CN201187407Y - 全向风车及使用该风车的船只风帆系统 - Google Patents

全向风车及使用该风车的船只风帆系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型揭示一种全向风车，包括：立轴；风叶支架，安装在立轴上带动立轴旋转，风叶支架具有两个或更多个的支撑臂；数个风叶，风叶的数量与风叶支架上支撑臂的数量相对应，每一个支撑臂上安装一个风叶，其中，每一个风叶包括上下两个叶片，两个叶片的一端相互连接，使得两个叶片可以呈现打开的状态或者闭合的状态；每一个风叶具有一开闭装置，包括可绕一转轴旋转的平衡轴和分别安装于平衡轴两端，分别连接上叶片和下叶片的两根连接轴，平衡轴的转轴的位置使得上下两个叶片的重力施加在平衡轴上合力为零。本实用新型能简单而且有效利用顺风、侧风甚至逆风的风能。

Description

全向风车及使用该风车的船只风帆系统
技术领域
本实用新型涉及利用风能的驱动系统，更具体地说，涉及一种全向风车及使用该风车的船只风帆系统。
背景技术
以往的船只的风帆都是利用顺船只行驶方向的风力，而很难利用侧向的风力以及逆向的风力，因此风能的利用被限制在很小的范围内。由于风的方向以及强弱也存在极大的不确定性和不稳定性，因此风能的利用十分有限，并且操作复杂。
于是，就需要一种能够全向地利用风能的驱动装置。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种高效利用江河与海洋风能的装置，能简单而且有效利用顺风、侧风甚至逆风的风能。
根据本实用新型，提供一种全向风车，包括：立轴；风叶支架，安装在立轴上带动立轴旋转，风叶支架具有两个或更多个的支撑臂；数个风叶，风叶的数量与风叶支架上支撑臂的数量相对应，每一个支撑臂上安装一个风叶，其中，每一个风叶包括上下两个叶片，两个叶片的一端相互连接，使得两个叶片可以呈现打开的状态或者闭合的状态；每一个风叶具有一开闭装置，包括可绕一转轴旋转的平衡轴和分别安装于平衡轴两端，分别连接上叶片和下叶片的两根连接轴，平衡轴的转轴的位置使得上下两个叶片的重力施加在平衡轴上合力为零。
在一些实现中，该全向风车包括数组风叶支架，沿立轴的方向依次安装在立轴上。
该风叶支架上的数个支撑臂以及其上安装的风叶均匀分布在一个圆周范围内。
该风车上风叶的旋转方向为顺时针或者逆时针。
该全向风车还可以连接一发电机。
根据本发明的另一方面，提供一种船只风帆系统，包括：立轴；风叶支架，安装在立轴上带动立轴旋转，风叶支架具有两个或更多个的支撑臂；数个风叶，风叶的数量与风叶支架上支撑臂的数量相对应，每一个支撑臂上安装一个风叶，其中，每一个风叶包括上下两个叶片，两个叶片的一端相互连接，使得两个叶片可以呈现打开的状态或者闭合的状态；每一个风叶具有一开闭装置，包括可绕一转轴旋转的平衡轴和分别安装于平衡轴两端，分别连接上叶片和下叶片的两根连接轴，平衡轴的转轴的位置使得上下两个叶片的重力施加在平衡轴上合力为零；一组换向齿轮，安装在立轴的下端，其中，换向齿轮中水平布置的第一齿轮连接于立轴并与立轴一起旋转，换向齿轮中的垂直布置的第二齿轮与第一齿轮相咬合并由第一齿轮带动旋转；螺旋桨，连接于第二齿轮，由第二齿轮带动旋转。
在一些实现中，该船只风帆系统包括数组风叶支架，沿立轴的方向依次安装在立轴上。
该风叶支架上的数个支撑臂以及其上安装的风叶均匀分布在一个圆周范围内。
该船只风帆系统上风叶的旋转方向为顺时针或者逆时针。
该船只风帆系统还可以连接一发电机。
本实用新型提供了一种高效利用江河与海洋风能的装置，能简单而且有效利用顺风、侧风甚至逆风的风能。并且可以和风力发电同时使用，当风力过大或者船只暂时不需要动力时，可以把过量的风能存储为电能保存下来，风力过小时用存储的电能推动螺旋桨，以保持螺旋桨推力的稳定性。
附图说明
本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1示出了本实用新型的船只风帆系统的结构图；
图2A和图2B示出了风叶布置方案的结构图；
