[其他]流体动力装置

说明书

本发明涉及一种流体动力装置，具体涉及一种放在运动流体（例如空气或水）中使其产生动力的装置，为的是有效地产生相对于需要的能量消耗而言的最大驱动力。在航海领域中，本发明的具体装置可利用自然能源，因为它利用风力驱动船舶，协助或代替船用的其他耗能驱动装置。不过，来发明在其他领域和场合也是有用的，例如用于陆地或冰上车辆、风车、涡轮、水力或风力发电机。

从所周知利用普通的帆（被动装置）推动小船需要较大的帆面积，这在实践上有局限性，因为由这种结构而得到的风力与帆面积成正比。利用1931年弗莱特纳在18，122号美国再发行专利中所述的“马格努斯效应”已取得了使用主动装置的成果，如连续不断旋转的圆筒。不过这些装置对于必要的驱动设备要付出很大的能量消耗，而且机构复杂，原因是为了产生所需的推动力需以每分钟几百转的速度不断地转动圆筒。此外，它们在改变方向时必须停止转动后再反向，使操作受到限制。

本发明是针对现有技术（EP-A-005638）所公开的流体动力装置的本体结构的具体改进。这类装置都基于“风力发动机”类型的一类流体动力部件（在冯卡曼等人于1955年7月19日获准的2，713，392号美国专利中叙述过），利用一个固定而又可定向的空心本体，采用管柱形或圆筒形，最好是具有特殊的截面形状的空心体，该空心体专门配置了流体可渗透的区域（例如小孔），借助适当的抽气机或吸入装置将绕过其本体吸入区表面的流体吸入本体内，另处还配有可调的控制叶片或挡板，以提高输出和输入能量的比例，提高该装置的操作的灵活性。

为了更好地理解本发明，以下讨论关于附图1所示的产生流体动力的基本原理。

图1表示放在流体（例如空气）中M点的一个装置（例如船上的帆），流体相对该装置的速度为V，装置受到一个作用力F，此力可以分解为重直于流体速度V的驱动力P和与流体速度V同一方向的阻力R。如果该装置在M点按方向A移动，与速度矢量形成倾角α，它就受到一个推进力T的作用，此力相当于作用力F在方向A上的投影，因此，对于一定大小的倾角（介于风向和船的航向之间），当α小于90°时，推进力T的大小随驱动力P的增加而增加，而阻力R则减小。

通常，驱动力和阻力用无因次系数Cz和Cx表示，按下列公式可得

Cz=P12ρv2s]]>

Cx=R12ρv2S]]>

式中P为驱动力（相当于空气动力学的升力），R是阻力，ρ为流体密度，V为流体速度，S是该装置在垂直于流体运动方向V的平面上投影表面积，Cz和Cx是众所周知适用于翼面的升力和阻力（C和C）系数，或称升力系数和阻力系数。

考虑这些表达式，显然推进力T可用下式表示：

T＝1/2ρv²s(C_zSinα-C_xCosα)

该式表明，对一定的流体速度V和推进力T的取向α，S与Cz的乘积越大，则推进力也增大。

如果这些结果应用于不要外部供给能量产生驱动力的传统装置（例如飞机机翼、船上的帆、风车的叶片或帆等等），则系数Cz实际上低于1.7，但对于有襟翼飞机的机翼，可能为2.2，对于越级支持装置为2.7。显然，产生高推动力T所需要的表面积太大，因此在实用上不方便。