-Ymax,如圖2A所示)。當張緊線達到+Ymax開始向-Ymax回振時，曲面片的曲率矢量開始反轉(zhuǎn)。因此流體沿Y軸方向施加到所述曲面片結構的力，每半個振蕩周期在Y方向變換一次方向，提供正向反饋并將所述流體流動能量轉(zhuǎn)移到振蕩器。
[0017]圖1是解釋新型振蕩器運作和約束的簡圖。使用兩固定點令張緊線一端不動并非必需，而在許多的能量轉(zhuǎn)換裝置的替代方案中，亦無此設計。曲面片20的矩形形狀不屬優(yōu)選。理想地，所述曲面片20邊緣應無尖角，無直角。曲面片20邊緣連接到張緊線的兩個位置，角度最好至小于90度，理想地，小于60度，更理想地，小于30度。所述曲面片20的后緣應當是平滑彎曲的，沒有突然起伏，否則難以形成合適的曲面。
[0018]圖1和2未表示出曲面片結構20的曲率。相對較小的彎曲幅度，如下文所述，已足以實現(xiàn)單模振蕩。圖5示出無應力條件下，三維空間中的曲面片結構結構。圖5示出實施例，表明如何賦予平坦片材以曲率，以形成所述曲面片。
[0019]圖1和2未表示出耦合轉(zhuǎn)換裝置30和張緊線10的聯(lián)接機制。各種耦合轉(zhuǎn)換裝置30示于圖7-11，19-20，25，和27。在一些裝置中，如圖8和圖20所示，固定點P變成一個可移動的點，或由滑輪替換，或聯(lián)接一個其遠端被固定的彈簧來耦合。這種耦合可以取消一個或兩個固定點P。因此連接張緊線到一個或多個嚴格固定的點，不是傳遞輸出曲面結構能量的必要條件。
[0020]能量轉(zhuǎn)換器30，將振蕩位移或張緊線10的張力轉(zhuǎn)換成下述方式之一:往復直線運動；圓周運動；或電壓和電流?；?旲振蕩有利于聞效和可罪的轉(zhuǎn)換張緊線10在X和Y方向的擺動運動和張緊線10的振蕩張力。
[0021]進行周期性運動的片材的基模運動具有以下特點。前緣沿橫向振蕩，所謂橫向是
(I)垂直于流體流動方向；和(2)垂直于固定點連線的方向。前緣沿橫向振蕩，這樣，在同一時間所有的前緣位于通過兩個固定點的延伸，在連線的一側；半個周期以后，前緣位于另一偵U，與前述位置相對。這一基本模式在圖1，2的Y方向振蕩，其頻率隨張緊線增張力增加，隨著流體速度增加。
[0022]影響振蕩模式的形狀、硬度，及尺度的約束
[0023]約束影響置于流體中的片材的振蕩模式。一種約束是曲面片的前緣形狀。如果前緣為凸，曲面片前緣的中央?yún)^(qū)域可能在流體壓力下變形，回折片材的其余部分，從而破壞單模振蕩。如果前緣為凸(無應力條件下)，并且前緣被機械地聯(lián)接到所述張緊線，那么由張緊線張力引起的應力沿伸展方向，在曲面片附近張緊，改變曲面片的曲率。觀察表明，這種結構的張力降低靠近前緣的曲率，或者說減小曲面片的彎曲。
[0024]曲面片如果具有相對較高的硬度，則易于在沿流體流動的方向上阻尼周期振蕩。使振蕩頻率與前述理想基本模式不同，這是所不希望的。縮小曲面片在平行于流體的方向的尺寸可消除振蕩中的長波和低頻成分。適當加長曲面片前緣和后緣的距離是可取的，因為它提供相對較大的面積使流體流過，其流動的能量可以被轉(zhuǎn)換成振蕩能量。
[0025]擴展兩個固定點間片材的長度，增加優(yōu)選的基模的波長，降低該模式的頻率，并增加兩固定點間各種頻率或波長振蕩的允許駐波模式的數(shù)量。提高張力往往會抑制前緣的高階振蕩。一旦首選的基本模式達到了顯著幅度，其他模式即為能級禁阻，因為首選基本模式引起張緊線彎曲，并限制曲面片與張緊線的耦連。
[0026]沿著所述片材的后緣振蕩基本上不受前緣張力的制約。后緣振蕩一般趨于阻礙在優(yōu)選模式內(nèi)的能量積累。兩個固定點間距離越長，則需要更高拉伸強度強度的材料(繩子，索具，鏈條，或單絲)，即須加強張緊線的質(zhì)量和硬度。理想地，張緊線10選用彈性材料，如聚合物繩索而不用鏈條。
[0027]能量考慮和曲面片阻尼
[0028]為了抑制的片材中振蕩的所有非基本模式，片材中每一個點應在兩個獨立的方向上彎曲。這種彎曲的形狀近似于半個蛤殼的形狀，即從前緣至后緣，從底部至頂部，曲線曲率兩兩指向遠離曲面片的同一側。
[0029]該彎曲形狀的結果是，片材的所有區(qū)域具有相同的曲率符號，S卩，所有點的曲率矢量指向薄片的同一側。當流體誘導應力存在時，曲面片處于最低能量狀態(tài)。在每一點取反向曲率，曲面片處于相同的能量狀態(tài)，所以這兩個能態(tài)是簡并的。所有的能量狀態(tài)中，曲面片曲率矢量指向薄片遠離側的是更高的能量狀態(tài)，因為它消耗應力勢能。因此，相同的符號的曲率在整個曲面片上阻尼平行上述基本模式的振蕩。阻尼高次模振蕩的結果是，優(yōu)選基模振蕩的片材長度沒有限制。