图3A-3D示出了风叶的结构图。
具体实施方式
本实用新型提供一种船只风帆系统，参考图1所示，包括如下的结构：
立轴101。
风叶支架102，安装在立轴101上带动立轴旋转，风叶支架具有两个或更多个的支撑臂。在图1所示的结构中，示出了一个风叶支架102，但是也可以沿立轴101的方向依次安装数个风叶支架102。
数个风叶104，风叶104的数量与风叶支架上支撑臂的数量相对应，每一个支撑臂上安装一个风叶104，其中，每一个风叶104包括上下两个叶片，两个叶片的一端相互连接，使得两个叶片可以呈现打开的状态或者闭合的状态。每一个风叶具有一开闭装置，包括可绕一转轴旋转的平衡轴和分别安装于平衡轴两端，分别连接上叶片和下叶片的两根连接轴，平衡轴的转轴的位置使得上下两个叶片的重力施加在平衡轴上合力为零。
一组换向齿轮106，安装在立轴101的下端，其中，换向齿轮106中水平布置的第一齿轮106a连接于立轴101并与立轴一起旋转，换向齿轮106中的垂直布置的第二齿轮106b与第一齿轮106a相咬合并由第一齿轮106a带动旋转。换向齿轮106作用是把水平方向逆时针(或顺时针)旋转动力转化为竖直方向逆时针(或顺时针)旋转动力。
螺旋桨108，连接于第二齿轮106b，由第二齿轮106b带动旋转。
参考图2A和2B所示，风叶支架102上的数个支撑臂以及其上安装的风叶104均匀分布在一个圆周范围内。图2A和2B示出四组风叶的例子，四组风叶分别固定在一个十字支架上。风叶为活页设计，分为上下两片，可以自由的随风向转动。风叶的旋转方向为顺时针或者逆时针，其中图2A是顺时针旋转的设计，而图2B是逆时针旋转的设计。
风叶运行的基本原理是当正面迎风时张开，而背面迎风时闭合。如图1所示，左侧的风叶为张开状态，右侧的风叶为闭合状态。当风叶迎风张开时提供大的动力推动风车旋转，而当风叶背风闭合时减小了风叶阻力，提高了风车的利用效率。
图3A-3D示出了风叶的结构图，根据本实用新型，每一个风叶具有一开闭装置，包括可绕一转轴旋转的平衡轴和分别安装于平衡轴两端，分别连接上叶片和下叶片的两根连接轴，平衡轴的转轴的位置使得上下两个叶片的重力施加在平衡轴上合力为零。风叶以及其中的开闭装置也有两种不同的设计，图3A与图3B为一种设计，图3C与图3D为另一种设计。在图3A-3D中，粗黑线代表两片可以活动的风叶片，细线代表平衡轴和连接轴。平衡轴的作用是部分抵消上下两个叶片的重力，以使得风叶在风力作用下能够轻易关闭和张开。这样就算在风速较小时也能使风叶闭合或者打开，从而提高了风的利用率。而且因为风叶的重量被部分抵消，因此可以把风叶叶片面积做大，以利用更大范围的风力，也不会增加风叶开关的难度。其中，图3A和图3C示出的是风叶闭合的状态，而图3B和图3D示出的是风叶打开的状态。
该船只风帆系统可以和风力发电同时使用，比如连接到一发电机以及一电池，当风力过大或者船只暂时不需要动力时，把过量的风能存储为电能保存下来，以便在风力过小时用存储的电能推动螺旋桨，保持螺旋桨推力的稳定性。
作为本实用新型的一种扩展应用，除去图1所示的结构中的换向齿轮和螺旋桨，可以构成一种全向风车，该风车可以应用在其他需要利用风能的领域中。该全向风车包括：
立轴；
风叶支架，安装在立轴上带动立轴旋转，风叶支架具有两个或更多个的支撑臂；
数个风叶，风叶的数量与风叶支架上支撑臂的数量相对应，每一个支撑臂上安装一个风叶，其中，每一个风叶包括上下两个叶片，两个叶片的一端相互连接，使得两个叶片可以呈现打开的状态或者闭合的状态；每一个风叶具有一开闭装置，包括可绕一转轴旋转的平衡轴和分别安装于平衡轴两端，分别连接上叶片和下叶片的两根连接轴，平衡轴的转轴的位置使得上下两个叶片的重力施加在平衡轴上合力为零。
同样的，将该全向风车连接到发电机以及电池，也可以对风能进行储备或者进行风力发电。
总体来说，本实用新型提供了一种高效利用江河与海洋风能的装置，能简单而且有效利用顺风、侧风甚至逆风的风能。并且可以和风力发电同时使用，当风力过大或者船只暂时不需要动力时，可以把过量的风能存储为电能保存下来，风力过小时用存储的电能推动螺旋桨，以保持螺旋桨推力的稳定性。

