CN118030367A - 空气压力驱动的发电系统 - Google Patents
空气压力驱动的发电系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118030367A CN118030367A CN202211359958.0A CN202211359958A CN118030367A CN 118030367 A CN118030367 A CN 118030367A CN 202211359958 A CN202211359958 A CN 202211359958A CN 118030367 A CN118030367 A CN 118030367A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- air
- thrust body
- thrust
- pressure
- power generation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 14
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 7
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 3
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 claims 2
- 240000009088 Fragaria x ananassa Species 0.000 claims 1
- 235000021012 strawberries Nutrition 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 12
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 241000220223 Fragaria Species 0.000 description 2
- 235000016623 Fragaria vesca Nutrition 0.000 description 2
- 235000011363 Fragaria x ananassa Nutrition 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 240000002836 Ipomoea tricolor Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor the axis being vertical
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D15/00—Transmission of mechanical power
- F03D15/10—Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
- F03D3/0427—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels with converging inlets, i.e. the guiding means intercepting an area greater than the effective rotor area
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/06—Rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
- F03D80/60—Cooling or heating of wind motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
本发明公开一种空气压力驱动的发电系统，主要由推力体，空气增压器，电动机，驱动电源，杠杆机构，变速器，发电机，变流器，控制器构成。通过电动机带动空气增压器高速运转，喷出的高压空气气流在推力体前表面形成高速流动的屏蔽层，导致前表面边界层的空气压强降低。由于推力体的结构特征致使后表面空气的流动速度比较低，后表面边界层的空气压强相对较高。推力体前后表面的空气压强之差将会产生一个向前的推力；从而，推动杠杆机构旋转，驱动发电机工作，产生的电能大于电动机消耗的电能。因此，在开阔的平整地面上，安装本发电系统，可以利用空气静压持续不停地发出电能。
Description
技术领域
本发明涉及利用空气压力(地球大气压力)来驱动发电机系统的原理。
