具有重力回位力矩機構(gòu)風能裝置的參數(shù)確定

     自然界的風不僅大小時刻在變，而且風向也不斷在變化。在一臺風能轉(zhuǎn)換裝置中，風輪在自然界風中吸收的能量是以公式           
 P=(1／8)“Cppv 3D0來計算。其中V1代表風速，從公式可以看出，風速的能量與風速的立方成正比，當風速從5m／s增加到10m／s時，即變化兩倍，風能將增加到8倍，而轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)與功率成正比，如不加以限速，極可能在短時間里造成風力裝置的損壞。
    風輪側(cè)偏是微小型風能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中風輪限速機構(gòu)的一種形式，歸結(jié)起來主要有以下三種方式：(1)．側(cè)翼式，(2)．偏心式，(3)．重力回位力矩式。               
    前兩種都是依靠彈簧進行復(fù)位，而彈簧在用一段時間后，就容易變形，造成復(fù)位力矩改變；另外彈簧在空氣中很容易銹蝕。即使加以處理，彈簧機構(gòu)用在風力機上也不太理想可靠，而具有重力回位力矩的機構(gòu)，在微小風能轉(zhuǎn)換裝置機構(gòu)中，由于它的機構(gòu)在同類裝置中最為簡單、可靠，并且造價很低，所以在近幾年得到了較快的發(fā)展，又由于在發(fā)展過程中各種技術(shù)問題不斷得到解決，所以在今后的發(fā)展中越來越顯示出它極強的生命力。               
    具有重力回位力矩機構(gòu)的原理是風輪偏置安裝，具有一個偏心距，尾舵和機座是餃接，這個鉸接軸不是垂直于偏側(cè)轉(zhuǎn)軸，而是向后和向側(cè)各傾斜一個角度，當尾翼從初始位置轉(zhuǎn)到折尾保護位置時，隨著尾翼重心位置在風輪偏側(cè)過程中的抬高，就會產(chǎn)生重力回位力矩。從物理學中得知：物體只有在能量最小的位置才能達到穩(wěn)定平衡狀態(tài)，故尾翼重心的抬高，就打破了它原有的平衡，在新的位置上由于重力的作用，它就要建立一種新的平衡，那么它只有在和風輪偏側(cè)時產(chǎn)生的力矩相等時，才能達到一種穩(wěn)定的平衡。
    由于這種機構(gòu)在設(shè)計時涉及的參數(shù)較多，不容易準確解決參數(shù)之間各個量的關(guān)系，風輪的氣動力在偏側(cè)時，還缺少準確的計算，另外由于風的大小和風向的變化都是隨機的，它們時時刻刻都在變，在很短的時間內(nèi)可產(chǎn)生很大幅度的變化，風輪受力情況極為復(fù)雜，所以一臺風能轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計，不能只停留在理論計算上，還需試驗測試，但試驗臺牽引試驗以及風洞試驗都不能正確描述風力機的特征。故本人從重力回位力矩機構(gòu)的原理出發(fā)，參看目前國內(nèi)外的有關(guān)文獻，提出一種初步確定設(shè)計中參數(shù)的計算方法，并根據(jù)此原理設(shè)計一臺微小型具有重力回位力矩機構(gòu)風力機的通用試驗機構(gòu)，它的試驗原理是先根據(jù)計算出的理論參數(shù)在模型中加以確定，然后通過現(xiàn)場自然狀態(tài)下對這臺模型風力機進行測試，測試過程中對各參數(shù)進行校正，最后加以確定總體參數(shù)，這樣便可通過理論與實踐的結(jié)合尋找到所需要的最佳值。