专利名称：流体动能系统和交通工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及能量转换技术领域，尤其涉及将流体动能转换为机械能或电能等系统和包括该流体动能转换系统的海陆空交通工具。
背景技术：
交通工具在行驶中会产生无法克服的有害阻力——风阻(空气阻力)，据统计，在高速行驶中，交通工具行驶中约60%以上的阻力消耗在风阻上，并且根据交通工具的形状和速度不同风阻系数不同，速度越快空气阻力越大。交通工具行驶中，由于风阻的存在，在交通工具的前部会形成高压迎风区，其后部会形成近乎真空的低压背风区，当交通工具在行驶的过程中，交通工具前部的高压迎风区和后部的低压背风区会对交通工具产生与其行驶方向完全相反的拉扯力，该拉扯力是阻止交通工具前进的主要阻力，且随着交通工具的行驶速度的加大，该拉扯力越加大，对交通工具的行驶造成很大的麻烦，很大的动力用于克服风阻。另外，陆地交通工具还具有滚动阻力、坡道阻力、加速阻力等，但是这些阻力相对于风阻来说是非常小的，例如，时速60km/h以内时，滚动阻力和空气阻力基本相同，超过 60km/h以后空气阻力是滚动阻力的2倍或两倍以上，众所周知，交通工具行驶时受到的气动阻力与速度平方成正比，而克服气动阻力所消耗的功率和能量是随速度的三次方急剧增加的，因此，降低交通工具的气动阻力，不但可以提高动力性，而且还可以提高交通工具的经济性，高速行驶的交通工具空气动力稳定性是高速安全行驶的前提，当时速超过100km/h 时，驱动装置需要80%以上的功率用来克服气动阻力，消耗很多能量，在高速行使时，如能减少10%的气动阻力，可使燃料经济性提高百分之几十，因此消除、化解、降低空气阻力很有现实意义。再者，在水面上、水下行驶的交通工具，例如潜艇等，其也存在着液体阻力，其相当于在水上行驶时的空气阻力。飞行器主要克服的阻力是空气阻力。另外，从能源方面来说，随着一次性不可再生化石能源的不断枯竭，石油等燃料燃烧后产生的废气二氧化碳排放严重超标，温室效应等严重破坏人类赖以生存的环境，火力发电厂和燃油汽车等作为人们日常生活和现代化建设离不开的重要交通工具面临淘汰，电动交通工具将是燃油车辆的主要替代交通工具，但是现有的电动交通工具的电池电量不足导致其行驶距离短、充电时间长导致其使用不方便，无法在恶劣环境或者没有充电设备的地方及野外使用，一旦电动汽车电池没有了电无异于废铁一堆，诸多的不利因素，限制了电动车辆的正常发展，现在全国都在主推充电桩的建设，用于对电动交通工具充电，然而，这对于一些偏远山区以及野外无法普及充电桩的地方是不现实的。
发明内容
本发明的目的在于提供流体动能系统，旨在解决现有交通工具在行驶中所产生的风阻或液阻对交通工具产生较大影响以及电动交通工具行驶距离短、使用不方便的问题。
本发明是这样实现的，流体动能系统，包括可收集并转换流体动能、制动能量的洞形组件，可驱动外界设备运作且可启动洞形组件的驱动元件，可存储所述洞形组件回收或转换的能量的存储组件，用于连接所述存储组件和所述洞形组件的变速齿轮组以及对该流体动能系统的运作进行控制的控制中心。进一步地，所述洞形组件具有壳体，壳体中具有贯穿所述壳体前后端的不等径的通洞，所述通洞具有相互连通的前端开口和后端开口，以及设置于所述通洞中、可被流体带动转动的叶片组和用于安装叶片组的叶片轴，所述叶片轴连接于所述变速齿轮组，且所述壳体外表面形成颈缩结构。进一步地，所述通洞呈螺旋状。进一步地，所述通洞中设有可吸附流体的吸力组件。进一步地，所述壳体前端开口处设有可由所述控制中心控制并可限制进入所述通洞中的流体的格栅组件。进一步地，还具有可存储机械能的飞轮组件，所述飞轮组件安装于所述变速齿轮组的齿轮上。进一步地，还具有可将太阳能转换为电能且电性连接于控制中心的太阳能组件。优选地，所述存储组件为可启动所述驱动元件的电池组、发电机以及用于管理所述电池组的电源管理器，所述发电机连接于所述变速齿轮组，所述电源管理器电性连接于所述控制中心，所述电池组电性连接于所述电源管理器，且所述电池组、所述发电机与所述驱动元件之间还设有可将用于启动驱动元件的电能进行处理的整流器和逆变器。优选地，所述流体动能系统具有可检测所述发电机转速的传感器以及受所述控制中心控制并调节所述格栅组件张开幅度的活动组件，所述传感器电性连接于控制中心。