CN106121911B - 一种流线型采风装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流线型采风装置，其特征在于，包括：轮毂；支撑杆，M个支撑杆呈辐射状均布在轮毂的外圆周上；风斗，在每个支撑杆上从外向内依次设置有N个风斗，从而形成N个风斗组，每个风斗是在轮毂的圆周方向具有迎风口的空心、流线型曲面结构，流线型曲面从所述迎风口逐渐收缩为封闭曲面，其中，M≥3，N≥1。本发明提出一种流线型采风装置，以复合流线型风斗取代风杯，可减少各个方向风力作用于风斗背面的阻力，提高该装置的驱动力，并降低整体风阻，从而提高采风效率。

Description

一种流线型采风装置

技术领域

本发明涉及风能利用领域，具体地说，涉及一种流线型采风装置。

背景技术

世界上将风能转化成旋转的机械能主要有两种方式，分别是水平轴式和垂直轴式。水平轴式采用的是螺旋桨式叶片，面对风向，在风力作用下推动叶片转动，这种方式的风能利用率相对较高，但是该方式必须配备风向舵，使得螺旋桨叶片正面迎对来风，当风向不稳定时，对风能的采集效果影响较大。垂直轴式最典型的结构型式是三杯式风速仪，它是利用凹面迎风所受推力与凸面迎风所受阻力之差产生的旋转驱动力，风杯的形状主要是半球形和圆锥形两种。这种结构型式不受风向的限制，转动比较稳定，但存在驱动力小，整体风阻大的问题，所以一般用于感应风速，未能用于动力输出。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种流线型采风装置，其特征在于，包括：轮毂；支撑杆，M个支撑杆呈辐射状均布在轮毂的外圆周上；风斗，在每个支撑杆上从外向内依次设置有N个风斗，从而形成N个风斗组，每个风斗是在轮毂的圆周方向具有迎风口的空心、流线型曲面结构，流线型曲面从所述迎风口逐渐收缩为封闭曲面，其中，M≥3，N≥1。

优选地，所述流线型曲面由一组沿轮毂圆周向的流线型曲线族和一组沿轮毂径向的流线型曲线族复合而成。

优选地，支撑杆穿过迎风口的曲面的将风斗固定在支撑杆上。

优选地，同一风斗组的风斗是设置在距离轮毂中心距离相等的位置上。

优选地，每个风斗的迎风口上设置有防护网。

优选地，在轮毂上还设置有制动装置。

本发明提出一种流线型采风装置，以复合流线型风斗取代风杯，可减少各个方向风力作用于风斗背面的阻力，提高该装置的驱动力，并降低整体风阻，从而提高采风效率。

附图说明

通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是表示本发明的实施例涉及的流线型采风装置的立体示意图一；

图2是表示本发明的实施例涉及的流线型采风装置的俯视图；

图3是表示本发明的实施例涉及的风斗的正视图；

图4是表示本发明的实施例涉及的风斗的后视图；

图5是表示本发明的实施例涉及的风斗的侧视图；

图6是表示本发明的实施例涉及的复合流线型采风的立体示意图二。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的流线型采风装置的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

图1是表示本发明的实施例涉及的流线型采风装置的立体示意图一；图2是表示本发明的实施例涉及的流线型采风装置的俯视图。如图1、图2所示，本发明提供一种流线型采风装置，该流线型采风装置由轮毂1和M个支撑杆2，以及在每个支撑杆上的N个风斗3组成。具体地说，M个支撑杆2呈辐射状均布在轮毂1的外圆周上，每个支撑杆2上从外向内设置有N个风斗3，从而沿径向形成N组风斗，同一风斗组3风斗设置在距离轮毂中心距离相等的位置上。其中，风斗3为斗状空心几何体，也即是说，其外形类似于料斗。每个风斗3为在圆周向具有迎风口31的空心、流线型曲面结构，流线型曲面从所述迎风口逐渐收缩为封闭曲面，并且，所有风斗的迎风口31均朝向同一圆周方向。支撑杆2穿过迎风口的一端，将风斗固定在支撑杆上。其中，M≥3，N≥1。从图2中可以看出，该采风装置在使用时将轮毂竖直地安装在动力输出轴上，风能驱动轮毂即可带动动力输出轴转动。以下的实施例仅以5个支撑杆为例进行说明，但本实施例并不用于限制支撑杆的数量。

