专利名称：水浮旋风力机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风力动力装置，更具体地说，涉及一种可用于风力发电或输出动
力的水浮旋风力机。
背景技术：
在石化、燃煤能源日渐枯的今天，风力发电已成为人类能源开发的重点方向之一。 资料表明，全球可开发风能资源的总量大约为人类能源需求总量的许多倍。风能的丰富性 和可自然再生性是最具吸引力的理由。 风力发电技术起源于欧洲，其中丹麦、荷兰、德国等国家对风力发电的开发和倡导 已经有超过20年的历史了。目前，大多的风力发电设施都是在陆地上架构，利用高山、开阔 平原等地形形成的大风推动风力机转动进行发电。但是，陆地地形、风力的大小等对风力机 的安装、效率等都有较大的影响。 地球上的水面，如海洋、湖泊等，数倍于陆地面积，而且开阔的海面、湖面的风力资 源也远远大于陆地。目前，也出现了一些在水面上架设的风力机，然而，这些风力机的通常 是将每个风帆设置在一个浮体上，利用风帆带动浮体转动，从而通过连接杆等带动输入轴 转动。这些结构的风力机受到的水面阻力较大，降低了效率。而且，需要对每个风帆进行对 风设置，成本高不利于实际使用。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的水面上的风力机的阻力大、 效率低的缺陷，提供一种阻力小、效率高的水浮旋风力机。 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种水浮旋风力机，包括 通过锚定机构相对固定设置设有转动的输入轴的动力输出装置、接受风力的帆板组件、供 所述帆板组件固定安装并浮于水面的旋浮体、以及由所述帆板组件带动转动并带动所述输 入轴转动的连接件； 所述旋浮体的外轮廓为由一条封闭曲线绕所述旋浮体的轴线旋转围成的连续光 滑封闭曲面；所述封闭曲线为一条连续的曲线或者由多段曲线和/或直线依次连接的曲 线。 在本实用新型的水浮旋风力机中，所述旋浮体为比重比水小的圆环状旋浮体。 在本实用新型的水浮旋风力机中，所述旋浮件为充气橡胶圈、注塑成型的空心塑 料圈、空心金属圈、空心玻璃钢圈或发泡类圆环体。 在本实用新型的水浮旋风力机中，所述帆板组件固定安装在旋浮体上，形成一体 的旋浮组件； 所述连接件的一端与所述旋浮组件固定连接、另一端与所述输入轴固定连接，由 所述旋浮组件通过所述连接件带动所述输入轴转动。 在本实用新型的水浮旋风力机中，所述旋浮件为空心圆柱体或空心球体；[0013] 所述连接件的一端与所述帆板组件固定连接，另一端与所述输入轴固定连接，将
所述帆板组件和输入轴连接成一整体，所述整体固定安装在所述旋浮件上。 在本实用新型的水浮旋风力机中，所述旋浮件的下侧安装有插入水底的同心轴；
并且在所述同心轴的底端安装有重力球。 在本实用新型的水浮旋风力机中，所述帆板组件包括与所述输入轴平行设置的转 轴、以及固定安装在所述转轴上的受风件。 在本实用新型的水浮旋风力机中，所述旋浮体上设有安装支架；所述转轴的下端 转动安装在所述支架上。 在本实用新型的水浮旋风力机中，所述水浮旋风力机还包括带动所述帆板组件转 动调整受风角度的转动机构。 在本实用新型的水浮旋风力机中，所述转动机构包括固定安装在所述转轴上的第 一伞齿轮、套设在所述输入轴上的第二伞齿轮、与所述连接件同步旋转的传动杆、以及在所 述传动杆两端设置分别与所述第一伞齿轮和第二伞齿轮啮合的第三伞齿轮和第四伞齿轮。 实施本实用新型的水浮旋风力机，具有以下有益效果通过将帆板组件安装在同 一个旋浮体上，减少了旋浮体的数量，组装便捷；而且，旋浮体的外轮廓为连续光滑封闭曲 线面，其没有明显的阻力面，只受到水的摩擦力，阻力小，从而提高了效率及可靠性。另外， 还可以通过转动机构来调整帆板组件的受风角度，使得始终受到一个方向的推动力，使得 旋浮件始终受到一个方向的推动，提高了发电效率，并且结构简单、可靠性高。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中 图1是本实用新型水浮旋风力机的一个实施例的局部结构示意图； 图2是图1中A部的局部放大示意图； 图3是本实用新型水浮旋风力机的帆板在不同位置时的迎风角度变化的示意图； 图4是本实用新型水浮旋风力机的另一个实施例的局部结构示意图。
