旋轉(zhuǎn)木馬的工作原理？

【專家解說】：

動力機械
　　風車也叫風力機，是一種不需燃料、以風作為能源的動力機械。古代的風車，是從船帆發(fā)展起來的，它具有6～8副像帆船那樣的篷，分布在一根垂直軸的四周，風吹時像走馬燈似的繞軸轉(zhuǎn)動，叫走馬燈式的風車。這種風車因效率較低，已逐步為具有水平轉(zhuǎn)動軸的木質(zhì)布蓬風車和其它風車取代，如“立式風車”、“自動旋翼風車”等。
　　2000多年前，中國、巴比倫、波斯等國就已利用古老的風車提水灌溉、碾磨谷物。12世紀以后，風車在歐洲迅速發(fā)展，通過風車（風力發(fā)動機）利用風能提水、供暖、制冷、航運、發(fā)電等。
　　中國古代風車具有明顯的特點，除臥式輪軸外，風帆為船帆式。帆并非安裝於輪軸徑向位置，而是安裝在軸架周圍的八根柱桿上。帆又是偏裝，即帆布在桿的一邊較窄，在另一邊較寬，并用繩索拉緊。如圖，當風作用於A時，帆為順風，帆與風向垂直 (受力最大) 并被繩拉緊；轉(zhuǎn)到位置C時，帆被吹向外，帆面與風向平行；至E處再恢復(fù)迎風位置。利用繩索的松緊和帆的偏裝，它可以利用戧風或逆風，如同在船帆中一樣。這種裝置方式使帆可以自由隨風擺動，而不產(chǎn)生特別的阻力，帆在外周轉(zhuǎn)動的有效風力作用范圍，超出180度。如在位置G，開始轉(zhuǎn)入順風，帆還可以利用部分風力少量作業(yè)。這種船帆式風車的特色，為中國所獨有 。
　　公元7世紀在西亞—大概在敘利亞，建造了第一批風車。世界上的這個地區(qū)有強風，幾乎總是朝著相同的方向吹，因此就面向盛行風而建造了這些早期風車。它們看上去不像如今所見到的風車，而是有著豎式軸，軸垂直排列著翼，與旋轉(zhuǎn)木馬裝置上排列著木馬很相似。
　　12世紀末在西歐出現(xiàn)了第一批風車。有些人認為，在巴勒斯坦參加了十字軍東侵的士兵們回家時帶回了關(guān)于風車的信息。但是，西方風車的設(shè)計與敘利亞的風車迥然不同，因而它們可能是獨立發(fā)明出來的。右圖：典型的地中海風車有著圓形石塔和朝向盛行風安裝的垂直翼板。它們?nèi)杂糜谀ニ楣任铩?br>　　西方風車的不同之處在于翼板環(huán)繞著垂直面而轉(zhuǎn)動。因為風在歐洲比在西亞較為變化不定，所以風車還另有一個機械裝置，以使翼板面對著風來的方向轉(zhuǎn)動。左圖：在丹麥圣瑞斯的埃洛島上，現(xiàn)代風車與供電的發(fā)電機相連。
　　風車在如今已很少用于磨碎谷物，但作為發(fā)電的一個手段正在獲得新生。“裝有發(fā)電渦輪機的農(nóng)場”是由驅(qū)動發(fā)電機的大型風車組構(gòu)成的。
　　近代風車主要用于發(fā)電，由丹麥人在19世紀末開始應(yīng)用，20世紀經(jīng)過不斷改進趨于成熟，功率最大達到15MW。
　　我國一直以來沒有自己的知識產(chǎn)權(quán)，2001年在西軍電、西交大、上復(fù)旦、上同濟等高校一批專家的配合下，上海模斯電子設(shè)備有限公司在不到一年的時間里，就成功研制出了世界上第一臺新型(H型)垂直軸風力發(fā)電機，并裝機試驗成功，獲得了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實際經(jīng)驗。在后續(xù)的一年里，MUCE對產(chǎn)品進行無數(shù)次改進和測試，2002年底產(chǎn)品通過了各項測試，并達到了各項設(shè)計要求。
