CN113982824A - 一种通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置，包括翼型结构、滑动结构和攻角改变结构；翼型结构包括两个翼型、端连接杆和后端轴承杆；滑动结构包括滑块、棘爪和轴承；滑块前表面的上部以及后表面的下部均设置有带帽圆柱杆，棘爪转动安装于带帽圆柱杆，且棘爪与带帽圆柱杆通过弹簧相连接；棘爪前端部嵌入棘轮的轮齿之间；棘爪的后端部靠近滑块的一侧设置凹陷部；攻角改变结构包括框架，滑块通过滚轮滑动安装于框架；框架还包括两个附件外杆，翼型结构能够带动滑动结构在两个附件外杆之间上下运动；框架还包括分别设置于另一条滑轨所在边的前表面下部和后表面上部的凸台。本发明的技术方案能够更快速的改变攻角。

Description

一种通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置

技术领域

本发明涉及发电装置领域，具体而言，尤其涉及一种通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置。

背景技术

大型风电装置成本较高，且一般安装位置要求较为平缓的陆地；同时一般三叶桨风电装置，迎风安装，受风面积大，除了可以使叶片周向转动还会使叶片在来流维度颤动。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置。本发明主要利用翼的地效应以及攻角的变化来使翼型上下移动进行发电。

本发明采用的技术手段如下：

一种通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置，包括翼型结构、滑动结构和攻角改变结构；

所述翼型结构包括两个翼型，两个所述翼型之间通过前端连接杆和后端轴承杆相连接，所述后端轴承杆两端分别设置一个棘轮；

所述滑动结构包括滑块、棘爪和轴承；所述滑块左、右两侧分别设置有一个滚轮；所述滑块前表面的上部以及后表面的下部均设置有带帽圆柱杆，所述棘爪转动安装于所述带帽圆柱杆，且所述棘爪与所述带帽圆柱杆前端之间通过套设于所述带帽圆柱杆外部的弹簧相连接；所述棘爪前端部嵌入所述棘轮的轮齿之间；所述棘爪的后端部靠近所述滑块的一侧设置凹陷部，所述凹陷部包括一斜面；所述滑块中心设置用于安装所述轴承的通孔；所述后端轴承杆穿过所述轴承；

所述攻角改变结构包括框架，所述框架内侧壁滑轨，所述滑块通过所述滚轮滑动安装于所述滑轨；所述框架还包括设置于其中一条所述滑轨所在边上且与之相互垂直的两个附件外杆，两个所述附件外杆为上下设置，所述附件外杆与所述前端连接杆垂直，所述翼型结构能够带动所述滑动结构在两个所述附件外杆之间上下运动；所述框架还包括分别设置于另一条所述滑轨所在边的前表面下部和后表面上部的凸台，所述凸台一端的端面为与所述棘爪的凹陷部斜面相匹配的斜面结构。

进一步地，所述前端连接杆为底部削平的半圆柱形杆件；所述后端轴承杆102为圆柱形杆件。

进一步地，所述滑动结构还包括安装于所述滑块底部的滑杆，所述框架底部设置滑道，所述滑杆穿过所述滑道。

进一步地，每一侧的所述带帽圆柱杆均设置一个相应的所述棘爪，所述棘爪上设置与所述带帽圆柱杆相匹配的圆柱孔，所述棘爪通过所述带帽圆柱杆与所述圆柱孔相互配合安装于所述滑块。

进一步地，所述凹陷部安装有一个滑轮。

进一步地，位于前述前表面下部的所述凸台对应至所述滑块前表面上部的所述棘爪，所述凸台的上端面为所述斜面结构；位于前述后表面上部的所述凸台对应至所述滑块后表面下部的所述棘爪，所述凸台的下端面为所述斜面结构。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置，在相同速度下，相比于其他翼型发电装置，本发明设计的棘爪凹陷部斜面与凸台的斜面结构配合的方式能够更快速的改变攻角，这是因为通过上述斜面配合的结构在顺向通过斜面之后，攻角在力矩的配合下一直发生变化，当逆向通过斜面后攻角锁定；顺向通过斜面后，在力矩的作用下攻角一直向下变化，更容易快速完成攻角的变换，在相同时间，上下移动频率更高，发电多。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述发电装置结构示意图。

