一、水平軸一軸多級風車簡介—
　　技術(shù)原理及背景：
　　本實用新型專利——水平軸一軸多級風車，是在傳統(tǒng)的一軸單級風車的基礎(chǔ)上改進設(shè)計而成的。主要克服傳統(tǒng)的單級水平軸風車的三大缺點：風輪直徑和所占空間面積大而風能利用率低；因風輪機抗拒大風能力差，而不能利用較高速風能；單純從增加風輪直徑即增加葉片長度來提高風輪機的功率，是片面的、不完美的技術(shù)方案，并且造成了生產(chǎn)和應(yīng)用上的技術(shù)難題, 使投資建設(shè)和經(jīng)濟效益矛盾突出。其次，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，本專利提出了多種設(shè)計方案，涵蓋了水平軸一軸多級結(jié)構(gòu)的全部優(yōu)越類型，克服了傳統(tǒng)的單級水平軸風車“一軸一級”的單一結(jié)構(gòu)，開辟了水平軸風車結(jié)構(gòu)多樣性的新技術(shù)空間，為風車生產(chǎn)和應(yīng)用的多樣化、系列化、多用途設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。
　　以上只是簡單從表現(xiàn)形式上認識水平軸多級風車對于傳統(tǒng)的單級風車的優(yōu)越性和特殊性。要真正認識水平軸多級風車的優(yōu)越性和特殊性，還必須從技術(shù)原理和理論本質(zhì)上去認識。扼要表述如下：
　?。ū救宿r(nóng)民身份，學識淺陋，人微言輕，不敢妄談理論問題，但為了說明問題，表明本意，不得不把個人的理解和認識獻丑于眾，錯誤之處，請專家明示）任何表現(xiàn)形式的能量，都是存在于一定的空間內(nèi)的。風能也不例外，風能存在于風流所經(jīng)過的空間內(nèi)。大海量的風能存在于強大的風流所經(jīng)過的廣大空間，并且在這些廣大空間的每一處即每一個小的空間內(nèi)都存在著風能。我們安裝的風電機組和風電場，就是采收其所處空間內(nèi)的風能。傳統(tǒng)的水平軸單級風車，是不能充分合理的采收其所處空間內(nèi)的風能的，他所采收的只是其所處空間的一維界面的風能（界面是我提出的一個術(shù)語，意即風機把風能轉(zhuǎn)化成機械能的發(fā)生面，如風和風機葉片的接觸作用面，也指風輪的掃風面），而其所處大部分空間的風能是沒有被采收的，這種傳統(tǒng)的水平軸單級風車的采風方式，我稱之為“界面采風”。要提高水平軸單級風車的采風功率，就只是一個法的加長風機葉片，擴大掃風面積，而實際上是對空間的更大浪費。另一方面，在理論概念上，我們現(xiàn)在所使用的計算風機采風功率的計算公式p=1/2* ρ*π*r2*v3，只能用在水平軸單級風車的計算上，而不能直接簡單地用在水平軸一軸多級風車的計算上。p=1/2*ρ*π*r2*v3在風機上的應(yīng)用概念是這樣的：1. 這一公式?jīng)]有完整的空間概念（公式中的空氣密度和風速的3次方v3也只具有單位空間概念），只有界面概念，即風流所影響的作用面。因此，運用這一公式的計算數(shù)據(jù)，可以鑒定風機葉片采風性能的優(yōu)劣，但不能計算整臺風機的采風功率和采風效率。2. 如1 所述 ，因這一公式?jīng)]有完整的空間概念，只有界面概念，所以用這一公式計算風機的運行數(shù)據(jù)，只能表示風機界面的工作性能和標準，不能表示風機在其所處空間內(nèi)的風能利用效率和功率。因為風能利用效率應(yīng)以風機所占全部空間為基本單位，計算風機的功率，對于水平軸多級風車來說，應(yīng)該是整架風車多級功率的總和，而不能以一個采風界面的功率為標準。但是，在傳統(tǒng)的觀念里，人們把這一公式用作風機采風功率和采風效率的計算，雖然用這種算法是錯誤的，但對水平軸單級風車來說，似乎也接近正確。