　　2002年底至今，MUCE先后在部隊安裝了60多套垂直軸風力發(fā)電機和風光互補系統(tǒng)，為穩(wěn)定國防，做出了不朽的貢獻！
荷蘭風車
　　——金德代克—埃爾斯豪特的風車系統(tǒng)
　　英文名稱：The Mill Network at Kinderdijk-Elshout
　　編號：563-003
　　1997年根據(jù)文化遺產(chǎn)遴選標準C（I）（II）（IV）被列入《世界遺產(chǎn)目錄》，評為遺產(chǎn)的報告：世界遺產(chǎn)委員會第21屆會議報告
　　世界遺產(chǎn)委員會評價：
　　用于“低矮的國家”控制海水的技術(shù)得到了一筆巨額的捐助，金德代克區(qū)域的裝置足以證明了技術(shù)的成功。從中世紀起，人們利用水力澆灌土地，用于農(nóng)業(yè)和居民用水，并堅持到今天。此地建有與技術(shù)有關(guān)的所有設(shè)施—溝壑，水池，抽水站，行政樓，和一系列完整的保護風車的設(shè)施。
　　簡介：
　　荷蘭被譽為“風車之國”，風車是荷蘭的象征。荷蘭坐落在地球的盛行西風帶，一年四季盛吹西風。同時它瀕臨大西洋，又是典型的海洋性氣候國家，海陸風長年不息。這就給缺乏水力、動力資源的荷蘭，提供了利用風力的優(yōu)厚補償。
　　荷蘭的風車，最早從德國引進。開始時，風車僅用于磨粉之類。到了16～17世紀，風車對荷蘭的經(jīng)濟有著特別重大的意義。當時，荷蘭在世界的商業(yè)中，占首要地位的各種原料，從各路水道運往風車加工，其中包括：北歐各國和波羅的海沿岸各國的木材，德國的大麻子和亞麻子，印度和東南亞的肉桂和胡椒。在荷蘭的大港鹿特丹和阿姆斯特丹的近郊，有很多風車的磨坊、鋸木廠和造紙廠。隨著荷蘭人民圍海造陸工程的大規(guī)模開展，風車在這項艱巨的工程中發(fā)揮了巨大的作用。根據(jù)當?shù)氐臐駶櫠嘤?、風向多變的氣候特點，他們對風車進行了改革。首先是給風車配上活動的頂篷。此外，為了能四面迎風，他們又把風車的頂篷安裝在滾輪上。這種風車，被稱為荷蘭式風車。
　　荷蘭風車，最大的有好幾層樓高，風翼長達20米。有的風車，由整塊大柞木做成。18世紀末，荷蘭全國的風車約有12000架，每臺擁有6000匹馬力。這些風車用來碾谷物、粗鹽、煙葉、榨油，壓滾毛呢、毛氈、造紙，以及排除沼澤地的積水。正是這些風車不停地吸水、排水，保障了全國三分之二的土地免受沉淪和人為魚鱉的威脅。20世紀以來，由于蒸汽機、內(nèi)燃機、渦輪機的發(fā)展，依靠風力的古老風車曾一度變得暗淡無光，幾乎被人遺忘了。但是，因為風車利用的是自然風力，沒有污染、耗盡之虞，所以它不僅被荷蘭人民一直沿用至今，而且也成為今日新能源的一種，深深地吸引著人們。目前，荷蘭大約有2000多架各式各樣的風車。
　　荷蘭人很喜愛他們的風車，在民歌和諺語中常常贊美風車。風車的建筑物，總是盡量打扮得漂漂亮亮的。每逢盛大節(jié)日，風車上圍上花環(huán)，懸掛著國旗和硬紙板做的太陽和星星。
