專利名稱:立式可折疊的風車的制作方法
本發明是與立式折疊風車，特別是與很安全的立式折疊風車有關，它具有自起動功能，經受住強風的能力，并且根據作用的風力和所產生的動量，通過主裝組件的自動變形，具有自調節轉速的能力。
對人類來說，地球上的風是最易利用的自然能源之一;因此，事實上在現代工業發展之前，風就以各種形式得到應用。
然而，隨著以煤、石油、天然氣等為基礎的電能和蒸汽能的使用，同時也隨著各式內燃機的發展，把風力轉變為能量的風車的利用一直在走下坡路。目前所見到的風車，大部分都作為旅游觀光用，而未實際使用。
在目前能源短缺的情況下，各種形式的能源又都在重新考慮中，把風能看作整個能源資源的核心加以開發利用這一問題，人們重新對它產生了濃厚的興趣。
作為一個例子，曾提出一種以增加氣流速度來獲得超過予定額輸出功率的方法，并用所獲得的加速氣流來驅動渦輪(已公開在日本專利公告51-41150上)然而，此方法中渦輪的葉片部分比較復雜，因而維修也不容易。
還有一種立式風車，它的特點是在同樣輸出功率下，可以縮小風車的尺寸(已在日本專利出版物53-44972中公開)。可是這種結構可動部件太多，考慮到要在山區安裝和維修，這種風車還需進一步加以改進。
至于講到風車結構，已經提出了各種形式的風車，包括有臥式橫軸式。例如螺旋漿式和渦輪式、魯賓遜環式、轉子控制式、魯賓遜環控制式，這些結構形式都各自有其優缺點，在這些方案中，都發現有不方便之處，就是在于必須使轉子處于相對于風向的一個特定方向上，風車才能和風配合起來，也必須在運轉的初始階段，對轉子進行加速。
再具體地說，普通的“特立斯”型風車(包括直豎式風車)，如只依靠風力而不使用其他作用力，是很難起動的。這便需要把這種風車與“薩伏尼斯”風車連起來運轉，或加進一個電動機。
此外，當盛行風很強時(例如風速為15米/秒或超過15米/秒)，必須有阻流器或者如電磁制動、手制動的制動裝置，用來抑制風車的超速旋轉，這些都要求額外的支出。
本發明想提供一臺很安全的風車，它有自起動功能;耐強風的能力;和根據風力自動調節的功能。
為了達到上述目的，本發明提供一種風車，它包括有一根中心軸;四個呈菱形布置的主翼，它通過構成菱形四個角中的一對相對的頂角裝在中心軸上，這對頂角的上棱通過能沿軸滑動的軸承裝在軸上，菱形結構的另一對頂角各自都有一個能變化角度的鉸鏈結構;配置在各自主翼上的輔助翼。
圖1是根據本發明表示菱形風車主翼的正視圖。
圖2表示主翼和輔助翼結構上互相配合的局部透視圖。
圖3是本發明不同實施例主翼的局部正視圖。
圖4是圖3中主翼部分的局部俯視圖。
圖5a和圖6a是主翼的俯視圖。
圖5b和圖6b是主翼的側視圖。
圖7是主翼的局部透視圖。
圖8是主翼的局部底視圖。
圖9是三個風車成星形布置的平面圖。
圖10是圖9中一部分的正視圖。
圖11是若干風車成一字形布置的側視圖。
圖12帶平衡重塊的風車的側視圖。
圖13用彈簧的單獨風車的側視圖。
圖14豎在塔頂上風車的側視圖。
圖15能向上折疊風車的正視圖。
圖16裝在浮動平臺上風車的平面圖。
圖17圖16所示風車的側視圖。
圖18若干個圖16所示的裝在浮動平臺上風車布置的平面圖。
圖19使用氣球風車的正視圖。
圖20沿中心軸能折疊風車的正視圖。
按照發明，圖1所示為風車的一個實施例，它有呈菱形布置的4個主翼1至4。在垂直方向上菱形的一對頂角7和8可回轉地裝在中心軸上。
主翼1至4的內端部用鉸鏈鉸接成上下環，上環沿中心軸能滑動，而下環相對于中心軸的垂直位置是固定的，根據主翼角度的改變，兩個環能相互連接一起回轉。
另一對頂角5和6各自都有能變化角度的鉸鏈結構。
如圖2所示，主翼1至4每個都配置有像安定翼那樣向外翹出的輔助翼。
由于采用了輔助翼9，除非開始有風的情況，它能在不需要任何驅動力的情況下產生扭矩。
配置在主翼1至4上的輔助翼9最好用有足夠機械強度的材料制造，才不致于被風折斷;所用材料也應像旗幟在風中飄動那樣有撓性，最易得到的材料例如是船用帆布和防水合成酯布。
圖3和圖4表示另一個發明實施例，在這個實施例中，每個主翼上配置剛性的輔助翼10，輔助翼10中和主翼構成一體，輔助翼材料既可以與主翼相同，也可以與主翼不同，主翼所構成菱形的頂角5和6都有一能變化角度的鉸鏈結構。