具体实施方式如图1至图3所示，是本实用新型的水浮旋风力机的一个实施例，包括通过锚定机 构相对固定设置的动力输出装置116、接受风力的帆板组件(图中仅示意性的给出一组帆 板组件，帆板组件的数量可以根据需要进行设置)、旋浮体117、连接件等。 在本实施例中，该动力输出装置116为发电机房，设有可转动的输入轴，通过输入 轴接入动力，进行发电输出。可以理解的，该动力输出装置116也可以为其它的动力机构， 通过输入轴接入帆板组件受到的风力。该动力输出装置116通过锚定机构来相对固定在水 面上方，该锚定机构可以包括锚、锚缆119等，并且可以在动力输出装置116上向外延伸出 配重力臂118，通过锚、锚缆119等，拉住配重力臂118，进行定位动力输出装置116。 进一步的，为了稳定动力输出装置116，在动力输出装置116的下侧安装有插入水 底的同心轴121，并且在同心轴121的底端安装有重力球122，从而可以起到平衡动力输出 装置116的作用，避免动力输出装置116的倾斜、侧翻等。 该帆板组件固定安装在旋浮体117上，组成一体的旋浮组件。旋浮体117浮在水
4面上，从而将帆板组件承托在水面上；由帆板组件受风，带动旋浮体117转动，再通过连接 件将动力传递到输入轴。该帆板组件包括与输入轴平行设置的转轴、以及固定安装在转轴 上的受风件。该转轴与受风件的形式可以选用现有的各种形式，例如受风件为硬板材，通 过加强杆安装在转轴上；或者，转轴为分段式结构，并且在转轴上设置水平支撑杆，而受风 件为柔性帆布，上下两端分别固定安装在上下两侧的水平支撑杆上。 该旋浮体117作为悬浮件，浮在水面上，可以选用比重比水小的材料做成，例如充 气橡胶圈、注塑成型的空心塑料圈、空心金属圈、空心玻璃钢圈或发泡类圈。该旋浮体117 的外轮廓为由一条封闭曲线绕旋浮体117的轴线旋转围成的连续光滑封闭曲面；该封闭曲 线为一条连续的曲线或者为多段曲线和/或直线依次连接的曲线。在本实施例中，该旋浮 体117为空心圆环状，其外轮廓为圆环的外圈绕轴线旋转一圈形成的圆环面。当然，旋浮体 117的外轮廓的母线还可以做成不同的形状，只要保证在水面下形成圆滑的封闭曲面，没有 明显的阻力面即可。旋浮体117也可以做成实心的，只要保证其浮力满足支撑帆板组件和 动力输出装置116即可。 由于旋浮体117的外轮廓为光滑封闭曲面，在水中没有明显的阻力面，受到的阻 力只是水与旋浮体117表面之间的摩擦力，受到的阻力小；而且，水本身就是一种良好的润 滑剂，从而使得旋浮体117在水面上的旋转更加的顺畅。而且，将旋浮体117做成一个整体， 方便了加工、帆板组件的组装等，成本低、效率高。 在本实施例中，旋浮体117做成空心圆环体，提供足够的浮力，来支撑起帆板组件 以及动力输出装置116。在旋浮体117上侧还可以设置支架120，用于将帆板组件的转轴的 下端可转动的安装在支架120上，以方便帆板组件的安装及迎风角度的调整。 进一步的，本实施例的风力机还设有转动机构，用于调整帆板组件的受风角度，保 证帆板组件的受风件的受到风的作用力保持在一个方向，从而使得旋浮件保持在一个方向 上转动。如图所示，该转动机构在帆板组件的上下两侧均设有一组，从而可以更稳定的对帆 板组件进行调整迎风角度；当然，也可以根据需要只设置上侧或下侧的转动机构，同样可以 实现帆板组件的迎风角度的调整。 本实施例中，连接件选用连接在帆板组件和输入轴之间的连杆。该连杆的一端与 帆板组件连接并由帆板组件推动旋转，而连杆的另一端与输入轴101固定连接，并由连杆 推动输入轴101转动。在本实施例中，该连杆包括第一连杆105和第二连杆106，分别设置 在转轴102的上下两端。第一连杆105用于连接转动机构的第一支架112和第二支架113 ; 而第二连杆106直接连接转轴102和输入轴101。该第二连杆106的一端与输入轴101的 下端固定连接；而第二连杆106的另一端与转轴102的下端连接。该转轴102的下端可以 通过轴承连接在第二连杆106上，从而该转轴102可以相对于第二连杆106转动，来调整帆 板103的角度。可以理解的，第二连杆106与输入轴101之间可以通过连接件，通过螺钉、 螺栓、铆钉、焊接等方式固定连接。 该转动机构包括固定安装在转轴102上的第一伞齿轮107、可转动套设安装在输 入轴101上的第二伞齿轮108、与连杆同步旋转的传动杆109、以及固定设在传动杆109两 端分别与第一伞齿轮107和第二伞齿轮108啮合传动的第三伞齿轮110和第四伞齿轮111 ; 并且第二伞齿轮108相对于输入轴101为固定的。 在本实施例中，为了便于安装和使得整个结构更加的紧凑，该转动机构还包括可