[0030]如果曲面片沿著所述方向從前緣到后緣保持獨立于基模振蕩位相的曲率符號，則基模振蕩會受到抑制。片材必須具有足夠的柔韌性，以使該方向的曲率符號隨基模振蕩翻轉(zhuǎn)。上述對稱性和能量參數(shù)表明，曲率符號要與振蕩換向基本同時改變。為了保證曲面片曲率反轉(zhuǎn)，片材的中間和后緣必須有足夠的彈性，即足夠低的楊氏模量。曲面片設計可滿足該條件，因為曲率反轉(zhuǎn)所需的能量不大于拉平片材的能量。拉平每單位體積片材所需的能量密度為1/2的楊氏模量乘應變張力的平方。流體對片材施的壓力是流體流量密度和速度的函數(shù)。具體而言，是1/2流量密度乘速度的平方再乘形狀因子。形狀因子取決于風速方向與曲面片法線方向的相對角度，數(shù)量級為I。片材體積隨寬度減小而降低，選擇相應的薄片足以使片材的曲率在給定的流體和流體速度下及時切換。同樣，增加速度可以克服任何特定片材的變向阻力，因為壓力與流體速度大小的平方成正比。使用面積介乎約百分之一平方米到幾平方米，厚度千分之幾英到百分之一英寸，具有不同曲率的各種聚合物片材的實驗得出截止風速為每小時幾十至2英里，再低則不會發(fā)生的振蕩。換句話說，對傳統(tǒng)片材，振蕩可以在很寬泛的片型和風速條件下發(fā)生。適用于本發(fā)明的片材的楊氏模量應在約0.0l到10.0GPa的范圍(約每平方英寸1，500至1，400，000磅)。這些片材包括但不限于:橡膠；特氟隆；聚乙烯；聚丙烯；聚苯乙烯；人造絲；和尼龍。
[0031]張緊線10可以是任意成分的繩子，包括單股聚合物繩或鏈條。選擇張緊線應能夠承受振蕩期間可能的預期張力。還要有安全釋放機制，在張力過量情形從固定點脫開張緊線，以避免張緊線損壞。
[0032]曲面片成型方法
[0033]可以用各種不同的方式形成本發(fā)明的曲面片。曲面片可以是機織、或擠壓成型、或模塑。平面片材可具有缺角部分，即在平面后緣切出“V”形或類似的開口，曲面在V”形的一側或兩側形成。在“V”形相對面將缺口連接?！癡”形或褶皺的設計是為了前述曲面的形成。連接可以是縫制，塑化，熔融，膠接，或其它類似手段。這種制備過程中可能會產(chǎn)生沿各個方向的褶痕，在曲面上保留著褶皺。變通方法是圓環(huán)提拉法，在一個很小的區(qū)域里把材料捏到一起，這樣可以限制或去除環(huán)心附近的徑向應變張力。
[0034]流體振蕩器比較數(shù)據(jù)
[0035]一個實際的測試裝置(下文記為Cl)，基本上表現(xiàn)出優(yōu)選的基本模式振蕩:前緣片材長度為130英寸；該前緣是基本上是直的；后緣形成新月形，距前緣的中心16英寸，呈凸形；后緣有1.8英寸被捏起形成褶皺，沿后緣分布于3處。同時在相同位置，取前緣和后緣距離之半，形成小于I英寸的褶皺。片材為防裂尼龍，厚度為0.003英寸(0.00008米)，中心寬度16英寸。圖5示出在平面視圖中曲面片的形狀；褶皺位置為51至56。這樣提供了沿后緣為1.5/130 = 0.01弧度反轉(zhuǎn)的最大應力。張力線由0.05英寸直徑(除去纖維之間空氣)的亞麻線繩制成的。絞合繩，其0.5英寸直徑約為麻繩的10倍和片材厚度的16倍。將一個半英寸片材的前緣包裹亞麻繩并由管道膠帶固定。膠帶寬2英寸。膠帶在壓力下粘結，并有纖維嵌入其中，以增加強度。四分之一英寸的片材的接觸管道膠帶，其余1.75英寸的管道膠帶粘結到片材的相對的表面。在這種方式下，在片材伸展時，亞麻繩子可靠地嵌在片材前緣，每一皺襞都由2x2英寸的膠帶從曲面片兩面加固。膠帶固定保護亞麻麻繩在擴展運動中，不至發(fā)生曲面片脫落或在流體作用下皺縮。亞麻繩在距曲面片頂端約4英寸的距離，被固定到一個12英尺鋁桿頂端。
[0036]在加入褶皺之前，上述裝置被用于振蕩測試。首先，在每小時幾英里的均勻的流體流動(依靠風力，或快速移動鋁桿)中實驗。然后，搖動鋁桿，這樣做圓周運動時高端移動速度要大于底端。這兩類試驗中，分別改變了張力和張緊線底端在鋁桿的位置。但是，前緣沒有發(fā)生均衡的周期振蕩。結論:沒有發(fā)現(xiàn)明顯的所期望的基本模式振蕩。相反，觀察到傳統(tǒng)的空氣動力學的顫振擾動混合模式和沿滲透距離的的非相干運動。
[0037]在后緣加入3個褶皺(圖5 =52,54,56)后，繼續(xù)前述設備的振蕩測試。首先，在每小時幾英里的均勻的流體流動(依靠風力，或快速移動鋁桿)中實驗。然后，搖動鋁桿，這樣做圓周運動時高端移動速度要大于底端。這兩類試驗中，分別改變了張力和張緊線底端在鋁桿的位置。在所有實例中，均部分地實現(xiàn)了期望的基本模式振蕩。但是，后緣相對前緣在更高的頻率下振蕩。振蕩力可以被裝置底部手握住張緊線的人所感知。
[0038]在后緣加入3褶皺(圖5 =52,54,56)后，再添加前緣和后緣距離之半處的三個褶皺(圖5:51，53，55)，上述裝置被用于振蕩測試。首先，在每小時幾英里的均勻的流體流動(依靠風力，或快速移動鋁桿)中實驗。然后，搖動鋁桿，這樣做圓周運動時高端移動速度要大于底端。在所有實例中，均實現(xiàn)了期望的基本模式振蕩。很強大的振蕩力被裝置底部手握住張緊線的人所感知。這包括在搖動鋁桿試驗中桿頂風速大于底部的情形，表明在沿片材長方向風速差別很大的形勢下，其它振蕩模式得到了有效的抑制。
[0039]應當說明的是，這個130英寸長的片材裝置是在制備測試了許多小型裝置后，進行的比例放大實驗。早期較小的裝置已表明，對任何片材長度(沿流體流動方向從幾厘米到幾英尺長，風速大約每小時3-10英里(由一組4個垂直堆疊的箱式風扇產(chǎn)生))，均可產(chǎn)生首選的基模振蕩。這些早期的小型裝置顯示前后緣距離約12厘米導致首選模式的最大振蕩。所有5英尺裝置在首選模式振蕩，除卻前緣為凸的幾例。還進行了顫振測試，包括一個使用了 2英寸寬膠帶和亞麻繩的裝置。其它材料包括聚酰胺纖維，人造纖維等。除了最硬的材料外，所有其它材料都在每小時3-10英里的風速中出現(xiàn)顫振，表明上述片材的選擇是適當?shù)摹?br> [0040]繼5英尺裝置后，幾個9-10英尺和130英寸的裝置都進行了測試。這些裝置有不同的尺寸。僅有前緣非凸及至少后緣卷曲的裝置出現(xiàn)首選的基模振蕩。
