一種簡易高效的風(fēng)車系統(tǒng)

摘?要：一種簡易高效的風(fēng)車系統(tǒng)，這一款風(fēng)車的設(shè)計理念來源于翻蓋式垃圾箱和悉尼歌劇院，這款風(fēng)車系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、對支架要求低、向風(fēng)性能優(yōu)良、安全可靠、安裝維修簡便、風(fēng)能利用率高。風(fēng)車系統(tǒng)包括風(fēng)輪、風(fēng)輪殼、尾翼、垂直軸、支架和發(fā)電設(shè)備;風(fēng)輪外包風(fēng)輪殼，風(fēng)能或水能直接在風(fēng)葉面上產(chǎn)生正壓力，使風(fēng)葉帶動垂直軸水平旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生電能。此款風(fēng)車有風(fēng)能資源利用充分、設(shè)計簡單便于實施、制造成本低、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，市場前景廣闊的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：風(fēng)車系統(tǒng);風(fēng)輪殼;垂直軸;簡易高效

一種簡易高效的風(fēng)車系統(tǒng)，包括風(fēng)輪、風(fēng)輪殼、尾翼、垂直軸、支架和發(fā)電設(shè)備;風(fēng)輪為貝殼型水平設(shè)置，外包風(fēng)輪殼，風(fēng)能或水能直接在風(fēng)葉面上產(chǎn)生正壓力，使風(fēng)葉帶動垂直軸水平旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生電能;風(fēng)輪殼為雙貝殼型，風(fēng)輪殼后安裝尾翼，通過靈敏地捕捉風(fēng)源來調(diào)節(jié)風(fēng)輪殼對風(fēng)輪的包裹范圍，使風(fēng)輪的風(fēng)葉總是正對風(fēng)向，逆風(fēng)風(fēng)葉總在風(fēng)輪殼中。這款風(fēng)車系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、對支架要求低、向風(fēng)性能優(yōu)良、安全可靠、安裝維修簡便、風(fēng)能利用率高。

在公共場所大多都有一種垃圾箱，上蓋能翻轉(zhuǎn)的，如果有風(fēng)的情況下垃圾箱的上蓋在風(fēng)中會飛快的轉(zhuǎn)了起來，讓人們先想到的是這樣是否安全，再想它為什么會這樣轉(zhuǎn)呢？分析上蓋翻轉(zhuǎn)的原理可能是這樣的，因為為了使用方便和美觀，翻蓋一般設(shè)計為弧形，當(dāng)風(fēng)吹來時使翻蓋上下出現(xiàn)壓差，就像飛機翼一樣，翻蓋一端抬起，另一端在箱內(nèi)，這樣風(fēng)就會直吹翻蓋上端對翻蓋上端產(chǎn)生正壓力，另一端在箱內(nèi)不受風(fēng)力影響，翻蓋就必然轉(zhuǎn)動起來。這樣的轉(zhuǎn)動會不會還有更大的用處呢？如果把這種設(shè)計應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電場的風(fēng)車設(shè)計是否可行呢？一般風(fēng)力發(fā)電場的建設(shè)投入比較大，如果把這種設(shè)計應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電會不會節(jié)約大量的成本呢？

當(dāng)前的風(fēng)力發(fā)電的主流風(fēng)力設(shè)施，與有著幾百年歷史的荷蘭風(fēng)車相比盡管滲透了很多的高科技但其本質(zhì)上并沒有多大變化，復(fù)雜的安裝，笨拙的轉(zhuǎn)向，尤其是如果想提高發(fā)電功率就得增大風(fēng)葉翼展，就得長高風(fēng)塔高度，就得提高風(fēng)塔質(zhì)量和制造成本。而這種裝置用于產(chǎn)生推動力或產(chǎn)生風(fēng)（如：飛機、直升飛機的螺旋槳、船只的后尾螺旋槳、電風(fēng)扇等）是適宜的，用來發(fā)電會浪費很大一部分能量，就不要再說日后的維護(hù)了。而一些垂直軸風(fēng)力機由于技術(shù)難度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、風(fēng)能利用率低、發(fā)電量小，也影響了垂直軸風(fēng)力機的發(fā)展。

這一款風(fēng)車的設(shè)計理念來源于這種垃圾箱和悉尼歌劇院，風(fēng)車有三個或四個翼就必然有翼在箱（相當(dāng)于風(fēng)輪殼）外，那么風(fēng)輪的起動就很容易了，把箱體設(shè)計成流線形（貝殼式）箱體對風(fēng)的抗阻就很小了，對其支撐塔架的要求就低了成本就小了，風(fēng)在翼上產(chǎn)生的能量只轉(zhuǎn)化成電能，很少有其他能耗也就是沒有其他抗阻，風(fēng)葉設(shè)計成貝殼式是為了增大風(fēng)葉的強度，便于受風(fēng)，有點像悉尼歌劇院的穹頂，如果把這種裝置建的和悉尼歌劇院的規(guī)模相仿，這種裝置會產(chǎn)生多少電能呢？通過制作簡易模型試驗效果很好。

這種簡易高效的風(fēng)車系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中尋風(fēng)變向困難，迎風(fēng)力大，對支架技術(shù)要求高，風(fēng)能利用率低的缺陷。并能大幅度降低各項成本。

風(fēng)車系統(tǒng)包括風(fēng)輪、風(fēng)輪殼、尾翼、垂直軸、支架和發(fā)電設(shè)備;風(fēng)輪主要為水平設(shè)置，外包風(fēng)輪殼，風(fēng)能或水能直接在風(fēng)葉面上產(chǎn)生正壓力，使風(fēng)葉帶動垂直軸水平旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生電能;風(fēng)輪殼后安裝尾翼，通過靈敏地捕捉風(fēng)源來調(diào)節(jié)風(fēng)輪殼對風(fēng)輪的包裹范圍，使風(fēng)輪的風(fēng)葉總是正對風(fēng)向，逆風(fēng)風(fēng)葉總在風(fēng)輪殼中。風(fēng)輪大小可因地制宜，支架高度可調(diào)節(jié)，適宜風(fēng)電向大型、巨型化、集中化方向發(fā)展。

這款風(fēng)車對技術(shù)要求不高，由于垂直軸兩端采用圓錐軸承所以運轉(zhuǎn)時無噪聲，既節(jié)約了源材料又對風(fēng)電區(qū)的環(huán)境影響小，風(fēng)能利用率高?？蓪崿F(xiàn)一支架裝多風(fēng)車、一風(fēng)車帶多電機，并可在同一地點高密度安裝，便于風(fēng)能集中開發(fā)。

就此款風(fēng)車的發(fā)展前景來看有以下優(yōu)點：

（1）風(fēng)能資源利用充分。無論何種形式的水平軸發(fā)電機，其推動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的只是風(fēng)的一個分力，而另一個分力仍然具有很大的能量，是造成提高風(fēng)電塔強度的重要因素，其它垂直軸原理相仿。這款風(fēng)車的設(shè)計利用的是風(fēng)的正壓力，也就是風(fēng)作用于風(fēng)葉上的全部力量，而這一能量通過垂直地軸完全傳遞給了發(fā)電機，對風(fēng)電塔的作用力很小。

（2）設(shè)計簡單便于實施。由于其應(yīng)用原理簡單所以其設(shè)計及結(jié)構(gòu)簡單，便于實施，由于其設(shè)計為貝殼式無抗阻設(shè)計，所以在整機有效利用風(fēng)能的前提下，又巧妙地使整機避開了風(fēng)的力量，這樣就避免了普通風(fēng)電場選址技術(shù)難度大，風(fēng)機間互相影響大的缺點，便于風(fēng)能的集中開發(fā)。其靈活的風(fēng)輪殼的自然的尋風(fēng)變向設(shè)計使得現(xiàn)代的水平軸風(fēng)機的高科技尋風(fēng)變向技術(shù)可以不值一提了。普通的水平軸風(fēng)機的電機在發(fā)電機的頂部，無論是電機的設(shè)計、安裝、維護(hù)都是極具高技術(shù)水平的事情，而且要想提高裝機容量就得加長風(fēng)葉，就得升高風(fēng)塔高度，這些都是具有高技術(shù)含量的工作。而這款設(shè)計的風(fēng)輪在發(fā)電機頂部，根據(jù)設(shè)計幾乎可以是免維護(hù)的，電機在下方接收垂直軸傳遞的能量，這樣可以給電機設(shè)計者以巨大的設(shè)計空間，如：變向、調(diào)速、控制等設(shè)備，甚至可以使這一設(shè)計變成全天候風(fēng)力發(fā)電裝置。

（3）制造成本低?，F(xiàn)代的水平軸有著極其復(fù)雜的設(shè)計，這款設(shè)計避免了這些，并且垂直軸設(shè)計將電機放在了下方、貝殼式無抗阻設(shè)計都使建造成本大大下降，結(jié)構(gòu)強度大大提高，能量的利用率大大提高了。

（4）應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，市場前景廣闊。除具備普通風(fēng)力發(fā)電機的功用外，由于其結(jié)構(gòu)簡單、成本低、風(fēng)能利用率高，很多邊緣山區(qū)、沙漠地帶、沿海地區(qū)的電力供應(yīng)很有可能依靠這種裝置解決。由于其無抗阻設(shè)計可以使城市的樓頂充分利用起來，變成一個個小發(fā)電廠，而對樓體毫無影響。還有一些小型的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備也可以應(yīng)用這一設(shè)計。而這一設(shè)計并不只應(yīng)用于風(fēng)力還可以應(yīng)用于水流，比如：臨時的水力發(fā)電的應(yīng)用;如果要建設(shè)海洋水下基地完全可以用這種裝置利用洋流為其提供能源。所以該設(shè)計具有極大的市場潛力，也正符合當(dāng)前的新能源開發(fā)。

作者簡介：韓振海（1967-），男，中小學(xué)一級教師，河北省黃驊市南排河鎮(zhèn)歧口小學(xué)科學(xué)課教師。