背景技术
风力发电机系统利用风力(流动空气的动能)吹动风车叶片旋转，进而驱动发电机，产生电能。但是，无风或微风时，空气基本上处于静止状态，风力发电机系统不能工作。
一个标准大气压(海平面大气压强)相当于76cm汞柱高度，即1.01325×10^5(N/m^2)＝10.1325(N/cm^2)＝1.03322(kg/cm^2)。当然，大气压属于地球空气的静压，其数值随着海拔升高而逐渐减小。
当物体处于静止状态的地球空气中时，作用在物体表面的压强(单位面积上受到的压力)，在同一高度水平上，各个方向均等，所以物体受到的压力之和为零，物体不会在水平方向上移动；但是，由于空气压强随着海拔升高而逐渐减小，因此，在垂直方向上，物体上下表面压力差导致产生浮力，与物体本身的重力一起，决定物体是否会发生上下移动。
根据伯努利原理，运动流体(空气，淡水，海水)机械能量守恒：单位体积流体的压力能、重力势能和动能，在沿流线运动过程中，总和保持不变，即总能量守恒。伯努利方程：P+1/2ρv^2+ρgh＝常量，其中，P为压强，ρ为流体密度，v为流体速度，g为重力加速度，h为高度。因而，在水流或气流中，速度减小，压强就增大；速度增大，压强就减小。
基于伯努利原理，飞机机翼一般设计成上下不对称结构，机翼上方空气气流的流速大，压强小；下方流速小，压强大；这样机翼就会产生向上的升力。基于Coanda效应的飞碟，及上表面吹气增升的短距起落飞机，其升力也是由沿上表面高速流动的气流产生的。
此外，在列车站台上一般都划有安全线。这是由于列车高速驶过时，靠近列车车厢的空气将被带动而运动起来，压强就减小，站台上的旅客若离列车过近，旅客身体前后出现明显压强差，旅客有可能被吸向列车而受到伤害。
总而言之，通过提高流体在物体局部表面的流动速度，可以降低该处的表面压强，从而打破物体表面的压力平衡。物体将受到流体压强之差导致的合力作用，而可能产生运动。
发明内容
本发明提出一种空气压力驱动的发电系统。主要由推力体，空气增压器，电动机，驱动电源，杠杆机构，变速器，发电机，变流器，控制器组成(见图1B)。其中，空气增压器(见图2标记2)可以是离心式，或轴流式，或复合式；并且可以具有一级，两级，或多级增压结构。
驱动电源(见图1B标记9)主要由变压器、变频器、控制开关等部件组成。驱动电源应该由电网供电，或由独立的柴油发电机供电。
驱动电源输出的高频电流，通过安装在圆形转盘(见图1B标记7)上的电源动静接触器(见图1B标记8)，分别传输到多个推力体上的电动机(见图2标记3)。
当控制器(见图1B标记10)给电动机接通驱动电源时，电动机将带动空气增压器高速运转。空气增压器入口周围的部分空气被吸进空气增压器，经过增压过程，产生的高压空气通过位于空气增压器后部的出口喷出。
空气增压器的出口可以是一个整圆出口(见图3A)，以便喷出各向均匀分布的高压空气，在推力体前表面形成一个完整的圆形屏蔽层；空气增压器的出口也可以是多个对称分布的弧形出口(见图3B)，以便喷出对称分布的高压空气，在推力体前表面形成多个间隔的扇形屏蔽层。
空气增压器喷出的高压空气，可以在推力体(见图2，图4，图5，图6，图7)前表面形成沿切面方向高速流动的屏蔽层，从而导致推力体前表面边界层的空气压强降低。由于推力体的结构特征致使后表面空气的流动速度比较低，后表面边界层的空气压强相对较高。推力体前后表面的压强之差将会产生一个合力，即向前的推力。
另一方面，通过调节空气增压器的转速，增加吸入空气的流量，可以在其入口处形成一个相对的负压区，不但可以大大降低作用在空气增压器上的空气阻力，而且在一定条件下，甚至可以在入口处形成一个向前拉的吸引力。从而，有助于推力体向前运动。
如果配置多个相同类型的推力体(见图1A标记1)，它们产生的推力将能够克服各种阻力，推动杠杆机构旋转，带动变速器(见图1B标记5)的主齿轮转动，进而驱动发电机(见图1B标记6)，产生电能。
如果设计杠杆(见图1A标记2)的长度足够长；并且，多个推力体能够产生足够大的推力；则，匹配容量的发电机能够发出足够大的电功率，远远大于多个电动机消耗的电功率的总和。因此，在本发电系统进入有效的工作状态以后，可以连续稳定地输出正能量(即输出的净电功率大于零)。
由于空气压强在一定的海拔高度，在有限的垂直方向距离内变化不大，因此，在推力体处于不工作的静止状态时，可以认为推力体的前表面及后表面上，各个位置的空气压强相同。
推力体前部的结构形状设计应该保证空气增压器喷出的高压空气气流，能够在推力体前表面上，顺畅地高速流动；以便，尽可能降低推力体前表面的空气压强。因而，推力体前部可以采用伞形、或半球形、或球面弧形、或平面圆形、或其它合适形状的结构。实际上，推力体前部的结构形状，需要通过优化设计及试验验证来确定。