因為水平軸單級風車只有迎風面的一級風輪，沒有明顯的軸向擴展的空間采風結(jié)構(gòu)，空間采風的概念和表現(xiàn)很不明顯，從而明顯突出了界面采風的形式，一臺風電機組的采風功率、采風效率和葉片的采風性能等多種數(shù)據(jù)概念都集中通過唯一的一級風輪的運行數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來，這樣，就把本來應(yīng)該區(qū)別的不同數(shù)據(jù)概念變得混為一談，從而，又局限和掩蓋了我們對于空間概念的思維。事實上，一臺水平軸單級風車所占具的不僅是風輪直徑的 掃風界面，還有以風輪直徑為準的360°的風能存在空間。3. 因此，我們要突破傳統(tǒng)的水平軸單級風車技術(shù)和理論觀念給我們帶來的 認識局限，建立“空間-界面”采風的風機設(shè)計理念，克服傳統(tǒng)單級風車不能合理利用空間風能的缺陷，設(shè)計出效率更好功率更大的風機來。“空間-界面”的風機采風理念，是同風能存在于空間的事實規(guī)律相一致的，離開了空間和界面，就不能形成采風機制（水平軸單級風車的界面采風，其實也離不開空間，如弦長、葉片長、和傾角就構(gòu)成了采風空間，只是其沒有充分利用空間）。風能轉(zhuǎn)化成機械能必須滿足兩個條件：一是風能轉(zhuǎn)化成機械能是在風機所具有的特定空間內(nèi)完成的；二是特定的風機空間內(nèi)設(shè)置了特定的風能轉(zhuǎn)化界面（如葉片、風板等），風能轉(zhuǎn)化成機械能是通過風機內(nèi)的特定界面完成的。運用“空間-界面”的設(shè)計理念，在空間概念上，我們要把握風機在空間結(jié)構(gòu)設(shè)計上的合理性，充分利用風機所占空間；在界面概念上，要著重研究風流作用于風機葉片上的規(guī)律和效應(yīng)，在這樣的理念指導(dǎo)下，我們就可比較容易地設(shè)計出性能優(yōu)越于傳統(tǒng)的水平軸單級風車風機來。退一步說，就是設(shè)計制造水平軸單級風車，只要合理運用“空間-界面”的設(shè)計原理，突破界面概念，引入空間概念，也能使風機在掃風面積上的采風效率超過59％的標準。
　　綜上所述，水平軸一軸多級風車就是在這樣的原理及背景下設(shè)計而成的，其技術(shù)特點和貢獻就是突出了在風機設(shè)計上被人們忽視和麻痹了的空間采風的概念。
　　技術(shù)的創(chuàng)造性構(gòu)成方案與先進性：
　　1.  本實用新型風車是在同一水平旋轉(zhuǎn)軸上，安裝至少二級以上的風輪組合。
　　2.  每一級所安裝的風葉數(shù)至少是3個風葉以上，每一級的 風葉數(shù)可以是相等的，也可以設(shè)計成從上風向的第一級3個風葉組合起，至下風向各級風葉組合數(shù)逐漸遞增的結(jié)構(gòu)形式。
　　3.  本實用新型風車，可以是上風向結(jié)構(gòu)或下風向結(jié)構(gòu)，也可以 是上風向和下風向混合結(jié)構(gòu)。
　　4.  本實用新型風車，可以是圓柱形結(jié)構(gòu)，也可以從上風向開始，至下風向各級風輪的直徑逐漸遞增的圓梯度結(jié)構(gòu)。
　　5.  本實用新型風車，在設(shè)計安裝上，可以是順時針旋轉(zhuǎn)，也可以 是 逆時針旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本實用新型風車以上所包含的技術(shù)措施，本實用新型風車具有五項優(yōu)越功能：
　　1.  同傳統(tǒng)的單級風車相比，以單機（一臺風車）的功效進行考評，在 風輪采風面積相等的條件下，本實用新型風車，可以大量提高單機風車的采風功率。
　　2.  因此，本實用新型風車能產(chǎn)生多項優(yōu)越的經(jīng)濟指標。如在空間面積相等的條件下，同單級風車相比，可以提高采風功率，產(chǎn)生多的經(jīng)濟效益；在獲得相等采風功率的條件下，同單級風車相比，可以節(jié)約空間面積和投資成本；在相同投資成本的條件下，同單級風車相比，可以得到大的采風功率，并顯著節(jié)約空間面積。
　　3.  本實用新型風車因其一軸多級，在采風運行中，有功率大、運行平穩(wěn)的優(yōu)勢。
　　4.  傳統(tǒng)的水平軸單級風車，提高單機功率的主要途徑，只能是增大風輪直徑，給生產(chǎn)和技術(shù)上帶來難題，使單機大功率開發(fā)受到限制。本實用新型風車從多級結(jié)構(gòu)上解決了這一問題。
　　5.  傳統(tǒng)的水平軸單級風車，由于風輪直徑大、風葉長，因此抗拒大風能力差，常有大風停機現(xiàn)象。風速利用范圍窄，尤其是不能利用較高速風能，是一大缺陷。本實用新型風車可以相對改善這些缺陷。
　　技術(shù)的市場及產(chǎn)業(yè)化前景：
　　該專利項目在技術(shù)進步、經(jīng)濟效益、社會價值、市場及產(chǎn)業(yè)化前景、專利權(quán)保護管理等方面，都具有十分突出的優(yōu)勢。對此，簡要介紹如下：
　　1.技術(shù)進步的優(yōu)勢。本專利水平軸一軸多級風車，是在一個風車的水平軸上，安裝至少兩級以上的風輪組合。原來人們公認的在風輪掃風面積上的風機采風效率最高能達到59%，而傳統(tǒng)的一軸單級風車在風輪掃風面積上的采風效率都在59%以下。一軸多級風車，在相同的風輪掃風面積和采風空間里，隨著風輪級數(shù)的增加，采風效率就會相應(yīng)提高，以至可以達到一軸單級風車的10倍左右。為什么一軸單級風車和一軸多級風車在采風效率上會有這么大差距呢？因為一軸單級風車采收的是沒有軸向伸展空間的近似于平面的風能，我稱之為“界面采風”。而一軸多級風車采收的是沿軸向伸展的所處空間內(nèi)的風能，我稱之為“空間——界面”采風。雖然一軸單級和一軸多級采風的界面是相等的（即風輪掃風面積是相等的），但一軸多級由于軸向結(jié)構(gòu)的擴展，充分利用了所處空間內(nèi)的風能，形成了空間采收風能的優(yōu)勢。總之，水平軸一軸多級風車是決定風能開發(fā)事業(yè)成敗的關(guān)鍵技術(shù)，一軸多級取代一軸單級風車是風能開發(fā)歷史的必然趨勢。
　　2.經(jīng)濟效益的優(yōu)勢。一軸多級風車和一軸單擊風車相比，在經(jīng)濟效益上具有很多明顯優(yōu)勢，主要的是：1.建設(shè)相同規(guī)模的風電場，可大量節(jié)約土地面積，減少開支；2.在相同土地面積上建廠發(fā)電，可以得到多倍的產(chǎn)品產(chǎn)出量，顯著提高經(jīng)濟效益；3.對于風電設(shè)備制造商來說，一軸多級取代一軸單級，在保證風機發(fā)電功率不減的情況下，可以顯著減少葉片長度，降低生產(chǎn)技術(shù)難度，降低生產(chǎn)成本，同時給運輸、安裝、維修等都帶來了便利。
　　3.社會價值的優(yōu)勢。本專利技術(shù)所實現(xiàn)的價值目標是從根本上解決困擾人類生存和進步的能源危機，為人類提供安全、環(huán)保、清潔、無污染、無殘留的自然能源，符合綠色、循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展的自然生存和發(fā)展規(guī)律。追求天人合一，使人類世世代代的生存、生活和進步，融合于美好的自然之道，是人類社會永恒的價值理念。這些，正是本專利所達到的社會效果。
　　4.市場前景及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的優(yōu)勢。由于本專利具有前面所說的技術(shù)進步、經(jīng)濟效益和社會價值三個方面的優(yōu)勢，所以本專利極具世界性的推廣價值。并且，對能源的需求是人類普遍的、每天都需要的基本需求，不管是任何國家、任何地區(qū)都需要能源，都需要本專利的技術(shù)支持。因此，本專利技術(shù)市場前景廣闊，極具世界性的推廣價值，極具產(chǎn)業(yè)持久穩(wěn)定、做大做強的發(fā)展前提。
