[实用新型]列车风力发电装置

说明书

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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。

发明内容

本实用新型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。

本实用新型采用如下技术方案：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。

根据本实用新型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。

根据本实用新型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。

本实用新型产生的有益效果：使用本实用新型装置，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是本实用新型装置结构示意图

图2是本实用新型装置的转子受风力示意图

图3是本实用新型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实用新型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/s。

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：