推力体后部的结构形状设计应该考虑下列主要因素，一方面尽可能减小尾部的负压阻力及表面摩擦阻力；另一方面尽可能提高推力体后表面的空气压强；此外，还要满足电动机散热的需要。因而，推力体后部可以采用开放式支撑架，或球底圆柱形，或圆锥形，或其它合适形状的结构。实际上，推力体后部的结构形状，需要通过优化设计及试验验证来确定。
伞形推力体(见图2)的前面(正面)是撑开的伞面形结构；空气增压器位于推力体前面的中心。推力体后面(反面)可以采用封闭的实心(或空心)圆锥形，电动机嵌入其中，有利于降低推力体后面的负压阻力，提高推力体后表面的空气压强，从而，增加推力体的推力；推力体后面也可以采用开放的框架结构，电动机暴露在空气中，便于散热。此外，伞形推力体前后表面边界处将会产生空气涡流，对推力体的推力有何影响，需要进一步研究。
吊灯形推力体(见图4)的整体造型类似于带保护罩的吊灯。推力体前面(正面)采用半球形、或球面弧形、或平面圆形、或其它合适形状的结构；空气增压器位于推力体前面的中心。推力体后面(反面)可以采用封闭的实心(或空心)球底圆柱形，电动机嵌入其中；有利于降低推力体后面的负压阻力，提高推力体后表面的空气压强，从而，增加推力体的推力。此外，吊灯形推力体前后表面边界处将会产生空气涡流，对推力体的推力有何影响，需要进一步研究。
蘑菇形推力体(见图5)的整体造型类似于大蘑菇。推力体前面(正面)采用半球形、或球面弧形、或平面圆形、或其它合适形状的结构；空气增压器位于推力体前面的中心。推力体后面(反面)采用封闭的实心(或空心)圆锥形，电动机嵌入其中；有利于降低推力体后面的负压阻力，提高推力体后表面的空气压强，从而，增加推力体的推力。此外，蘑菇形推力体前后表面边界处将会产生空气涡流，对推力体的推力有何影响，需要进一步研究。
草莓形推力体(见图6)的整体造型类似于草莓。推力体前面(正面)采用半球形、或球面弧形、或平面圆形、或其它合适形状的结构；空气增压器位于推力体前面的中心。推力体后面(反面)采用封闭的实心(或空心)圆锥形，电动机嵌入其中；有利于降低推力体后面的负压阻力，提高推力体后表面的空气压强，从而，增加推力体的推力。此外，草莓形推力体前后表面边界处应该不会产生空气涡流。
如果推力体后部是封闭的实心式(或空心式)结构，则，电动机将被完全嵌入在推力体内部。为了解决电动机的散热问题，必须设计电动机的散热通道。通过把冷空气进气管(见图7标记5)的进气口设置在推力体后部侧表面的适当位置，采用(穿心管)热空气排气管(见图7标记7)把电动机的热空气直接从推力体尾部排出。
对于大型推力体，由于其前表面的直径和面积比较大，因此，需要配备大型空气增压器。但是，位于大型推力体前表面中心位置的大型空气增压器的排气口(见图8A标记1)，其输出的高压空气圆形薄膜气流，很难完全覆盖大型推力体前表面的外围区域。
为了加速大型推力体前表面的外围区域的空气流动，降低外围区域表面的边界层的空气压强，应该设计一圈附加的排气口。因而，由多个(4、6、8、10、12、14、16个)相同的弧形排气气刀(见图8A标记2)组成的一个圆圈形排气口，可以保持在大型推力体的光滑前表面内；也可以设计成一个圆圈形下降台阶。
大型空气增压器输出的高压空气，应该合理分配成多个高压空气支流，通过嵌入大型推力体的前表面内的高压输气管(见图8B标记4)，输送到弧形排气气刀(见图8B标记2)。
大型空气增压器的完整圆形排气口，喷出各向均匀分布的高压空气气流(见图8A标记5)，在大型推力体前表面的中心区域，形成一个完整的圆形屏蔽层；从而，降低大型推力体前表面的中心区域的边界层的空气压强。
多个弧形排气气刀，喷出对称分布的扇形高压空气气流(见图8A标记6)，在大型推力体前表面的外围区域，形成多个间隔的扇形屏蔽层(可以下降一个台面层)；以便，降低大型推力体前表面的外围区域的边界层的空气压强。
大型推力体的外边缘可以设计成圆形、或莲花瓣形、或锯齿形、或其它合适的形状；以便，降低外边缘的空气气团扰动的影响，进一步增加大型推力体产生的推力。
附图说明
图1A是空气压力驱动的发电系统的推力体分布示意图。
图1A中：1-推力体(4个，或多，或少，对称分布)；2-杠杆；3-中心轴；4-推力体转动方向。
图1B是空气压力驱动的发电系统的结构示意图。
图1B中：1-推力体；2-杠杆；3-中心轴；5-变速器；6-发电机(单台，或多(2、3、4、5、6)台对称分布)；7-圆形转盘；8-电源动静接触器(采用弹簧片滑动摩擦接触方式，或采用滚轮接触方式，或采用非接触的电磁感应方式)；9-驱动电源；10-控制器(控制线未画出)；11-变流器；12-输电网。
图2是伞形推力体的结构示意图。
图2中：1-推力体前面(正面，伞形)；2-空气增压器(位于中心)；3-电动机；4-被吸入空气气流；5-喷出的高压空气气流；6-空气增压器周围的空气；7-推力体前后表面边界处空气的流动方向(涡流)；8-推力体后面(反面，封闭的实心(或空心)圆锥形，或开放的框架结构)；9-杠杆安装孔。