[0041]若干振蕩器接上了電轉(zhuǎn)換裝置，包括磁體、線圈；在某些實驗中，還使用了二極管電橋、分流電阻、并光電二極管用于顯示。其中一種耦合將一個金屬桿的端部貼近張緊線底部的固定點，桿連磁鐵，水平穿過線圈。所述桿被可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到張緊線，它可以繞張緊線轉(zhuǎn)動。磁鐵在開口的線圈來回振蕩，從而產(chǎn)生周期性的幾伏特電壓，呈現(xiàn)在在示波器上。這種使桿轉(zhuǎn)動的連接方式要求兩點P保持固定，因此在這種耦合方式，感應電動勢的周期沒有改變。另一種能量轉(zhuǎn)換裝置包括一個彈簧，端部的連接到地面固定點。另一端連接一個磁體組件的，并連接到張緊繩的下端。這種機制不為首選，因為除了向上和向下擺動，還有流體流動方向引起的張緊繩側向的振蕩，造成磁鐵和線圈的碰撞。在引用的出版物中還有其他能量轉(zhuǎn)換裝置的記述。本申請的圖例里僅對新型裝置加以指明。
[0042]一個具有相對較大的凹前緣(130英寸)裝置未能實現(xiàn)首選的基模振蕩。該裝置在通過張緊線施加前緣張力之前，在前緣基本呈凸形。該裝置不能振蕩因為張緊張力前緣時，即曲面片的前表面，導致后面的松弛。松弛的后面與濾除非基模振蕩應為正曲率的要求相背，
[0043]一個9-10英尺裝置具有直的后緣和直的前緣，前后緣距離約12厘米；產(chǎn)生了首選的振蕩基本模式。然而，在后緣一些高階模式?jīng)]有被完全抑制。該裝置后緣有3個小褶皺，每個大約0.2英寸。在這個裝置中增加了褶皺，形成零應力條件下彎曲的片材表面。直前緣成為凸狀，從而防止無張力時前緣的振蕩。必須對前緣施加相當?shù)膹埩?，克服前緣凹曲對首選振蕩的阻尼?？赡苁且驗檫@種啟動前緣基模振蕩過分的張力需求，導致后緣無法對非優(yōu)選的振蕩模式的有效阻尼。
[0044]觀測表明，前緣的周期振蕩發(fā)生在兩個方向，即側流方向和流體流動的方向，如圖2A和2B所示。在流體流動的方向上的振蕩的頻率(在圖1-2中X方向)是側流方向(垂直于流體方向；垂直于兩個固定點之間的連線，見圖1-2中Y方向)上的頻率的兩倍。前緣的每個點在振蕩中形成一個變形的數(shù)字“8”，如圖3所示。在整個振蕩周期里，數(shù)字“8”沿流體方向達到極值的次數(shù)為垂直流體方向的兩倍。沿垂直于流體流動方向(圖1-2中Y方向)上的振蕩通常比沿流體流動方向上的振蕩大得多。但是，在流體流動的方向的振蕩也可以利用，例如用齒條和小齒輪耦合，在側流方向的運動偏向一側時，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換(例如，圖10)。
[0045]變通辦法，所述張緊線可以限制在一個形狀類似“8”的內(nèi)表面空間，但于連接點處有一開口。裝置齒條齒輪于相鄰的開放空間，使得張緊線在約束內(nèi)表面上沿8字形的運動驅(qū)動齒輪(例如圖10)。
[0046]下面的結果表明，片材的非常小的曲率就可以完全阻尼非首選振蕩模式。以下展示C2-C9的結果，其中變更了前述Cl裝置中褶皺的長度。這些振蕩器裝置在中心和距兩端1/2處(從各片材底部起，大約32，65，98英寸)設有褶皺。Cl后緣褶皺為0.4，0.5和0.4英寸；中部褶皺取1/2值。Cl到C9結果見下。參見圖5，這些結果顯示首選振蕩模式如何在不同褶皺寬度生成的曲面上實現(xiàn)；以及其他因素，例如前緣凹陷和張緊線張力對振蕩的影響。
[0047]Cl:后緣裙皺，以央寸計:0.4 ；0.5 ；0.4。如后緣間中部裙皺:0.2 ；0.25 ；0.2。結
果:強烈首選振蕩；無雜亂振蕩。
[0048]C2:后緣褶皺，以英寸計:0.2 ；0.25 ；0.2。前后緣間中部褶皺:0.2 ；0.25 ；0.2。結
果:強烈首選振蕩；后緣出現(xiàn)一些雜亂振蕩。
[0049]C3:后緣褶皺，以英寸計:0.0 ；0.0 ；0.0。前后緣間中部褶皺:0.2 ；0.25 ；0.2。結
果:強烈首選振蕩；后緣基本無雜亂振蕩，但比首選振蕩的頻率更高。
[0050]C4:后緣褶皺，以英寸計:0.8 ；01.0 ；0.8。前后緣間中部褶皺:0.2 ；0.25 ；0.2。結果:無張力時前緣稍凸。需要起始張力消除前緣凹陷并開始振蕩。無張力時無振蕩。起始張力去除前緣凹陷后，裝置可在低風速(約每小時1-4英里)進行基本模式振蕩。在較高風速，前緣和后緣以相諧方式振蕩，即，沿著它們各自的長度，振蕩擁有共同的相位和單一頻率。不過，后緣振蕩頻率高于前緣頻率。也就是說，后緣額外的張力或曲面有效地分離前緣后緣，使得兩種不同的振蕩模式同時存在，一個在前緣，一個在后緣。這兩種振蕩均表現(xiàn)強勁。
[0051 ] C5:后緣裙皺，以央寸計:0.8;01.0;0.8。如后緣間中部裙皺:0.4;0.5;0.4。結
果:前沿最初為凹。無張力時無振蕩。在較高風速，張力足夠去除前緣凹陷后，裝置進行基本模式振蕩。振蕩強勁，即使前緣張力松懈，氣流仍然維持振蕩。
[0052]C6:后緣褶皺，以英寸計:0.2 ；0.25 ；0.2。前后緣間中部褶皺:0.1 ；0.125 ;0.I。結