图2为所述翼型结构示意图。

图3为所述滑动结构爆炸示意图。

图4为所述攻角改变结构示意图。

图5为所述凸台结构示意图。

图6为所述棘爪安装示意图。

图7为所述棘爪的凹陷部结构示意图。

图8为所述棘爪与所述凸台接触状态示意图。

图9所述棘轮、所述棘爪和所述凸台接触状态示意图。

图10为所述攻角示意图。

图中：1、翼型结构；101、翼型；102、后端轴承杆；103、棘轮；104、前端连接杆；2、滑动结构；201、滑块；202、带帽圆柱杆；203、滑轮；204、滚轮箱；205、棘爪；2051、凹陷部；206、弹簧；207、滚轮；208、轴承；209、轴承球；210、滑杆；3、攻角改变结构；301、附件外杆；302、滑轨；303、滑道；304、凸台。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1-9所示，本发明提供了一种通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置，包括翼型结构1、滑动结构2和攻角改变结构3；

所述翼型结构1包括两个翼型101，两个所述翼型101之间通过前端连接杆104和后端轴承杆102相连接，所述后端轴承杆102两端分别设置一个棘轮103；

所述前端连接杆104为底部削平的半圆柱形杆件；所述后端轴承杆102为圆柱形杆件；

所述滑动结构2包括滑块201、安装于所述滑块201底部的滑杆210、棘爪205和轴承208；所述滑块201左、右两侧分别设置有一个滚轮箱204，所述滚轮箱204内通过横向设置的圆柱安装有滚轮207；所述滑块201前表面的上部以及后表面的下部均设置有带帽圆柱杆202，所述棘爪205转动安装于所述带帽圆柱杆202，具体的，每一侧的所述带帽圆柱杆202均设置一个相应的所述棘爪205，所述棘爪205上设置与所述带帽圆柱杆202相匹配的圆柱孔，所述棘爪205通过所述带帽圆柱杆202与所述圆柱孔相互配合安装于所述滑块201，且所述棘爪205与所述带帽圆柱杆202前端之间通过套设于所述带帽圆柱杆202外部的弹簧206相连接；所述棘爪205前端部为斜面，位于所述滑块201两侧的所述棘爪205的斜面朝向相反；所述棘爪205通过所述斜面嵌入所述棘轮103的轮齿之间；

所述棘爪205的后端部靠近所述滑块201的一侧设置凹陷部2051，所述凹陷部2051包括一斜面，所述凹陷部2051安装有一个滑轮203；在本实施例中，下文称所述棘轮205靠近所述滑块201的一侧为所述棘轮205的内侧，远离所述滑块201的一侧为所述棘轮205的外侧；

所述滑块201中心设置用于安装所述轴承208的通孔；所述后端轴承杆102穿过所述轴承208，从而实现所述翼型结构1与所述滑动结构2的连接；

所述轴承208包括内、外轴承座，且在所述内、外轴承座之间设置7个轴承球209；

如图10所示，攻角为翼弦与来流之间的夹角∠AOA；

所述攻角改变结构3包括框架，所述框架相对的两个内侧壁分别设置滑轨302，所述滑块201通过左、右两侧的所述滚轮207滑动安装于所述滑轨302，所述滑块201能够通过所述滚轮207在所述滑轨302内滚动实现在所述框架内部上下运动；

所述框架底部设置滑道303，所述滑杆210穿过所述滑道303，对所述滑块201的滑动起到导向作用；

所述框架还包括设置于其中一条所述滑轨302所在边上且与之相互垂直的两个附件外杆301，两个所述附件外杆301为上下设置，所述附件外杆301与所述前端连接杆104垂直，所述翼型结构1能够带动所述滑动结构2在两个所述附件外杆301之间上下运动；

所述翼型结构1通过所述滑块201滑动安装于所述框架上时，所述前端连接杆104朝向所述附件外杆301所在侧；

所述框架还包括分别设置于另一条所述滑轨302所在边的前表面下部和后表面上部的凸台304，所述凸台304一端的端面为与所述棘爪205的凹陷部2051斜面相匹配的斜面结构，所述斜面结构的设置有助于所述凸台304推动所述棘爪205通过所述滑轮203在所述凸台304的斜面结构上的滚动而向所述棘爪205外侧活动并沿着所述凸台304外侧表面活动从而改变攻角，在此过程中，所述滑轮203能够使所述棘爪205与所述凸台304的滑动变为滚动，减小摩擦，当所述棘爪205离开所述凸台304后，所述弹簧206能够帮助所述棘爪205恢复位置；

