CN202451362U - 一种风力推进装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种风力推进装置，该风力推进装置包括：至少两个推进板，并且在推进板中至少有一个推进板用于承受风力；推进板支撑旋转机构，用于承载推进板，并且能够在承受风力的推进板的作用下旋转；圆形轨道，用于承载推进板支撑旋转机构，并使推进板支撑旋转机构沿圆形轨道作同轴旋转；能量转换机构，与推进板支撑旋转机构相耦合，用于将推进板支撑旋转机构产生的动能驱动发电机输出电能。以解决风力弱时风力推进装置的驱动问题，并且能够捕获更高空域的强劲风力，提高输出功，解决风力推进装置的大型化问题。

Description

一种风力推进装置

技术领域

本实用新型关于风能利用技术领域，特别是关于将风能转换为机械能的技术，具体地讲是一种风力推进装置。

背景技术

目前，桨叶式(三叶)风力发电设备被广泛采用，但是由于桨叶式驱动方式对风速的要求比较高，致使在风力弱时桨叶难以驱动，给发电带来浪费。桨叶式风力发电设备为了捕获更大面积的风，只能加长桨叶的长度来实现，这就造成了桨叶需要更长的长度，塔桶需要更高的高度，造成了建造成本和材料成本的急剧增加。使得输出功率的增加和建安成本的增加不是按照线性的比例同步良性增加，而是成本的增加远远超过了输出功率的增加速率。而且，目前如果沿着桨叶式技术思路做到输出功率10兆瓦以上的风机，无论在经济性和技术性上都遇到了很大的困难。

现有技术中的垂直轴风力推进装置也存在推进板方向和位置难以随风强弱自动控制的弱点，为了在风力太强时能够承受得住，限制了推进板不能做的很大，避免强风把推进板吹断的危险。这就造成了目前垂直轴风力推进装置的功率都做的很小。另外，为了向上延伸到更高风速区域，就需要垂直轴的加高，同样会遇到经济和技术上的困难。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种风力推进装置，以解决风力弱时风力推进装置的驱动问题，并且能够捕获更高空域的强劲风力，提高输出功，解决风力推进装置的大型化问题。

本实用新型的目的是，提供一种风力推进装置，该风力推进装置包括：至少两个推进板，并且在推进板中至少有一个推进板用于承受风力；推进板支撑旋转机构，用于承载推进板，并且能够在承受风力的推进板的作用下旋转；圆形轨道，用于承载推进板支撑旋转机构，并使推进板支撑旋转机构沿圆形轨道作同轴旋转；能量转换机构，与推进板支撑旋转机构相耦合，用于将推进板支撑旋转机构产生的动能驱动发电机输出电能。

推进板支撑旋转机构包括：支撑架底座、推进板支撑架和多个轮子；支撑架底座用于安装所述的推进板支撑架；推进板支撑架用于安装推进板；多个轮子安装于支撑架底座的底部，并与圆形轨道相耦合，用于使推进板支撑旋转机构能够沿圆形轨道作同轴旋转。

支撑架底座为正多边形框架或圆形框架；并且，多个轮子沿正多边形框架或圆形框架的底边均匀设置。

风力推进装置包括：地锚栓和地下混凝土结构；支撑架底座设置有地锚栓连接件，用于与地锚栓的一端相连接；地下混凝土结构设置有地锚栓连接件，用于与地锚栓的另一端相连接。

能量转换机构包括：主动齿轮，与支撑架底座同轴设置；从动齿轮，与主动齿轮相啮合；驱动轴，与从动齿轮相连接，用于输出动能给发电机。

风力推进装置还包括：刹车装置，安装于支撑架底座，并与轮子相耦合，用于使运转的轮子刹车。

风力推进装置还包括：推进板控制装置，用于控制推进板的旋转角度。

推进板支撑架202包括：上支架2021和下支架2022；上支架2021和下支架2022焊接于推进板支撑架202上；推进板100具有旋转轴101，旋转轴101安装在上支架2021和下支架2022之间，用于使推进板100在风力作用下绕旋转轴101旋转；在上支架2021和下支架2022之间安装有推进板阻进杆102，用于阻挡推进板100的转动，使推进板100只能绕旋转轴101旋转一周。