5转动地安装在转轴102上端的第一支架112、以及固定安装在输入轴101上端的第二支架 113，而第一连杆105固定连接第一支架112和第二支架113。第一支架112可以通过轴承 等转动地安装在转轴102上端或者安装在第一伞齿轮107的光轴部。第二支架113通过焊 接、螺钉、螺栓、铆钉等方式与输入轴101固定连接。 并且，第一支架112、第二支架113和第一连杆105均为中空结构。第一伞齿轮107 和第三伞齿轮110可转动插入安装在第一支架112上，并且第一伞齿轮107和第三伞齿轮 110的啮合部分设置在第一支架112内。第二伞齿轮108和第四伞齿轮111可转动插入安 装在第二支架113上，并且第二伞齿轮108和第四伞齿轮111的啮合部分设置在第二支架 113内。传动杆109设置在第一连杆105内，固定连接第三伞齿轮110和第四伞齿轮111。 在本实施例中，第一伞齿轮107和第三伞齿轮110的传动比为2 : l;第二伞齿轮 108和第四伞齿轮111的传动比为1 : 1 ;从而使得在第四伞齿轮111在第二伞齿轮108上 转动90度时，第三伞齿轮110驱动第一伞齿轮107转动45度；在第四伞齿轮111在第二伞 齿轮108上转动180度时，第三伞齿轮110驱动第一伞齿轮107转动90度，以此类推，以获 得最佳的迎风角度。当然，也可以为第一伞齿轮和第三伞齿轮的传动比为1 : l;第二伞 齿轮和第四伞齿轮的传动比为2 : l，同样可以得到上述传动效果。可以理解的，可以通过 改变各个齿轮的传动比，来得到不同的转动角度，来符合不同风场的特点。 可以理解的，当锚定机构采用锚缆结构时，对风装置为锚缆和动力输出装置构成 的自然受风拉紧的机构，即，在帆板组件受风时，带动漂浮在水面上的动力输出装置自然随 风移动，并由锚缆拉紧，自然对风。进一步的，第二伞齿轮108与动力输出装置的外壳固定 连接，该第二伞齿轮随着动力输出装置转动，以获得最佳的迎风角度。当然，在风向较为稳 定的场合，该第二伞齿轮108也可以为固定不动的。 当然，对风装置也可以选用其他结构，例如风向标结构；而帆板组件的受风角度的
调整也可以采用主动式的驱动机构，例如步进电机等，由风向标结构检测风向，输出控制信
号至驱动机构，由驱动机构带动第二伞齿轮108进行转动，来对帆板组件调整受风角度。当
然，也可以通过采用其他的转动机构来调整帆板组件的受风角度，例如直接通过电机驱动
转动角度等。帆板组件也可以选用现有的各种垂直轴风力机，作为受风元件。 为了增加稳定性，在每一连杆的中间位置与转动轴之间还可以连接有加固绳索或
链索115。 工作时，正对风向的帆板103受风，产生推动力，推动帆板103连同转动轴、旋浮体 117同时绕输入轴101旋转；在转动轴绕输入轴101旋转的同时，带动连杆绕输入轴101旋 转；由于连杆与输入轴101固定连接，因此，连杆的旋转会带动输入轴101的转动，进而由输 入轴101输出动力。 在连杆绕输入轴101旋转的过程中，带动传动杆109同步旋转，此时，由于第四伞 齿轮111与第二伞齿轮108的啮合传动，使得传动杆109产生转动(相当于自转)，从而带 动传动杆109另一端的第三伞齿轮110转动，进而带动与第三伞齿轮110啮合的第一伞齿 轮107转动；由于第一伞齿轮107与转动轴是固定连接的，转动轴被第一伞齿轮107带动转 动，从而带动帆板103转动，实现了对帆板103角度的调整。图3中给出了同一帆板103在 不同位置时的角度，由图中可以看出，各个位置的帆板103产生的推动力都是顺时针方向 的，也就是说使得输入轴101的转动方向是一致的，不会产生阻力，从而大大的提高了输出效率。 当然，帆板组件的数量可以根据要求进行选择，均布设置在悬浮件的圆周上即可。 而传动机构可以同时设置在转轴的上端和下端，从而使得帆板组件的调整更加的稳定。 如图4所示，是本实用新型的水浮旋风力机的第二实施例，其旋浮体217为圆柱 体，当然也可以是球体或椭圆柱体或者椭圆和球体的结合等。