优选地，所述流体动能组件还具有可启动所述驱动元件的启动电机，所述启动电机连接于所述变速齿轮组，且电性连接于控制中心。优选地，所述流体动能组件还具有燃料驱动装置，所述燃料驱动装置连接于所述变速齿轮组，且电性连接于所述控制中心。优选地，所述存储组件包括储气罐、第一气动马达以及用于给所述储气罐充气的空压机，所述储气罐与所述第一气动马达、所述空压机通过管道连接，所述管道中具有限制气体单向流动的单向阀，所述第一气动马达连接于所述变速齿轮组，所述空压机通过传动件连接于所述叶片轴。优选地，所述流体动能组件还具有燃料驱动装置，所述燃料驱动装置连接于所述变速齿轮组，且电性连接于所述控制中心。优选地，所述存储组件还包括可启动所述驱动元件的电池组、发电机以及用于管理所述电池组的电源管理器，所述发电机连接于所述变速齿轮组，所述电源管理器电性连接于所述控制中心，所述电池组电性连接于所述电源管理器，且所述电池组、所述发电机与所述驱动元件之间还设有可将用于启动驱动元件的电能进行处理的整流器和逆变器。优选地，所述流体动能组件还具有可启动所述驱动元件的启动电机，所述启动电机连接于所述变速齿轮组，且电性连接于控制中心。本发明还提供了交通工具，其包括上述的流体动能系统。进一步地，所述交通工具具有由所述驱动元件带动转动的传动组件，所述传动组件处设有可由所述传动组件带动的储能电机，所述储能电机电性连接于控制中心。
与现有技术相比，本发明的流体动能系统中的洞形组件可回收流体的动能，当交通工具在行驶的过程中，该洞形组件可以化解流体对交通工具形成的大部分阻力，并将该部分阻力转换成其他能量，例如机械能、化学能等，并通过存储组件将转换后的能量进行存储，或直接用于启动驱动元件，其具体分配可由控制中心控制，这样，该流体动能系统运用于各类交通工具后，其不仅可以化解流体对交通工具形成的大部分阻力，减少流体形成的阻力对交通工具的影响，且还可以将流体进行回收利用，转换为能量，不断的供给交通工具使用，同时还赋予交通工具一份类似于航空发动机反作用推动力，该系统运用于电动交通工具后，其完全可以解决现有电动交通工具行驶距离短、使用不方便的问题。
图1是本发明实施例--提供的流体动能系统的结构示意作_一；
图2是本发明实施例--提供的流体动能系统的结构示意作_二；
图3是本发明实施例二二提供的流体动能系统的结构示意作_ ；
图4是本发明实施例三三提供的流体动能系统的结构示意作_ ；
图5是本发明实施例四提供的流体动能系统的结构示意作_ ；
图6是本发明实施例五提供的流体动能系统的结构示意作_ ；
图7是本发明实施例六提供的流体动能系统的结构示意作_ ；
图8是本发明实施例七提供的流体动能系统的结构示意作_ ；
图9是本发明提供的设置有流体动能系统的汽车的结构示意简图-
图10是本发明提供的设置有流动动能系统的汽车的结构示意简图
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明提供了流体动能系统，其包括可收集并转换流体动能的洞形组件、可驱动外界设备运作且可启动洞形组件的驱动元件、可存储所述洞形组件收集或转换的能量的存储组件、用于连接所述存储组件和所述洞形组件的变速齿轮组以及对该流体动能系统的运作进行控制的控制中心。本发明中，该流体动能系统的洞形组件可以化解流体对交通工具所形成的大部分阻力，并对流体的能量、制动能量等进行回收利用，且存储组件将回收后的能量进行存储或直接用于驱动交通工具。以下实施例中的流体动能系统是针对于在空中或陆地上行驶的交通工具而言，所以流经洞形组件中的流体是空气，当然，如果该流体动能系统运用于水面上或水下行驶的交通工具中，流经洞形组件中的流体就是水，故以下实施例的叙述并不限制本发明中的流体动能系统的运用场合，其仅仅是该流体动能系统在空中或陆地上的运用实施例而已。以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述。实施例一