本实用新型的风力推进装置，在风力很小时即能驱动，使风能与机械能的能量转化达到很高的效率。并且，根据本实用新型风力推进装置的结构特点，可以将推进板支撑架、支撑架底座和圆形轨道制造得很大，比如：推进板支撑架能够做到130米高度的钢结构旋转支架，轨道和车轮可采用目前成熟的铁路的钢轨和车轮技术，推进板支撑架加推进板的展翼宽度也可以达到200米。推进板的受风面积可随着推进板支撑架的高度和宽度的增加而增加，使得本实用新型风力推进装置可以捕获更高空域的强劲风力，使设备能够向大型化和超大型化方向发展，可成倍提高输出功率。可以满足大型发电机、大型空气压缩机和大型液压机等的动力需要。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本实用新型实施例1风力推进装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1风力推进装置的旋转工作示意图；

图3为本实用新型实施例1风力推进装置的推进板旋转轴控制示意图；

图4为本实用新型实施例2风力推进装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例2风力推进装置的推进板支撑架的结构示意图；

图6为本实用新型实施例2风力推进装置的旋转工作示意图；

图7为本实用新型实施例2风力推进装置的推进板及阻进杆的结构示意图；

图8为本实用新型实施例2风力推进装置的能量转换机构结构示意图；

图9为本实用新型实施例2风力推进装置的支撑架底座的结构示意图；

图10为本实用新型实施例2风力推进装置的地锚栓和地下混凝土的结构示意图；

图11为本实用新型实施例2风力推进装置的地锚栓和地下混凝土安装于支撑架底座的剖面图；

图12为本实用新型实施例3风力推进装置的结构示意图；

图13为本实用新型实施例3风力推进装置的推进板支撑架的结构示意图；

图14为本实用新型实施例3地锚栓和地下混凝土结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的风力推进装置包括：六个推进板(100a，100b，100c，100d，100e，100f)；推进板支撑旋转机构(由支撑架底座201、支撑钢架202、连接钢架203和多个轮子300组成)，用于承载推进板，并且能够在承受风力的推进板的作用下旋转；圆形轨道401(安装于路基平台402上)，用于承载推进板支撑旋转机构，并使推进板支撑旋转机构沿圆形轨道401作同轴旋转；能量转换机构(包括主动齿轮500)，与推进板支撑旋转机构相耦合，用于将推进板支撑旋转机构产生的动能驱动发电机输出电能。

推进板支撑架202包括：上支架2021和下支架2022；上支架2021和下支架2022焊接于推进板支撑架202上。推进板(100a，100b，100c，100d，100e，或100f)具有旋转轴101，旋转轴101安装在上支架2021和下支架2022之间，用于使推进板(100a，100b，100c，100d，100e，或100f)在风力作用下绕旋转轴101旋转。

在图2所述的风力推进装置中，可包括推进板控制装置，用于控制推进板(100a，100b，100c，100d，100e，或100f)的旋转角度。其中：

如果风向如图2所示，那么风向A与推进板支撑旋转机构的旋转中轴B可形成一个二维平面，只要控制二维平面(A-B)一侧的推进板与风向A垂直或成一定角度，控制二维平面(A-B)另一侧的推进板与风向A平行，并控制旋转轴与二维平面(A-B)重合的推进板与风向A平行，则各个推进板在风的作用下即可推动推进板支撑旋转机构沿圆形轨道401作同轴旋转。

例如：推进板(100b，100c)在二维平面(A-B)的左侧，可控制推进板(100b，100c)与风向A垂直或成一定角度，以承受风力。推进板(100e，100f)在二维平面(A-B)的右侧，可控制推进板(100e，100f)与风向A平行，不承受风力。推进板(100a，100d)的旋转轴与二维平面(A-B)重合，可控制推进板(100a，100d)与风向A平行，不承受风力。则(100a，100b，100c，100d，100e，或100f)在风的作用下即可推动推进板支撑旋转机构沿圆形轨道401作同轴顺时针旋转。

如果控制推进板(100b，100c)与风向A平行，控制推进板(100e，100f)与风向A垂直，控制推进板(100a，100d)与风向A平行。则推进板(100a，100b，100c，100d，100e，或100f)在风的作用下即可推动推进板支撑旋转机构沿圆形轨道401作同轴逆时针旋转。

如图3所示，可将电子罗盘定位仪(105，106，107)与电脑104相连接，将电脑104与步进电机103相连接，电机103通过齿轮啮合关系与推进板的旋转轴101相连接。

电子罗盘定位仪105与推进板(100a，100d)对应设置，用于检测出推进板(100a，100d)与风向的夹角；电子罗盘定位仪106与推进板(100b，100e)对应设置，用于检测出推进板(100b，100e)与风向的夹角，电子罗盘定位仪107与推进板(100c，100f)对应设置，用于检测出推进板(100c，100f)与风向的夹角。电脑104通过对夹角的处理，生成步进电机的控制指令，从而实现对推进板转动的控制。

