| 平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī) |
| Tablet Swung Wind Turbine |
一個(gè)垂直于風(fēng)向的平板會(huì)受到一個(gè)與風(fēng)向相同的力，我們稱這個(gè)力為阻力。平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)是利用風(fēng)的阻力做功的風(fēng)力機(jī)。 圖1左圖是平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)的葉片，在葉片一邊有葉片軸，把6個(gè)葉片裝在風(fēng)輪支架上，葉片可繞葉片軸旋轉(zhuǎn)，在風(fēng)輪支架上有擋桿限止葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。風(fēng)輪支架中心是風(fēng)輪軸，圖1右圖。 |
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我們用一段動(dòng)畫來演示平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)的工作原理，圖2是動(dòng)畫的截圖。當(dāng)風(fēng)吹向風(fēng)葉轉(zhuǎn)子時(shí)，在上側(cè)的葉片順風(fēng)擺動(dòng)，對風(fēng)不產(chǎn)生阻力；在下側(cè)的葉片在風(fēng)力作用下，轉(zhuǎn)向擋桿限定的位置，并繼續(xù)受到風(fēng)力的作用，于是風(fēng)輪就旋轉(zhuǎn)起來。 |
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下面就是擺轉(zhuǎn)葉片風(fēng)輪工作原理的3D動(dòng)畫。動(dòng)畫格式： .mp4，分辨率：800x480。 |
| 動(dòng)畫1--風(fēng)輪葉片擺轉(zhuǎn)動(dòng)畫 |
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平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)是垂直軸風(fēng)力機(jī)，葉片轉(zhuǎn)子的軸垂直于地面安裝，由于風(fēng)葉轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的對稱性，各個(gè)方向的風(fēng)力均可推動(dòng)它旋轉(zhuǎn)，見圖3。 |
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觀看平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)動(dòng)畫 ，動(dòng)畫格式： .mp4，分辨率：800x600。 |
| 動(dòng)畫2--平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)在不同風(fēng)向下運(yùn)轉(zhuǎn) |
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葉片再輕也有一定的質(zhì)量，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片受離心力作用會(huì)向外擺，使逆向葉片不能完全順風(fēng)，會(huì)增加阻力，所以要使葉片軸兩側(cè)的質(zhì)量盡量平衡。如果把葉片的軸設(shè)在靠葉片中部的位置（不能在中部），如圖4所示。靠葉片中部的軸使葉片平衡容易解決，還可減緩葉片的擺速以減小對擋桿的沖擊。但擺速減慢可能會(huì)增加阻力，要適當(dāng)選擇位置平衡利弊。 |
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平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)在較低風(fēng)速時(shí)也能旋轉(zhuǎn)，能較好的利用風(fēng)的阻力，在阻力型風(fēng)力機(jī)中效率算高的，在葉尖速比λ值為0.2至0.6時(shí)出力最大，增速箱與發(fā)電機(jī)可安裝在地面，方便安裝維護(hù)。機(jī)械磨損與噪聲是平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)的缺點(diǎn)，但隨著材料與結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，可在中小型風(fēng)力機(jī)中得到應(yīng)用。 在中國古代就有了平板擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)，稱為中國立軸式大風(fēng)車，直到上世紀(jì)50年代還在廣泛應(yīng)用。 擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)的式樣較多，下面介紹一種把葉片軸水平安裝的擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)。這個(gè)模型有4個(gè)葉片，每個(gè)葉片有葉片軸，葉片軸偏向葉片的一邊，2個(gè)葉片共用一根軸，2個(gè)葉片相對軸成90度角，圖5是葉片01與葉片02組成的葉片組01。 |
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葉片03與葉片04組成的葉片組02，兩個(gè)葉片組的軸與地面平行，互相成90度角。為避免兩個(gè)軸交叉，葉片組02比葉片組01略高一些。兩個(gè)葉片組的軸都穿過風(fēng)輪輪轂，葉片可以繞葉片軸轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)輪軸垂直于地面，見圖6。 圖中為無風(fēng)時(shí)風(fēng)輪靜止?fàn)顟B(tài)，葉片距軸寬的一邊由于重力垂向下方（約45度夾角）。葉片軸有葉片轉(zhuǎn)動(dòng)角度限制擋塊（圖中沒有顯示），限制葉片在垂直與水平間的90度范圍內(nèi)擺動(dòng)。 |
圖6--葉片軸水平安裝擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī) |
| 用一個(gè)動(dòng)畫來演示相關(guān)動(dòng)作，圖7是動(dòng)畫中的一幅截圖，有風(fēng)時(shí)，在風(fēng)輪軸后側(cè)的葉片在風(fēng)力作用下擺向水平，阻力很小；在風(fēng)輪軸前側(cè)的葉片由于擋塊限制在垂直狀態(tài)，承受的風(fēng)阻力大，于是風(fēng)輪就旋轉(zhuǎn)了。 |
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下面是葉片軸水平安裝擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)的工作原理動(dòng)畫。動(dòng)畫格式： .mp4，分辨率：800x500。 |
| 動(dòng)畫3--葉片軸水平安裝擺轉(zhuǎn)式風(fēng)力機(jī)動(dòng)畫 |
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