TWI308195B - - Google Patents
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Description
1308195 九、發明說明: 【發明戶斤屬之技術領域3 技術領域 本發明係有關於螺旋槳及橫轴風車,且特別是有關於 5 風車的螺旋翼前端部朝向螺旋翼之正面方向傾斜以形成傾 斜部之螺旋槳,及使用該螺旋槳之橫軸風車。 I:先前技術3 背景技術 過去係利用橫軸螺旋式風車作為風力發電機之風車。 10 螺旋式風車係使用螺旋翼長度為10rn~50m等大型者,且基 於旋轉效率觀點而以翼前端部纖細者為主流。這是因為翼 長度較長之螺旋翼之前端部的旋轉速度必然會比底端部快 之故,因此,螺旋翼前端部的弦長越寬,空氣阻力就越大, 會降低旋轉速度。此外,習知螺旋槳之吹到螺旋槳上的風 15 流失到離心處的損失很大。 【發明内容】 風車的旋轉效率係依據螺旋槳的受風面積而決定。例 如,將同樣呈三角形的螺旋翼之底端部弦長加寬者與反過 來前端部弦長加寬者相比較時,雖然風車的受風面積相 20 等,但前端部弦長加寬者的軸轉矩會變大且旋轉速度變慢。 本發明之目的為提供一種藉由使螺旋翼前端部朝向正 面方向傾斜以形成傾斜部,並且使吹到傾斜部的風力聚集 到旋轉中心處,以提高風力效率之螺旋槳及使用該螺旋槳 之橫軸風車。且本發明的具體内容係如下所述。 5 1308195 1. 一種螺旋槳,係螺旋翼的前端部朝向螺旋翼之正面 方向傾斜預定長度,並形成傾斜部者。 2. 如前述1之螺旋槳,其中前述螺旋翼的前端傾斜部之 中心線係相對於螺旋槳的長度方向以25度〜50度之範圍傾 5 斜。 3. 如前述1或2之螺旋槳,其中前述螺旋槳的受風部係 形成於螺旋翼正面,且前端處寬度大於底部寬度,並且傾 斜部的底端部邊界部位設定在最大弦長。 4. 如前述1〜3項中任一項之螺旋槳,其中前述螺旋翼的 10 受風部正面之最大弦長係設定在螺旋槳旋轉直徑的 13%〜25%之範圍内。 5. 如前述1〜4項中任一項之螺旋槳,其中前述螺旋翼的 受風部整體係相對於通過底部之垂直線朝向後方傾斜。 6. 如前述1~5項中任一項之螺旋槳,其中前述螺旋翼的 15 受風部係在前端傾斜部的底端部邊界形成螺旋槳旋轉半徑 的26%〜50%的範圍之最大弦長,且受風部前面係在左部從 底部開始到前端逐漸往後傾斜,而最大弦長部係相對於旋 轉方向傾斜6度~ 15度。 7. —種螺旋槳,係流體用螺旋槳,且螺旋翼的前端部 20 朝向旋轉時之流體下游方向傾斜並形成傾斜部,並且可於 旋轉時將流體往背後方的轴心處推動。 8. —種橫軸風車,係固定於橫軸之螺旋翼的受風部前 端部以25度〜50度的範圍朝向螺旋翼之正面方向傾斜,並形 成傾斜部者。 6 1308195 9. 一種橫轴風車,係配置有可於支柱上自由迴轉之框 體,且該框體上配置有螺旋軸者,又,框體的左右兩側後 部位配置有形成對稱並且可利用其後部包圍螺旋槳之方向 舵,且螺旋翼的前端部朝向正面方向傾斜並形成傾斜部。 5 10.如前述9之橫軸風車,其中前述方向舵係以平面視 之,相對於框體的中心前後線,其後部係以比前部更向外 打開之方式傾斜。 發明之效果 本發明係具有下述效果。 ίο 1.申請專利範圍第1項之螺旋槳,係各螺旋翼受風部的 前端部朝向螺旋翼之正面方向傾斜,並形成傾斜部者,因 此,當螺旋槳正面受到風力時,接觸到傾斜部之風力會在 高速下往傾斜部的底端部邊界滑動,且與接觸到受風部其 他面的風力混合以提高風壓,並變化成將螺旋翼往旋轉方 15 向推動之強烈推動力,因此,即使在弱的風速下亦可輕易 使螺旋槳旋轉,且具有高速旋轉時的轴轉矩大的效果。 