实施例2

如图4、图5和图6所示，本实施例的风力推进装置包括：六个推进板(100a，100b，100c，100d，100e，100f)；推进板支撑旋转机构(由支撑架底座201、支撑钢架202、连接钢架203和多个轮子300组成)，用于承载推进板，并且能够在承受风力的推进板的作用下旋转；圆形轨道401(安装于路基平台402上)，用于承载推进板支撑旋转机构，并使推进板支撑旋转机构沿圆形轨道401作同轴旋转；能量转换机构(包括主动齿轮500)，与推进板支撑旋转机构相耦合，用于将推进板支撑旋转机构产生的动能驱动发电机输出电能。

如图7所示，推进板支撑架202包括：上支架2021和下支架2022；上支架2021和下支架2022焊接于推进板支撑架202上。推进板100具有旋转轴101，旋转轴101安装在上支架2021和下支架2022之间远离推进板支撑架202的一端，用于使推进板100在风力作用下绕旋转轴101旋转。上支架2021和下支架2022之间还安装有阻进杆102，阻进杆102安装在靠近推进板支撑架202的位置，阻进杆102用于阻挡推进板100的转动。例如：推进板100在风力的作用下顺时针旋转，在碰到阻进杆102时，则停止转动。或者，推进板100在风力的作用下逆时针旋转，在碰到阻进杆102时，则停止转动。

在图6所述的风力推进装置中：

如果风向如图6所示，那么风向A与推进板支撑旋转机构的旋转中轴B可形成一个二维平面，只要使二维平面(A-B)一侧的推进板与风向A垂直或成一定角度，使二维平面(A-B)另一侧的推进板与风向A平行，并使旋转轴与二维平面(A-B)重合的推进板与风向A平行，则各个推进板在风的作用下即可推动推进板支撑旋转机构沿圆形轨道401作同轴旋转。

例如使风力推进装置旋转的步骤包括：

步骤一、推进板(100b，100c)在二维平面(A-B)的左侧，风力使推进板(100b，100c)作逆时针转动。当推进板100b逆时针转到阻进杆102b时，推进板100b受阻而停止自身的转动，此时推进板100b承受的风力最大，为推进板支撑旋转机构贡献的推力也最大；当推进板100c逆时针转到阻进杆102c时，推进板100c受阻而停止自身的转动，此时推进板100c承受的风力最大，为推进板支撑旋转机构贡献的推力也最大。

步骤二、推进板100a的旋转轴与二维平面(A-B)重合，风力使推进板100a逆时针转到阻进杆102a时，推进板100a受阻而停止自身的转动，并保持与风向A平行，不承受风力。

步骤三、推进板100d的旋转轴与二维平面(A-B)重合，推进板100d也保持与阻进杆102d接触的状态，且此时刻推进板100d与风向A平行，而下一时刻，推进板100d的旋转轴将移动到二维平面(A-B)的右侧，风力使推进板100d顺时针旋转到远离阻进杆102d的位置，推进板100d受风阻而停止自身的转动，并与风向A平行，不承受风力。

步骤四、推进板(100e，100f)在二维平面(A-B)的右侧，风力使推进板(100e，100f)作逆时针转动。当推进板100e逆时针转到远离阻进杆102e的位置时，推进板100e受风阻而停止自身的转动并与风向A平行，不承受风力。当推进板100f逆时针转到远离阻进杆102f的位置时，推进板100f受风阻而停止自身的转动并与风向A平行，不承受风力。

在上述的四个步骤中，只有第三步骤会发生推进板的顺时针翻转，其他步骤中的推进板或逆时针自转或停止自转。这样推进板(100a，100b，100c，100d，100e，或100f)在风的作用下即可通过自转或停止自转来调节自身板面与风向A的夹角，从而推动推进板支撑旋转机构沿圆形轨道401作同轴顺时针旋转。

上述步骤一到步骤四循环往复，只是推进板(100a，100b，100c，100d，100e，或100f)的位置随风力推进装置的旋转而不断的变换，时而在二维平面(A-B)的左侧承受风力，时而在刚刚通过二维平面(A-B)后发生顺时针翻转，时而在二维平面(A-B)的右侧不承受风力。

如图8所示，能量转换机构包括：主动齿轮500，与支撑架底座201同轴设置；从动齿轮501，与主动齿轮500相啮合；驱动轴502，与从动齿轮501相连接，用于输出动能给发电机503。能量转换机构与推进板支撑旋转机构相耦合，用于将推进板支撑旋转机构产生的动能驱动发电机503输出电能。

