CN103397981B - 风能动力加速翼 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风能动力叶片，尤其是涉及一种重叠使用兜风叶、且能延长动力矩的风能动力加速翼。本发明产品由弧形立壁、紧定孔、基础翼、定位孔、平翼、扩展翼六个组成部分结合组成，根据天然风能、流体动力、绕流物体阻力等原理，克服目前公知风能动力叶片风能利用效率低、力矩短、结构庞大、不能全方位利用天然风力等缺陷，形成一种动力矩长、稳定性强、阻力小、没有风力格禁的风能动力加速翼片，且有实施简单，制造简易的优点，所形成产品结构美观大方，坚实耐用，使用方便，具有广阔的市场空间和较高的经济附加价值。

Description

风能动力加速翼
技术领域
本发明涉及一种风能动力叶片，尤其是涉及一种重叠使用兜风叶、且能延长动力矩的风能动力加速翼。
背景技术
风能动力翼，又称“风能扇叶”，是指一种通过兜截天然风力而获得机械动能的物理设备。目前公知的风能动力翼，大体有轮式、帆式、扇式、螺旋桨式等多种形态，这些形态虽然均能将空气运动产生的能量转化为机械能，但也存在着利用效率低、力矩短、结构庞大、不能全方位利用天然风力等缺陷，从而影响了公知风能动力翼的使用功能、应用范围及社会经济价值。
发明内容
本发明的目的，在于克服目前公知风能动力翼风力利用效率低、结构庞大等缺陷，向公众提供一种独特的风能动力加速装置。该装置除了能够像公知风能动力翼一样兜截天然风力之外，还通过叠加动力翼、延长动力矩、精简中心轴等设置，从而使风能动力翼有了适应性更广、运行更可靠、效能更稳定等优点。
本发明实现发明目的所依据的原理有：天然风能原理、液体动力原理、绕流物体阻力原理等。
1，天然风能原理：风能，是指由于空气运动产生的能量，是属于可更新的、干净的能源。风能的利用受到地理的限制，风速较大、风向稳定、变幅较小的风宜于风力发电站发电。
2，流体动力原理：当流体流向物体时，如物体受到的推力大于物体静止的惯力，则物体被推动；如物体受到的推力小于物体静止的惯力，则物体保持静止；物体被推动运动状态变化的快慢（加速度的大小），跟推力的大小成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。
3，绕流物体阻力原理：当流体定常流向物体时，物体所受的阻力由摩擦阻力和压差阻力所组成，用阻力系数来表示。阻力系数的大小，不仅与流体性质、流动情况、物体表面粗糙度有关，而且与物体的特征面积（迎流面积）成有关、物体的形状有关；其中，物体迎流面积（物体在垂直于来流速度方向上的最大投影面积）越大，所受到的阻力越大，物体迎流面积越小，所受到的阻力越小。
本发明为解决技术问题所采用的方案是：
⑴将产品分为平翼、基础翼、扩展翼、弧形立壁、定位孔、紧定孔六个组成部分来设计，其中，基础翼是整个产品的主体，用于兜截自然界中的空气流体；平翼置于基础翼内侧，用于延长基础翼兜风的力矩；扩展翼置于基础翼的外侧，用于扩大产品迎流面积，增大产品的推力，加速产品旋转速度；弧形立壁置于基础翼的下端，用于限定基础翼的形态；定位孔置于平翼的前端，用于确定产品在外部风能设备中的物理方位；紧定孔置于弧形立壁的中部，用于以三维定位方式紧固产品在外部风能设备中的位置；
⑵将基础翼结构设计为球形壳体的局部形状，以最大限度地增加产品在迎风时的迎流面积，减少产品在逆风时的阻力系数。
