附录 作者的相关论文
正交风力机
这种风力机的风轮轴正交于风向，如图1所示。
在风轮轴的法线方向伸展着6片风叶，这就是风轮。它固定在风轮架的一端。风轮架是一块平卧的钢板，它的另一端向前延伸用以平衡，其中心固定在顶筒上，并通过它和脚架7相连，其间垫有钢珠，因此它可以围绕顶筒水平转动，而在风中始终定位于力矩为零的方位（后风向定位）。
风轮架处连着风轮的一端下方有一块挡风板，它挡住来风对风轮下半部分风叶的冲击，因此风轮上半部分风叶就在风力的作用下，推动风轮转动了起来。
转动起来的风轮的形状像个中间有条断缝的滚筒。原来风轮轴是条曲轴，这条断缝就是曲柄和连杆的所在部位。风轮在转动时，曲柄就带动连杆做功了。这连杆其实是一条牵引钢绳。这条牵引钢绳的另一端穿过转向轮向下系于复位弹簧10上。这复位弹簧固定于和工作机（抽水机、脱粒机、磨粉机、碾米机、增氧机、打浆机等）相连的弹簧架11上。因为牵引钢绳只有牵引力，而没有推送力，所以必须和复位弹簧相连接。
图1 正交风力机示意图
1—风轮；2—曲柄；3—轴承壳；4—转向轮；5—顶筒；6—风轮架；7—脚架；8—挡风板；9—牵引钢绳；10—复位弹簧；11—弹簧架；12—工作机；13—钢珠；14—风轮轴；15—断缝
风力机通常置于工作机的上方，但也可以通过转向轮，将置于高处（山顶、屋顶等）的风力机获取的风能，用牵引钢绳传给置于易地（山脚、车间等）的工作机工作。
一种巨型风力机的设想
摘 要 文述巨型风力机的设想并介绍其结构和原理，分析它成为10MW级风力机所具备的条件。
关键词 风轮 垂直 水平 转动
英国曾耗资1320万英镑，在奥克尼岛建了1座3MW的风力发电机，其电价尚不能与中、小型机相竞争[1]。因为风能的密度小，如能研究一种集风面积较大的风力机机型，其状况可能大不相同。笔者正是出于此种设想研究了一种形如巨狮的风力机，试与同行探讨。
如图1所示为巨型风力机的示意图。它形同一头卧身于长年劲风不竭的山顶、旷野或海岛上的巨狮。
它的“狮头”风轮1赖伸出于其两端的风轮轴平卧于两只轴承座2之间，风轮1以“狮脊”风导5坡顶为界，分上、下两半轮，上半轮为受风部位；下半轮为疏风部位，“狮脖”斜倾的“狮脊”风导5的上缘和“狮头”风轮1两端的轴承座2固连成一体，并一起对称地定位于托盘9上。在托盘9中心的下方有一条和它相垂直的盘柱7直插于垂直于地面的柱筒8中，其间以两道钢珠6相连。同时为了分散应力而在托盘9的下方设一圈与盘柱7同心的滚珠环槽3，以其槽顶的滚珠4将托盘9平平托住，致使托盘9能以盘柱7为中心，随意地水平转动。
图1 巨型风力机结构原理示意图
1—风轮；2—轴承座及发电系列装置；3—滚珠环槽；4—滚珠；5—（狮脊）风导；6—钢珠；7—盘柱；8—柱筒；9—托盘
“狮头”风轮1的轴在托盘9上的水平位置偏离盘柱7（托盘9的中心），所以在风力的作用下，“狮头”风轮1自然会定位于它对于盘柱7之力矩为零值的位置上（后风向定位）。“狮脊”风导5于此正好对着风的来向，把“狮头”风轮1的下半轮挡于背风处（略呈负压），同时将风流沿着它的斜坡逐渐向上聚压、加密，并导其向着“狮头”风轮1的上半轮冲击，于是，“狮头”风轮1就在这上正下负的风压形成的力偶的推引下转动。叶片在受风的上半轮呈兜风的楔斗状，故能将来风再度会聚、增速；它在背风的下半轮反呈疏风的楔斗状，故能顺势将那低密度的空气向两旁的风流中疏散。本设想的新意在于：①水平的风轮轴和风向垂直；②双支点固定，呈卧状的“狮头”风轮1的上、下半轮各为受风部位和疏风部位；③在“狮头”风轮1的迎风面有“狮脊”风导5；④叶片呈楔斗状并和风向正交；⑤全部机件均置于托盘9上，浑成一体。
该风力机具有下列优点：①无分力损耗；②有聚风增压之功能；③风轮坚固而重心稳定；④受力均衡，根绝振动，无畏于暴风；⑤整体造型稳固，不用常规脚架。
图1所示设想本巨狮风机的集风面积为20000m2，是奥克尼岛3MW风力机直径60m风轮扫掠面的7倍，考虑其地域及聚风效果，权取其半数3.5倍推算，也足有10MW。或许算是一种开发风能的重型武器。
（本文曾发表于《农村能源》1997年第3期）
饼状隔膜式农用风泵
摘 要 提出一种利用风能为动力的饼状隔膜式农用风泵。介绍了样机试验，结果表明比较适用于有风能资源地区的农田排灌。(https://www.daowen.com)
关键词 风能 隔膜式水泵 试验
1 基本结构和原理
如图1所示，置动力部分于高处（山、堤、屋、塔之上）。机头22和固定于脚架18之顶的芯筒21之间以两只轴承28连接，使之可以围绕芯筒水平转动。风轮26的轮轴25以两只轴承固定在机头顶面的中心线上，在它正对芯筒中心的部位弯成曲轴24。与风轮相对的另一端以一只平衡锤23替代常规的定向舵。这平衡锤正对风的来向，风轮自动定位于它对于芯筒之力矩为零值的位置上，顺风转动。在风轮的背面有一条将风叶展开的弹簧27，它能使风叶在大风中后倾，屈服自保。
风轮带动曲轴运转，贯穿于芯筒中心的连杆将曲轴运转造成的上下运动的力向下传递——连杆的上端活套于曲轴上；下端固定于轴承20的内孔；利用轴承有轴向定位的特性，而使连杆既能随同机头自由地水平转动，又能将曲轴上下运动的力经由固定在这轴承之外缘的环19和钢绳16传递给泵体11。
图1 饼状隔膜式农用风泵结构图
1—膜杆；2—压簧；3—控膜板；4—膜片；5—压簧板；6—真空罐；7—进水管；8—地桩；9—进水单向阀；10—泵座；11—泵体；12—出水单向阀；13—瓶颈口；14—出水管；15—调压罐；16—钢绳；17—拉线；18—脚架；19—环；20—轴承；21—芯筒；22—机头；23—平衡锤；24—曲轴；25—轮轴；26—风轮；27—弹簧；28—轴承；29—风叶柄；30—风叶；31—转向轮
泵体形似一只饼，它由直径约60cm的圆铁板制成的泵座10和废汽车内胎制成的膜片4拼合而成，见图1（b）。它以地桩8锚固于地面，其泵水功能的实现是风力对该泵体的鼓缩——当风轮的曲轴上行时，钢绳16牵引膜杆1向上运动，压簧2聚能、泵体鼓起，内中呈负压，进水；当曲轴下行时，钢绳松弛，压簧释能，泵体被压缩，内中呈正压，出水。
在至高物距泵体较远时，钢绳可以用转向轮和托轮将风力输给泵体。
2 变间歇为连续出流的结构和原理
为使水流连续，以避免鼓缩脉冲流态出现滞流造成的能耗，而设置真空罐6和调压罐15，见图1（b）。真空罐置于泵体的进水单向阀9的前上方，泵体在被鼓起的瞬间和真空罐（通过进水单向阀9）贯通成一体，它们的内气压相等（帕斯卡定律），在泵体进水的同时，自然会有一部分水被压入真空罐中。泵体再度被鼓起时，那压入泵体的水便分由两部分组成：其一部分是直接从水源沿进水管上来的；另一部分是从真空罐中来的。因进水管壁摩擦力的黏滞，那来自水源的水，总不如来自近靠泵体的真空罐中的多，而使真空罐内之真空度超越吸程之需，所以在泵体被压缩时，水依然会继续沿进水管上升，进入真空罐中，以补充被吸入泵体的那一部分水。可见，有了真空罐，水流在进水管——吸程——中上升是连续的。
调压罐15置于泵体出水单向阀12的后上方，在它的出水方有一只口径只有出水单向阀之一半的瓶颈口13，当泵体被压缩时，水便推开出水单向阀出流，因受滞于瓶颈口而未能全部进入出水管，故有一部分水被压入调压罐15中，罐内的气压随进水量的增加而增大，它复劲将罐中之水经由瓶颈口向出水管压出，故水流在出水管——扬程——中上升也是连续的。
3 样机运行试验数据
样机在低于3m水头的前提下，即使低转速也能获得较大的流量。
样机主要性能如下：
风轮直径2.7m，最优提水高度（水头高差）3m，工作风速3～9m/s，最佳风速6m/s。
样机试验数据如表1所示。
表1 实测记录
（本文曾发表于《节能技术》1997年第1期）
[1]据《太阳能》杂志1991（3）：30～31《奋力开发风电的英国》。
