方塔形水风联用动力机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种新能源设备：方塔形水风联用动力机。其特征是：它可以同时收施水流动能和水流上方的风能。四根钢柱串联N+1副正方形钢框形成N层竖直方塔形塔架。四副水轮机和发电机等分别设置在塔架的最下和次下层，4(N-2)副风力帆轮串并联设置在N-2层方塔形塔架四周，形成半交融状态。上下相邻的帆轮靠内齿轮联系。帆门在风力作用下随帆轮转动，在顺风一侧载荷工作时呈形曲面，并接近和风向垂直，呈现尽可能大的风阻系数，在逆风转动时，风阻系数接近零。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种新能源设备：方塔形水风联用动力机。其特征是：它可以同时收施水流动能和水流上方的风能。四根钢柱串联N+1副正方形钢框形成N层竖直方塔形塔架。四副水轮机和发电机等分别设置在塔架的最下和次下层，4(N-2)副风力帆轮串并联设置在N-2层方塔形塔架四周，形成半交融状态。上下相邻的帆轮靠内齿轮联系。帆门在风力作用下随帆轮转动，在顺风一侧载荷工作时呈形曲面，并接近和风向垂直，呈现尽可能大的风阻系数，在逆风转动时，风阻系数接近零。【专利说明】方塔形水风联用动力机
:本技术涉及一种新能源技术。是为收施水流能、风能而设计的机电装置。
技术介绍
:市场上已有的传统风力机，都存在下述缺憾:结构复杂、成本高，抗风毁能力差，难以大型、大功率化，不能水风联用。
技术实现思路
:本技术的专利技术目的是:使其利用风能的同时还可以利用水流能，而且容易大型、大功率化，结构简单，成本低廉，抗风毁能力强。技术方案是:设置N+1(N = I.2.3...)副高强度正方形钢框，再用四根高强度钢柱按相同的间距、相同的规格将钢框串联成N层竖直塔架，钢框平面各处于不同的水平面上，其串联固定点分别在钢框四边的中点。以塔架为基础载体，上下串联和并联下述帆轮。设置竖直帆轮转轴，靠近转轴的两端各垂直设置一块半固定钢质圆盘。所谓半固定是指:相对于转轴，圆盘只能向一个方向转动，类似自行车的飞轮。联固上下两圆盘成为刚性体。以两圆盘为基础载体，间隔均匀设置六组活动帆门。俯视活动帆门组架、相对于转轴呈放射状，前视帆门组架，呈横置‘开’字状，在其两横杆的近圆盘处，各水平焊置倾角60度左右的所谓的塑形斜柱，张口朝向转轴。每一帆门组架相对基础圆盘都有30度左右的水平向自由转动余地；.^、L两种规格的两扇帆门被组合在组架上、并相对组架能较大角度的自由转动。^帆门的门架框面呈130度左右的二面角。一侧面装固定帆芯；另一侧面装活动帆芯:其活动轴在该侧面框架的外侧。a帆门在其二面角顶点处通过轴承与活动组架的外侧边、即远离基础圆盘的侧边联系。L帆门:将两块长度相同而宽窄不同的长方形薄板通过合叶联系。再用轴承将较宽的薄板联系在组架中间竖轴上，形成一扇可折叠的帆门，它也可以在塑形斜柱的作用下、被塑形成L状的二面角。八、L帆门在随整体帆轮的转动过程中，转到顺风一侧时、可自动联合组成既不重叠，又衔接较好的r-ν形迎风曲面，而转到逆风一侧时全部帆门平面都将和风向平行，以最大限度的增大帆轮的转动力矩、减小阻力力矩。除L帆门外，尚有其他结构形式的帆门随帆轮转到顺风一侧时、也可自动形成^形迎风曲面，而转到逆风一侧时全部帆门平面都将和风向平行。以上4(N_2)副帆轮分别通过轴承限位于塔架的四角，形成4组、N-2层帆轮组，上下相邻的帆轮通过内 齿轮联系。四组帆轮通过传动机构一体化向下输送动力。于塔架的最下层的四个角处安装四副水轮机。其结构是:设置竖直转轴，在靠近转轴上端处设置一块半固定钢质圆盘，以圆盘为载体、沿半径向相互间隔90度固定四副帆门悬吊臂，凹面形帆门悬吊于悬吊臂下、凹面背向其转动方向。凹面形帆门仅能在竖直和水平间的90度内自由转动。四副水轮机通过传动机构一体化向上输送动力。在次下层设置发电机等，接受上下轮传送来的动力。以上所有帆轮划为等分两类，区别因素是:以顺时针为参考向，帆门装置在组架的前侧或后侧。上下串联在同一塔角和对角的应是同一类帆轮。上述帆轮和塔架形成方塔形融合体、竖直固定在水流底床，仅把最下层的凹面帆门淹没于水面下。有益效果:以上设计、使本技术不但可以水风联用，而且还可以使其容易大型、大功率化，同时具备结构简单，成本低廉，抗风毁能力强等特点。【专利附图】【附图说明】图1是塔架的结构示意图；图2是帆轮的部分结构示意图；图3是水轮机的部分结构示意图；图4是帆轮的工作状态示意图；图5是本技术的俯视图。其中:1、塔架；2、转轴；3、圆盘；4、组架；5、帆门；6、帆门；7、水轮机。【具体实施方式】:如图1，为了使本技术大型化并具有强大的抗风毁能力、其基础支架要设计成四方塔形。设置N+1副高强度正方形钢框，再用四根高强度钢柱按相同的间距、相同的规格将钢框串联成N层竖直塔架I。钢框平面各处于不同的水平面上，其串联固定点分别在钢框四边的中点或四角(以下以串联固定点在钢框四边中点的塔架为例说明本技术)。以塔架为基础载体，上下串联和并联下述帆轮。如图2，设置竖直转轴2，靠近转轴的两端各垂直设置一块半固定钢质圆盘3。所谓半固定是指:相对于转轴，圆盘只能向一个方向转动，其结构和工作原理类似自行车的飞轮。通过转轴2的外套管将上下两圆盘3焊固成一体化刚体。上述半固定设置的目的是为以后的设备维护提供方便(后述)。如图2、图4，在两圆盘3的上表面靠近转轴2处的圆上，各间隔60度均匀竖直固定6根短立柱。“横置‘开’字形”高强度帆门组架4通过轴承装联在上下两个对应的短立柱上。组架4可以绕短立柱在一定的角度内自由转动。在组架上下两横杆靠近圆盘处沿水平向各焊联一根倾角60度左右的所谓塑形斜柱，张口朝向转轴2。每副帆轮上有6副上述的组架4。为了严格限制组架4转动的区限和角度(以30度为例)，拟在圆盘3的上表面沿半径向焊固竖直挡板，每两挡板对应一根短立柱形成一组，共6组，组组规格相同且在圆盘上均匀分布，它使组架4绕短立柱在两挡板之间转动时、转角不超过设定的度数，例如30度。再在每一组两竖直挡板的上沿用平板焊联，形成扇面形限制空洞，以防组架4向上脱离圆盘。每一帆门组架4上都组装有两种帆门，如图4。帆门5的门架框面呈130度左右的,^，形二面角。一侧面装固定帆芯，例如厚0.8mm铝镁合金板；另一侧面设活动帆芯:其活动轴在该侧面框架的外沿。在其二面角顶点处通过轴承与横置‘开’字形组架4的外侧边、即远离基础圆盘3的侧边联系。帆门6:将两块长度相同而宽窄不同的长方形薄板通过合叶联系。再用轴承将较宽的薄板联系在组架4中间的竖柱上，形成一扇可折叠的帆门。如图3，在风力作用下，帆门5、6随整体帆轮转动，当转到顺风一侧时、可自动组合成既不重叠，又衔接较好的形迎风曲面，以增大阻力系数(如2.2)。而转到逆风一侧时，帆门平面将都和风向平行，极大的减小阻力系数(接近于零)，从而最大限度的增大帆轮的转动力矩、减小阻力力矩。其详细物理动作是:如图4所示、在南风作用下(上北下南左西右东)，位于正右侧(正东)的两帆门:帆门6较宽的薄板平贴组架4，窄板在塑形斜柱阻挡下与宽板形成一定角度的二面角、如120度。帆门5的固定帆芯面、在与风向垂直平面上的投影面积相对较大，接受风力较大 而平贴组架4。使两帆门5、6联合形成λ?形曲面。组架随着帆轮的继续转动，活动帆芯紧贴其框架、在风向垂直面上的投影面积逐渐加大、接受的风力也逐渐加大，而固定帆芯面接受的风力逐渐减小，当转过临界角，导致帆门5整体大幅度逆时针翻转:使固定帆芯平面向北、和风向平行，另一侧面上的活动帆芯相对其框架张开，也转止和风向平行。上述临界角的大小由两个因素决定:1、帆门5 二面角的角度；2、帆门5 二面角两个面的面积比。例:二面角的角度130度，面积比是1，临界角将是20度。即图示朝向正东的组架4继续转过20度后，活动帆芯在风向垂面上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方塔形水风联用动力机是由塔架和帆轮组成，其特征是：其基础支架是由N+1副正方形方框被四根竖直立柱串联成为N层方塔形塔架，4(N‑2)副帆轮分别通过轴承限位于塔架上部的N‑2层四周，上下相邻的帆轮通过内齿轮联系，形成4组、N‑2层帆轮组，在塔架的最下层的四周设置4副水轮机，次下层内设置发电机等，接受上下动力轮传来的动力，N=1·2·3···。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马跃峰，
申请(专利权)人：马跃峰，
类型：新型
国别省市：河南;41