專利名稱：智能大功率風車的制作方法
技術領域：
本實用新型智能大功率風車，由3只或多只智能葉片組成的垂直軸型 風車。實驗證明智能大功率風車將會極大提高現(xiàn)有風車的效率，并可以 成倍地提高單臺風車的總功率。智能大功率風車將帶來一場風動力領域的 技術革命和進步。
背景技術：
我國人口眾多，資源相對不足，許多重要資源人均占有量遠低于世界 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)濟發(fā)展和資源、環(huán)境保護的矛盾日益突出，應 對能源安全挑戰(zhàn)是我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略重點之一。在可再生資源中，風 能儲量豐富。對風能的開發(fā)和利用十分重要，但是，如何提高風能的利用 效率是擺在面前的重要課題。
目前使用的垂直軸型風車，由于葉片在逆風不做功時，無法減小葉片 逆風驅(qū)動阻力系數(shù)，因而風車效率太低，未能得到廣泛的推廣使用。而智 能大功率風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 小葉片逆風驅(qū)動阻力系數(shù)，成倍增加了風車單組葉片做功的效率；同時， 智能大功率風車能夠在風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)模地提高單臺風車的總功率。 發(fā)明內(nèi)容
3為了克服現(xiàn)有技術結構的不足，本實用新型提供智能大功率風車。
本實用新型智能大功率風車，具有下述技術特征 智能大功率風車是智能垂直軸型風車，由3只或多只智能葉片組成， 風車葉片底面是活動的，底面上緣設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。
當葉片迎風做功時，底面會自動緊貼邊緣底框架，使做功截面面積最大 化，實現(xiàn)最大出力；當葉片逆風不做功時，活動的底面會在風力的作用下 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)，從而成倍增加了風車單 組葉片做功的效率。
在風車塔桿的垂直和水平方向，增加葉片轉(zhuǎn)組進行組合，可以超大規(guī) 模地提高了單臺風車的總功率。
受力不均勻的影響，可以在垂直軸上設置一個或多個不同半徑的飛輪。
智能大功率風車的風車活動葉片與框架接觸面，設置帶凹槽的減振橡 塑條，或者其它減振設施，降低噪音。
智能大功率風車的葉片做功受力面，設計為粗糙的表面，以增加了葉 片做功的效率；背面設計為光滑的表面，以減少葉片不做功時的阻力。
智能大功率風車會借助風力自動改變做功葉片受力面積。當迎風做功 時，葉片會自動展開到最大面積，實現(xiàn)最大出力；當逆風不做功時，葉片 會借助風力自動將原面積縮小成線狀，從而成倍增加了風車單組葉片做功 的效率。同時，智能大功率風車能夠在風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)模地提高單臺風車的總功率。
才艮據(jù)"風能利用^R術"郭新生著，《化學工業(yè)出版社》2007年5月出
版。對風能利用技術做出下述明確表述 "理論上可用風能
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,
風能EM/2pFtv3
表示在時間t內(nèi)流過截面F的風能。
風能功率的大小與風速的立方成正比，也與流動空氣的密度和垂直流 過面積成正比。"——23p
風力機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
在垂直軸風機中，阻力差型風機 "若垂直軸風力機的葉片在順風與逆風方向時形狀不同，則氣流在兩 方向上作用于葉片的阻力，就有懸殊差別，因而使風車順利轉(zhuǎn)動。
以風杯式風速表
設葉片中心在風速中運動的線速度為u,風作用于風杯半球的凹面時， 順風驅(qū)動阻力為T=l/2pCT1F (v u"
逆風驅(qū)動阻力為T2 = l/2pCT2F (v+u)2
v為風速、式中CT1、 CT2分別為杯形葉片順風凹面，迎風凸面的阻力系數(shù)半球風杯Cn可達1. 33，而Cn的值僅為0. 34; 風杯式風力才幾的功率P P = l/2pF [CT1(v u)2 CT2 (v+u)2] u，，——86p
智能大功率風車是智能垂直軸型風車，會借助風力自動改變做功葉片受 力面積，當迎風做功時，葉片會自動展開到最大面積，實現(xiàn)最大出力；當 逆風不做功時，葉片會借助風力自動將原面積縮小成線狀，從而成倍增加 了風車做功的效率。
顯然，智能大功率風車的葉片逆風驅(qū)動阻力系數(shù)的Ct2的植會更小于 0.34;這里，i殳智能大功率風車的葉片順風凹面4故功時面積為F ,迎風凸 面不做功時面積由于縮小成線條狀，為F的n分之一。 設迎風凸面不做功時縮小后的面積為f,即nf = F, 按照風杯式風力機的功率P公式 P = l/2pF [CT1(v u)2 CT2 (v+u)2] u，， 將F、 f乘進式中，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，使智能大功率風車的功率有效P會成 倍增加，極大地提高了智能大功率風車的單組葉片的輸出功率。
智能大功率風車有下述技術特征和優(yōu)點
1)智能大功率風車是智能垂直軸型風車，它由3只或多只葉片組成一組， 工作時不需要對風裝置，任何方向來風都可以使它做功；傳動設備可以 安裝在塔桿的下部，方便維護，降低造價。2) 智能大功率風車的風車葉片底面是活動的，底面上緣設置鉸鏈與葉片框
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力自動改變做功受力截面面積。當葉片迎風做功 時，底面會自動緊貼邊緣底框架，使做功截面面積最大化，實現(xiàn)最大出 力；當葉片逆風不做功時，活動的底面會在風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)，從而成倍增加了風車單組 葉片做功的效率。
3) 智能大功率風車能夠進行組合，在風車塔桿的垂直和水平方向，增加葉 片轉(zhuǎn)組進行組合，可以超大規(guī)模地提高了單臺風車的總功率。
4) 智能大功率風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，可以在垂直軸上設置一個或多個不同半徑的飛輪。
5) 智能大功率風車的風車活動葉片與框架接觸面，設置帶凹槽的減振橡塑 條，或者其它減振設施，降低噪音。
6) 智能大功率風車的葉片做功受力面，設計為粗糙的表面，以增加了葉片 做功的效率；背面設計為光滑的表面，以減少葉片不做功時的阻力。
7) 智能大功率風車轉(zhuǎn)動梁、桿的設計，逆風不做功的截面，設計為一個迎 風銳角或半圓弧，以減少風的阻力。
8) 智能大功率風車的葉片的使用的材料要求強度高、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)由于智能大功率風車是垂直軸型的風車，它的傳動比也非常適宜做為船 用動力，水面任何方向來風都可以帶動螺旋槳做功，實現(xiàn)逆風行舟。


圖1:為本實用新型智能大功率風車的示意圖； 圖2:為本實用新型東西向葉片的前示意圖； 圖3:為本實用新型風車葉片的A—A剖面示意圖； 圖4:為本實用新型風車葉片的B—B剖面示意圖； 圖5:為本實用新型風車葉片的C—C剖面示意圖。
具體實施方式
實施例1:
由圖1所示實用新型智能大功率風車的單組葉片工作示意圖。將智能 大功率風車的葉片凹面的底面1近似矩形，邊緣2高度要根據(jù)實驗確定， 活動底面1上緣設置鉸鏈3,也可以在活動底面1的1/2以上部分設置轉(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。當葉片順風凹面4做功時，底面1會緊貼邊緣2 底框架做功；當葉片旋轉(zhuǎn)到凸面5迎風面不做功時，葉片凸面5的底面1 會在風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迎風面不做功時CT2阻力系數(shù)。 當葉片旋轉(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，在垂直軸上設置的飛輪6。
實施例2:
根據(jù)圖2所示的東西向葉片的前示意圖，將智能大功率風車葉片凹面 的底面1近似矩形，邊緣2高度要根據(jù)實驗確定，活動底面1上緣設置鉸 《連3,也可以在活動底面1的1/2以上部分設置轉(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。 當葉片順風凹面4做功時，底面1會緊貼邊緣2底框架做功；當葉片旋轉(zhuǎn) 到凸面5迎風面不做功時，葉片凸面5的底面l會在風力作用下自動上翻 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迎風面不做功時CT2阻力系數(shù)。
實施例3:
由圖3的A—A剖面示意圖所示，智能大功率風車葉片凹面的底面1 上緣與葉片框架邊緣2的下緣，設置鉸鏈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。當葉 片順風凹面做功時，底面1會緊貼邊緣2底框架做功。 實施例4:
由圖3所示，智能大功率風車葉片凹面的底面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。 實施例5:
由圖3所示，智能大功率風車葉片底面1凹面4做功受力面，設計為粗糙的表面，以增加了葉片做功的效率；背面凸面5設計為光滑的表面，以減
少葉片不做功時的阻力。
實施例6:
由圖4所示，智能大功率風車的風車葉片的B—B剖面示意圖，當葉片旋 轉(zhuǎn)到凸面迎風面不做功時，葉片底面1凸面5光滑的表面，在風力作用下自 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 有減振處理設施，葉片框架邊緣2與活動底面的接觸面也設置帶凹槽的減振 橡塑條8，或者其它減振設施，以降低噪音。風車轉(zhuǎn)動梁、桿、框架的設計， 迎風做功受力面9為平面，逆風不做功的截面IO,設計為一個迎風銳角或半 圓弧，以減少風的阻力。
實施例7:
由圖5所示，智能大功率風車的風車葉片的C一C剖面示意圖，智能大功 率風車葉片逆風不做功的邊緣截面ll,設計為一個迎風銳角或半圓弧，以 減少風的阻力。
權利要求1、智能大功率風車，由3只或多只葉片組成，其特征在于風車葉片底面是活動的，風車葉片底面上緣設置鉸鏈與葉片框架的下緣相連接；或在風車葉片底面的1/2以上部分設置轉(zhuǎn)動軸，風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)權利要求l所述的智能大功率風車，其特征在于風車葉片底面與 框架邊緣接觸面，設置帶凹槽的減振橡塑條。
3、 所述根據(jù)權利要求1或2所述的智能大功率風車，其特征在于風車葉 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)權利要求1或2所述的智能大功率風車，其特征在于在風車塔桿 上it置連4妄一個或多個不同半徑的飛庫侖。
5、 根據(jù)權利要求1或2所述的智能大功率風車,其特征在于:風車轉(zhuǎn)動梁、 桿，逆風不做功的截面，為一個迎風銳角或半圓弧。
專利摘要智能大功率風車，由3只或多只葉片組成，風車葉片底面是活動的，風車葉片底面上緣設置鉸鏈與葉片框架的下緣相連接；或在風車葉片底面的1/2以上部分設置轉(zhuǎn)動軸，風車葉片底面單向向上翻動接近90度，允許氣流單向通過。風車葉片底面與框架邊緣接觸面，設置帶凹槽的減振橡塑條。有下述優(yōu)點傳動設備可以安裝在塔桿的下部，方便維護，降低造價。增加了風車單組葉片做功的效率。由于智能大功率風車是垂直軸型的風車，它的傳動比也非常適宜做為船用動力，水面任何方向來風都可以帶動螺旋槳做功，實現(xiàn)逆風行舟。
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