本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種安裝在高速交通工具上的小型高效的風(fēng)力發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)化程度的提高，世界對(duì)能源的需求越來越大，但是煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)的不可再生能源的儲(chǔ)存量越來越少，因此，人們對(duì)風(fēng)力資源等新能源的渴求越來越強(qiáng)烈。

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國城市化的步伐一天天加快。城市已經(jīng)成為人口高度聚集的地方，且城市的生活節(jié)奏也越來越快，由此，地鐵軌道交通等高速交通工具在全國的大范圍普及已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)。

高速交通工具上普遍沒有充電設(shè)備，如果利用高速交通工具在高速行駛的過程中產(chǎn)生的高速空氣流，并將該高速空氣流產(chǎn)生的風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存起來，用于高速交通工具上的備用電源，從而能夠讓乘客充電更加便利，同時(shí)給乘客帶來更好的出行體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決高速交通工具上充電不方便的問題，本發(fā)明提出了一種安裝在高速交通工具上的小型高效的風(fēng)力發(fā)電裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種安裝在高速交通工具上的小型高效的風(fēng)力發(fā)電裝置，包括安裝在車廂頂上的風(fēng)能采集裝置和安裝在車廂座椅下的蓄電儲(chǔ)能裝置；

所述風(fēng)能采集裝置包括集風(fēng)管、噴嘴、支架和渦輪葉片；所述集風(fēng)管為管狀結(jié)構(gòu)；至少一個(gè)所述噴嘴分布在集風(fēng)管的軸向上；每個(gè)所述噴嘴的出氣口均設(shè)一所述渦輪葉片，每個(gè)所述渦輪葉片通過一所述支架固定；所述渦輪葉片連接轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子上設(shè)有相對(duì)應(yīng)的定子，所述定子與所述蓄電儲(chǔ)能裝置電連接，所述蓄電儲(chǔ)能裝置安裝在車廂內(nèi)的座椅下面。

作為本發(fā)明的一種安裝在高速交通工具上的小型高效的風(fēng)力發(fā)電裝置的改進(jìn)，所述集風(fēng)管的一端為進(jìn)氣口，進(jìn)氣口為倒錐形孔，正對(duì)著高速交通工具的行駛方向。

作為本發(fā)明的一種安裝在高速交通工具上的小型高效的風(fēng)力發(fā)電裝置的改進(jìn)，所述集風(fēng)管的進(jìn)氣口呈45°角，沿軸向的長度為50mm；所述集風(fēng)管的主體的內(nèi)徑為200mm。

作為本發(fā)明的一種安裝在高速交通工具上的小型高效的風(fēng)力發(fā)電裝置的改進(jìn)，所述噴嘴包括環(huán)形體和管道，所述環(huán)形體的外徑與所述集風(fēng)管的內(nèi)徑的形狀相適配，所述管道為自所述環(huán)形體的內(nèi)徑朝遠(yuǎn)離所述集風(fēng)管的進(jìn)氣口的軸向延伸形成的管狀結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的一種安裝在高速交通工具上的小型高效的風(fēng)力發(fā)電裝置的改進(jìn)，所述集風(fēng)管的主體的內(nèi)壁沿軸向?qū)ΨQ設(shè)有至少兩條凸邊，所述環(huán)形體的外周相應(yīng)地設(shè)有至少兩個(gè)槽口；每條所述凸邊分成至少兩段，相鄰段之間形成卡口，全部所述凸邊的卡口分布在所述集風(fēng)管的主體的內(nèi)壁的至少一個(gè)的周向位置上。

作為本發(fā)明的一種安裝在高速交通工具上的小型高效的風(fēng)力發(fā)電裝置的改進(jìn)，所述環(huán)形體的外徑為200mm，所述管道的內(nèi)徑為100mm。

作為本發(fā)明的一種安裝在高速交通工具上的小型高效的風(fēng)力發(fā)電裝置的改進(jìn)，兩根所述集風(fēng)管分別平行地安裝在每節(jié)車廂頂部的兩側(cè)。

作為本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的改進(jìn)，每節(jié)車廂頂部的兩側(cè)分別安裝一個(gè)夾具，集氣管通過螺釘固定在所述夾具上。

作為本發(fā)明的一種安裝在高速交通工具上的小型高效的風(fēng)力發(fā)電裝置的改進(jìn)，所述集風(fēng)管的長度比單節(jié)車廂的長度短。

作為本發(fā)明的一種安裝在高速交通工具上的小型高效的風(fēng)力發(fā)電裝置的改進(jìn)，所述集風(fēng)管由不銹鋼材料制成。

作為本發(fā)明的一種安裝在高速交通工具上的小型高效的風(fēng)力發(fā)電裝置的改進(jìn)，所述蓄電儲(chǔ)能裝置包括蓄電池，所述蓄電池安裝在車廂內(nèi)的座椅下，其用于向高速交通工具中的電子設(shè)備提供電源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