根據本發明，菱形風車所具有的一個重要特點即在于上述的鉸鏈結構。藉助調好到予定拉力的彈簧或其他有相同功能的部件，使頂角5和6產生張開的力，也就是增大它們的角度。
由于風力的推動，當風車轉速增大時，因轉動而產生的離心力也隨之增大，在離心力超過彈簧的拉力時，風車的菱形結構就要起作用，其高度減小了(也就是增大了鉸結對角之間的距離)，如圖1中虛線所示，也就減小了風的影響。在相反情況下，菱形結構所起的作用是菱形高度增大，得以接收足夠的風力。
中心軸12上可配置一擋環30，用來限制風車高度的下限。
根據本發明，菱形風車能自動調節轉速，在未達到某一確定的風速時，風車轉速很高，而菱形框的高度處于完全伸開的位置。但當風速增大到超過此確定速度時，菱形高度便逐漸減小以保證安全，因而這種風車能經受住強風(諸如臺風之類的風)。
當風車基本上具有按本發明的上述結構時它便能以各種方式應用和修改。
例如，風車在整體上可以縮小比例，圖1所示的主翼1和4(或2和3)可以按圖5a那樣都有均勻的寬度和按圖5b那樣都有均勻的厚度，而在風車尺寸增大時，下主翼4(或3)由于作用在它上面負載增大而易于扭曲。
對付這種情況，主翼1至4希望在寬度和厚度上都有一錐度，如圖6a和圖6b所示，主翼外形有了這樣的錐度，那么風車上部的重量減輕了，風車的總重量也得以減輕。
圖5圖6點劃線表示襟翼型的輔助翼9，雖然輔助翼9可以按圖3所示方式安裝，有撓性的輔助翼9通常是按圖7所示那樣裝在一輔助支撐板11上。
圖8表示輔助翼9在工作狀態下以上述方式裝在主翼上。
實驗證明，只要把輔助翼9搭接在相當輔助翼支撐板11一半的寬度上，就可取得滿意的結果。
按照本發明，若干個上述構造的風車能組合起來使用。
圖9的平面圖說明把若干風車構成一組，即三個一組的設想。在此例中，三個風車都分別裝在支撐索13上，這些支撐索徑向等間隔分布并從中心桿12伸向各自的風車。
圖10是圖9所示風車組的側視圖。
圖11表示若干風車各種不同布置的例子，在此例中，若干風車都裝配在各自的支撐索13上，這些支撐索13都從一根連接索15上伸出，連接索15把豎直排列的若干根桿14連成一行，桿14也可以不排成一行，但它們可以排成Z字形;園形;或任何想要的形式來適應當地地理條件或其它條件。
圖12表示一個大型風車的例子，若干風車可以按圖11所示的方式布置。
在此例中，兩根桿4(可以是電線桿)之間伸展開水平連接索15，在連接索15中點配置有抗扭曲件，軸索13(柱狀或桿狀軸)一端連到抗扭曲件，另一端連到萬向接頭16的固定凸緣17鉸接，這種布置方式能使風車和軸索成為一體轉動。
在垂直方向可滑動的風車上端部，由配置有一對滑輪18的纜索吊住，纜索的另一端掛有重塊19，重塊19充當滑動凸緣21垂直位移時的平衡重量，而該垂直位移是由風車轉速的增減引起的。
在這情況下，風車在當時發生的振動都被水平連接索15和軸索14所吸收，以此來減小振動對輸出滑輪22的影響。
而圖12的情況，所配置的重塊19是根據風車的外形隨轉速的變化而改變時來提供平衡。圖13所示的彈簧23可達到同樣的效果，圖中所示為一單獨風車的例子。此外用簧片可得到相同的效果。圖14表示利用塔和類似塔狀結構24的進一步實施例，在此例中，風車應有窄而高的外形。
這種風車，主翼連到能與風車一起轉動的鋼管軸25上。鋼管軸僅在下端的二個位置上由軸承支承，而不需要支撐索。
風車的主翼并不總是向下折疊，圖15所示例子，風車上端是固定的。至于是風車的上端還是下端選為固定端，這屬于設計問題。
按照本發明，進一步給出實例，它可以按裝在海洋上的構架上;也就是浮動平臺上。
圖16、17表示這種風車的一個具體例子，該例中三根桿14豎立在浮動平臺26上，從對應的桿14伸出的三根支撐索15呈星形連接，連接點正好處于由桿連接線而成的三角形中心點。支撐風車的軸索13從星形連接點處向下懸垂，軸索的另一端連到浮動平臺26上。載有風車的浮動平臺可拖到所希望的近海地方，然后平臺依靠錨鏈27拋錨到海床上，數字28指的是浮動平臺26的壓重物。
