[实用新型]船帆式垂直轴风力发动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发动机，尤其是涉及垂直轴风力发动机。

背景技术

传统的风力发动机的最大风能利用系数只在0.593左右。

1、目前的水平轴螺旋桨式风力发动机有2个不可克服的缺点：

a、现今螺旋桨式风力发动机的叶片的受力模型是一种叫悬臂梁的结构，这是一种内力状况比较差的受力模型，因此对于叶片的材质有非常苛刻的要求，而单机容量稍大一点的单张叶片重达数百公斤甚至一吨以上，因此，再要扩大螺旋桨式风力发动机的单机装机容量是非常困难的；b、由于螺旋桨结构的风力发动机特性，要扩大单机容量主要只能依靠加长桨叶的长度，造成大容量的风力发动机桨叶旋转半径急剧增加，而桨叶总受风面积依然只占风力发动机桨叶所扫过的圆面积的1/5左右，造成其风能利用效率很难提高。

2、H型垂直轴桨叶风力发动机的设计采用空气洞力学原理，需要非常大量的空气洞力学计算以信数学模拟计算，因此对桨叶的造型及材质的要求十分苛刻，故只能制成小型机；

3、垂直轴桨叶式风力发动机是一种阻力型风力发动机。这种风力发动机的关键集中在如何减少逆风方向叶片的阻力，对此目前只有两个设计方案：a、使用遮风板的；b、改变迎风角的。但这两种减少逆风方向叶片的阻力的举措是消极的。未能合理利用风力发动机逆风区域中的风能，又由于桨叶与主轴的组合是辐射方式的，在顺风中的桨叶所扫过的区域大部份未能较充分地吸收风能，桨叶式风力机的桨叶由于绕主轴旋转一周中，只有170度角区域的桨叶能产生正力矩，其余190度角区域中的桨叶只有负力矩，尽管有意降低逆风桨叶阻力，但总是消极办法，故它的效率很底。所以，现用的垂直轴桨叶式风力发动机的效率尚比不上水平轴螺旋桨式风力发动机。

因此，需要创造一种更新型的垂直轴式风力发动机，较好地解决上述的问题。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术存在的不足，提供一种既能从宽度又能从长度上扩大桨叶受风面积的风力发动机，使整机体积所占空间的长、宽、高有较合理的比例，为制造大容量单机提供一个有利条件；能使风力发动机的顺风区域内各个桨叶自动、简易地调整为合理的最大迎风面积，较充分利用顺风区域内的风能。

借鉴帆船在逆风之字形航行的驾驶方法，在风力发动机逆风区域内的桨叶也能自动、简易调整最佳爱风角度，充分利用风力发动机逆风区域内的风能，变害为利。这些要求的实现将大大提高了风力发动机效率，也能制造出更大容量的风力发动机。

本实用新型为了实现上述技术目的，采用如下结构：

一种船帆式垂直轴风力发动机，包括垂直主轴，在垂直主轴上端部分的辐射式转臂，垂直安装于转臂的帆叶，其特征在于，所述船帆式垂直轴风力发动机还包括设置在辐射式转臂末端轴承上的旋转框架，所述各旋转框架中包括用滑轮吊在旋转框架中的帆叶，所述各旋转框架的下转轴连接一个操纵横杆，所述操纵横杆两端各安装有垂直轴小滚轮，所述垂直轴小滚轮在操纵盘中的内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导槽内滚动。

具体做法：包括活动地放在基座上的一个操纵盘，操纵盘的中心孔中套装有可旋转的风力发动机主轴，在主轴的上部分以均分角度辐射式安装至少两对以上的上下相对的转臂(本例为三对)，每对转臂外端各安装一个轴承，在每对转臂轴承中间安装一个可绕自身转轴旋转的旋转框架，旋转框架内通过滑轮悬挂着船帆式的帆叶，旋转框架的上下端中各点各装有一个半轴，旋转框架的上端半轴套装于上转臂外端的轴承中，旋转框的下端半轴穿过下转臂外端轴承后连接着一个操纵横杆，操纵横杆的两端各装有一个垂直小滚轮，两个小滚轮分别交替地在操纵盘的内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线操纵导槽里滚动。