CN101054950A - 磁悬浮钢筋混凝土筑造冲压喷气式翼形风帆风力发电机 - Google Patents
磁悬浮钢筋混凝土筑造冲压喷气式翼形风帆风力发电机 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种磁悬浮钢筋混凝土筑造的冲压喷气式翼形风帆风力发电机，是综合现代空气动力学的设计理念、在保留传统翼形风帆的基础上，彻底改变了风帆的内部结构，因为采用了大面积的、冲压喷气式翼形风帆的技术原理、使风力发电机实际捕风的面积大增，所以也大幅度的提高了单座风力发电机的发电功率。本发明不仅采用了冲压喷气式翼形风帆风结构，还结合了现代磁悬浮地基轨道技术、机电一体控制技术和传统廉价的、经久耐用的钢筋混凝土结构筑造的生产工艺。从而使整个风力发电机系统、不但有利于高效率大功率发电，而且还具有无机械摩擦；无噪音；无生态污染；使用寿命周期长，因冲压喷气式翼形风帆风力发电机的主体结构、是完全由钢筋混凝土筑造，因而也省去复杂的机械加工、降低了生产制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁悬浮钢筋混凝土筑造的冲压喷气式翼形风帆风力发电机，尤其涉及到冲压喷气式翼形风帆的风帆结构的技术方法。
背景技术
虽然风力资源是水力资源的10倍以上！但由于风力资源分部空间广阔、不像水力资源那样相对集中；空气的密度也仅为水密度的800份之一、而且空气又是可压缩性的，两者的物理特性差异太大！这就给人类大规模利用风能资源带来了许多技术障碍。目前世界广泛应用的主流水平轴旋翼风力发电机、一直采用的是传统的风车原理，风能的转换、仅靠旋翼叶片有限的受风面积和风轮的扫风面积，来捕捉风能。人们为了提高风电的转换效率、又不得不加大风车叶片的有效直径、这样做虽然增加了一些风电功率、但随之也带来了一系列的、难以解决的矛盾；直径的增大、叶尖处的线速和风速比也随之增大，从而使现代高科技新材料和物理结构被迫承受极限的打击；即使增加叶片的数量、叶轮水平轴.及风车整体结构也摆脱不了同样的命运，不仅如此、由于以上的物理结构特点，还带来了声波噪音；生态的破坏；三维空间的运动污染等，还有工艺结构复杂、造价高、使用寿命周期短，同时风力发机的发电功率也很难做大。翻开人类三千年的风能应用史、不难发现只有古老的风帆结构似乎才能够大面积的捕捉风能，但是随着风帆面积的增大、随之而来的风帆面迎面阻力也加大；同时也带来大型结构、材料、生产工艺和制造性价比等一系列的技术难题。
发明内容
本发明是针对以上的不足、从风帆内部入手，综合现代空气动力学的设计理念、在保留传统翼形风帆的基础上，彻底改变了风帆的内部结构，它们是由翼形风帆内部的多个单元射流气道组成的冲压喷气系统，当气流冲压风帆一个面时、形成高压区；而对应风帆的另一面则形成低压区。风帆高压区面的一部分高压气流、经由翼形风帆面的导向而分流、另一部分高压气流则直接进入翼形风帆面上的冲压孔、同时也吸引风帆头部的进气道的气流；由于风帆对应的另一面是低压区、因此冲压的气流、夹带着风帆头部进气道的气流、经向对应风帆另一面的喷气孔低压区喷出，不但使整个风帆增强了向风帆头部方向运动的合力，同时也降低风帆面的迎风阻力。
因为采用了大面积的冲压喷气式翼形风帆的技术原理、使风力发电机实际捕风的面积大增，所以也大幅度的提高了单座风力发电机的发电功率。本发明不仅采用了冲压喷气式翼形风帆风结构，还结合了现代磁悬浮地基轨道技术、机电一体控制技术和传统廉价的、经久耐用的钢筋混凝土结构筑造的生产工艺。从而使整个风力发电机系统、不但有利于高效率大功率发电，而且还具有无机械摩擦；无噪音；无生态污染；使用寿命周期长，因冲压喷气式翼形风帆风力发电机的主体结构、是完全由钢筋混凝土筑造，因而也省去复杂的机械加工、降低了生产制造成本。
附图说明
附图1冲压喷气式翼形风帆平面示意图。
附图2钢筋混凝土筑造冲压喷气式翼形风帆立体示意图。
附图3六级冲压喷气单元立体结构示意图。
附图4、5、6、7、8、9、10、11是风帆圆周运动分解示意图。
附图12磁悬浮冲压喷气式翼形风帆风力发电机平面示意图。
附图13钢筋混凝土结构及磁悬浮冲压喷气式翼形风帆风力发电机截面示意图。
附图14钢筋混凝土结构及磁悬浮冲压喷气式翼形风帆风力发电机系统立体结构示意图。
图中表示：
1.射流气道 2.风帆俯视平面图 3.风帆面平面图 4.风帆头部平面图 5.风帆面A 6.风帆面B 7.电控气流调节卷闸门 8.冲压喷气孔 9.风帆面冲压喷气孔群组 10.风帆尾11.风帆头 12.风帆头部进气道电控气流调节卷闸门13.风帆头部进气孔 14.风帆头进气孔群组 15.单元六级冲压喷气孔A 16.单元六级冲压喷气孔B 17.单元风帆头部进气孔 18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29.风帆平面图组 30.内外环磁悬浮轨道 31.环形磁悬浮运转平台 32.风帆截面 33.地下基础 34.地上基座 35.磁悬浮地锚A 36.液压制动系统 37.磁电减速系统 38.直线发电机组系统 39.钢筋混凝土运转平台截面 40.磁悬浮地锚B 41.工程地道 42、43.主混凝土钢筋系统 44、45.封闭式磁悬浮导向轨道系统 46.通道大门A 47.地上混凝土基础平台 48.钢筋混凝土运转平台系统 49.通道大门B 50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61.钢筋混凝土浇注的冲压喷气式翼形风帆组。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示的冲压喷气式翼形风帆、主要是由翼形风帆中的1.射流气道和附图，3六级冲压喷气单元组成，并由冲压喷气单元在5.风帆面A 6.风帆面B的两个面上排列成阵列，构成附图2钢筋混凝土筑造的冲压喷气式翼形风帆立体结构。18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29每座冲压喷气式翼形风帆都是用钢筋混凝土是直接浇注、并均匀分布在磁悬浮钢筋混凝土筑造的环形运转平台上，见图14中的50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61和48所示。钢筋混凝土环形运转平台48、悬浮在六维导向的封闭式磁悬浮轨道上见44、45，35、40，磁悬浮可以是永磁斥力悬浮、也可以是电磁斥力悬浮。地上.地下钢筋混凝土地基见附图13中的33、34和42、43组成，38.是直线发电机组系统、并由运转平台下面的永磁体直接驱动直线发电机组。37、36分别构成磁电减速和液压制动系、必要时38永磁直线发电机组系统也可参与磁电减速。当磁悬浮运转平台需要制动时、先启动磁电减速系统、使运转速度降低到规定值以下、然后再启动液压制动系统、最后使运转平台完全制动。以上组合、构成了磁悬浮钢筋混凝土筑造的、冲压喷气式翼形风帆风力发电机的完整系统。
磁悬浮钢筋混凝土筑造的、冲压喷气式翼形风帆风力发电机的动力来源、主要是靠磁悬浮运转平台上的冲压喷气式翼形风帆、对风能大面积的高效率的转换，见附图12磁悬浮冲压喷气式翼形风帆风力发电机平面示意图以及附图4、5、6、7、8、9、10、11风帆圆周运动分解示意图可知，冲压喷气式翼形风帆、在东、南、西、北、各不同方向的圆周运动、对风的不同迎角都有良好的前进运动合力导向；当风帆运行到图4位置时、气流冲压风帆一个面时、形成高压区、而对应风帆的另一面则形成低压区。风帆高压区面的高压气流、一部分直接进入翼形风帆面上的冲压孔、同时也吸引风帆头部的进气道的气流、由于风帆对应的另一面是低压区、因此冲压的气流、夹带着风帆头部进气道的气流、经向对应风帆另一面喷气孔的低压区喷出，不但使整个风帆增强了向风帆头部方向运动的合力，同时也降低风帆面的迎风阻力。由于翼形面的风帆本生也具有向前运动的合力，同时加上本发明的冲压喷气射流气道产生的合力，可使合力效率增加20％以上。风帆运行至图6、图8、图10位置时基本原理相同、只是运动方向不同；当风帆运行到图5位置时、风帆相对顺风状态，因所有风帆都均匀分布并固定在同一磁悬浮运动平台上互相制约着、这里我们只能假设风速大于图5风帆的运动速，这时风经风帆左右两边的翼尾面导向同时斜冲压喷气孔.加上进气道气流的合力，使风帆左右的冲压喷气孔周边形成向前运动的滚动气旋；当风帆运行到图9位置时、顶风气流冲压风帆头部的进气道.并逐级分别由风帆左右两边的喷气孔喷出；同时顶风气流因风帆两边的翼面导向，致使顶风气流分别将风帆两面的喷气孔喷出的气流连推带拉使整个风帆形成向前运动的合力、由于风帆头部开设的进气道也使翼形风帆的头部阻力大大降低；当风帆运行到图7位置和图11位置时，此时一个风帆面正对风压气流、形成较大正压区、同时在风帆的另一面也形成较大的负压区、也产生很大的阻力，同时冲压喷气射流系统也将发挥最大的效率、即将30％左右的阻力直接导向成向前运动的合力。
5.风帆面A、6.风帆面B上的冲压喷气孔群组和14风帆头部的进气孔群组、分别装有7.电控气流调节卷闸门、12.风帆头进气道电控气流调节卷闸门，以供在不同风速下电控同步调节冲压喷气孔和进气口的气流大小，使风帆的动力性能达到最优化。从降低系统成本考虑、所有气流孔也可不安装电控气流调节卷闸门，直接优化设计成固定大小尺寸的气流孔。
本发明不光局限于上述的具体实施方式，还可广泛应用于现代航空飞行器，、流体力学、陆地风帆、航海风帆、船身结构以及多功能冲压喷气式翼形风帆的建筑领域。
Claims (5)
1.一种磁悬浮钢筋混凝土筑造的冲压喷气式翼形风帆风力发电机，包括由钢筋混凝土筑造的喷气式翼形风帆，其特征在于所述的冲压喷气式翼形风帆。
2.按照权利要求1所述的磁悬浮钢筋混凝土筑造的冲压喷气式翼形风帆风力发电机，其特征在于冲压喷气式风帆和磁悬浮运转平台均由钢筋混凝土浇筑。
3.按照权利要求1所述的磁悬浮钢筋混凝土筑造的冲压喷气式翼形风帆风力发电机，其特征在于电控气流调节卷闸门(7)、风帆头部进气道电控气流调节卷闸门(12)，其特征还在于从降低系统成本考虑、所有风帆面上的气流孔也可不安装电控气流调节卷闸门，直接优化设计成固定大小的尺寸气流孔。
4.按照权利要求1所述的磁悬浮钢筋混凝土筑造的冲压喷气式翼形风帆风力发电机，其特征在于封闭式磁悬浮的轨道(44)(45)(35)(40)，磁悬浮可以是永磁斥力悬浮、也可以是电磁斥力悬浮。
5.按照权利要求1所述的磁悬浮钢筋混凝土筑造的冲压喷气式翼形风帆风力发电机，其特征在于所述的冲压喷气式翼形风帆，可应用于航空飞行器，陆地风帆，航海风帆及船身结构。
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