如图9所示，支撑架底座201为正六边形框架。支撑架底座201也可以为正八边形框架、正十边形框架或圆形框架。支撑架底座201的正六边形框架可由钢梁焊接而成，并且由六根钢梁2012将一个贯通的圆柱形轴2011固定于正六边形框架的中心。图8中的主动齿轮500可套在圆柱形轴2011上，并焊接固定。

如图10所示，推进板支撑旋转机构包括：6个推进板100，6个竖直支撑钢架202和6个连接钢架203。每个竖直支撑钢架202上安装有一个推进板100。每个连接钢架203的两端与竖直支撑钢架202的顶端焊接，形成正六角形。

竖直支撑钢架202的底端与支撑架底座201焊接，6个竖直支撑钢架202对应的焊接在支撑架底座201的正六边形框架的六个角上。12个轮子300沿正六边形框架的底边均匀设置。12个轮子300与坐落在路基平台402上的圆形轨道401相耦合，用于使推进板支撑旋转机构能够沿圆形轨道401作同轴旋转。

如图10所示，风力推进装置包括：地锚栓602和地下混凝土结构700；支撑架底座201设置有地锚栓连接件601，用于与地锚栓602的一端相连接；地下混凝土结构700设置有地锚栓连接件，用于与地锚栓602的另一端相连接。

如图11所示，支撑架底座201设置有地锚栓连接件601，地锚栓连接件601为钢盘形状，用于与地锚栓602的一端焊接；地下混凝土结构700设置有地锚栓连接件，用于与地锚栓602的另一端焊接。地锚栓602穿过圆柱形轴2011，地锚栓连接件601的钢盘直径大于贯穿圆柱形轴2011的孔径。

风力推进装置还包括：刹车装置，安装于支撑架底座，并与轮子相耦合，用于使运转的轮子刹车(图中未示)。

风力推进装置还包括：推进板控制装置，用于控制推进板100的旋转角度(图中未示)。

实施例3

如图12所示，本实施例的风力推进装置包括：至少两个推进板100，并且在两个推进板100中至少有一个推进板100用于承受风力；推进板支撑旋转机构(由支撑架底座201、支撑钢架202′、斜拉钢架(203′，204′)和多个轮子300组成)，用于承载推进板，并且能够在承受风力的推进板的作用下旋转；圆形轨道401(安装于路基平台402上)，用于承载推进板支撑旋转机构，并使推进板支撑旋转机构沿圆形轨道401作同轴旋转；能量转换机构(主要由主动齿轮500组成)，与推进板支撑旋转机构相耦合，用于将推进板支撑旋转机构产生的动能驱动发电机输出电能。

如图8所示，能量转换机构包括：主动齿轮500，与支撑架底座201同轴设置；从动齿轮501，与主动齿轮500相啮合；驱动轴502，与从动齿轮501相连接，用于输出动能给发电机503。能量转换机构与推进板支撑旋转机构相耦合，用于将推进板支撑旋转机构产生的动能驱动发电机503输出电能。

如图13所示，支撑架底座201为正六边形框架。支撑架底座201也可以为正八边形框架、正十边形框架或圆形框架。支撑架底座201的正六边形框架可由钢梁焊接而成，并且由六根钢梁2012将一个贯通的圆柱形轴2011固定于正六边形框架的中心。图8中的主动齿轮500可套在圆柱形轴2011上，并焊接固定。推进板支撑旋转机构包括：6个推进板100，6个支撑钢架202′和6对斜拉钢架(203′，204′)。每个支撑钢架202′上安装有一个推进板100。每个支撑钢架202′的底端对应的焊接在支撑架底座201的正六边形框架的六个边的中点，并且每个支撑钢架202′由一对斜拉钢架(203′，204′)焊接固定于支撑架底座201的正六边形框架上。

如图14所示，12个轮子300沿支撑架底座201的正六边形框架的底边均匀设置。12个轮子300与坐落在路基平台402上的圆形轨道401相耦合，用于使推进板支撑旋转机构能够沿圆形轨道401作同轴旋转。风力推进装置包括：地锚栓602和地下混凝土结构700；支撑架底座201设置有地锚栓连接件601，用于与地锚栓602的一端相连接；地下混凝土结构700设置有地锚栓连接件，用于与地锚栓602的另一端相连接。

如图11所示，支撑架底座201设置有地锚栓连接件601，地锚栓连接件601为钢盘形状，用于与地锚栓602的一端焊接；地下混凝土结构700设置有地锚栓连接件，用于与地锚栓602的另一端焊接。地锚栓602穿过圆柱形轴2011，地锚栓连接件601的钢盘直径大于贯穿圆柱形轴2011的孔径。

