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风车
工业基石利用风力驱动翼板旋转做功
流体机械动力农业
进阶级：需要一定工程知识和组织能力，成功后可奠定产业基础。
适用时代
古代晚期
难度
中等
风险等级
中
制作周期
数天至数周
前置条件
塔架、风轮、传动轴、工作机、尾翼
原理
风车风轮叶片与风向成一定攻角，气流在叶片两面形成压力差产生升力和阻力，合力形成绕轴扭矩。扭矩经传动轴传递给工作机。功率 P = ½ρAv³Cp，与风速三次方成正比，因此选址和塔架高度很重要。
原料与配比
| 原料 | 用量 | 说明 |
|---|---|---|
| 木材/金属 | 若干 | 叶片和风轮骨架 |
| 木材/石/砖 | 1 座 | 塔架 |
| 钢/木 | 1 根 | 主轴 |
| 绳索/齿轮 | 若干 | 传动 |
| 帆布/木板 | 若干 | 翼面覆盖 |
工具
- 木工工具
- 钻床
- 车床
- 卡尺
- 水平仪
操作步骤
- 选址：开阔高处，年均风速大，避开障碍。
- 制塔架：木结构或砖石塔，高度 5–15 m，顶部装轴承座。
- 制风轮：按叶片数、直径制作轮毂和翼梁；叶片呈扭曲形。
- 覆面：叶片覆帆布或薄木板，可调节面积。
- 制传动轴：主轴通过塔顶轴承，下端连接工作机。
- 定向机构：尾翼使风轮迎风；大型风车可手动转塔。
- 安全装置：强风时收帆或偏航保护。
- 安装调试：吊装风轮，手动盘车，接入磨盘或泵试运转。
注意事项
- 叶片角度要一致，否则振动。
- 塔架必须足够稳固，抗强风。
- 超速保护不可少，否则毁坏。
- 金属部件防锈。
常见问题与解决方法
| 问题 | 原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 启动困难 | 叶片面积大或轴承紧 | 减帆，润滑轴承 |
| 转速不稳 | 风向变化或调速失灵 | 调尾翼，修调速器 |
| 塔架摇晃 | 基础不稳或叶片不平衡 | 加固基础，做平衡 |
| 输出低 | 风速不足或叶片效率低 | 加高塔架，优化叶片 |
升级方向
- 自动变桨：恒速运行。
- 齿轮增速：驱动发电机。
- 多叶低速风轮：提水用。
参考来源
- 风能利用
- 农业机械
- 传统机械史