图3A是伞形推力体前面的高压空气气流分布示意图。
图3A中：1-空气增压器底圆面(包括出口)；2-各向均匀分布的圆形高压空气气流；3-推力体的外边缘(圆形投影)。
图3B是空气增压器喷出的高压空气气流形成的扇形屏蔽层示意图。
图3B中：1-空气增压器的多个对称分布的弧形出口；2-对称分布的扇形高压空气气流；3-推力体的外边缘(圆形投影)；4-扇形高压空气气流之间的间隔。
图4是吊灯形推力体的结构示意图。
图4中：1-推力体前面(正面，半球形、或球面弧形、或平面圆形、或其它合适形状)；2-空气增压器(位于中心)；3-电动机；4-被吸入空气气流；5-喷出的高压空气气流；6-空气增压器周围的空气；7-推力体前后表面边界处空气的流动方向(涡流)；8-推力体后面(反面，封闭的实心(或空心)球底圆柱形)；9-杠杆安装孔。
图5是蘑菇形推力体的结构示意图。
图5中：1-推力体前面(正面，半球形、或球面弧形、或平面圆形、或其它合适形状)；2-空气增压器(位于中心)；3-电动机；4-被吸入空气气流；5-喷出的高压空气气流；6-空气增压器周围的空气；7-推力体前后表面边界处空气的流动方向(涡流)；8-推力体后面(反面，封闭的实心(或空心)圆锥形)；9-杠杆安装孔；10-尾部空气的流动方向。
图6是草莓形推力体的结构示意图。
图6中：1-推力体前面(正面，半球形、或球面弧形、或平面圆形、或其它合适形状)；2-空气增压器(位于中心)；3-电动机；4-被吸入空气气流；5-喷出的高压空气气流；6-空气增压器周围的空气；7-推力体后表面空气的流动方向；8-推力体后面(反面，封闭的实心(或空心)圆锥形)；9-杠杆安装孔。
图7是带散热通道的推力体结构示意图。
图7中：1-推力体前面(正面，半球形、或球面弧形、或平面圆形、或其它合适形状)；2-空气增压器(位于中心)；3-电动机；4-吸气式冷却电风扇；5-冷空气进气管；6-推力体后面(反面，封闭的实心(或空心)圆锥形)；7-热空气排气管；8-杠杆安装孔；9-被吸入空气气流；10-喷出的高压空气气流；11-空气增压器周围的空气；12-推力体后表面空气的流动方向；13-冷空气进气气流；14-热空气排气气流。
图8A是大型推力体前表面正投影示意图。
图8A中：1-大型空气增压器的排气口(完整的圆形，位于中心)；2-弧形排气气刀(4个(或6、8、10、12、14、16个)同样的弧形排气气刀构成一个圆圈形排气口，可以设计成一个圆圈形下降台阶)；3-大型推力体的外边缘(圆形、或莲花瓣形、或锯齿形、或其它合适的形状)；4-高压输气管(4个(或6、8、10、12、14、16个)同样的高压输气管，嵌入大型推力体的前表面内)；5-大型空气增压器的排气口喷出的各向均匀分布的高压空气圆形薄膜气流；6-弧形排气气刀喷出的对称分布的高压空气扇形薄膜气流(可以下降一个台面层)；7-高压空气扇形薄膜气流的分界线。
图8B是单个弧形排气气刀喷出的高压空气气流示意图。
图8B中：2-弧形排气气刀(中心位置与高压输气管对接)；4-高压输气管(嵌入大型推力体的前表面内)；6-弧形排气气刀喷出的高压空气扇形薄膜气流；8-大型空气增压器输出的高压空气支流；9-高压空气扇形薄膜气流的上边界；10-高压空气扇形薄膜气流的下边界。
具体实施方式
在开阔的平整地面上，安装固定空气压力驱动的发电系统。通过合理设计杠杆机构的中心轴(见图1B标记3)的高度，以便保证推力体在空气中，可以无阻挡地平稳运转。
虽然地球大气的压强受海拔高度、季节变化、昼夜温差、天气状态等环境因素的影响而改变；但是，对于某一个固定地点，地球大气的压强(空气静压)在一年四季的不同时间段的波动幅度总体上不大。因此，本发电系统可以利用空气压力(空气静压压强)持续不停地发出电能；进而，将开辟无穷无尽的洁净新能源。
杠杆机构的设计目标是实现力矩最大化，同时，尽量降低各种运动阻力(机械摩擦力，空气阻力)。因此，在结构强度许可的条件下，杠杆的长度应该可能长。
推力体的设计目标是实现推力最大化。通过优化设计推力体的正面和反面结构形状；选择与推力体的大小尺寸相匹配的空气增压器型号；合理设计空气增压器出口的大小、形状、及空间分布，调节喷出的高压空气气流的压力和流量；从而，尽可能降低推力体前表面边界层空气的压强，以便在推力体前后表面上形成最大的压强差，获得最大推力。
推力体的安装数量应该依据发电机的功率大小，杠杆机构的最佳旋转速度，推力体运动对空气静压压强扰动的恢复快慢，及系统制造成本等因素，综合考虑以后确定。
此外，推力体和杠杆机构应该采用轻型耐用材料制造。通过优化结构形状，既要保证它们具有比较大的强度，使其受力变形尽可能小；又要保证其表面光滑，以便降低空气阻力，提高系统的发电效率。