特別是傾斜部,係由於具有不讓風力流失到離心處而 使大量風力加速從外部往中心聚集之聚風效果,而可提高 旋轉效率。 20 2.申請專利範圍第2項之螺旋槳係於傾斜部的傾斜角 度為45度時加速度最快,且可產生大量的高速風力。 3.申請專利範圍第3項之螺旋槳係設定成螺旋槳受風 部的前端緣部之弦長寬度大於底部寬度,且特別是傾斜部 的底端部邊界部位設定在最大弦長,因此,可於螺旋槳的 7 1308195 - 離心部位受到較多風力且提高旋轉速度,並且基於槓桿原 _ 理可在旋轉時得到較強的轴轉矩。 4. 申請專利範圍第4項之螺旋槳係即使最大弦長為旋 轉半徑的25%仍然會位於傾斜部的底端部位,因此,即使 5 是弱風亦可提高旋轉離心部位的受風率。 5. 申請專利範圍第5項之螺旋槳係螺旋翼的受風部整 體朝向後方傾斜,因此,接觸到受風部前面之風力會往螺 旋翼前端處滑動,且與從前端傾斜部滑動的風力合流並通 ^ 過後方,將螺旋翼強力地旋轉方向推動,所以,可提高風 10 車效率。 ‘ 6.申請專利範圍第6項之螺旋槳係螺旋翼受風部在傾 •斜部的底端部邊界設成最大弦長,且受風部前面係在左部 往背後方深度傾斜,因此,可提高接觸到螺旋翼之風力, 使其從前面左部朝向背後方流動,並將螺旋翼往旋轉方向 15 強力推動。 0 7.申請專利範圍第7項之螺旋槳係由於旋轉時流體不 會往螺旋翼的離心處擴散,因此,作為推進器使用時可得 到強烈的推進力。 8.申請專利範圍第8項之螺旋槳係固定於螺旋軸之螺 20 旋翼前端部朝向螺旋翼之正面方向傾斜,並形成傾斜部 -者,因此,接觸到傾斜部之風力可加快速度朝向傾斜部的 底端部邊界流動,並與接觸到其他部位之風力合流以提高 風壓,使螺旋翼強力旋轉。因此,可得到效率良好的工業 用動力,並且在框體内配置與螺旋軸連結之發電器時,可 8 1308195 - 作為即使是弱風亦可效率良好地進行發電之風力發電機。 . 9.申請專利範圍第9項之橫軸風車係於框體的左右兩 側後部位配置可利用其後部包圍螺旋槳之方向舵,因此, 可敏感地反應風向,且即使是弱風亦可改變框體的方向, 5 使螺旋翼通常面對於風力。因此,可作成可效率良好地利 用弱風之風力發電機。 10.申請專利範圍第10項之橫軸風車係於框體的左右 兩側部設置方向舵,且配置成相對於框體的中心前後線, ^ 其後部係以比前部更向外打開之方式傾斜,因此,從風車 10 前方吹過來之風力會接觸到方向舵的外部後面並且朝向中 •心處推動,所以,除了可使螺旋槳通常面對於風向之外, •尚可防止隨著螺旋翼旋轉之離心力所造成的框體方向移 動。此外,風力從不同方向吹過來時,會由於方向航往框 體側部突出,而即使是弱風亦可輕易地改變方向來面對風 15 向。 0 圖式之簡單說明 第1圖係本發明實施例1的螺旋槳之前視圖。 第2圖係第1圖的螺旋槳之平面圖。 第3圖係第1圖的A-A線截面圖。 - 20 第4圖係第1圖的B-B線截面圖。 -第5圖係第1圖的C-C線截面圖。 第6圖係第1圖的D-D線截面圖。 第7圖係第1圖的E-E線截面圖。 第8圖係第1圖的F-F線截面圖。 9 1308195 第9圖係第1圖的螺旋翼之左側視圖。 第10圖係本發明實施例2的螺旋槳之前視圖。 第11圖係本發明實施例3的螺旋槳之側視圖。 第12圖係第11圖之平面圖。 5 第13圖係本發明橫軸風車之側視圖。 第14圖係第13圖之前視圖。 