如图1 2所示，该流体动能系统包括可将空气动能、制动能量进行回收的洞形组件、可用于启动外界设备运作且可启动洞形组件运作的驱动元件14、可将上述洞形组件回收的能量进行转换并存储的存储组件、用于连接所述存储组件和所述洞形组件的变速齿轮组20以及对该系统的运作进行控制的控制中心17，控制中心17电性连接于存储组件，对其进行控制，该洞形组件包括呈封闭状的壳体11，该壳体11为长条状形状，其内具有连通壳体11前后端的且呈螺旋状的通洞，此处的螺旋状是指通洞的内壁形成螺旋状，从而，进入通洞中的风在流动的过程中，会形成龙卷风形式，该通洞中间设置有可由空气带动转动的一片或数片叶片组19，叶片组19装置在叶片轴上，叶片组19的转动带动了叶片轴的转动，存储组件通过变速齿轮组20件连接在该叶片轴上，经该叶片轴的转动机械能进行转换并存储，例如，可以转换成电能、化学能、机械能、压缩空气能等等，该壳体11的前端具有向外扩展的前端开口，且壳体11在靠近前端开口处形成颈缩结构112，即颈缩结构112设置在前端开口和壳体11的中间之间，这样，沿着壳体11前端往后端的方向，壳体11的前端具有较大的前端开口，其相对应的通洞部分的直径也大，然后是壳体11的颈缩结构112，从而该部份对应的通洞的直径就小，接着是壳体11的中间部分和后端部分，其相对应的通洞部分的直径比颈缩结构112对应的通洞部分的直径大，壳体11的后端具有后端开口，该后端开口连通前端开口，从而，壳体11前后导通，空气从壳体11的前端开口进去，从壳体11的后端开口出来，这样，当空气从壳体11的前端开口进入壳体11的通洞中，其经过壳体11的颈缩结构112，根据流体力学的原理，其速度将会大大的增加，从而实现空气增速，且由于叶片组19的转动，使得在壳体11通洞中流通的空气会形成类似于龙卷风的模式，其不是直接直流通过的，而是不断旋转的流过该壳体11的洞体，这样的空气高速作用在叶片组19上，带动叶片组19高速旋转，从而，叶片轴也高速旋转，从而经过变速齿轮组20件的传递，将叶片轴的旋转机械能经过存储组件的转换，转换成其它能量，并存储起来。根据实际，洞形组件的壳体11可以具有一个或数个前端开口，也可以是一个或数个后端开口，具体的前端开口和后端开口的数量是任意的，可以按照实际需求设置，另外， 本实施例中的通洞呈螺旋状，当然，也可以设置为直管状，具体可视实际情况而定。在该壳体11的前端开口处设置有可由控制中心17控制并可限制进入通洞中的流体的格栅组件，当该格栅全部打开时，即前端开口处于全打开状体，可以流进壳体11中的空气达到最多，当格栅全部关闭时，即前端开口处于全封闭状，此时，空气不可以流经壳体 11中通洞。该格栅可以用于控制流经壳体11通洞的空气量。为了使得在壳体11内流通的空气的速度更快，从而增加流通动能系统存储的能量，在壳体11的通洞中还设有可对壳体11中的空气进行吸附的吸力组件13，该吸力组件 13设置在前端开口和后端开口之间，吸力组件13对壳体11通洞的中的空气具有较大的吸附力。该吸附力作用的空气或流体上，可以加大空气在壳体11通洞中流通速度，从而，也使得存储组件存储更多的能量。该吸力组件13通过第一离合联轴器和驱动元件14进行连接，且通过第二离合联轴器和叶片轴连接，这样，当驱动元件14启动时，其带动吸力组件13转动并驱动交通工具行驶，随着交通工具行驶速度的增加及吸力组件13工作，当流经通洞的风力足够大时，风阻带动叶片组19转动，当叶片组19转动的速度超过吸力组件13转动的速度时，该第二离合联轴器会自动连接，叶片组19以及风阻同时将富余的动能通过联轴器带动吸力组件13转动，并将动能传递至驱动元件14上，此时驱动元件14功耗降低同时转速及功率增加；当叶片组19转速低于吸力组件13时，第二离合联轴器是自动脱离的，驱动元件14及吸力组件13不会带动叶片组19转动，这样避免了驱动元件14功耗增加，当系统启动时，驱动元件 14驱动吸力组件13和交通工具的启动，另外驱动元件14制动时，即刹车状态时，第一离合连轴器和叶片组19啮合，此时叶片轴将驱动元件14的驱动力传递致变速齿轮组20，通过一系列转换将驱动元件制动时的能量储存起来，同时设有与驱动元件14所述的制动飞轮储能组件通过离合装置啮合的齿轮来回收交通工具刹车制动时的能量，并将回收的能量存储本实施例中，该吸力组件13为压气机构，当然，如果该壳体11中的流体为水等液体的话，该吸力组件13则为其它可对液体产生吸附力的驱动设备。另外，在一些其它的场合中，吸力组件还可以是吸排气装置，其仅仅起到吸气，增加通洞中流体速度的作用，其不与任何元件连接，仅仅是放置在通洞中则可，当然吸力组件也可以换成风力发电机等装置回收风阻能量也是可以的。由于交通工具在行驶的过程中，其前端形成了高压迎风区，而其后端会形成低压背风区，这样，该高压迎风区和低压背风区的存在，会对交通工具造成非常大的风阻，该风阻是占据了交通工具消耗的大部分能量，当该流体动能系统安装在交通工具上时，其前端开口位于交通工具的前端高压区位置，其后端开口位于交通工具的后端低压真空区位置， 由于高低压压差的存在，高压迎风区的风会直接通过壳体11的通洞，从前端开口直接流到后端开口处，这样，高压迎风区和低压背风区的空气形成对流，不仅会消除交通工具存在的大部分风阻，且该部分的风阻经吸力组件13的增压增速后从后端口向后喷出产生推动交通工具前进的反推动力，同时，还可以经过洞形组件和存储组件转换成其它形式的能量进行存储，消除风阻对交通工具的影响同时改变了空气阻力流场，不论顺风或逆风行驶都可使交通工具获得前进的动力，另外，交通工具本来用于抵消风阻的那部分能量也可以利用起来驱动交通工具工作，从而节约能量，仅消除化解风阻一项就延长交通工具了一倍以上的行驶距离，而对于电动交通工具来说，风阻可以转换成电能、化学能、机械能、压缩空气能等方式进行存储，且用于抵消风阻的电能可以节约起来，从而使得电动交通工具可以走更远的行程，配合其它形式的能量回收可以避免经常进行充电，甚至可以实现免充电，使用方便。本实施例中，存储组件包括可启动驱动元件14的电池组16、可用于发电的发电机 21以及可对电池组16进行管理的电源管理器18，电源管理器18电性连接于控制中心17， 可由控制中心17控制，该电池组16和发电机21都电性连接于控制中心17和驱动元件14， 电池组16可由控制中心17和电源管理器18控制进行自身充电，即将洞形组件中的机械能等转换成电能进行存储，也可以由控制中心17控制对驱动元件14进行启动，将驱动元件14 启动起来，发电机21进行发电后，由控制中心17控制将电能输给电池组16或直接用于带动驱动元件14运作，在该电池组16、发电机21和驱动元件14之间还具有整流器23和逆变器对，该整流器23和逆变器M可以将电池组16和发电机21输出的电进行整流和逆变， 从而使得电池组16和发电机21输出的电能够符合驱动元件14及其他用电设备的要求，该发电机21连接在变速齿轮组20上，洞形组件的叶片轴带动变速齿轮组20转动，变速齿轮组20带动发电机21发电，从而实现将风能、太阳能、刹车动能等转换成电能、机械能、压缩空气能等，发电机21发出的电能可以存储在电池组16中，也可以用于带动驱动元件14运作。本实施例中，电池组16可以是一组，也可以是多组相同或不同类型的电池组，电池组16电性连接于该电源管理器18，该电源管理器18电性连接于整流器23和逆变器24， 即电池组16通过电源管理器18电性连接于逆变器M和整流器23，该电源管理器18可以对电池组16进行管理及控制，其可以检测电池组16的电量情况，从而反馈信息给控制中心 17，控制中心17和电源管理器18可以根据接收到的信息对电池组16进行充电，或者当电池组16的电量饱和时，停止对电池组16进行充电，从而延长了交通工具行驶距离并减少了充电次数。为了避免出现交通工具在启动时，电池组16没电，从而启动不了交通工具，该电源管理器18还连接有可连接外部电源对电池组16进行充电的电源接口 25，这样，可以随时对电源组进行充电，避免发生启动不了交通工具的情况，当然，当电池组16有电或已经处于行驶状态时，不必对该电源组进行充电，发电机21已经时刻在给电池组16进行充电。该流体动能系统还具有蓄电池22，该蓄电池22可用于对交通工具的用电设备供电，例如车灯以及其它的消耗电设备等，该蓄电池22电性连接于电源管理器18，当然，其通过电源管理器18也电性连接于电池组16和控制中心17，发电机21也可以对该蓄电池22 进行充电。由于叶片组19的转动带动叶片轴的转动，且叶片轴的转动带动变速齿轮组20的转动，变速齿轮组20的转动传递给发电机21，从而带动发电机21进行发电，而对于发电机 21来说，其要求的转速是一定的，为了防止进入洞形组件中的风速过大，从而使得发电机 21的转速变快，进而烧坏发电机21，本实施例中，发电机21还通过传感器27连接于洞形组件的格栅组件，该传感器27电性连接于控制中心17，其可以将发电机21的转速信息传递给控制中心17，其格栅组件上还设置有一受控制中心17控制的活动组件，该活动组件可以操作格栅组件的张开幅度，这样，通过传感器27的检测，控制中心17可随时控制格栅组件的张开幅度，当格栅组件的张开幅度较大时，进入壳体11的通体中的风量较多，从而发电机 21的转速快，当格栅组件的张开幅度较小时，进入壳体11的通体中的风量较少，发电机21 的转速就慢，从而，控制中心17通过控制格栅组件的张开幅度，可以保持发电机21的转速处于恒定状态，避免烧坏发电机21。实施例二本实施例与实施例一的区别在于如图3所示，本实施例还具有可用于启动发电机21的启动组件，该启动组件电性连接于控制中心17，可由控制中心17进行控制，当交通工具处于静止状态时，需要将交通工具启动行驶，即需要驱动元件14运作，该启动组件可用于启动驱动元件14，当然，可以是直接启动也可以是间接启动，从而使得该流体动能系统的启动方式可以多样化，不仅仅只有电池组16用于启动驱动元件14，避免出现一些特殊情况，出现驱动元件14无法启动的情况。本实施例中，启动组件为启动电机观1，该启动电机281连接于变速齿轮组20，且电性连接于控制中心17，当然，其电性连接于电池组16，这样，当需要启动驱动元件14时， 控制中心17控制电池组16对该启动电机281进行供电，启动电机281启动，其带动变速齿
9轮组20转动，变速齿轮组20则带动发电机21进行发电，发电机21发出的电可启动驱动元件14，当驱动元件14启动后，洞形组件也启动，其也带动变速齿轮组20转动，从而发电机 21处于持续发电的状态，控制中心17及电源管理器18则根据实际情况，可控制发电机21 给电池组16充电，也可以控制发电机21持续给驱动元件14供电，使得交通工具处于行驶状态，当然，其能量的来源是风能或者是电池组16的电能，即保持交通工具处于行驶状态， 又可以给电池组16进行供电，存储能量。实施例三本实施例和实施例二的区别在于如图4所示，本实施例中启动组件为燃料发动机观2，其直接用燃料供给进行启动，该燃料发动机282连接于变速齿轮组20，当交通工具需要启动的时候，该燃料发动机 282可以直接启动，并带动变速齿轮组20的转动，该变速齿轮组20则带动发电机21进行发电，从而，发电机21则可以启动驱动元件14，使得交通工具可以运行，由控制中心17和电源管理器18进行控制，发电机21发出的电可以对电池组16进行充电。当然，启动组件不仅仅限制于燃料发动机，也可以是其它的燃料驱动装置，只要其具有可以利用燃料驱动的特点就可以。实施例四本实施例和实施例一的区别在于如图5所示，本实施例中，存储组件为储气罐30、将储气罐30的气体的能量转换为动能的第一气动马达31以及用于对储气罐30进行压缩空气的空压机33，当然，该实施例中，流体动能系统还是具有发电机21，该发电机21还是连接在变速齿轮组20上，该储气罐 30通过管道与第一气动马达31连接，第一气动马达31连接在变速齿轮组20上，且电性连接在控制中心17上，有控制中心17控制该第一气动马达31的运作，且这样，储气罐30中的气体可以驱动第一气动马达31运作，储气罐30通过管道连接在空压机33上，空压机33 则通过传动件连接在叶片轴上，这样，从壳体11的通洞中，通过叶片组将回收的风阻机械动能通过齿轮传递给空压机33，并将空气压缩到储气罐30中去，即实现对空气阻力的回收利用，且这样，也使得壳体11前端开口和后端开口形成压差，使得在壳体11的通洞中的风速更加大，在消除化解空气阻力的同时并产生推动交通工具前进的反作用力。在本实施例中，当交通工具需要启动时，储气罐30释放出气体驱动第一气动马达 31运作，第一气动马达31带动变速齿轮组20运作，进而，发电机21就可以发电，发电机21 发出的电可以带动驱动元件14的启动，当交通工具处于行驶状态时，随着变速齿轮组20的转动，发电机21不断的发电，保证驱动元件14处于运作状态，而空压机33则会给储气罐30 充气，使得储气罐30不会处于空罐状态，以备于下次交通工具可以启动。在上述的管道中都设置有单向阀门，保证储气罐30、空压机33以及第一气动马达 31之间的气体流动方向不会发生错乱，例如，空压机33压缩的气体只能流向储气罐30，而储气罐30中气体只能流向第一气动马达31，用于启动第一气动马达31，且在管道上还设置有气压表，用户可随时观察到储气罐30中的气压值，从而，根据气压值就行充气或放气操作同时设置的压力开关及传感器也可以在气体充足达到预定值时自动启动第一气动马达 31做功。为了防止特殊情况的出现，该储气罐30还具有可连接外界的充气接口 32，用户可以将外界的充气设备连接在该充气接口 32上，从而，利用外界设备可以快速的给储气罐30 充气，该方法相比与现有技术中给电池组16充电，其时间大大的减少，充电的时间一般为几个小时，而充气的时间只为几分钟，这样，当储气罐30中的气压不够时，用户也可以选择直接用外界的充气设备对储气罐30进行充气或者充电，储气罐30气体充足时充气接口 32 也可以对外界气动工具设备供气或给交通工具轮胎等设备进行充气等。当没有外界充气设备时，为了也能及时且快速的提高储气罐30中的气压，该储气罐30还连接有一高压气体发生器，该高压气体发生器可以利用化学物体的反应，瞬间产生大量的气体，该大量的气体则可以充气储气罐30中。为了提高对风能的利用效率，该流体动能系统可多设置几个给储气罐30进行充气的空压机33，例如，本实施例中，在壳体11的瓶颈结构处也安置有一空压机33，该空压机 33位于壳体11后端外面，利用壳体11内的风能对储气罐30进行充气。另外，为了更能利用该储气罐30中的气体的能量，该流体动能系统还可以设置可直接带动驱动元件14运作的第二气动马达34，该第二气动马达34连接在驱动元件14上，且其通过管道与储气罐30 连接，这样，当发电机21输出的功率不足以驱动元件14所用或需要输出大驱动力时，控制器17可以通过电磁阀控制储气罐30直接启动第二气动马达34，此时，第二气动马达34也会带动驱动元件14运作，当然，当发电机21输出的功率足够驱动元件14所用时，该第二气动马达34则不需要运作或停止运作，可从此处设飞轮回收刹车动能。实施例五本实施例是对实施例四的进一步优化。如图6所示，本实施例中，流体动能系统的存储组件还包括实施例一所述的电池组16，这样，这样，洞形组件壳体11中的风能经过变速齿轮组20的传递、转换，可以经过发电机21转换成电能，存储在电池组16中，也可以通过空压机33存储在储气罐30中也可以通过飞轮装置将机械能存储备用等。当然，电池组16可以直接启动驱动元件14，也可以是储气罐30中的气体通过气动电机，带动变速齿轮组20运作，再经过发电机21发电启动驱动元件14。当交通工具在运作时，控制中心17可以根据实际情况，控制该整个流体动能系统多方面的运作，例如，利用风能对电池组16充电，对储气罐30充气，当交通工具动力不足时，可以利用电池组16带动驱动元件14或储气罐30通过第一气动马达31带动发电机21 发电，进而给驱动元件14提供更大的动力。实施例六本实施例是实施例四的进一步优化。如图7所示，本实施例中，流体动能系统还具有燃料发动机282，该燃料发动机282 可用于启动驱动元件14，该燃料发动机282连接在变速齿轮组20上，其可以由各种燃料进行启动，当燃料发动机282启动后，其带动变速齿轮组20转动，变速齿轮组20则带动发电机21发电，发电机21启动驱动元件14，从而，交通工具开始运作。当然使用各类燃料发电机或燃料电池等发电设备直接给电池组16充电或直接启动驱动元件也是可以的。实施例七本实施例是对实施例五的进一步优化。如图8所示，本实施例中，流体动能系统还具有可启动驱动元件14的启动电机观1，该启动电机观1电性连接于电池组16，可由电池组16经控制中心17控制启动，且连接在变速齿轮组20上，当交通工具在启动时，电池组16给该启动电机281供电，该启动电机 281则带动变速齿轮组20转动，从而，发电机21可以运转发电，并启动驱动元件14。在上述实施例一、实施例二和实施例三中，该流体动能系统还可以设置有实施例四中的存储组件，即储气罐、将储气罐的气体的能量转换为动能的气动电机以及用于对储气罐进行压缩空气的空压机，同样，该流体动能系统中一样具有高压气体发生器，可以给储气罐进行充气等，该储气罐的设置和实施例四中的设置一样。在上述实施例中，设置有发电机的流体动能系统中还可以设置超级电容，该超级电容电性连接于控制中心，可以由该控制中心控制充电或放电，该超级电容可以迅速存储或释放大量的电能，其可以迅速存储或释放发电机发出的电能，避免电能的浪费，且当交通工具动力不足时迅速释放大流量的电能供交通工具启动，该超级电容可以从电池组16或发电机21进行快速充放电。可配合电池组16直接启动驱动元件。在上述实施例中，为了利用变速齿轮组中动能，该变速齿轮组中还设有飞轮装置， 该飞轮装置电性连接于控制中心，由该控制中心控制，该飞轮装置安装在变速齿轮组上，其可以随变速齿轮组进行转动，可以存储机械能，当交通工具处于停止状态时，该飞轮装置还在继续转动，当该流体动能系统的动力不够时，控制中心可以使得该飞轮装置带动变速齿轮组转动，即将存储的机械能传递给变速齿轮组带动发电机21发电，这样，可以进行能量补偿，为了回收刹车制动能量，在驱动元件14连接处设置离合器装置，在交通工具制动时将刹车制动能量通过飞轮装置进行回收存储利用，在交通工具再次启动时再将存储的机械能量以机械能或电能的方式释放出来供交通工具启动，这样节省回收了大量的能量损耗， 降低了能耗，使交通工具行驶距离更长，充电次数更少，更节能，当然，本专利中所提到的飞轮储能装置可以是超导磁悬浮飞轮也可以设置为普通飞轮装置等各类储能装置，并不仅仅限制于本实施例中的磁悬浮飞轮装置。另外，在上述实施例中，流体动能系统还可以设置太阳能装置以及燃料电池系统， 该太阳能装置可以利用太阳能进行发电，燃料电池系统利用氢气、水、甲醇等转换为电能供驱动元件14及电池组16充电，且电性连接于控制中心及电池管理器18，可由电池管理器 18及控制中心进行控制，这样，当阳光充足时，太阳能发出的电可以直接给电池组或超级电容充电，使用燃料电池时给电池组或超级电容充电。也可以直接启动驱动元件。当然，上述的实施例中，设置有储气罐时的流体动能系统，其利用的是风阻，而不是水等液体，当然，当该流体动能系统运用于水中交通工具时同样可以回收流体动能，可以存储空气动能(在水上行驶时)，在水下行驶时回收存储其也可以相对应设置一些可以存储机械能的装置，可以将机械动能以电能、飞轮储能、或液压储能等装置进行储能、其回收结构和储气罐30基本相似。本发明还提供交通工具，该交通工具中装置有上述的流体动能系统，如火车在火车的每节车厢车顶、车底上、车身上中空部分在不增加空气阻力的前提下巧妙设置单排或多排的风洞系统将可以为火车提供无穷的动能，同时通过液压储能或真空磁悬浮飞轮装置回收刹车制动能量，目前的火车时速均在80-120公里或更高时速，因此火车行驶过程中发的电，基本上够火车电器设备使用。然后将每节车箱上的发电机发的电进行并车(电压、电流、发电机功率型号等必须相同)。本发明尤其适合大型交通工具，因为其体积足够容纳大型储气设备，储气能量越多，做功时间就越长，发的电就越多，就像发电厂在夜晚将富余的电能转换为压缩气能，在白天电力供应紧张时，再将压缩气体通过涡轮机发电，将压缩气能经加热后转换为电能，实现能量的回收和转换，在发电厂该技术方法行的通，因此应用到所有交通工具上一样是可行的。如潜水艇该流体动能系统只需要转换变速齿轮的变速比就可以实现发电或驱动潜水艇行驶的动力螺旋桨，回收的动能可以是电能、机械能磁悬浮飞轮储能、液压储能、水底没空气但是液压能等不需要空气等。如无人飞机、动力飞艇、各类客货车、电动汽车、客货轮船、军舰、等天上飞的、水里游的、路上跑的、还有微风发电系统、节能建筑等都可以用本发明来实现，因此本发明广泛应用于新能源、机电、化工、军事、民用、 野外科考、供电、供气、施工救援、特种作业等多种用途。如图9 10所示，为该流体动能系统运用于电动汽车的示意图。作为进一步优化，交通工具具有由驱动元件带动转动的转轮，转轮处设有可由转轮带动的储能电机，储能电机电性连接于控制中心。当然，转轮只是一种特定例子而已，还可以是由驱动元件带动转动的其它传动组件。上述实施例中的驱动元件为马达，当然也可以是其它类型的设备。以上所述仅为本发明的一部分较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.流体动能系统，其特征在于，包括可收集并转换流体动能、制动能量的洞形组件，可驱动外界设备运作且可启动洞形组件的驱动元件，可存储所述洞形组件回收或转换的能量的存储组件，用于连接所述存储组件和所述洞形组件的变速齿轮组以及对该流体动能系统的运作进行控制的控制中心。
2.如权利要求1所述的流体动能系统，其特征在于，所述洞形组件具有壳体，壳体中具有贯穿所述壳体前后端的不等径的通洞，所述通洞具有相互连通的前端开口和后端开口， 以及设置于所述通洞中、可被流体带动转动的叶片组和用于安装叶片组的叶片轴，所述叶片轴连接于所述变速齿轮组，且所述壳体外表面形成颈缩结构。
3.如权利要求1所述的流体动能系统，其特征在于，所述通洞呈螺旋状。
4.如权利要求2所述的流体动能系统，其特征在于，所述通洞中设有可吸附流体的吸力组件。
5.如权利要求2所述的流体动能系统，其特征在于，所述壳体前端开口处设有可由所述控制中心控制并可限制进入所述通洞中的流体的格栅组件。
6.如权利要求1所述的流体动能系统，其特征在于，还具有可存储机械能的飞轮组件， 所述飞轮组件安装于所述变速齿轮组的齿轮上。
7.如权利要求1所述的流体动能系统，其特征在于，还具有可将太阳能转换为电能且电性连接于控制中心的太阳能组件。
8.如权利要求1至7任一项所述的流体动能系统，其特征在于，所述存储组件为可启动所述驱动元件的电池组、发电机以及用于管理所述电池组的电源管理器，所述发电机连接于所述变速齿轮组，所述电源管理器电性连接于所述控制中心，所述电池组电性连接于所述电源管理器，且所述电池组、所述发电机与所述驱动元件之间还设有可将用于启动驱动元件的电能进行处理的整流器和逆变器。
9.如权利要求8所述的流体动能系统，其特征在于，所述流体动能系统具有可检测所述发电机转速的传感器以及受所述控制中心控制并调节所述格栅组件张开幅度的活动组件，所述传感器电性连接于控制中心。
10.如权利要求8所述的流体动能系统，其特征在于，所述流体动能组件还具有可启动所述驱动元件的启动电机，所述启动电机连接于所述变速齿轮组，且电性连接于控制中心。
11.如权利要求8所述的流体动能系统，其特征在于，所述流体动能组件还具有燃料驱动装置，所述燃料驱动装置连接于所述变速齿轮组，且电性连接于所述控制中心。
12.如权利要求1至7任一项所述的流体动能系统，其特征在于，所述存储组件包括储气罐、第一气动马达以及用于给所述储气罐充气的空压机，所述储气罐与所述第一气动马达、所述空压机通过管道连接，所述管道中具有限制气体单向流动的单向阀，所述第一气动马达连接于所述变速齿轮组，所述空压机通过传动件连接于所述叶片轴。
13.如权利要求12所述的流体动能系统，其特征在于，所述流体动能组件还具有燃料驱动装置，所述燃料驱动装置连接于所述变速齿轮组，且电性连接于所述控制中心。
14.如权利要求12所述流体动能系统，其特征在于，所述存储组件还包括可启动所述驱动元件的电池组、发电机以及用于管理所述电池组的电源管理器，所述发电机连接于所述变速齿轮组，所述电源管理器电性连接于所述控制中心，所述电池组电性连接于所述电源管理器，且所述电池组、所述发电机与所述驱动元件之间还设有可将用于启动驱动元件的电能进行处理的整流器和逆变器。
15.如权利要求14所述流体动能系统，其特征在于，所述流体动能组件还具有可启动所述驱动元件的启动电机，所述启动电机连接于所述变速齿轮组，且电性连接于控制中心。
16.交通工具，其特征在于，包括如权利要求1至15任一项所述的流体动能系统。
17.如权利要求16所述的交通工具，其特征在于，所述交通工具具有由所述驱动元件带动转动的传动组件，所述传动组件处设有可由所述传动组件带动的储能电机，所述储能电机电性连接于控制中心。
全文摘要
本发明涉及能量回收装置的技术领域，公开了流体动能系统，其包括可将流体动能进行回收的洞形组件、可驱动外界设备运作且可启动洞形组件的驱动元件、可存储能量的存储组件、用于连接所述存储组件和所述洞形组件的变速齿轮组以及对该流体动能系统的运作进行控制的控制中心。本发明的流体动能系统中的洞形组件可回收流体的动能、制动能量等，可以化解流体所对交通工具形成的阻力，并将该部分阻力转换成其他能量，例如机械能、化学能、压缩空气能等，并通过存储组件将转换后的能量进行存储，或直接用于启动驱动元件，其具体分配可由控制中心控制，不仅可以化解流体形成的大部分阻力，减少流体的阻力对交通工具的影响，且还可以将流体动能、制动能量回收利用。
文档编号F03B3/04GK102278281SQ20111017748
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者姜有柱 申请人:姜有柱