支撑架底座201，是连接支撑架(支撑钢架202′、斜拉钢架(203′，204′))、车轮300、地锚栓602等部件的核心结构。其中心部位是管状结构2011，向下延伸连接主动齿轮500。地锚栓602的上端钢盘601直径大于底盘中心管状结构2011的直径，这样钢盘601能够向下牵引住支撑架底座201，防止推进板支撑旋转机构被风吹倒。

车轮300是推进板支撑旋转机构的部件之一，当风力推动支撑架上的一侧推进板100前进时，其推力会沿着支撑架和支撑架底座201传到车轮300，使车轮300沿圆形轨道401滚动。车轮300的数量可以根据整个装置的重量而定。车轮300上装有刹车装置，与电脑和动力源连接，它依据电脑指令对车轮进行刹车和放行动作。

圆形轨道401是支撑车轮运行的部件，也是车轮的运行轨迹的导轨，使风力推进装置会沿着圆形轨道401旋转。轨道可以根据整个风力推进装置的重量大小分为单圈轨道和多圈轨道几种方案。轨道可由工字钢制成。

本实用新型的风力推进装置，在风力很小时即能驱动，使风能与机械能的能量转化达到很高的效率。并且，根据本实用新型风力推进装置的结构特点，可以将推进板支撑架、支撑架底座和圆形轨道制造得很大，比如：推进板支撑架能够做到130米高度的钢结构旋转支架，轨道和车轮可采用目前成熟的铁路的钢轨和车轮技术，推进板支撑架加推进板的展翼宽度也可以达到200米。推进板的受风面积可随着推进板支撑架的高度和宽度的增加而增加，使得本实用新型风力推进装置可以捕获更高空域的强劲风力，使设备能够向大型化和超大型化方向发展，可成倍提高输出功率。可以满足大型发电机、大型空气压缩机和大型液压机等的动力需要。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种风力推进装置，其特征是，所述的风力推进装置包括：

至少两个推进板，在所述的推进板中至少有一个推进板的板面与风向垂直用于承受风力；

推进板支撑旋转机构，用于承载所述的推进板，并且能够在承受风力的推进板的作用下旋转；

圆形轨道，用于承载所述的推进板支撑旋转机构，并使所述的推进板支撑旋转机构沿所述的圆形轨道作同轴旋转；

能量转换机构，与所述的推进板支撑旋转机构相耦合，用于将所述推进板支撑旋转机构产生的动能驱动发电机输出电能。

2.根据权利要求1所述的风力推进装置，其特征是，所述的推进板支撑旋转机构包括：支撑架底座、推进板支撑架和多个轮子；

所述的支撑架底座用于安装所述的推进板支撑架；

所述的推进板支撑架用于安装所述的推进板；

所述的多个轮子安装于所述的支撑架底座的底部，并与所述的圆形轨道相耦合，用于使所述的推进板支撑旋转机构能够沿所述的圆形轨道作同轴旋转。

3.根据权利要求2所述的风力推进装置，其特征是，所述的支撑架底座为正多边形框架或圆形框架；并且，

所述的多个轮子沿所述正多边形框架或圆形框架的底边均匀设置。

4.根据权利要求2或3所述的风力推进装置，其特征是，所述的风力推进装置包括：地锚栓和地下混凝土结构；

所述的支撑架底座设置有地锚栓连接件，用于与所述地锚栓的一端相连接；所述的地下混凝土结构设置有地锚栓连接件，用于与所述地锚栓的另一端相连接。

5.根据权利要求2所述的风力推进装置，其特征是，所述的能量转换机构包括：

主动齿轮，与所述的支撑架底座同轴设置；

从动齿轮，与所述的主动齿轮相啮合；

驱动轴，与所述的从动齿轮相连接，用于输出动能给所述的发电机。

6.根据权利要求2所述的风力推进装置，其特征是，所述的风力推进装置包括：刹车装置，安装于所述的支撑架底座，并与所述的轮子相耦合，用于使运转的轮子刹车。

7.根据权利要求1所述的风力推进装置，其特征是，所述的风力推进装置包括：推进板控制装置，用于控制所述推进板的旋转角度。

8.根据权利要求2所述的风力推进装置，其特征是，所述的推进板支撑架(202)包括：上支架(2021)和下支架(2022)；

上支架(2021)和下支架(2022)焊接于推进板支撑架(202)上；

推进板(100)具有旋转轴(101)，旋转轴(101)安装在上支架(2021)和下支架(2022)之间，用于使推进板(100)在风力作用下绕旋转轴(101)旋转；

在上支架(2021)和下支架(2022)之间安装有推进板阻进杆(102)，用于阻挡推进板(100)的转动，使推进板(100)只能绕旋转轴(101)旋转一周。

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