输入轴201直接固定安装在 旋浮体217上，而帆板组件203则通过连接件206与输入轴201固定连接，从而间接安装在 旋浮体217上。而动力输出装置216设置在帆板组件203与旋浮体217之间，输入轴201 贯穿动力输出装置216两侧。进一步的，动力输出装置216通过锚定机构219相对于转轴 固定浮在水面上方。帆板组件203与输入轴201之间还可以设有转动机构，用于调整帆板 组件203的受风角度，其结构与上一实施例相类似，故不赘述。可以理解的，为了便于帆板 组件203等的安装，还可以设置独立的支架，撑起整个帆板组件203。 在旋浮体217的下侧安装有插入水底的同心轴221，并且在同心轴221的底端安装 有重力球222，用于平衡位于水面上的帆板组件203、输入轴201等的重力，避免整个风力机 的侧翻。 工作时，由帆板组件203受风，通过连接件206带动输入轴201转动，通过动力输 出装置216输出动力；并且，由输入轴201带动下方的旋浮体217在水面上转动，旋浮体217 的外轮廓为连续光滑封闭曲线面，其没有明显的阻力面，只受到水的摩擦力，阻力小，从而 提高了效率及可靠性。
权利要求一种水浮旋风力机，其特征在于，包括通过锚定机构相对固定设置设有转动的输入轴的动力输出装置、接受风力的帆板组件、供所述帆板组件固定安装并浮于水面的旋浮体、以及由所述帆板组件带动转动并带动所述输入轴转动的连接件；所述旋浮体的外轮廓为由一条封闭曲线绕所述旋浮体的轴线旋转围成的连续光滑封闭曲面；所述封闭曲线为一条连续的曲线或者由多段曲线和/或直线依次连接的曲线。
2. 根据权利要求1所述的水浮旋风力机，其特征在于，所述旋浮体为比重比水小的圆 环状旋浮体。
3. 根据权利要求1或2所述的水浮旋风力机，其特征在于，所述旋浮件为充气橡胶圈、 注塑成型的空心塑料圈、空心金属圈、空心玻璃钢圈或发泡类圆环体。
4. 根据权利要求3所述的水浮旋风力机，其特征在于，所述帆板组件固定安装在旋浮 体上，形成一体的旋浮组件；所述连接件的一端与所述旋浮组件固定连接、另一端与所述输入轴固定连接，由所述 旋浮组件通过所述连接件带动所述输入轴转动。
5. 根据权利要求1或2所述的水浮旋风力机，其特征在于，所述旋浮件为空心圆柱体或 空心球体；所述连接件的一端与所述帆板组件固定连接，另一端与所述输入轴固定连接，将所述 帆板组件和输入轴连接成一整体，所述整体固定安装在所述旋浮件上。
6. 根据权利要求5所述的水浮旋风力机，其特征在于，所述旋浮件的下侧安装有插入 水底的同心轴；并且在所述同心轴的底端安装有重力球。
7. 根据权利要求1所述的水浮旋风力机，其特征在于，所述帆板组件包括与所述输入 轴平行设置的转轴、以及固定安装在所述转轴上的受风件。
8. 根据权利要求7所述的水浮旋风力机，其特征在于，所述旋浮体上设有安装支架；所 述转轴的下端转动安装在所述支架上。
9. 根据权利要求8所述的水浮旋风力机，其特征在于，所述水浮旋风力机还包括带动 所述帆板组件转动调整受风角度的转动机构。
10. 根据权利要求9所述的水浮旋风力机，其特征在于，所述转动机构包括固定安装在 所述转轴上的第一伞齿轮、套设在所述输入轴上的第二伞齿轮、与所述连接件同步旋转的 传动杆、以及在所述传动杆两端设置分别与所述第一伞齿轮和第二伞齿轮啮合的第三伞齿 轮和第四伞齿轮。
专利摘要本实用新型涉及一种水浮旋风力机，包括通过锚定机构相对固定设置的动力输出装置、接受风力的帆板组件、旋浮体、以及连接件；动力输出装置设有转动的输入轴；帆板组件固定安装在旋浮体上，组成一体的旋浮组件；连接件的一端与旋浮组件固定连接、另一端与输入轴固定连接，由旋浮组件通过连接件带动输入轴转动；旋浮体的外轮廓为由一条封闭曲线绕旋浮体的轴线旋转围成的连续光滑封闭曲面；封闭曲线为一条连续的曲线或者由多段曲线和/或直线依次连接的曲线。通过将帆板组件安装在同一个旋浮体上，组装便捷；而且，旋浮体的外轮廓为连续光滑封闭曲线面，其没有明显的阻力面，只受到水的摩擦力，阻力小，从而提高了效率及可靠性。
文档编号F03D11/04GK201486751SQ200920134710
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者李世展 申请人:李世展;刘海平;郭德建