专利名称：高效自动帆板风力和洋流发电系统的制作方法
技术领域：
现在工业上的风能发电机和洋流发电机的工作原理，都是把流体介质的动能，先转换成螺 旋桨的转动，再转换成发电机电能。螺旋桨成了转换能量不可或缺的机构。但是仔细研究发现， 大量的流体介质在螺旋桨桨叶之间的诺大空间中流逝了，许多能量没有转换成螺旋桨的动能， 这使得螺旋桨发电机的能量转换效率不高。因此，研制新的流体介质动能转换方式，替换现有 螺旋桨推动系统，就显得十分必要了。
发明内容
本发明推出一种具有更高效率能量转换工具一_自动帆板系统，它主要由三部份组成1 带有控制系统的迎风或迎流面积可变的帆板，用以接受流体介质的推动，并在规定位置变换 帆板的迎风或迎流面积；2边板，固定帆板及增大流体推力的作用；3控制开关，用于控制
帆板的开启和闭合。
它的工作原理如下在初始工作位置，帆板处于最大工作面积，传递流体推力，带动机 械回复和传动系统，输出电力。然后帆板变化到最小面积，流体阻力减小甚至消失，在回复 系统回复力作用下，回复初始位置。如此循环，机构稳定工作，输出能量。
根据自动帆板系统的数量不同，该发电机系统可以有单自动帆板结构、双自动帆板结构 和多自动帆板结构的不同设计。，第一种设计，单自动帆板发电系统，由一个自动帆板，传动 机构，回复机构一_用以使帆板回复初始位置，和发电机组成；第二种设计，双自动帆板发 电系统，由两个自动帆板，齿轮组一一用以使两个自动帆板始终运动方向相反，和发电机组 成；第三种设计，多自动帆板发电系统，由多个自动帆板，曲轴和发电机组成。
相比螺旋桨结构，该系统有比较突出的优点第一，能量转换效率高。单位面积的帆板 受到的流体动力明显大于螺旋桨，这样流体动能转化成电能的效率大大高于螺旋桨发电；第 二，帆板结构的设计成本明显优于螺旋桨。帆板设计时主要考虑如何增大阻力，技术上比较 容易实现；现代螺旋桨设计时采用计算机软件进行优化，尽管这样，代价仍然不菲，且螺旋 桨制造工艺复杂，成本较高。所以，自动帆板系统有希望很好的取代螺旋桨，成为更高效更 经济的能量转换工具。
图l、图2、图3都是自动帆板的结构示意图。图l是正面结构图，图2是侧视图，显示 自动帆板的迎风/迎流面闭合时的状态；图3也是侧视图，显示自动帆板的迎风/迎流面打开 时的状态。在图l、图2、图3中，l是外部框架和边板；2是帆板；3是自动开启/关闭控制 装置；
图4是单自动帆板风力/洋流发电系统的结构简图。其中，l是自动帆板系统；2是齿条；
3是弹簧；4是齿轮；5是发电机。
图5和图6都是双自动帆板发电系统的结构简图。在图5和图6中，1和2是自动帆板 系统，3和6是齿条，4是齿轮，5是发电机。图5显示自动帆板l迎风/迎流面打开，同时 自动帆板2迎风/迎流面闭合时的工作状态；图6显示自动帆板2迎风/迎流面打开，同时自 动帆板1迎风/迎流面闭合时的工作状态图。
图7和图8是多自动帆板发电系统的结构简图。在图7和图8中，1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8是自动帆板系统，9是连杆，IO是曲轴，ll是曲轴带动的齿轮，12是发电机，13是发电机 齿轮。图7显示自动帆板2、 4、 6、 8闭合，而l、 3、 5、 7开启时的工作状态；图8显示自 动帆板2、 4、 6、 8开启，而l、 3、 5、 7闭合时的工作状态
具体实施例方式
3如图l、图2、图3所示是自动帆板系统的原理。部件1是用来固定帆板的边板和框架， 设计边板的作用是尽可能的增大流体阻力；部件2是活动帆板，帆板的作用是接受流体的推 力，它们在控制装置部件3的作用下实现迎流面的开启和关闭。迎流面关闭时，如图2，流 体推力最大；迎流面开启时，如图3，流体推力最小。控制装置3的工作方式可以根据设计 需要，根据工作周期控制，或者根据帆板运行的位移控制。控制装置3主要组成是传感器和 小型驱动电机。
自动帆板系统是实现该发电机系统的基本部件，根据自动帆板系统的数量和结构差异， 可以设计3种类型的风力/洋流发电系统，它们是单自动帆板发电系统，双自动帆板发电系统 和多自动帆板发电系统。
如图4所示是单自动帆板发电系统，它由四部分组成第一部分是自动帆板系统1;第 二部分是传动系统，由齿条2和齿轮4组成；第三是回复系统，这里是弹簧3，也可以是其 他回复机构；第四是发电机系统。他们的工作方式如下设定初始时，自动帆板l处于迎流 面闭合状态，受到向左的流体推力，推动齿条2向左运动，带动齿轮4转动，齿轮4带动发 电机5，产生能源，同时弹簧3受压；当弹簧3压力达到最大，齿条2静止，这时自动帆板 系统将迎流面帆板打开，流体推力消失；在弹簧回复力作用下，系统向右运动，齿条2带动 齿轮4，齿轮4带动发电机5发电；当系统向右到达初始位置时，自动帆板1关闭迎风面帆 板，帆板受流体推力再次向右运动。如此循环。关于单帆板系统的稳定运行和能量输出的数 学论证，可参见本人的论文{Investigation of Vibrator With Air Flow Excitation》出 自论文集《Proceeding of 5th International Conference of DAMM Baltic, INDUSTRIAL ENGINEERING-ADDING I腦OVATION CAPACITY OF LABOUR FORCE AND ENTERPRENEUR》(ISBN 9985-894-92-8)。提供回复力使自动帆板返回初始位置的机械设计还有很多，此处为弹簧， 其他的设计也能使本系统稳定运行，并输出能量。
图5和图6是双自动帆板发电系统，它由两个自动帆板系统1、 2，传动系统齿条3、 6 和齿轮4，以及发电机组成。两个自动帆板是交替开启闭合的。图5是自动帆板1的迎流面 开启，流体推力为0;同时自动帆板2的迎流面闭合，流体推力最大。在推力作用下，自动 帆板2向左运动，自动帆板2的齿条3带动齿轮4顺时针转动，齿轮4带动发电机5发电， 同时齿轮4顺时针转动推动自动帆板1的齿条6和自动帆板1向右运动。在某一位移处，自 动帆板1闭合而自动帆板2打开，图6描述的是这一时刻情况，自动帆板1受推力向左移动， 齿条6带动逆时针齿轮4转动，齿轮4推动齿条3和自动帆板2向右运动，同时齿轮4带动 发电机5发电。自动帆板1和2交替开启闭合，系统循环稳定运行。
图7和图8是多自动帆板发电系统，1、 3、 5、 7是一组自动帆板系统，2、 4、 6、 8是另 一组自动帆板系统。如图7，初始状态时，1、 3、 5、 7迎流面开启，没有流体推力；2、 4、 6、 8迎流面闭合，受到流体推力，通过各自连杆9，将推力传到曲轴10上，使曲轴发生转动。 如图8,当曲轴转过180度之后，2、 4、 6、 8迎流面开启，流体推力消失，1、 3、 5、 7迎 流面闭合，接受流体推力，推动曲轴继续旋转。曲轴旋转带动曲轴齿轮11旋转，曲轴齿轮 11带动发电机齿轮13旋转，发电机12产生电流。两组自动帆板交替开启闭合使曲轴稳定旋 转。
权利要求
1 高效自动帆板风力和洋流发电系统，它是应用一种可以控制迎风或迎流面开启或关闭的自动帆板，配合传动部件和发电设备，实现风能或洋流的动能到电能的转换，其特征是自动帆板受控制器控制开启和闭合，自动帆板闭合时，接受流体推力；自动帆板开启时，流体推力消失。自动帆板所受推力，通过传动部件转变成发电机动力。
2.根据权利要求1所述的自动帆板发电系统，其中第一种设计，采用一个自动帆板，其特征 是单自动帆板系统，由一个自动帆板，传动机构一一齿条和齿轮，回复机构一一用以使自 动帆板回复初始位置，和发电机组成。
3.根据权利要求1所述的自动帆板发电系统，其中第二种设计，采用两个自动帆板，其特征 是双自动帆板发电系统，由两个自动帆板，齿轮组一一用以使两个自动帆板运动方向相反， 和发电机组成。
4.根据权利要求1所述的自动帆板发电系统，其中第三种设计，采用多个自动帆板，其特征 是多自动帆板发电系统，由多个自动帆板，曲轴和发电机组成。
全文摘要
高效自动帆板风力和洋流发电系统，它是应用一种可以控制迎风或迎流面开启或关闭的自动帆板，配合传动部件和发电设备，实现风能和洋流的动能到电能的转换。根据系统自动帆板的数量，有三种设计应用第一种，单自动帆板发电系统，由一个自动帆板，传动机构，回复机构——用以使自动帆板回复初始位置，和发电机组成；第二种，双自动帆板发电系统，由两个自动帆板，齿轮组——用以使两个自动帆板运动方向相反，和发电机组成；第三种，多自动帆板发电系统，由多个自动帆板，曲轴和发电机组成。相比螺旋桨风力和洋流发电系统，新系统有比较突出的优点第一，能量转换效率高。单位面积的帆板受到的流体推力大于螺旋桨，这样更多流体动能可以转化成电能；第二，帆板结构的设计制造成本优于螺旋桨。由上可知，自动帆板系统在能量转换效率和经济性上都优于现有螺旋桨系统。
文档编号F03D9/00GK101435407SQ20071018780
公开日2009年5月20日 申请日期2007年11月14日 优先权日2007年11月14日
发明者王犀觺 申请人:王犀觺