⑶将扩展翼结构同样设计为球形壳体的局部形状，且将扩展翼融合附着在基础翼外侧，以求在几乎不增加产品逆流阻力系数的前提下增大产品的迎流面积，延长产品动力矩。
⑷将平翼设计为平展形态，且使其与基础翼内侧融为一体，在尽可能减少产品逆风阻力的前提下延长产品的动力矩。
⑸将定位孔设置在平翼前端宽度尺寸线的平分线上，且使定位孔轴心线与平翼顶面呈垂直状态。
⑹将紧定孔的数量设置为2，且使其位于弧形立壁中部的对称两侧，其轴心线与弧形立壁轴心线垂直相交。
⑺使用红色透明的工程塑料作为产品的制造材质，以确保产品具有环形阵列组成中国式大红灯笼的应用前景。
通过上述一系列技术方案的实施，本发明产品除了具有与公知风能动力翼一样的优点之外，还可以取得下列有益效果：
⑴动力矩长──通过设置平翼和扩展翼，使产品的兜风动力矩显著增长，产品运行更加耐受力，能够驱动更大功率的发电机。
⑵稳定性强──以三维定位的方式设置产品的定位孔和紧定孔，使产品能够更加牢固地附着在外部风能设备上，运行安全可靠，稳定性强。
⑶阻力小──将基础翼和扩展翼均设置为逆流阻力最小、迎流兜风能力最大的球形壳体局部形态（有如碗形样式），在确保兜风能力最大的前提下，将风阻降低到最低程度，大幅提升了动力翼的风能应用效率。
⑷没有风力格禁──产品能够使用环形阵列形式组成风能动力轮，可以全方位地兜截来自任何方向的天然风力，使用是没有风向角度方面和风力大小方面的限制，适应性广。
此外，本发明还有实施简单，制造简易的优点，所形成产品结构美观大方，坚实耐用，使用方便，市场空间广阔，具有较高的经济附加价值。
下面，结合一实施例及附图，对本发明作进一步说明。
附图说明
图1，是本发明一实施例产品组织结构示例图。
图2，是本发明一实施例产品形态示例图。
图3，是本发明一实施例产品正视尺寸示例图。
图4，是本发明一实施例产品俯视尺寸示例图。
图5，是本发明一实施例产品应用示例图。
具体实施方式
本发明作为一项产品制造的技术方案，通过相应组成部分的有机结合，可以使方案得到具体实施。本发明一实施例产品组织结构如图1所示。
图1中，产品仅由弧形立壁、紧定孔、基础翼、定位孔、平翼、扩展翼六个组成部分结合组成。
实施例中，根据弧形立壁、紧定孔、基础翼、定位孔、平翼、扩展翼六个组成部分结合组成的成型产品，其形态如图2所示。
图2中，按照标号顺序排列的组成部分依次是：弧形立壁（1）、紧定孔（2）、基础翼（3）、定位孔（4）、平翼（5）、扩展翼（6）；其中，定位孔组成部分（2）的数量为2，其它组成部分的数量各自为1。
图2中，每一组成部分均有自己的结构形态，其中，基础翼组成部分（3）为球形壳体的局部形态，是整个产品的主体部分；平翼组成部分（5）的上下两面，均为平展状态；平翼组成部分（5）的前端，垂直设置着定位孔（4），平翼组成部分（5）的后端，与基础翼组成部分（3）的上端内侧平滑连接；弧形立壁组成部分（1）的结构，为柱形壳体的局部形态，弧形立壁组成部分（1）的上端，与基础翼组成部分（3）的下端内侧转折连接；且在弧形立壁组成部分（1）的中部，设置着二个轴向对称的紧定孔；扩展翼组成部分（6）的结构，为球形壳体的局部形态，整个扩展翼组成部分（6）设置在基础翼组成部分（3）的外侧，且扩展翼组成部分（6）内侧与基础翼组成部分（3）的外侧转折相连，扩展翼组成部分（6）圆心与基础翼组成部分（3）的圆心在同一平面上。
