风车

在我国,风力的利用很早就开始了。商代甲骨文中的“帆”字,表明当时已有风帆。帆可行船,亦可制成风轮提水灌溉、引海水制盐和推动碾磨谷物。

中国古代的立帆式风轮较之欧洲风车更具特色。它是在风轮外缘竖装4-8张帆,每张帆在转到顺风侧时,可自动与风向垂直,获得最大风力;转到逆风侧时,则自动与风向平行,减少阻力;而且帆可张可落,视风速大小而定。风轮驱动石磨,称风磨,是我国西部地区古代常见的农加工机械。元代耶律楚材的“西域河中十咏”中便有“冲风磨旧麦,悬碓杵新粳”的描述。而明代王徽的《诸器图说》中则对风磨的构造作了图文并茂的记载。

风车最早在波斯出现时,据说只是宗教用的风动法轮,公元9世纪阿拉伯人的著作中,谈到公元644年波斯、阿富汗边界地区装有风车,并提到一位波斯风车匠人,当时的风车是立式的。

风车由阿拉伯人传到欧洲以后,欧洲人把翼板改为立式。1180年一张法国地契,是风车传到欧洲的最早证据。风车一般多安装在兼作仓库用的圆形房子中,风磨似一大木箱,内有石磨,传动齿轮和风叶,由四柱支撑,不用时可由制动器使风车停转,称为箱式风车。这种垂直旋转的风车,功率比较大,不过它是迎着主风向固定装置的,对于风向多变的北欧地区不适用。后来人们给风车装了根尾杆,转动尾杆,使风叶迎风。15世纪初,出现了塔式风车,风叶装在塔项,塔可以造得很高,便于利用更大风力。1745年英国人E•李发明了扇形尾舵,扇形尾舵是一个装在风叶背后的小风车,其旋转轴与风叶轴垂直,它可使风叶始终保持在迎风方向。

1772年苏格兰风车设计师米克尔发明了自动弹簧叶板,很象今天的百叶窗,可根据风的大小调节百叶窗的开启度,以控制风车的速度。后来又有了卷帘窗式风车。

风车在12 - 19世纪是欧洲广为使用的动力机械。1840年,仅苏格兰和威尔士就有1万多架风车,荷兰则有8000架左右,多用于工农业生产,如碾米、拉锯、起重、汲水和造纸等。荷兰低于海平面的地区和英格兰沼泽地,就有数千架专用排水风车。至今,荷兰风光中仍少不了屹立在田野间的古老风车。

18世纪发明了蒸汽机,风车的地位逐渐下降。到了19世纪下半叶,风车重新派上用场。在美围西部,铁路公司的风车用来抽汲地下水供机车使用,居民用其抽水灌溉和饮用。后来,又有人利用风力发电。20世纪30年代,小型风力发电机在美国已很普遍,直到50年代中期,雅各布和其它美国公司已出售了数以千计的风车发电机,但发电量都很小,只够一户人家使用。

到了70年代,能源危机使风车再度盛行,风叶形状也各有变化。立轴式风力发电机,形如绑在立柱两端的两根跳绳;枢接叶片发电机,在横梁两端各装一可外倾的叶片,以自行调节转速。1980年在美国加利福尼亚州建起了高58米的风轮发电机,桨叶长达50.3米,年发电量为600万千瓦。

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