高速交通工具上通常沒有相應(yīng)的充電設(shè)備或者可能出現(xiàn)供電不足的情況，本發(fā)明利用高速交通工具在高速行駛過程中產(chǎn)生的高速空氣流，并將其轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存起來。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置具有輸出功率大、體積小的優(yōu)點(diǎn)，而且便于安裝和維護(hù)，有效地解決了乘客在高速交通工具上為手機(jī)、電腦充電的問題，同時(shí)在高速交通工具突然停電等緊急情況時(shí)，能為照明設(shè)備提供電源。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的風(fēng)能采集裝置的透視圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的集風(fēng)管的側(cè)視圖；

圖3是圖2的a-a向視圖；

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的噴嘴的側(cè)視圖；

圖5是圖4的b-b向視圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

一種安裝在高速交通工具上的小型高效的風(fēng)力發(fā)電裝置，包括安裝在車廂頂上的風(fēng)能采集裝置和安裝在車廂座椅下的蓄電儲(chǔ)能裝置，風(fēng)能采集裝置與蓄電儲(chǔ)能裝置電連接，風(fēng)能采集裝置利用行駛過程中的高速空氣流，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存在蓄電儲(chǔ)能裝置中。

如圖1所示，風(fēng)能采集裝置包括集風(fēng)管1、噴嘴2、支架3和渦輪葉片4。集風(fēng)管1為管狀結(jié)構(gòu)，兩端貫通。至少一個(gè)噴嘴2分布在集風(fēng)管1的軸向上，可以均勻分布，也可以非均勻分布。噴嘴2的個(gè)數(shù)以及分布形式可以根據(jù)高速交通工具的運(yùn)行速度經(jīng)過測(cè)試后得到，以便保證風(fēng)能采集裝置可以高效地將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能以及保證風(fēng)能采集裝置足夠牢固耐用。每個(gè)噴嘴2的出氣口均設(shè)一渦輪葉片4，每個(gè)渦輪葉片4通過支架3固定在集氣管內(nèi)，高速空氣流從噴嘴2的出氣口流出，從而使渦輪葉片4高速旋轉(zhuǎn)。渦輪葉片4連接轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上設(shè)有相對(duì)應(yīng)的定子，定子與安裝在車廂內(nèi)的座椅下面的蓄電儲(chǔ)能裝置電連接；高速轉(zhuǎn)動(dòng)的渦輪葉片4帶動(dòng)轉(zhuǎn)子繞定子轉(zhuǎn)動(dòng)，通過切割磁感線產(chǎn)生電能，而產(chǎn)生的電能則被存儲(chǔ)到蓄電儲(chǔ)能裝置中。

本實(shí)施例中，采用若干組噴嘴2、支架3和渦輪葉片4，可以重復(fù)高效利用流經(jīng)集氣管的高速氣流。

如圖2和圖3所示，作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，集風(fēng)管1為管狀結(jié)構(gòu)，其一端為進(jìn)氣口，進(jìn)氣口為倒錐形孔，正對(duì)著高速交通工具的行駛方向。該設(shè)計(jì)中，進(jìn)氣口為倒錐形孔，有利于集氣管收集更多的氣流。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，集風(fēng)管1的進(jìn)氣口呈45°角，進(jìn)氣口沿軸向的長度為50mm。集風(fēng)管1的主體長度根據(jù)車廂長度以及經(jīng)測(cè)試后得到。集風(fēng)管1的主體的內(nèi)徑為200mm，進(jìn)氣口的底部開口的直徑為206mm，進(jìn)氣口的底部與主體的一端連通，連接處為弧形結(jié)構(gòu)，主體的另一端為出氣口。

如圖4和圖5所示，作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，噴嘴2包括環(huán)形體和管道，環(huán)形體的外徑與集風(fēng)管1的內(nèi)徑的形狀相適配，管道為自環(huán)形體的內(nèi)徑朝遠(yuǎn)離集風(fēng)管1的進(jìn)氣口的軸向延伸形成的管狀結(jié)構(gòu)。在高速交通工具高速行駛的過程中，高速氣流從集風(fēng)管1的進(jìn)氣口流進(jìn)，流過集氣管。

噴嘴2的工作原理：

當(dāng)高速的氣流經(jīng)過噴嘴2時(shí)，氣流的出口變小，由流體的連續(xù)性方程：

a1v1＝a2v2(1)

式中，a1、a2為不同流道的截面積，v1、v2為對(duì)應(yīng)的氣流的速度?？芍鞒龅臍饬鞯牧魉贂?huì)進(jìn)一步增大，這樣可以給正對(duì)噴嘴2的出氣口的渦輪葉片4更大的動(dòng)能，再由氣流的動(dòng)能公式：