果:后緣表現(xiàn)出相諧的強勁的基模振蕩。前緣僅有依賴于張緊張力的微弱基模振蕩。大張力弓I起最小的基1吳振蕩。
[0053]C7:后緣褶皺，以英寸計:0.2 ；0.25 ；0.2。前后緣間中部褶皺:0.1 ；0.75 ;0.I。結
果:前緣的高張力在所有風速條件下，引發(fā)基本模式振蕩。如果張力降低，則任何風速下無
基豐吳振蕩。
[0054]C8:后緣褶皺，以英寸計:0.2 ；0.25 ；0.2。前后緣間中部褶皺:0.1 ；0.125 ;0.I。結
果:后緣表現(xiàn)出相諧的基模振蕩，但是振蕩與前緣脫耦。前緣沒有表現(xiàn)出實質(zhì)性的振蕩。[0055]C9:后緣褶皺，以英寸計:0.0 ；0.0 ；0.0.。前后緣間中部褶皺:0.0 ；0.0 ；0.0。結
果:如前已述，無基模振蕩，僅有氣動顫振。
[0056]上述C1-C9結果表明:誘導出片材中間和后緣應力，即可引發(fā)首選基模振蕩。基本模式振蕩可以在大范圍的風速條件和前緣張力條件下產(chǎn)生。大范圍的風速條件和前緣張力條件下產(chǎn)生穩(wěn)定基模振蕩的結構，屬于那些褶皺長度從前緣到后緣線性增加的片材。誘發(fā)基模振蕩需有一個最低量的張力。對于沿空氣流動方向片材長度超出12厘米的情形，需要在片材內(nèi)部(不僅僅是后緣)誘發(fā)應力，以抑制雜散振蕩。應當清楚，附加約束褶皺使片材中應力更為均勻。是均勻應力(而主要不是因為褶皺的位置)的作用使基模振蕩更為穩(wěn)定。顯然，類似的設計亦將有效地誘發(fā)在其它流體(例如水)中的基模振蕩。
[0057]曲率比值CR和單模振蕩表征
[0058]例子C1-C9的曲率,其中片材的特征可用減縮長度與前緣總長度比值表征。
[0059]定義LEL，前緣長度，是曲面片的前邊緣的長度。在例C1-C9，此為130英寸。
[0060]定義DTF，褶皺位置，是從片材的前緣的點到平行前緣線上褶皺位置的長度。
[0061]定義FL，褶皺長度，是褶皺在DTF指定位置占用的片材長度。
[0062]例C1-C9中曲率的程度，由曲率比值CR表征:
[0063]CR = FL除以LEL和DTF的乘積，或CR = FL/ (LELxDTF)。CR具有長度倒數(shù)的量綱單位。
[0064]全部實例中LEL為130英寸。DTF或是8英寸或是16英寸。CR值表明，DTF = 8英寸和16英寸具有相同CR值時，振蕩器的理想單模振蕩發(fā)生在CR > 0.0003(對于C6，CR=0.0003125 ;對于 Cl, CR = 0.000625 ;對于 C5, CR = 0.00125 ;這些例子表明 CR 不依賴于DTF)。發(fā)生完全的單模振蕩時，CR應為0.0006或更高(實施例Cl，C5)。
[0065]例如，當在DTF8英寸和16英寸處CR不同，前緣的振蕩模式和后緣振蕩模式傾向于去耦，所以雙模式振蕩發(fā)生(實例C3，C4和C8發(fā)生去耦)。當CR = O (無任何曲率，例如C9)，僅空氣動力學顫振發(fā)生(大量不同的空間頻率模式和無相干振蕩)。籍此曲面得以表征。
[0066]額外的褶皺可以添加在不同的位置(整個片材里對前緣的不同距離)來形成曲率，以抑制雜散振蕩?？s減后緣邊長的比例以得到所需的(基本模式)振蕩，應與片材尺寸無關。即，建立所需振蕩模式的片材從前緣到后緣，從頂部到底部的曲率，與片材大小沒有關系。所以，Cl結構，及與Cl類似但后緣形狀有所變化的結構，可擴展到任意大小。沿流體流動方向上的片材的長度和垂直于流體流動方向上的長度均可以增加，以增強張緊線中的振蕩張力，而張緊線的強度亦需要增加。這些變化不會增加保證基模振蕩的截止風速；增加片材尺寸還可以降低截止風速。
[0067]其它方案
[0068]在水以及其它液體里，由于它的高密度，沿著流動方向的片材可以以相對在空氣中短得多長度，獲得在相同的作用力。前緣的起始小凹形可能是必須的，以抗衡曲面造成的中間區(qū)域和后緣對前緣的變形張力。
[0069]變通的含剛性板元件的曲面片設計示于圖11-15，討論如下。
[0070]雖然目前不予推薦，但可以使用其它替代性質(zhì)的片材于相同的曲面概念。例如，各種形狀的分立的剛性板(正方形，矩形，三角形，梯形)，可以彼此通過柔性元件鏈接，如彈簧，鐵絲，鏈條，線繩固定在具有一定曲率又有足夠的(由柔韌性的彈簧，鐵絲，鏈條或線繩產(chǎn)生)柔韌性的復合表面上。使用剛性板，無論是硬質(zhì)塑料，金屬，晶體或陶瓷材料，加之高強度的連接器(從彈簧，連線，鏈條或線繩)，比起軟性片材包括天然絲，碳纖維或聚合物纖維等，提供在更高的流體流速中操作的可能性。
[0071]分立的剛性板和柔性片材可以混合使用。例如，分立的板可以用在前緣；柔性片材用于后緣。這種設計的一個可能的優(yōu)點在于，柔性后緣片對于低流速下造成的空氣動力學顫振敏感；而一個剛性的高張力前邊緣具有較高的最終失效強度。剛性前緣的大質(zhì)量可能會減慢首選基模振蕩的頻率。在這種類型的結構中，張力的線設置于前緣后方，因為前緣是剛性的，不會因流體沖擊而變形回折，也不會因前緣后方的曲面應力而凸起。此外，已知對于某些配置，沿固定側翼軸線方向會對流體產(chǎn)生響應。相應振蕩發(fā)生在上述結構里，引起類似的張緊線張力的周期振蕩；和垂直于所述側翼旋轉(zhuǎn)軸兩個方向上的位移。