第15圖係顯示本發明橫軸風車的實施例2之平面圖。 第16圖係第15圖之前視圖。 第17圖係本發明實施例4的螺旋槳之前視圖。 10 第18圖係苐17圖的螺旋翼之側視圖。 第19圖係苐17圖的螺旋翼之平面圖。 第20圖係第18圖的A-A線截面圖。 第21圖係第18圖的B-B線截面圖。 第22圖係螺旋槳的側視圖。 15 【實施方式】 實施發明之最佳型態 使螺旋翼受風部的前端部朝向正面方向傾斜,以形成 傾斜部。螺旋翼前端緣部的弦長係形成為寬度較大,並且 可提商受風效率。 20 實施例1 參照圖式說明本發明之實施例。第i圖係本發明螺旋樂 之月||視圖,而第2圖係第i圖之平面圖。在第】圖中,螺旋紫 h方、大面2正面的放射方向上等間隔地配置3片螺旋翼3, 而符號4為螺旋轴。前述突面2的形狀可隨意設定。 10 1308195 圖中的螺旋翼3係底部3a以螺栓固定於突面2背面之形 式,然而以螺釘固定於軸部2周面之形式等、固定工具可以 隨意。 各螺旋翼3係三次元形式,且如第1圖所示’底部知於 5 JE面上呈細桿狀並設定成其前端部寬度較大,並且形成有 受風部3b。該受風部3b係設定成前端緣部及旋轉後部位較 大。 如第2圖所示,螺旋翼3係前端部朝向正面方向傾斜, 以形成傾斜部3c。第1圖的符號3d為傾斜部3c的底端部邊界 1〇 線,五該底端部邊界線3d係設定成沿著螺旋翼3旋轉時的旋 轉軌道T之圓弧形。因此’可於螺旋翼3旋轉時減輕傾斜部 3c的底端部分之空氣阻力。 傾斜部3c的長度係如螺旋翼長度的5%~20%左右,且其 傾斜角度相對於螺旋翼3的長度方向,在中心部為15度〜50 15 度之範圍並且最好為40度〜45度。前述受風部3b之最大弦長 係設定在螺旋翼3的旋轉直徑之大約14%,即設定在 13%~25%之範圍内。 第3圖係第1圖之A-A線截面圖,第4圖係第1圖之B-B線 截面圖,第5圖係第1圖之C-C線截面圖。 20 如此地,受風部3b係設定成受風部3b的前面隨著螺旋 翼3之底部3a到前端部,相對於突面2的旋轉方向逐漸趨緩 地傾斜。且這會隨著受風部3b的旋轉後端部位(圖的左部) 接近於螺旋翼3的别端部位而逐漸地變換成正面方向。 第6圖係第1圖的傾斜部3c之D-D線截面圖,第7圖係第] 11 1308195 圖之鱗載面圖,第8圖係第1圖之F-F線截面圖。傾斜部 3c係者到達㈣部而逐漸地往前方突^,且前面係從旋 轉月〕圖的右方)開始朝向旋轉後方(圖的左方)遂漸地往 背後方傾斜。
々在第j圖、第2圖中,從正面方向受風時’ A_A部分會如 斤丁者風可接觸的面積大且A箭頭風力會沿著螺旋 面流向左方,並且於崤頭方向上產生推動螺旋翼3的 力$。 ν π ’在Β·Β部分係風可接觸的Φ積比A-A部 :狹:’且Α箭頭風力會沿著_前面流向左方,並且 面的後傾角大而使風力快速通過,並朝⑽箭頭方向 產生推動螺旋翼3的力量。 如第5圖所不,在c_c部分係風可接觸的面積比Μ部 分更狹窄’且A箭頭風力會沿著螺旋翼3前面流向左方,並 且相前面朝向f後的傾斜角大而使風力快速通過,並朝 向c前頭方向產生推動螺旋翼3的力量。底部如雖然會受到 風的阻力,但由於其面積狹f,所以易造朗旋翼3旋轉 上的負擔。 在第9圖中,接觸到點P_q間的斜面之風力會朝向點Q 20方向滑動。且通過點〇_Q之風力的通過時間與通過點p_Q之 風力的通過時間相同’因此,通過點P_Q之風力的通過速度 比通過點0-Q之風力的速度快。 