Claims (10)

1.一种全向风车，其特征在于，包括：
立轴；
风叶支架，安装在所述立轴上带动所述立轴旋转，所述风叶支架具有两个或更多个的支撑臂；
数个风叶，所述风叶的数量与风叶支架上支撑臂的数量相对应，每一个所述支撑臂上安装一个风叶，其中，每一个所述风叶包括上下两个叶片，两个叶片的一端相互连接，使得两个叶片可以呈现打开的状态或者闭合的状态；每一个风叶具有一开闭装置，包括可绕一转轴旋转的平衡轴和分别安装于所述平衡轴两端，分别连接上叶片和下叶片的两根连接轴，所述平衡轴的转轴的位置使得上下两个叶片的重力施加在所述平衡轴上合力为零。
2.如权利要求1所述的全向风车，其特征在于，包括数组风叶支架，沿所述立轴的方向依次安装在所述立轴上。
3.如权利要求1或2所述的全向风车，其特征在于，
所述风叶支架上的数个支撑臂以及其上安装的风叶均匀分布在一个圆周范围内。
4.如权利要求3所述的全向风车，其特征在于，
所述风车上风叶的旋转方向为顺时针或者逆时针。
5.如权利要求3所述的全向风车，其特征在于，
所述全向风车连接一发电机。
6.一种船只风帆系统，其特征在于，包括：
立轴；
风叶支架，安装在所述立轴上带动所述立轴旋转，所述风叶支架具有两个或更多个的支撑臂；
数个风叶，所述风叶的数量与风叶支架上支撑臂的数量相对应，每一个所述支撑臂上安装一个风叶，其中，每一个所述风叶包括上下两个叶片，两个叶片的一端相互连接，使得两个叶片可以呈现打开的状态或者闭合的状态；每一个风叶具有一开闭装置，包括可绕一转轴旋转的平衡轴和分别安装于所述平衡轴两端，分别连接上叶片和下叶片的两根连接轴，所述平衡轴的转轴的位置使得上下两个叶片的重力施加在所述平衡轴上合力为零；
一组换向齿轮，安装在所述立轴的下端，其中，所述换向齿轮中水平布置的第一齿轮连接于所述立轴并与立轴一起旋转，所述换向齿轮中的垂直布置的第二齿轮与所述第一齿轮相咬合并由所述第一齿轮带动旋转；
螺旋桨，连接于所述第二齿轮，由所述第二齿轮带动旋转。
7.如权利要求6所述的船只风帆系统，其特征在于，包括数组风叶支架，沿所述立轴的方向依次安装在所述立轴上。
8.如权利要求6或7所述的船只风帆系统，其特征在于，
所述风叶支架上的数个支撑臂以及其上安装的风叶均匀分布在一个圆周范围内。
9.如权利要求8所述的船只风帆系统，其特征在于，
所述船只风帆系统上风叶的旋转方向为顺时针或者逆时针。
10.如权利要求8所述的船只风帆系统，其特征在于，
所述船只风帆系统还连接一发电机。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102862670A (zh) * 2011-07-07 2013-01-09 吴俊杰 一种风力轮船

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