[0072]另一替代方案使用平行的曲面片，各自有類似的設計(尺寸，誘發(fā)應力，和流體速度為零時相同的前緣張力)，可以彼此聯(lián)接。例如通過繩，線或索具，沿前緣或后緣，或兩者，或沿邊緣的各處聯(lián)接到一起。連接繩長度約等于每個平行曲面片固定點之間的距離。耦合后的平行曲面片以相同相位和頻率振蕩。耦合把各張緊線的張力匯集成單一的線張力，在這一條線上同步振蕩。
[0073]另外，復數(shù)個類似設計的曲面片可以全部線性耦合以旋轉(zhuǎn)驅(qū)動同一主軸，其中各個曲面片振蕩的頻率，相位和幅度可以不同。在這種情況下，這些連接可以間歇地由單獨的齒條聯(lián)接到所述主軸。只當齒條移動速度在一個方向上比小齒輪快時鎖定。當齒輪移動速度快于齒條時鎖定取消，齒輪滑過齒條。
[0074]圖例的簡要說明
[0075]圖例展示上述發(fā)明的各個方面。類似的特征使用相同參考附圖和描述說明。除非另加注釋，在實施例中所示的部件是可以互換的相應部件，在其它實施例中提供相同的通用功能。
[0076]圖1是一種新穎的裝置I，可將流體運動轉(zhuǎn)換成可用能源；
[0077]圖2A是圖1中裝置的另一示意圖，顯示YZ平面的理想基模振蕩；
[0078]圖2B是圖1中裝置的另一示意圖，顯示XZ平面的理想基模振蕩；
[0079]圖3是沿z方向高度Ztj的XY平面，顯示理想基模振蕩時，圖1裝置I中張緊線10的軌跡。
[0080]圖4是上面討論的C1-C9的實施例的示意圖，顯示其在圖1的ZX平面形狀；
[0081]圖5展示C1-C9的實施例中誘導曲面片曲面的褶皺的位置；
[0082]圖6A-C展示本發(fā)明中曲面片的半蛤殼曲面外形，及其分別在X-Y，X-Y和X-Z平面的投影；
[0083]圖7展示將張緊線線性振蕩轉(zhuǎn)換成電能的新穎的結構機理；
[0084]圖8展示將張緊線線性振蕩轉(zhuǎn)換成電能的結構機理；
[0085]圖9展示將張緊線線性振蕩轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動的新穎的結構機理；
[0086]圖1OA展示將張緊線非線性振蕩轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動的結構機理；
[0087]圖1OB是圖1OA中101的放大圖；
[0088]圖11展示將多個張緊線線性振蕩轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動的新穎的結構機理；[0089]圖12展示另一種新穎的結構，包括一個剛性板與相對柔性的片材，可將流體運動轉(zhuǎn)換成可用能源；
[0090]圖13展示另一種新穎的結構，包括一個剛性板與一個相對柔性的片材，可將流體運動轉(zhuǎn)換成可用能源。其特征在于，所述張緊線置于剛性板的前緣后方；
[0091]圖14展示另一種新穎的結構，包括兩個剛性板與一個相對柔性的片材，可將流體運動轉(zhuǎn)換成可用能源；
[0092]圖15展示另一種新穎的結構，包括三個剛性板與一個相對柔性的片材，可將流體運動轉(zhuǎn)換成可用能源；
[0093]圖16展示張力敏感鎖閂，用于流體速度過大情況下，釋開張緊線之一端或兩端；
[0094]圖17展示新型張緊裝置的結構，張緊線與豎直方向有交角；
[0095]圖18a和b展示一種新的張緊裝置，片材曲面由前緣的張緊線施加張力形成；
[0096]圖19展示一種新裝置，包括一個新穎的張緊裝置，氣球或空氣動力裝置。張緊線延伸至地面，海洋，河流或湖床；
[0097]圖20展示一個有約束的固定點，譬如一個滑輪；
[0098]圖2IA是有切口片材21的平面圖；
[0099]圖21B是圖21A中片材的切口的邊緣經(jīng)過連接形成曲面的片材平面圖；
[0100]圖22是另一種新穎的能源轉(zhuǎn)換裝置的局部側面剖視圖，包含上文提及的任一滑輪聯(lián)接；
[0101]圖23是一種新的能量轉(zhuǎn)換裝置，將張緊線10的線性運動轉(zhuǎn)換成電能；
[0102]圖24是一種新穎的同軸設備2400的立體圖，用于將流體的流動能轉(zhuǎn)換成電能。發(fā)電機磁鐵位于伸縮桿外；
[0103]圖25是圖24另一種新穎的能源轉(zhuǎn)換裝置的AA部分的透視圖，發(fā)電機磁鐵位于伸縮桿內(nèi)。
[0104]圖例的詳細說明
[0105]圖1是一種新穎的裝置I，可將流體運動11諸如風力或水流轉(zhuǎn)換成可用能源。裝置I包括一個曲面結構14和能量轉(zhuǎn)換裝置30。曲面結構14包括張緊線10和曲面片20。結構40提供了張緊線10兩端的限制，以使張緊輪10的端部被約束在不動的兩個固定點P。X，Y，和垂直方向Z軸為參考坐標系。圖1中所示X，Y和Z方向，分別描述張緊線10和曲面片20的X，Y和Z方向，見下面討論。
[0106]操縱流體沿X方向的流動產(chǎn)生理想的基本振蕩模式，使曲面片20沿Y及X方向周期振蕩，如圖中兩個雙頭箭頭所示。張緊線10聯(lián)接能量轉(zhuǎn)換裝置30，將從張緊線取得的周期振蕩的能量(無論是在張緊線10方向振蕩，或張緊線10沿Y和/或X方向的空間振蕩)，轉(zhuǎn)換成可使用的能量輸出E0UT。張緊線10如圖示為沿Z方向。然而，張緊線10可沿相對于地球的表面的任何特定方向取向。結構40可以是固定張緊線10兩個點的任何結構。一個例子是桿子。其它例子是樹，地面和建筑物。