基於此點,在第9圖中,接觸到傾斜部允的前斜面之風 力會在高速下傾斜地通過底端部邊界線3d,並與第4圖、第 12 1308195 5圖所示之從受風部3b前面流到後左方的風力合流,並且提 高空氣密度且提高風壓,再通過螺旋翼3的背後方。 即,在第1圖中,雖然看似會因風力停滯於傾斜部3c而 造成阻力損失大,然而如前所述地,接觸到傾斜部3c之風 5 力會如第1圖的A1箭頭風力所示地在高速下通過,因此,傾 斜部3c不僅不會形成為風的阻力,還具有促使第1圖的B-B 到螺旋翼3底部3a周圍之風力高速通過的效果。 因傾斜部3c前面而加快風速時,會於該部分產生負 壓。結果,來自其他部分的常壓之風力會較多地往傾斜部 10 3c前面聚集,所以在相同風速、相同時間内,只有傾斜部 3c會接觸到比其他部位多的風力,且產生聚風效果。 習知螺旋翼係於底部寬度大的情形下,會在螺旋翼旋 轉時使風力的通過受到限制,而對螺旋翼造成負擔,此外, 會因風力朝向螺旋翼纖細的前端方向通過而造成旋轉效率 15 不良。 關於此點,本發明的螺旋翼3係於底部3a周圍的風力通 過性佳,且離心部位寬度大,並且可藉由傾斜部3c聚集風 力,使風力在高速下改變方向往受風部3b,因此,風力回 收性優異且可於螺旋翼3的離心部位得到較大風力,所以基 20 於槓桿原理,軸轉矩會變大。 結果,即使未加長翼長度亦可提高風車效率,且在螺 旋翼32的剛性問題、風車高度問題等方面有許多有利之 點。螺旋翼3的形狀可由第2圖清楚得知,呈現面對旋轉方 向的面積較窄且橫截面為升力型,因此,螺旋槳1開始旋轉 13 X308195 時即會雇生旋轉升力。 5 10 15 20 此女月所述,在第9圖巾,在傾斜部3c前面滑過點 p_Q的風速比助_Q快速時,空氣密度會變薄且會形成負 塵,因此’來自其他部分的常壓之風力會急速地進入傾斜 部3C前面’而這會產生與接觸到比其他部分高速的風力相 了果’且每個單位時間的空氣密度變高,因此,將螺 旋翼3往旋轉方向推動之综合風壓亦會變高。 即,傾斜部3c雖然看似會使 力,其快迷通過,且這部然而實際上可 部位接_#〜會賴斜敍減於其他 此即為通、/的風力,因此受風效雜高。在第9圖中, 之風速=Γ比點aQ長的點P'Q之風速會比通過‘點叫 斜角度和,祕離長者較佳,但若只有距離長而傾 内最為合適。S #造成風力飛散,因此傾斜角度在45度之 下從第1圖中’接觸到傾斜部&前面之風力在高速 形成為㈣:底端部__背後麵騎,該風力會 '、”旋翼3朝向旋轉處旋轉之力量。
之心快在:4圖中’滑過點T_R而通過之風速比通過點S-R 从 、口此’大量湧至該傾斜部3c前面之面颅a# 旋翼3往旋轉方向推動。 -面之風壓會將螺 明螺lit來:較螺旋翼3前端部形成有傾斜部3c之本發 面積與風迷下“爾之旋轉數時’可發現在相同的受風 旋禁為他二驗"Γ螺旋槳為⑽次/分鐘而本發明螺 刀4里之相當大的旋轉數差距。 14 1308195 實施例2 第10圖係顯示螺旋翼3的實施例2之前視圖。與前例相 同的部位將附上相同元件符號並且省略其說明。 該實施例2的受風部3b之最大寬度係設定成螺旋槳直 5徑的2G% ’且可擴大至25%。而底部3猶正面寬度係設定成 小於最大寬度的3分之1,且受風部儿的橫截面與前例大致 相同。 實施例3 第11圖係顯示螺旋翼3的實施例3之側視圖,而第12圖 1〇係平面圖。與前例相同的部位將附上相同元件符號並且省 略其說明。 6亥螺旋翼3係設定成前端部的弦長寬而底部較窄。底部 的寬度最好在最大弦長的26%〜4〇%之範圍。由於螺旋翼3 的底部3a之寬度窄,因此旋轉時的轴周圍之風通過性優異。 15 在第11圖中,螺旋翼3的固定部la係呈直角地固定於螺 旋軸4。且前端部係在螺旋槳1的側縱心線E距離固定部la 背面的平行垂直之縱中心線c 4度〜6度的範圍内,朝向後方 傾斜。藉由該傾斜面,可使接觸到受風部补前面之風力加 速通過螺旋翼3的前端處。 〇 在第11圖中,螺旋翼3的傾斜部3c之中心部係相對於前 述側縱心線E以25度〜45度的範圍向前傾斜。藉由該傾斜, 可使傾斜部3c的受風面積比垂直面增加約14倍。此外, 度以下的傾斜度會減小滑過該斜面之加速度,而超過45度 寺έ接近於直行,因此加速度仍會變小。 15 1308195 在第12圖中,受風部3b的前端緣部係設定成在前面相 對於固定部la背面的平行基準線F呈6度〜15度之衝角G。 即,隨著螺旋槳1旋轉之風壓不會直接接觸到衝角G,而接 觸到旋轉的螺旋翼3之風力雖然不會直接接觸該衝角G,但 5 會旋轉進入且沿著衝角G而通過背後方。 在第11圖中,螺旋槳1正面受到風力時,受風部3b前面 會整體後方傾斜,因此,風力會從底端部往圖的點P方向移 動。這是因為風力會往阻力弱的地方移動之故。 在第11圖中,接觸到傾斜部3c的A箭頭風力,係風力從 10 點Ο到點P的時間與風力滑過點Q-P的時間相同,因此,滑 過點Q-P的風速比從點Ο到點P的風速快。速度越快時空氣 密度越薄,且與周圍相比形成為負壓。在形成負壓時,周 圍的常壓風力會急速地流入。 基於此點,傾斜部3c前面的傾斜部會在同一時間内部 15 分地產生可湧入比其他部位大量風力之作用。即,螺旋翼3 的受風部3b前面在相同條件下所接觸到的風力,可藉由螺 旋翼3的三次元形狀而部分地聚集風力,使第11圖的點P部 分產生強烈的風力作用,因此,螺旋槳1的旋轉效率會變大。 此外,如第12圖所示,風力從點R到點S的時間係與風 20 力滑過點T-S的時間相同,因此,滑過點T-S的風速比從點R 到點S的風速快。結果,螺旋翼3的受風部3b所接觸到的風 力,係接觸到受風部3b而橫向滑動的風速比通過周圍的風 速快,因此,會在受風部3b前面湧入較多風量。 結果,即使A箭頭風力的速度比4m/sec慢,亦會於接觸 16 1308195 1$使JII力加速’且制在傾斜壯的弦長為螺旋 *1的方疋轉半徑之26%〜4〇%時,會由於形成為寬度大者而可 於疋B寸間内接觸到較多風量,且基於槓桿原理可產生較 大的轴轉矩。
20 如此一來’該螺旋槳1係由於在螺旋翼3前端部形成傾 斜部3c’而具有部分地聚集多量風力之效果。 "接著’ It㈣旋翼3的前端弦長設在寬度較大的旋轉半 技的26%〜4G%之範圍,可使風力聚集部位之面積比其他部 位大,而且相#於螺«1的旋轉離,位,因此,可有效 地利㈣桿原理’且具有即使是弱風亦可使軸轉矩變大之 效果。此外,藉由受風部3b前面相對於螺旋翼3底部%往前 ^部延伸且帶有衝角G,可使接觸到受風部处的風力加速, 並因其通過旋轉後方,何得到聚風效果。 再者,藉由螺旋翼3從底部朝向前端部形成為整體往後 方傾斜,可使接觸到受風部3b的風力加速往前端處聚集, 且可提高螺旋槳1的離心部位之旋轉力。 〃第13圖係顯示將螺旋槳1組合成風車之橫軸風車5的實 右側面圖,亚且圖的左方為正面。第14圖係橫軸風 視圖。與前例相同的部轉社相同元件符號並且 省略其說明。 橫轴風車5係於支柱6上部配置有可自由迴轉的框體7。 係以支㈣為_支點且設定錢部的長度比前 ㈣。此外’框體7後部的上下面垂直配置有方向紹。 框體7内的未圖示_(«㈣係透過轴承而被水平支 17 1308195 撐。且該橫軸的後端部固定著螺旋槳卜而符號7樣後蓋。 在别述框體7中’未圖示的橫軸前端部係與發電器連 ' 、结’並於中間配置變速機、制動器、離合器、自動控制器、 速度感測器、風速計等,藉此,可作成風力發電機。 田螺方疋槳1文到風力而旋轉日夺,由於螺旋翼3的傾斜部 3c會叉到較多風力’因此即使風向改變亦可敏感地修正位 置,使螺旋槳1通常位於順風處。此外,受到橫向風力時可 春藉由方向舵8而迅速地面對風向。 藉由螺旋槳1位於框體7的順風處,可於螺旋翼3旋轉時 1〇暫打進入支柱6的背光處,如第14圖所示,位於螺旋翼3的 離’“。卩位之寬度大的傾斜部3c係由於在旋轉時位於離心部 位而旋轉速度比底部3a快,因此隱藏在支柱6的背光處之時 間較少。 此外’螺旋槳1係與支柱6分開,所以旋轉進入支柱6的 15風力會接觸到寬度大的受風部3b、傾斜部3c,因此,並不 • 會損害旋轉效率,且可利用可敏感地面對風向之優異的旋 轉效率來彌補。 第15圖係顯示橫軸風車的實施例3之平面圖,而第16圖 係其前視圖。與前例相同的部位將附上相同元件符號並且 2〇 省略其說明。 在圖中’橫軸風車5係於支柱6上配置有可自由迴轉之 框體7。關於框體7,係設定成從框體7前端部開始的相當於 框體7長度之20%〜40%,為利用支柱6迴轉之迴轉中心可及 的前面位置。 18 1308195 框體7内部配置有未圖示之發電器,且連結於發電器之 螺旋軸4係橫向設置,並且螺旋軸4後部朝向框體7後部外面 突出。框體7内部雖並未圖示出,但内裝有蓄電池、各種感 測器、自動控制裝置等必需且不可缺少的裝置機器類零 5 件。如圖所示,螺旋槳1安裝於螺旋軸4上。又,雖並未圖 示出,但從突面2背後嵌接著後蓋。 圖中雖顯示有3片螺旋翼3,然而並未限定數量。螺旋 翼3係設定成前端部的弦長比底部寬,且前端部弦長設定在 如旋轉半徑的20%〜45%之範圍。 10 此外,螺旋翼3前端部形成有以30度~45度的範圍朝向 前方傾斜之傾斜部3c。但本發明並不限定於此形式。 框體7正面的左右兩側部位別配置有朝向放射方向之 上下一對支撐翼9,且分別在左右配置有位於支撐翼9前端 部且等間隔地距離框體7之方向舵8。 15 支撐翼9係設定成在平面上的前端部寬度比底部窄,且 設定成從正面視之、前端部的板厚比底部薄,並且截面為 前部厚而且朝向後方變薄。此時,下方的支撐翼9係設定成 往上面前部之增加大於下面,而上方的支撐翼9係設定成往 下面前部之增加大於上面。藉此,通過上下支撐翼9之間的 20 風力流動速度會比通過上下支撐翼9上下面的風力流動速 度快。 方向舵8係上下部往内部彎曲,且該彎曲係從螺旋翼3 前端面的旋轉軌道開始,沿著未到達接觸程度的預定距離 之圓弧彎曲。 19 1308195 此外’方向舵8的前後線s係設定成以1〇度~17度的範圍 相對於框體7的縱長心線l且後部朝向外側打開。 在第15圖中,當八箭頭風力吹動時,嫘旋槳1不會旋轉。 但是,A箭頭風力會接觸到方向舵8並將其推動,因此,框 5體7會以支柱6為迴轉支點迴轉,且螺旋槳1自動地位到順風 處並且旋轉。 在第15圖中,當B箭頭風力吹動時,螺旋槳1不會旋轉, 但是風力會接觸到方向舵8,因此,框體7會以支柱6為迴轉 支點迴轉’且螺旋槳1自然地位到順風處並且旋轉。如此一 10 來’方向舵8的前後線s係相對於框體7的縱長心線L以10度 〜17度的範圍朝向外側打開,因此,可敏感地感應來自任何 方向之風力。 在第15圖中,當c箭頭風力從前方吹動時,c箭頭風力 會通過方向舵8左右。 