图3是表示本发明的实施例涉及的风斗的正视图。图4是表示本发明的实施例涉及的风斗的后视图。图5是表示本发明的实施例涉及的风斗的侧视图。下面结合图3至图5描述风斗的结构。风斗3的流线型曲面是从迎风口的截面沿着预设的轨迹向尾部逐渐收缩形成的。除迎风口外，曲面是封闭的。其收缩的轨迹可以是直线，也可以是曲线。具体地说，风斗3由一组流线型曲线族4从迎风口沿着预设轨迹延伸并收缩，例如沿轮毂圆周向延伸并收缩，并且，一组沿轮毂径向分布的流线型曲线族5和流线型曲线族4复合成流线型曲面，使得风斗的整个表面呈流线型，其表面平滑，基本不会有湍流，能够减小风阻。当然以上仅是举例说明两个流线型曲线族复合成风斗的方式，流线型曲线族4当然可以不沿轮毂圆周方向，流线型曲线族5当然也可以不沿轮毂径向。

图1和图2中的流线型采风装置由轮毂1和5个支撑杆2，以及5个风斗3组成，5个支撑杆2呈辐射状均布在轮毂1的外侧，每个支撑杆2的外端设置1个风斗3，所有风斗3沿圆周方向顺序排布。当风从任一方向吹来时，正面迎风的风斗所受推力大于背面迎风的风斗所受阻力，从而驱动轮毂旋转。例如，当风沿图2中箭头方向吹来时，风斗3的迎风口基本对着来风，而风斗6的迎风口背对来风方向，而且由于风斗的流线型设计，使得风对风斗3的推力大于风对风斗6的推力，从而使得采风装置能够顺时针旋转，在风力的不断推动下，风斗即可不断旋转，并将能量由动力输出轴传输到外部的例如发电装置上。

本实施例的流线型采风装置采用多个流线型风斗驱动轮毂转动，该结构有效降低了采风装置的背面阻力和侧面阻力，所以增加了驱动力，降低了整体风阻，从而提高了采风效率。

此外，图6是表示本发明的实施例涉及的流线型采风装置的立体示意图二。从图6中可以看出，该采风装置的结构和以上所述基本相同，其区别仅在于，每个支撑杆2从外向内设置有2个风斗，即风斗3和风斗7，所有风斗沿圆周方向顺序排布。并且，所有风斗3距离轮毂中心的距离相同，所有风斗7距离轮毂中心的距离也都相同。该结构充分利用空间，在每个支撑杆上增加了一个风斗，可捕获更多风能，进一步提高采风效率。当然，根据该采风装置的大小，还可以再增加风斗，例如，根据支撑杆的长度，可以再增加风斗，只要能够达到合理匹配风能驱动和动力输出之间的关系即可。

此外，支撑杆的方向可以是沿轮毂轴向倾斜的，例如，可以沿轮毂轴线方向相对的设置两组支撑杆，即一组沿轴线的一个方向倾斜，另一组沿轴向的相反方向倾斜，并分别在每个支撑杆上安装风斗。

此外，在轮毂上还设置有制动装置，制动装置和动力输出轴上的转速传感器具有电路连接。当风力过大，使得动力输出轴的转速超出安全极限时，制动装置能够将轮毂制动。

此外，在风斗的迎风口上设置有防护网，能够防止大块的物体或飞鸟等进入风斗内。

本发明的流线型采风装置具有以下有益效果：

1、采风不受风向变化的影响，输出转速稳定。

2、由于流体在流线型物体表面主要表现为层流，没有或很少有湍流，这保证了物体受到较小的阻力。所以，在同样迎风面积的条件下，增加了正面迎风推力与背面迎风阻力的差值，从而提高了采风效率，并增加了采风装置的驱动力。

3、由本发明采用的复合流线型曲面，各方向迎风均为流线型，所以也减少了侧面迎风的阻力，从而减少了整体风阻。

4、由于该采风装置的整体风阻小，因此在适量增大迎风面积的情况下，不会增大风阻，从而提高采风量。所以该采风装置可以提供较大的驱动力，直接驱动其设备运行。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种流线型采风装置，其特征在于，包括：

轮毂；

两组支撑杆，每组包括M个支撑杆，呈辐射状均布在轮毂的外圆周上，并且，两组支撑杆是沿轮毂轴线方向相对倾斜设置的；

风斗，在每个支撑杆上从外向内依次设置有N个风斗，从而形成N个风斗组，每个风斗是在轮毂的圆周方向具有迎风口的空心、流线型曲面结构，流线型曲面从所述迎风口逐渐收缩为封闭曲面，

其中，M≥3，N≥1，

其中，所述流线型曲面由一组沿轮毂圆周向的流线型曲线族和一组沿轮毂径向的流线型曲线族复合而成。

2.根据权利要求1所述的采风装置，其特征在于，支撑杆穿过迎风口的曲面的将风斗固定在支撑杆上。

3.根据权利要求1所述的采风装置，其特征在于，同一风斗组的风斗是设置在距离轮毂中心距离相等的位置上。

4.根据权利要求1所述的采风装置，其特征在于，每个风斗的迎风口上设置有防护网。

5.根据权利要求1所述的采风装置，其特征在于，在轮毂上还设置有制动装置。