[0107]圖2Α顯示YZ平面的理想基模振蕩，標出張緊線10的位置，在Z方向高度Zq有極大值點，投影Y軸為Ymax點；且在Ztj和負Y軸方向有第二個極大值點，負Ymax。振蕩頻率在Y-Z平面記作f。。
[0108]圖2B顯示XZ平面的理想基模振蕩。在Z方向高度Zq有單一極大值點Xmax,處于XZ平面上振蕩的任一端。振蕩頻率在X-Z平面為兩倍f。，等于2f。。XZ平面上(沿流體流動方向)上振蕩的幅度小于YZ平面(垂直于流體流動方向)。
[0109]圖3是z方向高度Ztj處XY平面。Ztj在圖1圖2均有標識，是張緊線10聯(lián)接能量轉(zhuǎn)換器30的位置。圖3示出張緊線10在Zq平面的軌跡31。振蕩頻率沿X方向兩倍于Y方向，形成兩個閉環(huán)，類似數(shù)字“ 8 ”的形狀。
[0110]圖4示出上述討論的C1-C9的實施例。圖4顯示約束點41，42，43，和44。約束41，44表示張緊線10的兩個固定點。C45為上述之C結構。約束點42，43為張緊線10在片材前緣的兩個固定點。前緣50為直線。后緣60如圖所示拱起為凸。
[0111]圖5示出膠帶51，52，53，54，55，56，提供相應的約束。每個膠帶包出一處曲面片10上的擠壓褶皺區(qū)域，并形成折線57，58，和59。理想地，捏褶被約束在片材的兩側，比如用膠帶拼接，或膠水粘結。上述折線亦可采用切割辦法，理想地切除餅片形部分，然后縫合相對邊緣或使用膠帶拼接，或膠水粘結，如圖21所示。
[0112]圖6A-C展示曲面片的半蛤殼曲面外形；
[0113]圖6A示出XY平面的等高線輪廓圖；
[0114]圖6B示出曲面片在XZ平面視圖，其曲率朝上并指向左方，凹表面曲率矢量約定指向內(nèi)側；
[0115]圖6C顯示曲面片在理想基模振蕩不同階段的XZ平面視圖，對比圖6B，曲率朝下并指向左方。
[0116]圖7展示將張緊線10線性振蕩轉(zhuǎn)換成電能的新穎的結構機理。該機制采用聯(lián)桿70在高度τ,張緊線的下端固定點之上約束張緊線10的一端，用一種環(huán)或類似的約束71約束張緊線10在X和Y方向的移動。張緊線驅(qū)動連桿70，其驅(qū)動線圈72附近磁鐵輸出電壓V。
[0117]圖8展示將張緊線線性振蕩轉(zhuǎn)換成電能的結構機理。該機制安置彈簧80和磁鐵M于固定點P和張緊線10之間。彈簧80置于和張緊線10下端。彈簧80提供彈力將張緊線10拉下。彈力平均等于將張緊線10拉上的張力。流體振蕩器裝置(未示出)對流體流動響應而引起張緊線10周期性的張力振蕩。
[0118]周期性變化的張力驅(qū)動磁鐵M周期性地向上和向下，在線圈72產(chǎn)生電動勢V。約束81形成圍繞張緊線10的約束圈，防止張緊線10在X或Y方向的移動，使得磁鐵M和彈簧80基本上只有Z方向的運動。
[0119]圖9展示將張緊線10線性振蕩轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動的新穎的結構機理。該機制采用齒條90，由約束91限制，使其振蕩大致線性沿Y方向。在橫斷面上，齒條90的齒94有一個面垂直于齒條90的延伸方向及另一面斜向齒條基部，能鎖定相對齒輪93的齒92驅(qū)動該齒輪旋轉(zhuǎn)。在橫截面中，齒條90的齒94由于傾斜面，當嚙合齒92沿著Y方向移動速度比91快時，齒94不能咬合齒92。選項，齒條90向左運動時，裝置(未示出)可以將齒條90壓向齒輪93 ;齒條90向右運動時，將齒條90拉離齒輪93。
[0120]圖1OA和1B展示將張緊線非線性振蕩轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動的結構機理。約束100對張緊線10構成約束孔。約束100具有雙凸結構，由兩個近似圓形或橢圓形區(qū)域構成，通過頸部區(qū)域連接。當片材20以理想基本模式發(fā)生大振蕩，張緊線10形成運動軌跡31，并且受到約束100約束。高于或低于(或高于和低于)約束面100，在Z方向上安排齒輪和X-Y方向的齒條，齒條在約束表面100以上或以下延伸至約束面規(guī)定的區(qū)域內(nèi)，使齒輪齒92進入張緊線10的軌跡31。如此，張緊線10巡行路徑31時，張緊線10推動齒輪齒92從而轉(zhuǎn)動齒輪93。圖1OB放大圖，顯示部分路徑31，張緊線10，約束100，齒輪93和齒輪齒92。
[0121]圖11展示將多個張緊線線性振蕩轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動的新穎的結構機理。此機構包括多個圖9所示帶齒的鋸齒型齒條90和齒輪93，它們各自被聯(lián)接到不同的流體振蕩裝置，將流體流動轉(zhuǎn)換成可用能源。所有齒輪93連接到一個旋轉(zhuǎn)主軸110。圖11顯示了兩個齒條和小齒輪裝置。安放更多的裝置在考慮中。顯而易見，由于沒有流體流動振蕩器間的相位鎖定，大量流體流動振蕩器的輸出將導致旋轉(zhuǎn)軸基本恒定的扭矩，這是非常有利的。