15 此日守’通過左右方向舵8的外側之風力皆會推動方向舵 8外側後部,且左右呈現均衡地對稱,因此,螺旋槳丨可面 對風力且效率良好地旋轉。 此外,風向稍微改變時’對於方向舵8的左右任一者之 風力強度將產生變化,因此,會失去平衡且框體7受到較強 20風力推動而迴轉,並且螺旋槳1會改變方向以面對風力方 向。 在第15圖中,通過左右方向舵8之間的風力係受到方向 舵8引導而通過。此時,左右方向舵8的面對處之間係入口 寬度狹窄而出口打開較寬,因此,通過後方時氣流會在方 20 1308195 向舵8内側後部擴散,且空氣密度減少。 氣流係在方向艘8的外側後部被壓縮。結果,通過方向 ;)!它8内側的氣流會比外側的快,且該速度加快的氣流正好接 觸到螺旋翼3的傾斜部3c相當多,可更增加旋轉速度。此 5 外,方向舵8内側後部的氣壓變低時,來自上下方向其他位 置之氣流會在高速下流入氣壓低的部位,且一定時間内的 風力流過量增大,並提高螺旋槳1的旋轉效率。 螺旋槳1配置於框體7後部時,隨著螺旋槳1之旋轉,螺 旋槳1的旋轉方向會在框體7正面受到空氣阻力,因此,框 10 體7會朝向以往阻力較少的方向迴轉。結果,框體7可能會 反轉地迴轉,且變成與風向相反的方向。 但是,如前所述,本發明係設定成左右方向舵8的後部 朝向外側打開地傾斜,因此,從正面吹到方向艇8的風力會 被抑制從左右迴轉,所以不會因螺旋槳1的旋轉離心力振動 15 而產生框體7的迴轉。 例如,於框體7後部配置朝向縱長方向之方向航時,雖 然可使從正側邊吹過來的風力產生改變方向之作用,但風 力從斜前方吹過來時,會因螺旋槳的旋轉作用而產生往後 方通過的強烈風流,使方向舵8維持於原本的位置並且不會 20 改變方向。關於此點,本發明的方向舵8則可敏感地反應到 輕微風力的方向改變,使框體7迴轉。 第17圖所示螺旋槳1係船舶用螺旋槳,且於突面2上固 定有多數螺旋翼3(圖中為3片),並且往箭頭方向旋轉。螺旋 翼3係底部3a的寬度窄,而前端緣部之弦長寬、為旋轉半徑 21 1308195 的約70% ’且形成最大弦長部3d。 - 從側面視之,螺旋翼3的板厚係形成為前端部薄,且前 - 端部從最大弦長部3d開始朝向下游方向傾斜,並形成傾斜 部3c。該傾斜部爻之傾斜角度係相對於螺旋軸4的轴心線匕 5以10度〜30度之範圍傾斜,且最好為15度〜20度。但是,根 據弦長之寬度,傾斜部3c的傾斜角度可設定到45度。傾斜 部3c的底端部為最大弦長部3d,且該最大弦長部3d設定成 • 其旋轉半徑上的弧形,因此’旋轉時的阻力較小。 在第18圖及第19圖中,螺旋翼3係放流面3g右方的旋轉 10 前側部%比起左方的旋轉後側部3f更朝向上流處傾斜,且 螺旋翼3的前端緣部在放流面3g的傾斜度比底端部和緩,這 是由於上下板厚相同並且底部弦長窄而前端緣部弦長寬之 故。 如前所述而構成之該螺旋槳1旋轉時,會如第22圖所 15不,形成為被傾斜部弘推出的傾斜流體a朝向背後的軸心線 ^ L聚集。 在第25圖中,相對於被垂直的放流面3g推出的水平流 體b,被傾斜部允推出的傾斜流體以系隨著越靠近前端部而 於時間上越早被推出。 在第22圖中,前述情形會使朝向水平流體^^傾斜地合流 之傾斜流體a ’從傾斜面施與水平流體1^流體壓力。 然而’船用螺旋使用該螺旋翼3時,會由於具有第咖 之X箭頭的水壓,而可作為水平流體b的反動力將螺旋翼3 往相反處推動,且推進力提高。 22 1308195 在第22圖中,由於傾斜部3c傾斜而可使來自外面的流 體直接往A箭頭方向湧入,且P-Q的長度比點Ο-P長,因此, 只有多出PQ-〇P=Y之傾斜流體a會施與水平流體b流體壓 力。 