当所述翼型结构1带动所述滑动结构2运动至所述楔块组件所在位置时，所述凸台304的斜面结构能够与所述棘爪205的凹陷部2051接触；

位于前述前表面下部的所述凸台304对应至所述滑块201前表面上部的所述棘爪205，所述凸台304的上端面为所述斜面结构；位于前述后表面上部的所述凸台304对应至所述滑块201后表面下部的所述棘爪205，所述凸台304的下端面为所述斜面结构；

靠上设置的所述附件外杆301用于在所述翼型结构1自下而上运动且触碰到靠上设置的所述附件外杆301后，所述前端连接杆104与所述附件外杆301配合对所述翼型结构1产生力矩，同时，在所述滑块201向上运动至位于所述滑块201后表面下部的所述棘爪205的凹陷部2051与对应的所述凸台304的斜面结构相接触后，继续向上运动时，所述凸台304能够推动所述棘爪205向所述棘爪205外侧活动进而打开对于所述棘轮103的约束，从而通过所述前端连接杆104对所述翼型结构1产生的力矩改变所述翼型结构1的攻角为负；

靠下设置的所述附件外杆301用于在所述翼型结构1自上而下运动且触碰到靠下设置的所述附件外杆301后，所述前端连接杆104与所述附件外杆301配合对所述翼型结构1产生力矩，同时，在所述滑块201向下运动至位于所述滑块201前表面上部的所述棘爪205的凹陷部2051与对应的所述凸台304的斜面结构相接触后，继续向下运动时，所述凸台304能够推动所述棘爪205向所述棘爪205外侧活动进而打开对于所述棘轮103的约束，从而通过所述前端连接杆104对所述翼型结构1产生的力矩改变所述翼型结构1的攻角为正。

当流体流过翼表面时，在翼上下表面流体速度不同，会产生上下表面的压力差，这种压力差所产生的力多用于为飞行器提供升力。同时，注意到翼在近壁面会产生除了正常的升力外的附加升力，这是由于地面效应的影响，即翼在近壁面位置处由于近壁面的影响使翼下方的空气来不及扩散，下方压力增大。同时，合理的控制攻角的正负可以调整上下表面压差的正负，即可以通过调整攻角来达到升力和下压力的转换。本发明在流场中利用翼型的升力原理及地面效应原理实现翼的上下移动，将上下移动的动能进行一定的转换成为电能，从而达到发电的目的。

下面具体说明本发明所述发电装置一个周期的运行过程：

假设翼型结构1从中间开始运行，且攻角为正，由于地面效应以及正攻角的作用使翼型结构1产生升力带动滑块201向上运动；随着高度增加当翼型结构1前端连接杆104与附件外杆301接触对翼型结构1产生力矩；同时，棘爪205内侧的凹陷部2051斜面在与凸台304端部斜面结构顺向配合使棘爪205在滑轮203的配合下向棘爪205外侧滑动，从而打开棘爪205对于翼型结构1左右两侧的棘轮103的约束，使翼型结构1在力矩的作用下向下转动变为负攻角，但这时翼型结构1和滑块结构2由于初始正攻角所带来的速度仍然向上运动；自打开棘爪205的约束再向上运动的过程中棘爪205沿着凸台304外侧运动，且棘爪205一直不约束翼型结构的攻角改变，故攻角在力矩的作用下一直向负向变化。

待负攻角产生的下压力力将向上速度抵消后，翼型结构1和滑块结构2开始向下运动，从最上向中间移动过程中，当棘爪205内侧的凹陷部2051斜面与304凸台块斜面结构逆向配合，并且在压缩弹簧206的弹性力作用下，使棘爪205向内侧滑动，最终回到原始位置，重新限制翼型结构1左右两侧的103棘轮的运动，攻角保持负向，向下运动。