[0122]圖12展示另一種新穎的結構，包括一個剛性板120與相對柔性的片材121，可將流體運動轉(zhuǎn)換成可用能源。剛性板120形成前緣和片材121作為后緣。板120不會變形很大。板120可是木材，硬質(zhì)塑料，金屬，陶瓷，復合材料或任何其他等效的剛性材料。片材121可以是前述用于流體流動轉(zhuǎn)換器的曲面片材。在本實施例中，張緊線10可分成兩段，各自從板120前緣的頂部、下部延伸到固定點或能量轉(zhuǎn)換裝置30。
[0123]圖13展示另一種新穎的結構，包括一個剛性板120與一個相對柔性的片材121，可將流體運動轉(zhuǎn)換成可用能源。在該實施例中所述張緊線置于剛性板的前緣后方位置130。此種設置將使得剛性板120繞張緊線轉(zhuǎn)動，從而引起在X和Y方向的振蕩和張緊線10的振蕩張力。在該實施例中張緊線10可分成兩段，各自從板120前緣的頂部、下部延伸到固定點或能量轉(zhuǎn)換裝置30。片材121可以是前述其它流體流動轉(zhuǎn)換器中曲面片材。
[0124]圖14展示另一種新穎的結構，包括兩個剛性板141和142，形成流體流動振蕩器前表面的前緣，剛性板尾面連接到相對柔性的片材的前緣，后者亦生成流體流動振蕩器的后緣。板141，142可以通過限制143線(繩，索，鏈等)或彈簧連接，以形成強耦合振蕩。片材121可以是前述其它流體流動轉(zhuǎn)換器中曲面片材。
[0125]圖15展示另一種與圖14類似的新穎結構，包括三個剛性板151，152，和153。聯(lián)接更多偶數(shù)個或奇數(shù)個剛性板，也在設想中。
[0126]圖16展示張力敏感鎖閂(160，161)，用于釋開曲面片結構14中張緊線10之一端或兩端。這提供了大流速運行的安全性，否則流體力量可能會造成結構損壞。該張力敏感鎖閂可以包括彈性維可牢搭扣，或其他類似材料。當張力超過確定值，自動脫扣。張緊線10可以通過相鄰鎖閂160的閉環(huán)，這樣拉起張緊線10可以使鎖閂160復位，重置張緊線10和鎖閂于上部固定點P。
[0127]圖17展示新型張緊裝置的結構，張緊線10與豎直方向V成交角Θ。此處描述曲面片20和相關的流體能量轉(zhuǎn)換裝置的張緊線相對垂直方向，可以取從零到90度的任何角度。垂直時對平行于地球表面的流體流動方向較不敏感。因此，張緊線10垂直或接近垂直的位置為首選。
[0128]圖18A和B展示一種新的張緊裝置，片材曲面由前緣的張緊線施加張力形成。在這種裝置中張緊線10由約束181，182，183，184在片材20接近前緣的部分施限。張緊線10在約束181，182，183，184間形成松弛區(qū)185，186，187，和188。圖18B顯示張緊線10的張力施加到松弛區(qū)185，186，187，188，導致擴張應力，使前緣50相對后緣60變長。如此形成的張力使片材20在X和Z方向發(fā)生彎曲。
[0129]圖19展示一種新裝置，包括一個新穎的流體振蕩器裝置190，氣球，滑翔機，或其他空氣動力裝置191。張緊線192對流體11實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換。張緊線192延伸至地面，海洋，河流或湖床。裝置190包括一個相對剛性的“E”形結構194，提供固定點P1，P2，張緊線10，和點P1，P2之間的曲面片20。因為曲面片20在首選的基本模式振蕩，它通過張緊線192同時提供振蕩張力和行波。能量轉(zhuǎn)換器30，以上文討論過的或參考文獻中描述的方法，將行波轉(zhuǎn)換成的能量Etm。
[0130]圖20示出對張緊線10運動的約束，諸如Pl位置的滑輪200?；?00可被固定在相對于X和Y方向的Pl位置，防止在滑輪200的張緊線10在X和Y方向移動。柔性結構如位于滑輪200和固定點P2之間的彈簧允許張緊線10響應振蕩器的張力，從而轉(zhuǎn)動滑輪 200。
[0131]圖2IA是具有切口 21的片材的平面圖；
[0132]圖21B是圖21A中片材的平面圖，其切口的邊緣已連接形成了彎曲的片材；
[0133]圖21A顯示片材20的切口 21和邊緣22。
[0134]圖21B顯示圖21A中每個切口在縫合23后產(chǎn)生的片材20的彎曲表面。曲率矢量指向圖平面外。
[0135]圖22是另一種新穎的能源轉(zhuǎn)換裝置，將張緊線10的運動轉(zhuǎn)換為輸出電壓或電能V。圖22所示張緊線10旋轉(zhuǎn)滑輪200?；?00附有磁鐵M，當滑輪200旋轉(zhuǎn)，磁鐵10提供變化的磁場切割線圈72，從而誘導電壓V。線圈72可置于平行于滑輪200的旋轉(zhuǎn)軸線，以使磁鐵M的N，S極通過線圈72的軸線?；蛘撸?00的軸可以延伸，磁鐵可以安裝其上以接近線圈72。
[0136]圖23是一種新的能量轉(zhuǎn)換裝置，將張緊線10的線性運動轉(zhuǎn)換成電能。這個裝置包括一個彈簧80，其一端固定在不可移動點P，另一端連接到線(剛性桿或撓性繩索)2301，通過合適的連接器連接到磁鐵M—端。磁鐵M的另一端通過適當?shù)姆椒ㄟB接張緊線10。彈簧80占據(jù)擴展位置80B和收縮位置80A。由于彈簧80的變換擴展和收縮位置，磁鐵M穿過線圈72之間的空間2302。多個線圈在空間2302同軸對準，每個線圈連接到獨立的整流電路2302終端，譬如一全波橋式整流電路，或一個有源場效應晶體管整流電路。所有整流電路的輸出連接形成輸出電壓V。當磁鐵位于各線圈表面時，此配置有利用各個線圈電壓響應極值的優(yōu)勢。
