靠風(fēng)力直接推動葉片擺動,用擋桿限制擺動角度。在葉片長度方向有葉片轉(zhuǎn)軸,葉片轉(zhuǎn)軸位置在葉片的壓力中心前側(cè)(標(biāo)準(zhǔn)的常用翼型正常運(yùn)行時(shí)壓力中心在離葉片前緣1/4葉片弦長位置),葉片通過葉片轉(zhuǎn)軸安裝在風(fēng)輪的葉片支架上,葉片可繞軸轉(zhuǎn)動。葉片轉(zhuǎn)軸設(shè)在離葉片前緣1/4葉片弦長前的位置,可保證葉片在任何角度風(fēng)對葉片的作用力合力的作用點(diǎn)在轉(zhuǎn)軸的后方,能使葉片隨風(fēng)擺動。在支架上還有擋桿限制葉片擺動的角度,圖4是其結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是葉片受風(fēng)力作用下葉片擺動的示意圖,葉片隨風(fēng)擺動可使風(fēng)力機(jī)在較低的風(fēng)速下也能較好的工作,葉片旋轉(zhuǎn)至風(fēng)輪向風(fēng)側(cè)時(shí),葉片向風(fēng)輪內(nèi)側(cè)偏擺,葉片旋轉(zhuǎn)至風(fēng)輪背風(fēng)側(cè)時(shí),葉片向風(fēng)輪外側(cè)偏擺,均能形成較大的轉(zhuǎn)矩力,圖中葉尖速比約為2,左方是葉片旋轉(zhuǎn)至風(fēng)輪向風(fēng)側(cè)時(shí)受力狀況,右方是葉片旋轉(zhuǎn)至風(fēng)輪背風(fēng)側(cè)時(shí)受力狀況。
這種方式優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)力機(jī)能夠自起動,而且在低風(fēng)速到較高的風(fēng)速下都能工作。
缺點(diǎn)是葉片運(yùn)行至90度或270度附近的區(qū)域時(shí),葉片擺至兩側(cè)擋桿間的位置,處于順風(fēng)位置,沒有升力僅有阻力。而且隨葉尖速比的增加,葉片處于順風(fēng)的區(qū)域加大;如果葉片可擺動的范圍是±15度,葉片的最高葉尖速比就不會超過4,因?yàn)槿~尖速比超過4時(shí),葉片在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)整周都處于順風(fēng)位置,沒有升力僅有阻力,即使沒有負(fù)荷,轉(zhuǎn)速也不會增加。?所以葉片可擺動的范圍若超過±15度時(shí)風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用效率會明顯降低,若葉片可擺動的范圍小于±15度時(shí)風(fēng)力機(jī)自起動能力會很差。
從結(jié)構(gòu)上看優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單,運(yùn)動副最少,加工安裝維護(hù)容易。缺點(diǎn)是頻繁撞擊擋塊易造成構(gòu)件損傷、噪聲也大。