在向下运动至翼型结构前端连接杆104与下部301附件外杆接触对翼型结构产生力矩；同时，棘爪205内侧的凹陷部2051斜面在与凸台304端部斜面结构顺向配合使棘爪205在滑轮203的配合下向棘爪205外侧滑动，打开棘爪205对于翼型结构左右两侧的棘轮103的约束，使翼型结构1在力矩的作用下向上转动变为正攻角，但这时翼型结构1和滑块结构2由于负攻角所带来的速度仍然向下运动；自打开棘爪205的约束再向下运动的过程中棘爪205沿着凸台304外侧运动，且棘爪205一直不约束翼型结构1的攻角改变，故攻角在力矩的作用下一直向正向变化。

待正攻角产生的升力将向下速度抵消后，翼型结构1和滑块结构2开始向上运动，从最下向中间移动过程中，当棘爪205内侧的凹陷部2051斜面与凸台304端部斜面结构逆向配合，并且在压缩弹簧206的弹性力作用下，使棘爪205向内侧滑动，最终回到原始位置，重新限制翼型结构1左右两侧的棘轮103的运动，保持正向攻角，向上运动；如此往复，产生的动能最终会输出为电能。

本发明提供的通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置，建造成本低，同时受风面积小，颤动较小，易维护；相较一般风电装置更为灵活，可以放置海上用于风力发电，若放置距海平面较近，会利用到壁面效应，发电效率更高；也可放置在海水中利用潮汐或波浪发电；也可以根据我国广阔的风区，安置在陆地山区不适合安装大型发电装置的风区。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置，其特征在于，包括翼型结构、滑动结构和攻角改变结构；

所述翼型结构包括两个翼型，两个所述翼型之间通过前端连接杆和后端轴承杆相连接，所述后端轴承杆两端分别设置一个棘轮；

所述滑动结构包括滑块、棘爪和轴承；所述滑块左、右两侧分别设置有一个滚轮；所述滑块前表面的上部以及后表面的下部均设置有带帽圆柱杆，所述棘爪转动安装于所述带帽圆柱杆，且所述棘爪与所述带帽圆柱杆前端之间通过套设于所述带帽圆柱杆外部的弹簧相连接；所述棘爪前端部嵌入所述棘轮的轮齿之间；所述棘爪的后端部靠近所述滑块的一侧设置凹陷部，所述凹陷部包括一斜面；所述滑块中心设置用于安装所述轴承的通孔；所述后端轴承杆穿过所述轴承；

所述攻角改变结构包括框架，所述框架内侧壁滑轨，所述滑块通过所述滚轮滑动安装于所述滑轨；所述框架还包括设置于其中一条所述滑轨所在边上且与之相互垂直的两个附件外杆，两个所述附件外杆为上下设置，所述附件外杆与所述前端连接杆垂直，所述翼型结构能够带动所述滑动结构在两个所述附件外杆之间上下运动；所述框架还包括分别设置于另一条所述滑轨所在边的前表面下部和后表面上部的凸台，所述凸台一端的端面为与所述棘爪的凹陷部斜面相匹配的斜面结构。

2.根据权利要求1所述的通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置，其特征在于，所述前端连接杆为底部削平的半圆柱形杆件；所述后端轴承杆102为圆柱形杆件。

3.根据权利要求1所述的通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置，其特征在于，所述滑动结构还包括安装于所述滑块底部的滑杆，所述框架底部设置滑道，所述滑杆穿过所述滑道。

4.根据权利要求1所述的通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置，其特征在于，每一侧的所述带帽圆柱杆均设置一个相应的所述棘爪，所述棘爪上设置与所述带帽圆柱杆相匹配的圆柱孔，所述棘爪通过所述带帽圆柱杆与所述圆柱孔相互配合安装于所述滑块。

5.根据权利要求1所述的通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置，其特征在于，所述凹陷部安装有一个滑轮。

6.根据权利要求1所述的通过斜面配合改变攻角的翼地效应发电装置，其特征在于，位于前述前表面下部的所述凸台对应至所述滑块前表面上部的所述棘爪，所述凸台的上端面为所述斜面结构；位于前述后表面上部的所述凸台对应至所述滑块后表面下部的所述棘爪，所述凸台的下端面为所述斜面结构。

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