　　5.專利權(quán)保護管理的優(yōu)勢。在知識產(chǎn)權(quán)和專利權(quán)的保護管理上，經(jīng)常有仿造侵權(quán)的事情，并且防不勝防，如在音像制品和醫(yī)藥制品等許多行業(yè)領(lǐng)域的仿制品，在知識產(chǎn)權(quán)和在專利權(quán)的保護上，是非常麻煩和困難的。而本專利技術(shù)的產(chǎn)品制作，需要大型復(fù)雜的設(shè)備，投資成本很大，并且，產(chǎn)品個體龐大，產(chǎn)品的作業(yè)也是在光天之下的野外作業(yè)，如果未經(jīng)專利權(quán)人允許，隨便偷偷仿造本專利產(chǎn)品是不可能的，并且一定被發(fā)現(xiàn)的。因此，本專利技術(shù)在專利權(quán)保護上沒有大的麻煩。
扇門式自動回位型立軸風水車簡介—
   　 技術(shù)原理及背景：
   　 扇門式自動回位型立軸風水車，是新能源開發(fā)領(lǐng)域中有效利用風能和水能的新發(fā)明機械。本發(fā)明是針對水平軸風車和各種立軸風車存在的缺陷設(shè)計而成的。傳統(tǒng)的水平軸單級風車采收所占空間的風能效率很低，就是本人發(fā)明的效率很高的水平軸多級風車，也存在著水平軸風車不可克服的屬性缺陷，如風機制造和安裝工程的精度高、難度大；動力輸出點不固定，并且在高高的水平軸上，除發(fā)電外，很難將動力直接用于多種生產(chǎn)和生活需要等?，F(xiàn)有的立軸風車花樣很多，但都存在重要缺陷，有的需風標，有的需要附加裝置，總體風能利用效率都很低，生產(chǎn)和應(yīng)用的推廣價值不大。本人發(fā)明的扇門式自動回位型立軸風水車，可以有效改善和彌補上述各種機型的重大缺陷。其基本工作原理是:
　　以扇門水平寬度二分之一的垂直中心線為準，把扇門自轉(zhuǎn)軸設(shè)置在少于扇門水平寬度二分之一的外徑垂直線上，使扇門形成相對于中心轉(zhuǎn)動立軸180°范圍向內(nèi)為關(guān)，向外為開的機制，扇門式自動回位型立軸風水車就具備了作業(yè)功能。根據(jù)需要，如果要風車順時針旋轉(zhuǎn)，就把扇門自轉(zhuǎn)軸設(shè)在風車左半周少于扇門水平寬度二分之一的外徑垂直線上，風車即順時針旋轉(zhuǎn);反之，把扇門自轉(zhuǎn)軸設(shè)置在風車右半周少于扇門水平寬度二分之一的外徑垂直線上，風車即逆時針旋轉(zhuǎn)。當任意方向的風流作用于風車上時，如果風車是順時針旋轉(zhuǎn)的設(shè)計，風車左邊180°工作區(qū)的扇門全部自動關(guān)閉，處于迎風做功狀態(tài), 推動風車運轉(zhuǎn);風車右邊180°非工作區(qū)內(nèi)的扇門全部自動打開，處于避風非做工狀態(tài)，減小運行阻力。隨著風車的運轉(zhuǎn)，左邊工作區(qū)的扇門轉(zhuǎn)入右邊非工作區(qū)，不斷自動打開，并自動調(diào)節(jié)最佳角度，由做功狀態(tài)進入不做功狀態(tài)；同時，右邊非工作區(qū)的扇門轉(zhuǎn)入左邊工作區(qū)，不斷自動關(guān)閉,由不做功狀態(tài)進入做功狀態(tài)。如此，在風力的推動下，周而復(fù)始，不停運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)做功功能。逆時針旋轉(zhuǎn)的風車和順時針旋轉(zhuǎn)的原理和過程是一樣的，因此不再重述。
　　另外，扇門式自動回位型立軸風水車采收風能的相對效率基本上是穩(wěn)定的，因設(shè)計技術(shù)上的影響變化很小，不像水平軸風車那樣，受設(shè)計和技術(shù)條件的影響很大，除了機械摩擦對其采風功率的影響外，其獲取風能的相對效率遵循如下公式定律：
              風流速度3—扇門公轉(zhuǎn)速度3
獲能相對效率= ————————————
                      風流速度3
　　這一定律公式有著重要的理論和實用價值。
　　技術(shù)的創(chuàng)造性構(gòu)成方案與先進性:
