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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 雙側(cè)風(fēng)能高效利用風(fēng)車
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本新結(jié)構(gòu)風(fēng)車能夠同時(shí)利用雙側(cè)風(fēng)能，采用垂直軸結(jié)構(gòu)，利用齒輪聯(lián)系風(fēng)車轉(zhuǎn)軸與扇面轉(zhuǎn)軸，使風(fēng)車充分利用風(fēng)能，從而提高風(fēng)車的效率。
- 詳細(xì)介紹：
- 傳統(tǒng)的垂直軸風(fēng)車，只能利用一側(cè)風(fēng)能，而另一側(cè)的風(fēng)能不但不能提供使風(fēng)車旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，反而會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的阻力。 本風(fēng)車?yán)谬X輪聯(lián)系轉(zhuǎn)軸與扇面，讓帆在隨風(fēng)車旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，所到達(dá)的每個(gè)位置（除一個(gè)特殊點(diǎn)外），都能為風(fēng)車的轉(zhuǎn)動(dòng)做出貢獻(xiàn)，從而提高風(fēng)車的效率，并可以大幅度降低風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的總體高度。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目的:降低風(fēng)力發(fā)電設(shè)備總體高度,利用齒輪使扇面轉(zhuǎn)角可調(diào),高效利用風(fēng)能；基本思路：用兩齒輪（端齒輪）與扇面對(duì)稱軸處的轉(zhuǎn)軸共軸連接，用另一齒輪（中齒輪）與風(fēng)車轉(zhuǎn)軸共軸連接，用單數(shù)個(gè)傳動(dòng)齒輪連接端齒輪與中心齒輪（圖二），組成豎直軸風(fēng)車（圖七），扇面將在任何轉(zhuǎn)角利用風(fēng)能為風(fēng)車提供動(dòng)力；創(chuàng)新點(diǎn)：轉(zhuǎn)軸豎直降低風(fēng)車高度，利用齒輪調(diào)整扇面轉(zhuǎn)角；技術(shù)關(guān)鍵：轉(zhuǎn)軸豎直，端齒輪半徑為中齒輪半徑的兩倍，兩扇面保持垂直。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 先進(jìn)性：1.大幅度降低風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的總體高度；2.克服現(xiàn)有風(fēng)車轉(zhuǎn)軸所受扭力、應(yīng)力大，易損壞的缺點(diǎn)；3.扇面轉(zhuǎn)角可調(diào)（圖一），扇面在任何位置都可以利用固定風(fēng)向的風(fēng)為風(fēng)車提供動(dòng)力，從而提高風(fēng)能利用率，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，在4m/s的風(fēng)速下，風(fēng)車轉(zhuǎn)速ω可達(dá)1.6π rad/s。（視頻二、圖三～六）。；4.風(fēng)車啟動(dòng)風(fēng)速低 參考資料：中國(guó)風(fēng)電技術(shù)發(fā)展報(bào)告2010；流體力學(xué)熱泵與風(fēng)機(jī)（第五版）
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)演示，圖片，錄像，樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：1.將風(fēng)車裝置置于任意風(fēng)向下（風(fēng)速大于啟動(dòng)風(fēng)速）,若風(fēng)向恰好與一扇面平行(或垂直),則操作完畢；2.若風(fēng)向與兩風(fēng)扇均不平行（或垂直），那么風(fēng)力首先作用于尾翼,尾翼轉(zhuǎn)動(dòng),調(diào)整風(fēng)車使之正對(duì)風(fēng)向；技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：設(shè)備高度低，轉(zhuǎn)軸所受扭力小，扇面轉(zhuǎn)角可調(diào)從而高效利用風(fēng)能；適應(yīng)范圍：可用于現(xiàn)代普通風(fēng)車所使用的一切領(lǐng)域，如風(fēng)力發(fā)電、農(nóng)業(yè)灌溉、供暖、制冷、航運(yùn)等。
同類課題研究水平概述
- 為保護(hù)環(huán)境節(jié)約資源，人類正在加大風(fēng)能、水能和太陽(yáng)能等可再生資源的開(kāi)發(fā)力度，特別是提高風(fēng)能和水能的開(kāi)發(fā)利用效率，正是人們努力攻克的重點(diǎn)目標(biāo)。就中國(guó)風(fēng)力資源現(xiàn)狀而言，中國(guó)國(guó)土遼闊，海岸線綿長(zhǎng)，風(fēng)力資源豐富。中國(guó)風(fēng)能利用的潛力巨大，陸地和海上風(fēng)能的可開(kāi)發(fā)裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到大約7～12億kW。其他最新評(píng)估報(bào)告提出的數(shù)據(jù)甚至可達(dá)25億kW以上。因此，風(fēng)電具有雄厚的資源基礎(chǔ)，足以支撐其成為中國(guó)未來(lái)能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分。 當(dāng)前國(guó)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)多種多樣，歸納起來(lái)可分為兩類：水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行；垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或者氣流方向.水平軸風(fēng)車，存在三槳葉片迎風(fēng)面積小，槳葉運(yùn)動(dòng)方向與風(fēng)向垂直，風(fēng)能利用率低，啟動(dòng)和運(yùn)行風(fēng)速要求高，對(duì)槳葉的外形、材質(zhì)、重量和強(qiáng)度要求極高，加工難度大等問(wèn)題。而現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)車，從分類來(lái)說(shuō)，主要分為阻力型和升力型。阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要是利用空氣流過(guò)葉片產(chǎn)生的阻力作為驅(qū)動(dòng)力的，而升力型則是利用空氣流過(guò)葉片產(chǎn)生的升力作為驅(qū)動(dòng)力的。 風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電一樣，最初是為了解決應(yīng)急電源和邊遠(yuǎn)地區(qū)供電而開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品，因而在最初發(fā)展并不是很快。我國(guó)一直以來(lái)沒(méi)有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，2001年在西軍電、西交大、上復(fù)旦、上同濟(jì)等高校一批專家的配合下，上海模斯電子設(shè)備有限公司(MUCE)在不到一年的時(shí)間里，就成功研制出了世界上第一臺(tái)新型(H型)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，并裝機(jī)試驗(yàn)成功，獲得了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。在后續(xù)的一年里，MUCE對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)數(shù)次改進(jìn)和測(cè)試，2002年底產(chǎn)品通過(guò)了各項(xiàng)測(cè)試，并達(dá)到了各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求。并在5年不到的時(shí)間里將功率擴(kuò)展至200W--100KW，處于世界領(lǐng)先地位。 H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是采用空氣洞力學(xué)原理，針對(duì)垂直軸旋轉(zhuǎn)的風(fēng)洞模擬，葉片選用了飛機(jī)翼形形狀，在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，它不會(huì)受到因變形而改變效率等；它用垂直直線4-5個(gè)葉片組成，由4角形或5角形形狀的輪轂固定、連接葉片的連桿組成的風(fēng)輪，由風(fēng)輪帶動(dòng)稀土永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電送往控制器進(jìn)行控制，輸配負(fù)載所用的電能。 我們期盼著美好恬靜的風(fēng)電場(chǎng)能取代危險(xiǎn)污染的煤電廠；期盼著成百上千萬(wàn)的中國(guó)人能由此改善其生活環(huán)境；期盼著中國(guó)能在全球氣候變化行動(dòng)中扮演更重要的角色。