　　位于荷蘭境內(nèi)的金德代克—埃爾斯豪特，尤以風車聞名遐邇，成為荷蘭一道獨特的風景線。在世界范圍內(nèi)，也沒有任何一個其他地方的風車比荷蘭的一個村鎮(zhèn)——金德代克—埃爾斯豪特的風車還要多。18世紀金德代克村就開始修建堅固的風車，保存至今仍然完好。世界遺產(chǎn)委員會決定將其列入世界文化遺產(chǎn)，是因為“金德代克—埃爾斯豪特的風車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是人工制作的突出景觀，它展示了人類的獨創(chuàng)性和堅韌性。當?shù)厝嗣褚揽堪l(fā)展水利技術(shù)和應(yīng)用水利技術(shù)，用近千年時間，建設(shè)了這個排水系統(tǒng)，并且成功地保護了這片土地。”
　　金德代克—埃爾斯豪特村，距荷蘭首都阿姆斯特丹約8千米，這里有19個建于18世紀30～40年代的風車，形成當今世界最大的風車群。每一個風車就是一個風車塔房，呈圓錐形，墻壁自上而下向里傾斜。風車的4l片長方形翼板固定在塔房頂部的風車上。塔房分幾層，分別為睡覺、吃飯之用，有的家族在風車塔房里已生活了245年。每年七八月份的星期六對外開放的“童堤鎮(zhèn)”風車，為荷蘭旅游業(yè)的一大景觀。
　　公元1229年荷蘭人發(fā)明了世界上第一座風車，從此開始了人類使用風車的歷史。（另一資料在年代上出入較大，稱：世界上第一臺風車于1408年誕生于荷蘭）當時的作用是灌溉農(nóng)田。18世紀中葉，荷蘭的風車多達1萬臺?，F(xiàn)在，大部分風車已被電力代替，只剩下不足1000臺。仍有300 多臺在使用。（另一資料：目前，荷蘭僅剩970座風車，其中只有210座還在繼續(xù)使用，余下的均作為歷史古跡保留下來供人參觀。）為此，荷蘭將每年5月的第二個星期六定為“風車日”，這一天全國所有風車都會轉(zhuǎn)動起來，吸引無數(shù)的游人前來觀賞。
　　荷蘭這些風車的作用主要是將風力轉(zhuǎn)化為槳輪轉(zhuǎn)動得來的動力。從物理上講，就是將風能轉(zhuǎn)化為動能，從而將低處的水提上來，這個提水的工作現(xiàn)在已由電力驅(qū)動的抽水機代替。如今，荷蘭有一個是全歐洲最大的抽水站。
　　金德代克位于鹿特丹附近，該村鎮(zhèn)坐落在被稱為阿爾布拉瑟丹低田的地區(qū)。荷蘭人圍海造成了阿爾布拉瑟丹低田（它們的海拔高度是低于海平面的），這些風車的作用則是將阿爾布拉瑟丹低田中多余的水抽出來，由于這個低田地區(qū)一直是洪水的多發(fā)地區(qū)，所以在這兒建造風車的目的就是將多余的水抽出，然后排放在存水區(qū)中。如果存水區(qū)的水位達到一個高度后，人們就再一次將水從存水區(qū)中抽出，然后排放到河流中。
　　從公元1927年起，柴油機的抽水站就做了實際上的抽水工作。風車就不再被人們使用了。不過，在第二次世界大戰(zhàn)中，由于當時的柴油機缺乏燃料而不能驅(qū)動抽水機，因此，風車又一次得到使用，這也是人們最后一次使用風車進行抽水工作。
　　如今，在夏季到來的一段時間里，風車再次得以“使用”。不過，這時候，它主要用于旅游者的觀光，游客們沿著運河和河流散步，到近處細細觀看這些巨大的風車，欣賞這兒美麗如畫的風景。在其中一個風車所處的位置附近，當?shù)厝藗冞€建立了一個小型博物館，里面有展覽，內(nèi)容是關(guān)于荷蘭有風車家庭的生活情況。