5 然後,根據第17圖中可得知,由於傾斜部3c的弦長寬 及位於離心部位,並且利用比接近於輸出軸的部分高速之 速度旋轉,所以,可使高速的傾斜流體a抵擋包含略圓錐形 的水平流體b之X箭頭的水壓,因此,相對於螺旋槳1的直徑 圓面積,螺旋槳1的直徑圓之圓錐側面面積較大,並且可增 10 加螺旋槳1的推進力效果。 L圖式簡單說明】 第1圖係本發明實施例1的螺旋槳之前視圖。 第2圖係第1圖的螺旋槳之平面圖。 第3圖係第1圖的A-A線截面圖。 15 第4圖係第1圖的B-B線截面圖。 第5圖係第1圖的C-C線截面圖。 第6圖係第1圖的D-D線截面圖。 第7圖係第1圖的E-E線截面圖。 第8圖係第1圖的F-F線截面圖。 20 第9圖係第1圖的螺旋翼之左侧視圖。 第10圖係本發明實施例2的螺旋槳之前視圖。 第11圖係本發明實施例3的螺旋槳之侧視圖。 第12圖係第11圖之平面圖。 第13圖係本發明橫軸風車之側視圖。 23 1308195 第14圖係第13圖之前視圖。 第15圖係顯示本發明橫轴風車的實施例2之平面圖。 第16圖係第15圖之前視圖。 第17圖係本發明實施例4的螺旋槳之前視圖。 5 第18圖係第17圖的螺旋翼之側視圖。 第19圖係第17圖的螺旋翼之平面圖。 第20圖係第18圖的A-A線截面圖。 第21圖係第18圖的B-B線截面圖。 第22圖係螺旋槳的側視圖。 10 【主要元件符號說明】 1...螺旋槳 4...螺旋轴 la...固定部 5...橫軸風車 2...突面 6...支柱 3...螺旋翼 7...框體 3a...底部 7a...後蓋 3b...受風部 8...方向航 3c...傾斜部 9...支撐翼 3d...底端部邊界線(最大弦長 a...傾斜流體 部) b...水平流體 3e...旋轉前側部 A1.··風力 3f...旋轉後侧部 G...衝角 3g...放流面 T...旋轉軌道 24
Claims (1)
1308195 第94141335號申請案申請專利範圍替換本97.12.26 十、申請專利範圍: 1. 一種螺旋槳,包含有: 螺旋軸,係設於中心者;及 多數螺旋翼,係安裝成與前述螺旋軸一同旋轉者, 5 又,各個前述螺旋翼由受風部與設於前端之傾斜部 構成,前述受風部與前述傾斜部之間的底端部邊界線沿 著前述螺旋翼之旋轉圓弧形成,且前述傾斜部相對於前 述螺旋翼之長度方向,以朝向不設置前述螺旋軸之側的 方向呈15〜50度的角度傾斜,而前述底端部邊界線相對 10 於前述螺旋翼之旋轉的方向傾斜。 2. 如申請專利範圍第1項之螺旋槳,其中傾斜部係相對於 螺旋翼之長度方向,以朝向不設置前述螺旋軸之側的方 向呈25〜45度的角度傾斜。 3. 如申請專利範圍第1項之螺旋槳,其中螺旋翼之受風部 15 由中心朝向前端形成寬度漸漸變寬,且在底端部邊界線 呈最大弦長。 4. 如申請專利範圍第1項之螺旋槳,其中底端部邊界線相 對於螺旋翼之旋轉半徑係設定在26〜40%的範圍。 5. 如申請專利範圍第1項之螺旋槳,其中螺旋軸之周圍設 20 置有突面,且螺旋翼安裝於前述突面並順時針旋轉。 6. 如申請專利範圍第1項之螺旋槳,其中螺旋軸之周圍設 置有突面,且螺旋翼安裝於前述突面並反時針旋轉。 7. 如申請專利範圍第1項之螺旋槳,其中螺旋翼裝設於橫 軸風車之水平旋轉軸。 25
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