小型空气增压器可以采用离心式涡轮压缩机；大中型空气增压器可以采用轴流式压缩机(类似于飞机涡喷发动机的压气机)，或采用复合式(轴流式+离心式)压缩机；空气增压器输出的高压空气气流的压力和流量，应该能够满足推力体前表面降低边界层空气压强的实际需要。
变速器采用大型圆盘主齿轮，带动单个(或多(2，3，4，5，6)个对称分布的)小齿轮的结构模式；进而，每个小齿轮驱动一台发电机以较高的转速工作。因此，一套本发电系统可以驱动单台发电机，或同时驱动多(2，3，4，5，6)台对称分布的发电机。
小型空气压力驱动的发电机可以采用现有的风力发电机，进行本发电系统的原理性试验；对于电力生产实际需要的大中型空气压力驱动的发电机，可以在现有的大中型水力发电机(或火力发电机)的基础上，进一步优化设计，以便制造专用类型的空气压力发电机。
变流器应该能够将发电机发出的电能，转换成电网频率的电压和电流，以便并入电网。
Claims (10)
1.一种空气压力驱动的发电系统，其特征在于：包括推力体，空气增压器，电动机，驱动电源，杠杆机构，变速器，发电机，变流器，控制器；空气增压器安装在推力体前表面的中心位置；通过电动机带动空气增压器高速运转，空气增压器后部的出口喷出高压空气气流，在推力体前表面形成高速流动的屏蔽层，导致前表面边界层的空气压强降低；由于推力体的结构特征致使后表面空气的流动速度比较低，后表面边界层的空气压强相对较高；推力体前后表面的压强之差将会产生一个向前的推力，从而推动杠杆机构旋转，驱动发电机工作，产生大于电动机消耗的电能。
2.根据权利要求1所述的一种空气压力驱动的发电系统，其特征在于：通过调节空气增压器的转速，增加吸入空气的流量，在其入口处形成一个相对的负压区，从而降低作用在空气增压器上的阻力，甚至形成一个向前拉的吸引力，有助于推力体向前运动。
3.根据权利要求1所述的一种空气压力驱动的发电系统，其特征在于：驱动电源输出的高频电流，通过安装在圆形转盘上的电源动静接触器，分别传输到多个推力体上的电动机。
4.根据权利要求1所述的一种空气压力驱动的发电系统，其特征在于：变速器采用大型圆盘主齿轮，带动单个小齿轮或多个对称分布的小齿轮；每个小齿轮驱动一台发电机以较高的转速工作；因而，本发电系统驱动单台发电机，或同时驱动多台对称分布的发电机。
5.根据权利要求1所述的一种空气压力驱动的发电系统，其特征在于：伞形推力体的前面是撑开的伞面形结构；空气增压器位于推力体前面的中心；推力体后面采用封闭的实心或空心圆锥形，电动机嵌入其中，有利于降低负压阻力，增加推力体的推力；推力体后面采用开放的框架结构，电动机暴露在空气中，便于散热。
6.根据权利要求1所述的一种空气压力驱动的发电系统，其特征在于：吊灯形推力体的整体造型类似于带保护罩的吊灯；推力体前面采用半球形、或球面弧形、或平面圆形结构；空气增压器位于推力体前面的中心；推力体后面采用封闭的实心或空心球底圆柱形，电动机嵌入其中，有利于降低负压阻力，增加推力体的推力。
7.根据权利要求1所述的一种空气压力驱动的发电系统，其特征在于：蘑菇形推力体的整体造型类似于大蘑菇；推力体前面采用半球形、或球面弧形、或平面圆形结构；空气增压器位于推力体前面的中心；推力体后面采用封闭的实心或空心圆锥形，电动机嵌入其中，有利于降低负压阻力，增加推力体的推力。
8.根据权利要求1所述的一种空气压力驱动的发电系统，其特征在于：草莓形推力体的整体造型类似于草莓；推力体前面采用半球形、或球面弧形、或平面圆形结构；空气增压器位于推力体前面的中心；推力体后面采用封闭的实心或空心圆锥形，电动机嵌入其中，有利于降低负压阻力，增加推力体的推力。
9.根据权利要求1所述的一种空气压力驱动的发电系统，其特征在于：带散热通道的推力体结构中，冷空气进气管的进气口设置在推力体后部侧表面；采用热空气排气管把电动机的热空气直接从推力体尾部排出。
10.根据权利要求1所述的一种空气压力驱动的发电系统，其特征在于：大型推力体前表面的中心位置配备大型空气增压器；增设一圈由多个相同的弧形排气气刀组成的圆形排气口；大型空气增压器输出的高压空气，被分配成多个高压空气支流，通过嵌入大型推力体前表面内的多个高压输气管，输送到各个弧形排气气刀。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211359958.0A CN118030367A (zh) | 2022-11-02 | 2022-11-02 | 空气压力驱动的发电系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211359958.0A CN118030367A (zh) | 2022-11-02 | 2022-11-02 | 空气压力驱动的发电系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118030367A true CN118030367A (zh) | 2024-05-14 |