圖18是若干個載有風車的浮動平臺26間布置的平面圖。
圖19表示按照本發明的風車深入一步的實例，在此例中使用了氣球29作為平衡重量，故不需要用中心桿14、連接索15和重塊19。所以，該風車就很簡單、方便、有效。
只要作用在風車上的風力在設計范圍之內，氣球29就能浮起，因此即使軸索13連到地面，風車所接收的轉動能量完全可通過萬向接頭16傳到輸出滑輪22上，而用于發電和其它用途。風車與氣球29之間的軸索必須配置抗扭曲件，同時希望主翼有更輕的重量。
圖20表示根據本發明的風車最后一個實施例。在此例中，主翼沿中心軸12可折疊，該例還可減小風車的迎風面積，此外，這類風車可應用在狹長或空間有限的地方。
靠拉動一懸掛彈簧即可放下風車的主翼，對大型風車可籍助絞車來放下它的主翼。
如上所示，按照本發明，立式折疊風車可根據風速在不改變它為基本菱形情況下來變化它的高度尺寸，這樣，風車就可以有效地接收水平方向吹來的風，也能接收斜的方向和垂直方向吹來的風，就風車相對于風的方向而言，它可以傾斜安裝，而迎風面積卻沒有實質上的損失，在極端情況下，它甚至可以把中心軸沿水平方向伸長來安裝。
按照本發明，由于整個風車的高度能變化，通過把整個菱形結構固定在安全和方便的高度上，那么就可以安全地進行安裝、修理和維護。
權利要求
1、立式可折疊風車包括，一個垂直的中心軸；4個成菱形布置的主翼，它能變化頂角或棱角，該垂直中心軸穿過上下端的頂角或棱角，該菱形的上頂角固定在該垂直中心軸的固定位置上，而該菱形的下頂角是由一個可沿該垂直中心軸滑動的滑環一起組成；配置在該垂直中心軸的下部位置的擋塊環，它使滑動環有一位置下限，和各主翼上配置的輔助翼。
2、根據權利要求
1，立式折疊風車其特征是上述各輔助翼都從上述各自的主翼上伸出。
3、根據權利要求
1和2，立式折疊風車其特征是上述各輔助翼的一端都固定在上述的各主翼上，而它的另一端卻為自由端。
4、根據權利要求
1至3中的任意一項，立式折疊風車其特征為上述輔助翼由撓性材料制成。
5、根據權利要求
1至4中的任意一項，立式折疊風車其特征為該輔助翼由軟的合成酯薄板制成。
6、根據權利要求
1至4的任一項，立式折疊風車其特征是上述輔助翼由合成酯布制成。
7、根據權利要求
1至6的任一項，立式折疊風車其特征是輔助翼的長度等于該主翼長度的一半。
8、根據權利要求
1，立式折疊風車其特征是該輔助翼配置在靠近鉸鏈結構的一端。
9、根據權利要求
1，立式折疊風車其特征是該輔助翼為剛性件并固定在各自的該主翼上。
10、根據權利要求
9，立式折疊風車其特征是該輔助翼是用與該主翼相同的材料制成。
11、根據權利要求
2或10，立式折疊風車其特征是上述輔助翼的長度等于主翼長度的一半。
12、根據權利要求
9，立式折疊風車其特征是上述輔助翼配置在靠近上述鉸鏈結構的一端。
13、根據權利要求
1或2，立式折疊風車其特征是上述主翼的寬度或厚度，或該主翼的寬度和厚度二者同時從下端向上端逐漸減小。
14、根據權利要求
1，立式折疊風車其特征是上述中心軸為一軸索，從一上傾斜伸出。
15、根據權利要求
1，一立式折疊風車包含有若干風車作為分風車，上述分風車的中心軸是由中心桿向不同方向伸出的軸索。
16、根據權利要求
1，一立式折疊風車包含有若干風車作為分風車，上述分風車的中心軸是從二桿之間伸展的連接索中懸垂下的軸索。
17、根據權利要求
1，立式折疊風車相對于風車形狀的改變，還有一重塊起平衡重量作用。
18、根據權利要求
1，立式折疊風車相對于風車形狀的改變，還有一彈簧裝置起平衡重量作用。
專利摘要
已公開的立式折疊風車包含有成菱形布置的四個主翼，菱形的一對相對的頂角裝配在軸上，輔助翼配置在各自的主翼上。這對頂角的上端通過沿軸滑動的軸承安裝在軸上，另一對成菱形結構相對的頂角，各自有一個能變化角度的絞鏈結構。
文檔編號F03D3/06GK85104666SQ85104666
公開日1986年10月22日 申請日期1985年6月18日
發明者尤姆·納卡·英 申請人:奧基納瓦安曾卡哈特蘇中心有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan