列车风力发电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种列车在高速行驶过程中，利用空气流动填充尾部产生的瞬时真空的风力发电装置。本实用新型专利技术包括有列车及装置在列车尾部的风力发电机组，其特征在于：包括一个装置在列车尾端外部，与风力发电机主轴相连接的转子，其旋转轴线与列车行驶方向平行。使用本实用新型专利技术装置，列车在高速行驶过程中，空气对风力发电机的作用是垂直于列车前进方向，而不是和列车行驶方向相逆，所以基本不会对列车产生额外的阻力，提高了发电效率，减少了能量的损耗。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术提供一种风力发电装置，尤其是一种在基本不产生对列车的额外阻力 的情况下，利用列车高速行驶产生的风能发电的装置。
技术介绍
面对日益枯竭的能源资源，如何开发和利用新能源，或者回收利用能源是目前人 类面临的一个重要问题，风能作为一种具有广阔前途的新能源，目前已经在很多领域得到 了应用和推广。对因列车高速行驶而带动周边空气前进形成的风的利用已有不少人提出了 一些尝试的方案，但是目前技术均在风能发电给列车带来额外的阻力上陷入困境，依能量 守恒的观点，这样的方式的结果是风力发电机发的电能，比因安装了风力发电机产生的空 气阻力而损失的能量还要小，这样根本起不到发电用来产生新能源的根本目的，反而加大 了列车的负载，浪费了能源。现有的技术方案是把风力发电机装在沿列车前进的方向的受力面，这必然带来额 外的空气阻力，阻碍列车的前进。通过研究发现最理想的风力采集点是列车尾部的真空区， 利用列车经过产生的瞬时真空，使周围空气流动补充该真空区产生风力，从而带动风力发 电设备发电。经过粗略计算，如果把风力发电机装在列车正后面的尾部真空区，可利用的风 能高达104w数量级，而且基本不产生额外的空气阻力。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是消除列车风力发电所带来的负面阻力，提供一 种列车在高速行驶过程中，利用空气流动填充尾部产生的瞬时真空的风力发电装置。本技术采用如下技术方案一种列车风力发电装置，包括有列车及装置在列 车尾部的风力发电机组，其特征在于包括一个装置在列车尾端外部，与风力发电机主轴相 连接的转子，其旋转轴线与列车行驶方向平行。根据本技术提出的列车风力发电装置，转子由转轴及环绕焊接在转轴上的若 干叶片组成，叶片为圆弧形。根据本技术提出的列车风力发电装置，转子的叶片还可以为杯形、镰刀形、月 牙形、三角形。本技术产生的有益效果使用本技术装置，列车在高速行驶过程中，空气 对风力发电机的作用是垂直于列车前进方向，而不是和列车行驶方向相逆，并且对风力发 电机的作用基本上是四面对称的，所以理论上是不会对列车产生额外的阻力，提高了发电 效率，减少了能量的损耗。附图说明图1是本技术装置结构示意图图2是本技术装置的转子受风力示意图图3是本技术装置理论分析计算示意图具体实施方案下面结合具体实施方案对本技术做进一步的详细说明如图3所示，列车1从右向左高速前进，在它的尾部由于列车1刚刚移走，周围的 空气还没来得及去补充，就形成了真空区(至少是近真空区)，此时周围的气体就会向中间 涌，这一气流流动就形成了风，由于空气对风力发电机的作用是垂直于列车1前进方向，并 且可以说基本上是四面对称的，所以理论上不会对列车产生额外的阻力。从能量守恒的角 度也能解释，因为周围的空气被列车带动，接下来他们就是向中间涌，并在不断的震荡中以 热能的形式消耗掉，粗略计算可利用风能高达104w.如图1所示，把风力发电机3装置于列车1的尾部，其主轴平行于列车1前进方向， 转子2装置于列车1尾端的外部，并与风力发电机3相连接，其转轴4也平行于列车前进方 向，在行驶过程中，列车1尾部不断产生真空，周围空气不断流动过来补充，无论是在左右 方向还是上下方向，转子2每一片叶片由于两边的压力差，会绕转轴4逆时针转起来，带动 风力发电机3进行发电。下面从理论上推导如果在列车的最后面真空区装上风力发电机的最大可利用风 能。以地面为参考系，依据流体力学的粘性流体的“无滑移”的假说，可以知道在列车 表面的气体也以跟列车同样的速度前进，先假设列车的速度为360km/h (武广高速)即约为 100m/so而列车的尾端基本为真空(近真空)，现在近似取真空计算。那么依据流体力学的 伯努利方程有2 2+ = + (其中zl = Z2) P% 2g pg 2g现在取两个状态分别是列车表面和他的后面真空区内。在列车表面，风的速度为 100m/S，压强近似为lOlkpa，真空区内压强近似为0.那么有loiooo+JM = + v2 1.293g 2g 2g解得v2= 407m/s因为这个速度是取理想值计算的，现在做一些折中取300m/s考虑到十二级台风的风速也才十几米每秒，所以有理由认为那里存在巨大的风 能。这速度是x方向和y方向的速度的叠加显然沿着列车前进的方向y方向风的速度是不可能增加，即取最大值为列车的速 度100m/S，那么垂直于列车前进的方向x方向风的速度为<formula>formula see original document page 4</formula>因为这个速度是取理想计算的，现在做一些折中取200m/s而依贝兹理论有最大的可利用风能为<formula>formula see original document page 4</formula>(其中F为迎风面面积)现在先计算它的真空区大概有多长，当列车表面的空气进入到列车后面的中心区 时，显然此时真空区开始消失，这时列车已经向前推进了一段距离，那么这段距离近似就是 真空区。取外围到中心区的长度为1.5m，于是<formula>formula see original document page 5</formula>当空气到达中心区后风速并没有立即减为零，还有个震荡的过程，所以S的最后 取值应该比0. 33m大一点，取0. 7m计算，由于他是四面来风取每一面的受风面为2m*0. 7m,则现在可以计算最大可用风能的功率了 <formula>formula see original document page 5</formula>考虑到在真空区消失和后面的震荡过程各点的风速实际是不一样的，再做一次进 一步的折中，减少3个数量级取10V.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种列车风力发电装置，包括有列车及装置在列车尾部的风力发电机组，其特征在于：还包括一个装置在列车尾端外部，与风力发电机主轴相连接的转子，其旋转轴线与列车行驶方向平行。

【技术特征摘要】
一种列车风力发电装置，包括有列车及装置在列车尾部的风力发电机组，其特征在于还包括一个装置在列车尾端外部，与风力发电机主轴相连接的转子，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗自荣，王蕊，
申请(专利权)人：罗自荣，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]