　　扇門式自動回位型立軸風水車是我個人完成的原創(chuàng)發(fā)明專利，在風能開發(fā)的歷史中，是世界首創(chuàng)的風能開發(fā)機械，其開發(fā)風能的效果，處于垂直軸風車領(lǐng)先的地位。該發(fā)明技術(shù)所提供的是一個完整獨立的機械裝置，是一個完整的系統(tǒng)技術(shù)，就是說，該技術(shù)裝置是一個不同于任何其他技術(shù)裝置又不依賴類似技術(shù)裝置而能獨立運行工作的另類技術(shù)裝置。其基本技術(shù)構(gòu)成如下：
　　1. 扇門式自動回位型立軸風水車的每一層級均為4個扇門框架，分別按90°角位排列，安裝在中心轉(zhuǎn)動立軸立軸四周，形成“十字對稱”形狀，采風的扇門即安裝在框架內(nèi)。
　　2. 按照同樣的結(jié)構(gòu)和原理，根據(jù)實用的需要，一個獨立的扇門式自動回位型立軸風水車，可以設(shè)計成一層級，也可設(shè)計成一軸多層級。
　　3. 按照同樣的結(jié)構(gòu)和原理，根據(jù)實用的需要，每一個框架內(nèi)的采風扇門，可以設(shè)計安裝一個扇門，也可設(shè)計安裝多個扇門。
　　4. 總結(jié)上述方案，按照同樣的結(jié)構(gòu)和原理，扇門式自動回位型立軸風水車的設(shè)計和制造共有四種形式：（1）.一層級一扇門；（2）.一層級多扇門；（3）.一軸多層級一扇門；（4）.一軸多層級多扇門。
　　技術(shù)的成熟度及存在問題：
　　本專利技術(shù)已達到可設(shè)計、制造、安裝的生產(chǎn)應(yīng)用程度。理論設(shè)計上沒有問題，工藝制造上要在實踐中不斷改進。該專利技術(shù)屬于機械技術(shù)，雖構(gòu)思巧妙但制造安裝并不復(fù)雜，基本技術(shù)方案已如專利說明書所述，部分細節(jié)上的相關(guān)技術(shù)，待確立合作關(guān)系后傳授對方。
　　技術(shù)的應(yīng)用范圍和應(yīng)用價值：
　　1.本專利技術(shù)構(gòu)思巧妙，是一種獨立的機械模型，不需要任何附加裝置，便具備在風流和水流中自動運轉(zhuǎn)的功能。因此，制造簡單，成本低廉，使用方便。
　　2.本專利技術(shù)可設(shè)計成一軸多層級結(jié)構(gòu)，因此，空間利用率好（空間利用率總是接近50％），空間利用的隨意性大，能在場地面積不變的條件下，增加空間高度，達到節(jié)約場地面積，提高功率的目的。這是水平軸風車無法做到的。
　　3.由于本專利技術(shù)是垂直軸結(jié)構(gòu)，動力輸出點具有對地的固定性，所以，在方便使用上優(yōu)于水平軸風車，除了發(fā)電以外，還能滿足生產(chǎn)和生活的多方面需要，并且可以多風車組合聯(lián)用，滿足大功率作業(yè)需要。
　　4.本專利技術(shù)如作為風用，應(yīng)建立在風力資源較豐富的地區(qū)，用于發(fā)電和帶動其他機械作業(yè)。如需要，可建立在樓房、住宅、街市之上，也可用于有特殊用途的車、船和玩具等。本專利技術(shù)如作為水用，在落差較小的水流中也能正常作業(yè)，可建立在適當?shù)暮拥乐?、大橋邊。在沿海，通過場地改造，可利用潮汐能。在水力發(fā)電站的下游，可進行一次發(fā)電后的再次利用。
　　技術(shù)的市場及產(chǎn)業(yè)化前景：
　　扇門式自動回位型立軸風水車和水平軸一軸多級風車，都是風能開發(fā)中最優(yōu)越的風能開發(fā)機械。雖然二者同屬一個領(lǐng)域，擔負著相同職能，但是并不矛盾，二者各以不同的方式存在著，各有所長，各有所短，可以長短互補，為社會的不同需要提供了靈活選擇的條件。扇門式自動回位型立軸風水車同水平軸一軸多級風車一樣，技術(shù)的社會價值和經(jīng)濟價值重大，社會對能源的需求持久穩(wěn)定，因此，該技術(shù)的市場及產(chǎn)業(yè)化前景廣闊遠大，產(chǎn)業(yè)可做大做強。具體說來，如同前面水平軸一軸多級風車所論述的那樣，這里不再重述。