式中，ρ為氣體密度，假設(shè)恒定；a為流道的截面積；v為該流道的截面對(duì)應(yīng)的氣體速度。

由式(1)和式(2)可知，當(dāng)流體的截面積a減小一定的倍數(shù)時(shí)，相應(yīng)的流速v增大相同的倍數(shù)，而產(chǎn)生相應(yīng)平方倍的動(dòng)能，從而能夠更快更高效地將更多風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能。該設(shè)計(jì)有效地減小了風(fēng)能采集裝置的大小，不僅提高了風(fēng)能與電能的轉(zhuǎn)換效率，而且減小了本裝置對(duì)高速交通工具正常行駛的影響。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，渦輪葉片4與集風(fēng)管1同軸設(shè)置，而且正對(duì)噴嘴2的出氣口，渦輪葉片4的直徑略小于噴嘴2的出氣口的直徑。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，集風(fēng)管1的主體的內(nèi)壁沿軸向?qū)ΨQ設(shè)有至少兩條凸邊，環(huán)形體的外周相應(yīng)地設(shè)有至少兩個(gè)槽口，環(huán)形體的槽口對(duì)準(zhǔn)凸邊，可以使噴嘴2沿著凸邊滑動(dòng)進(jìn)入集風(fēng)管1內(nèi)。每條凸邊分成至少兩段，相鄰段之間形成卡口，全部凸邊的卡口分布在集風(fēng)管1的主體的內(nèi)壁的至少一個(gè)的周向位置上。當(dāng)噴嘴2的數(shù)量為n(n≥2)個(gè)，每條凸邊分成n+1段，全部凸邊的卡口分布在集風(fēng)管1的主體的內(nèi)壁的n個(gè)周向位置上。當(dāng)噴嘴2沿著凸邊滑動(dòng)進(jìn)入集風(fēng)管1內(nèi)，噴嘴2到達(dá)其中一個(gè)周向位置的卡口時(shí)，旋轉(zhuǎn)該噴嘴2，使凸邊與噴嘴2的槽口錯(cuò)位，從而將噴嘴2固定在集風(fēng)管1內(nèi)。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，噴嘴2、集風(fēng)管1以及噴嘴2和集風(fēng)管1之間為一體成型結(jié)構(gòu)。該設(shè)計(jì)有利于風(fēng)力發(fā)電裝置更高的電能轉(zhuǎn)換效率以及延長風(fēng)力發(fā)電裝置的使用壽命。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，環(huán)形體的外徑為200mm，與集風(fēng)管1的主體的內(nèi)徑大小相同，以便安裝在集風(fēng)管1的主體的內(nèi)壁上。環(huán)形體的內(nèi)徑為110mm，管道的內(nèi)徑為100mm，管道的長度為44mm，環(huán)形體的內(nèi)徑與管道的一端的連接處為弧形結(jié)構(gòu)，管道的另一端為出氣口。該設(shè)計(jì)中，環(huán)形體的外徑為200mm，管道的內(nèi)徑為100mm，這樣氣流沒有遇到管道時(shí)的截面積為31400mm²，當(dāng)氣流遇到管道時(shí)，截面積變?yōu)?850mm²，這時(shí)截面積變?yōu)樵瓉淼乃姆种?，由公?1)和公式(2)可知，這時(shí)的氣流的動(dòng)能變?yōu)樵瓉淼?6倍，大大提高了本裝置的輸出功率。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，兩根集風(fēng)管1分別平行地安裝在每節(jié)車廂頂部的兩側(cè)，集風(fēng)管1的進(jìn)氣口正對(duì)著高速交通工具的行駛方向。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，每節(jié)車廂頂部的兩側(cè)分別安裝一個(gè)夾具，集氣管通過螺釘固定在夾具上。該設(shè)計(jì)中，集氣管通過螺釘緊固在夾具上，便于拆卸和維護(hù)。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，集風(fēng)管1的長度比單節(jié)車廂的長度短。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，集風(fēng)管1由不銹鋼材料制成。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，蓄電儲(chǔ)能裝置包括蓄電池，蓄電池安裝在車廂內(nèi)的座椅下。該設(shè)計(jì)中，蓄電池的安裝位置不占用車廂內(nèi)的有用空間，而且有效地避免了刮風(fēng)、下雨等自然現(xiàn)象對(duì)蓄電池的危害。蓄電池可以用來為乘客的移動(dòng)電子設(shè)備充電，也可以為車廂內(nèi)的照明設(shè)備提供電源，有利于緩解高速交通工具上的備用電源供應(yīng)不足的情況。

本發(fā)明可以應(yīng)用在地鐵上，也可以應(yīng)用在汽車等小型交通工具上，但本裝置的尺寸大小應(yīng)該相應(yīng)改小，以適應(yīng)小型交通工具的尺寸大小。

本發(fā)明一實(shí)施例的具體實(shí)施方法如下：

步驟一：將若干組的噴嘴2、支架3和渦輪葉片4按照?qǐng)D1的方式安裝在集氣管中；

步驟二：在地鐵的車廂頂部的兩側(cè)分別安裝相應(yīng)的夾具；

步驟三：將集氣管通過螺釘緊固在夾具上；

步驟四：將蓄電池安裝在車廂內(nèi)的座椅下面，并通過充電線與定子相連。

通過以上步驟，在地鐵告訴行駛的過程中，風(fēng)能采集裝置就能采集風(fēng)能，并存儲(chǔ)在蓄電池中，供車廂內(nèi)的乘客充電及電力系統(tǒng)使用。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。