具体实施过程中，通过弧形立壁、紧定孔、基础翼、定位孔、平翼、扩展翼六个组成部分紧密结合形成的成型产品，使用透明的红色工程塑料制造。
实施例中，产品各组成部分之间的正视尺寸比例关系，如图3所示。
图3中，整个产品最大长度（A）与最大高度（D）之间的数值比例，在1:1.1到1:1.2之间。
另外，弧形立壁内侧到平翼前端之间的水平距离（B）；与整个产品最大长度（A）之间的数值比例，在1:6.2到1:6.6之间；弧形立壁组成部分的高度（C），与整个产品最大高度（D）之间的数值比例，在1:10.6到1:11.0之间。
产品组成部分之间的俯视尺寸比例关系，如图4所示
图4中，整个产品最大长度（A）与最大宽度（P）之间的数值比例，在0.45:1到0.50:1之间。
同样在图4中，平翼组成部分的前端宽度（J），与弧形立壁组成部分弦长（K）之间的数值比例，在1:1.9到1:2.1之间；平翼组成部分前端宽度（J）与整个产品最大宽度（P）之间的数值比例，在1:9.3到1:9.7之间；扩展翼组成部分的外径（O），与基础翼组成部分外径（N）之间的数值比例，在1:1.4到1:1.6之间；扩展翼组成部分的外径（O）与整个零件最大长度（A）之间的数值比例，在1:1.8到1:2.0之间；扩展翼组成部分圆心与基础翼组成部分圆心在垂直投影面上的纵向间距（E），和这两者在垂直投影面上横向间距（F）之间的数值比例，在1:4.4到1:4.7之间；扩展翼组成部分圆心与基础翼组成部分圆心在垂直投影面上的纵向间距（E），和整个产品最大宽度（A）之间的数值比例，在1:4.4到1:4.8之间；扩展翼组成部分圆心与定位孔组成部分圆心在垂直投影面上的纵向间距（E），和整个产品最大宽度（P）之间的数值比例，在1:1.6到1:1.9之间：基础翼组成部分圆心与定位孔组成部分圆心在垂直投影面上的横向间距（H），与整个产品最大长度（A）之间的数值比例，在1:53到1:57之间。
还是在图4中，定位孔组成部分的轴心，位于平翼前端宽度尺寸线的平分线上，且定位孔组成部分轴心与平翼前端宽度尺寸线的间距（M），和整个产品最大长度（A）之间的数值比例，在1:42到1:45之间；定位孔组成部分的直径（L），与紧定孔组成部分直径（G）之间数值比例，为1:1；与扩展翼组成部分球体半径（O）之间的数值比例，在1:32到1:35之间；与基础翼组成部分球体半径（N）之间的数值比例，在1:48到1:52之间；与整个产品最大长度（A）之间的数值比例，在1:60到1:66之间。
通过弧形立壁、紧定孔、基础翼、定位孔、平翼、扩展翼六个组成部分紧密结合形成的风能动力加速翼成型产品，主要应用于风能动力轮设备上，其应用情况如图5所示。
图5中，通过多个风能动力加速翼成型产品的环形阵列组合，再与内架、轴承、护圈（8）等零件紧定配合，可形成完整的风能动力轮装置；如再与挂架（7）、饰件（9）、缨穗（10）配合，可形成自发光的风能灯笼；若再在其中设置上齿轮、发电机等部件，便就是具有中国特色的风能灯笼发电机。
在实际开发过程中，产品各零件的形状、规格、方位等，均可以根据功能的需要而灵活变通，从而实现多种规格、多种型号的有机组合，形成多种实施方案，开拓出千姿百态的产品。

Claims (5)

1.一种风能动力加速翼产品，由弧形立壁、紧定孔、基础翼、定位孔、平翼、扩展翼六个组成部分结合组成，其特征是：
⑴所述的弧形立壁、紧定孔、基础翼、定位孔、平翼、扩展翼这六个组成部分，除紧定孔组成部分的数量为2之外，其它组成部分的数量各自为1；
⑵所述的基础翼组成部分，为球形壳体的局部形态，是整个产品的主体部分；
⑶所述的平翼组成部分，上下两面均为平展状态，其前端垂直设置定位孔，其后端与基础翼的上端内侧平滑连接；
⑷所述的弧形立壁组成部分，为柱形壳体的局部形态，其上端与基础翼的下端内侧转折连接，且在立壁的中部，设置二个轴向对称的紧定孔；
⑸所述的扩展翼组成部分，为球形壳体的局部形态，设置在基础翼的外侧，且其内侧与基础翼的外侧转折相连，其圆心与基础翼的圆心在同一平面；
⑹所述扩展翼组成部分的外径，与基础翼组成部分外径之间的数值比例，在1:1.4到1:1.6之间；与整个零件最大长度之间的数值比例，在1:1.8到1:2.0之间；
⑺所述扩展翼组成部分圆心与基础翼组成部分圆心在垂直投影面上的纵向间距，和这两者在垂直投影面上横向间距之间的数值比例，在1:4.4到1:4.7之间；扩展翼组成部分圆心与基础翼组成部分圆心在垂直投影面上的纵向间距，和整个产品最大宽度之间的数值比例，在1:4.4到1:4.8之间；
⑻所述扩展翼组成部分圆心与定位孔组成部分圆心在垂直投影面上的纵向间距，和整个产品最大宽度之间的数值比例，在1:1.6到1:1.9之间：基础翼组成部分圆心与定位孔组成部分圆心在垂直投影面上的横向间距，与整个产品最大长度之间的数值比例，在1:53到1:57之间；
⑼所述定位孔组成部分的轴心，位于平翼前端宽度尺寸线的平分线上，且定位孔组成部分轴心与平翼前端宽度尺寸线的间距，和整个产品最大长度之间的数值比例，在1:42到1:45之间；
⑽所述定位孔组成部分的直径，与紧定孔组成部分直径之间数值比例，为1:1；与扩展翼组成部分球体半径之间的数值比例，在1:32到1:35之间；与基础翼组成部分球体半径之间的数值比例，在1:48到1:52之间；与整个产品最大长度之间的数值比例，在1:60到1:66之间；
⑾通过弧形立壁、紧定孔、基础翼、定位孔、平翼、扩展翼六个组成部分紧密结合形成的成型产品，使用透明的红色工程塑料制造；整个产品最大长度与最大高度之间的数值比例，在1:1.1到1:1.2之间；整个产品最大长度与最大宽度之间的数值比例，在0.45:1到0.50:1之间。
2.根据权利要求1所述的风能动力加速翼产品，其特征是：所述弧形立壁内侧到平翼前端之间的水平距离；与整个产品最大长度之间的数值比例，在1:6.2到1:6.6之间。
3.根据权利要求1所述的风能动力加速翼产品，其特征是：所述弧形立壁组成部分的高度，与整个产品最大高度之间的数值比例，在1:10.6到1:11.0之间。
4.根据权利要求1所述的风能动力加速翼产品，其特征是：所述平翼组成部分的前端宽度，与弧形立壁组成部分弦长之间的数值比例，在1:1.9到1:2.1之间；平翼组成部分前端宽度与整个产品最大宽度之间的数值比例，在1:9.3到1:9.7之间。
5.根据权利要求1所述的风能动力加速翼产品，其特征是：通过弧形立壁、紧定孔、基础翼、定位孔、平翼、扩展翼六个组成部分紧密结合形成的成型产品，主要应用于风能动力轮设备；通过多个成型产品的环形阵列组合，再与内架、轴承、护圈零件紧定配合，形成完整的风能动力轮装置；再与挂架、饰件、缨穗配合，形成自发光的风能灯笼；再在其中设置上齿轮、发电机部件，便就是具有中国特色的风能灯笼发电机。
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