[0137]圖24是一種新穎的同軸設備2400的立體圖，包括曲面片結構14，構成張緊線10和曲面片20。張緊線10的頂端繞在桿2401的直徑減小的部分。環(huán)形圈2403固定在桿2401 —個特定的高度。環(huán)形圈2405接到鞘2406。磁鐵M被限制在鞘2406下端的空腔內(nèi)。環(huán)2405，鞘2406，與磁鐵M都是環(huán)形的，圍繞桿2401配置，但不是剛性地附著桿2401。彈簧2404頂由環(huán)2403固定。彈簧2404的底由環(huán)2405固定。張緊線10的一端被固定到環(huán)2405或鞘2406。線圈72位于桿2401的下部。在操作中，包括曲面片結構14振蕩產(chǎn)生張力在垂直方向上作用于上環(huán)2405，推動環(huán)2405鞘2406與磁鐵M沿桿上下運動。由于磁鐵M振蕩，在線圈72產(chǎn)生電壓VOT。這種配置的優(yōu)點是，隨流體流場11的方向的變化，該振蕩器可以繞桿的軸線轉(zhuǎn)動。
[0138]圖25是圖24中M-M部分的另一變通方法。磁鐵M置于桿2401中空的內(nèi)部。在此變通方法里，桿2401是空心的。環(huán)2405換為磁性材料環(huán)2405A。啞鈴形內(nèi)部容器2501包括第一磁體M，其對環(huán)2405A的磁吸引力保持了它在內(nèi)部容器2501，相鄰環(huán)2405A的位置。設計容器2501使其容納磁鐵M，內(nèi)桿2401和附近的線圈72。當環(huán)2405A上下振蕩，磁鐵M隨之振蕩，從而在線圈72誘導電壓V-。這種方法不需要在桿2401外面配置環(huán)形磁體。
【權利要求】
1.一種流體振蕩器裝置，包括:曲面結構含有一曲面片和一個張緊線，其特征在于張緊線沿所述曲面片前緣伸展；其特征還在于，所述曲面片具有曲面第一主表面和第二主表面，曲面片第一主表面與曲面片第二主表面相對；所述曲面片第一主表面點任意點的曲率指向所述第一主表面外側，或指向所述第一主表面內(nèi)側。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述張緊線處于張力作用下。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述曲面片曲率比率CR與所述前緣距離無關。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述曲面片上與前緣任何距離點的曲率比率CR大于0.0003/英寸。
5.一種流體流動能量轉(zhuǎn)換器，將流體流動的能量轉(zhuǎn)換成機械能或電能，包括:流體振蕩器；能量轉(zhuǎn)換裝置。其特征在于，所述流體振蕩器包括:曲面結構結構包括一曲面片和一個張緊線，其特征還在于所述說張緊線沿所述曲面片的前緣伸展；所述曲面片具有曲面第一主表面和第二主表面，曲面片第一主表面與曲面片片第二主表面相對；所述曲面片第一主表面點任意點的曲率指向所述第一主表面外側，或指向所述第一主表面內(nèi)側。其特征還在于，所述能量轉(zhuǎn)換裝置聯(lián)接張緊線以產(chǎn)生聯(lián)動。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述張緊線處于張力作用下。
7.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于所述曲面片曲率比率CR與所述前緣距離無關。
8.根據(jù)權利要求5所述的裝置，根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述曲面片曲率比率CR，在所述曲面片上與前緣的任何距離，大于0.0003/英寸。
9.根據(jù)權利要求5所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述耦合器被聯(lián)接到張緊線的張力方向，從而大致沿平行于張力的方向移動。
10.根據(jù)權利要求5所述的轉(zhuǎn)換器，其中所述張緊線具有一個不動的固定端點，所述耦合器聯(lián)接點距離此不動點，要比距離所述曲面片材中心為近。
11.根據(jù)權利要求5所述的轉(zhuǎn)換器，其中所述轉(zhuǎn)換器包括磁體，多個線圈，以及多個整流器，其中，所述多個線圈同軸對準；其中所述多個線圈中的每一個被耦合到一個整流器，所有整流器的輸出端彼此連接。
12.根據(jù)權利要求5所述的轉(zhuǎn)換器，其中所述轉(zhuǎn)換器包括一個桿，一個第一圓環(huán)，一個彈簧，一個磁鐵和一個線圈，其中所述第一園環(huán)環(huán)繞所述桿，并固定到所述桿，所述彈簧一端固定到所述第一園環(huán)并纏繞所述桿，彈簧沿所述桿軸向運動帶動磁鐵在在所述線圈誘導出電壓。
13.權利要求12所述的轉(zhuǎn)換器，其中磁鐵置于所述桿中空的內(nèi)部。
【文檔編號】F03D5/06GK104040168SQ201380004515
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年1月11日 優(yōu)先權日:2012年1月11日
【發(fā)明者】理查德·奈菲爾德 申請人:理查德·奈菲爾德