Family
ID=90986436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211359958.0A Pending CN118030367A (zh) | 2022-11-02 | 2022-11-02 | 空气压力驱动的发电系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118030367A (zh) |
-
2022
- 2022-11-02 CN CN202211359958.0A patent/CN118030367A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8853880B2 (en) | Eddy carrier type wind power collection device | |
| US9512817B2 (en) | Diffuser augmented wind turbines | |
| US20100129193A1 (en) | System and method for extracting power from fluid using a tesla-type bladeless turbine | |
| CN111237084A (zh) | 电能驱动喷气式航空发动机及航空器 | |
| KR20140040714A (ko) | 디퓨저 부착형 풍력 터빈 | |
| US11773736B2 (en) | Segmented augmented turbine assembly | |
| US8643209B2 (en) | Air-floating carrier type wind power collection device | |
| CN106150915B (zh) | 基于无人机平台的高空风力发电系统 | |
| US20110215191A1 (en) | Vortex left platform | |
| EP3034395B1 (en) | Aircraft boundary layer removal with auxilliary power unit suction | |
| RU2010125265A (ru) | Единая технология эксплуатации и производства летательных аппаратов: савелет (варианты), турбовинтовентиляторный двигатель, комбинированное и фрагментное крыло, обечайка вентилятора, способ создания подъемной силы и способ работы турбовинтовентиляторного двигателя | |
| CN113799970A (zh) | 一种集成涵道风扇的升力面结构 | |
| CN118030367A (zh) | 空气压力驱动的发电系统 | |
| US20230340938A1 (en) | Wind power generator installable on moving body | |
| US8692406B2 (en) | Air-guiding carrier type wind power collection device | |
| CN206218208U (zh) | 飞行动力系统及飞行器 | |
| CN209833977U (zh) | 一种二维流体飞行器 | |
| CN114476048A (zh) | 一种基于轮缘驱动技术的翼缘融合推进结构 | |
| US20060275122A1 (en) | Aerovortex mill 2 | |
| EP4111052B1 (en) | Toroidal lift force engine | |
| CN220562940U (zh) | 一种油动多级轴流式涵道风扇垂直起降系统 | |
| CN101565102A (zh) | 仿生式飞机 | |
| CN106812662A (zh) | 流体压力驱动的发电系统 | |
| WO2014003593A1 (en) | Wind turbine | |
| CN117329078A (zh) | 一种系留飞艇式高空风力发电系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |