專利名稱：系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的制作方法
系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)背景技術(shù)本發(fā)明涉及"系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)"，指的是把風(fēng)力轉(zhuǎn)化電能的風(fēng)力發(fā) 電設(shè)備，尤其是指那些配備在潮位或潮位以上的風(fēng)力站。但是，在另一個實(shí)施方 式中，本發(fā)明同樣能用于深海水流發(fā)電，更準(zhǔn)確一點(diǎn)說，稱為系纜式水中暗流渦 輪發(fā)電機(jī)。近年來，與其它能量來源相比，風(fēng)力站變得更有影響力和更具競爭力，但是 安裝和維護(hù)費(fèi)用仍然是最為昂貴的。因此，風(fēng)力站總體每度耗費(fèi)仍然很高，導(dǎo)致 了它們只能勉強(qiáng)配置使用，僅為電網(wǎng)貢獻(xiàn)了很小的一部分。現(xiàn)代的風(fēng)力站如今應(yīng)用的基本方法是水平懸掛，大直徑，三個葉片的螺旋 槳，其輪轉(zhuǎn)以每分低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)在一個相當(dāng)大的掃區(qū)內(nèi)。嫘旋槳的輪轉(zhuǎn)中心軸懸掛 越高越好。隨著地面上高度的增加，風(fēng)力的固有速度按比例增長。傳統(tǒng)風(fēng)力站有 很髙很結(jié)實(shí)的塔式結(jié)構(gòu)。尤其是它們有深深扎入到地下的水泥基鋼管塔。這個系統(tǒng)要很仔細(xì)的策劃和合理選址以適應(yīng)周圍地形。塔必須有一個中樞樓 梯或者其他的方法，允許建設(shè)和操作者爬上高處的機(jī)械設(shè)備。塔必須配備重型變 速器、電渦輪機(jī)、組合螺旋槳并且足夠結(jié)實(shí)以對抗大風(fēng)、甚至地震。這個系統(tǒng)更為復(fù)雜的是，上吊艙和變速器/渦輪機(jī)的外殼必須足夠在一個豎 直的樞軸上轉(zhuǎn)動，以便螺旋槳無論白天黑夜的任何時間都能準(zhǔn)確的對準(zhǔn)風(fēng)向。在許多風(fēng)力站系統(tǒng)里，為了調(diào)節(jié)節(jié)距，風(fēng)車的單個葉片都能夠圍繞他們的單 個縱軸回轉(zhuǎn)。根據(jù)現(xiàn)場的任何時間的標(biāo)稱風(fēng)速條件，他們能夠最佳的優(yōu)化葉片間 距。如果標(biāo)稱風(fēng)速太大，它們同樣能夠改變?nèi)~片間距來使螺旋槳旋翼周期變距。 某些情況下，風(fēng)車被鎖定不能旋轉(zhuǎn)，葉片被"羽"化來防止風(fēng)雪對機(jī)器的大損害。 這個節(jié)距調(diào)節(jié)技術(shù)大大地增加了風(fēng)力站的支出。傳統(tǒng)的風(fēng)力站的另一個主要問題就是在雷暴雨期間，因?yàn)殚W電所引起的損害。葉片能夠向上偏300英尺，而且是閃電尋找通入地面?zhèn)鲗?dǎo)通路的一個很好來 源。 一些最近設(shè)計的風(fēng)力站用可置換犧牲閃電傳導(dǎo)吸引物系統(tǒng)，把吸引物建立在 每個風(fēng)車蠊旋槳葉片中，有助于引導(dǎo)閃電遠(yuǎn)離包括葉片本身的脆弱的合成結(jié)構(gòu)。仍然存在著這樣的事實(shí)，風(fēng)車停歇和維修費(fèi)用的主要原因之一就是由雷電 所引起的損壞。許多風(fēng)力站的規(guī)格大小也是檢修、診斷和返修的主要問題之一。 很多時候，工人不得不用繩索，攀爬來完成對大型機(jī)器的維修。這樣既昂貴又危 險。在最近幾年就有工人在維修葉片時死亡。總之，據(jù)悉，沒有哪個現(xiàn)行的風(fēng)力 站能夠在非高成本的塔結(jié)構(gòu)、高維修費(fèi)用、高危險的診斷檢修風(fēng)車葉片的條件下， 提供既具有競爭力、又便宜的能量生成。發(fā)明內(nèi)容作為一個改進(jìn)的風(fēng)力站，本發(fā)明是一個集合了比空氣還輕的結(jié)構(gòu)設(shè)計和一個 空氣動力造型的特殊設(shè)計。空氣動力造型通過一個可靠性能測定相對精確而直徑 較小的渦輪發(fā)電機(jī)集中風(fēng)力，因此不需要固定塔。這個比空氣還輕的機(jī)器被系到 地面上，因此能夠自由地、自動地、最佳地將自己對準(zhǔn)盛行風(fēng)向，且功效不損失。 系鏈也為渦輪發(fā)電機(jī)將電能傳到基站提供了導(dǎo)電路徑，在基站電能可以進(jìn)入柵格 或者現(xiàn)場應(yīng)用。在一個實(shí)施例中，這個系統(tǒng)采用了超輕量隨車攜帶氣象診斷電腦 技術(shù)，能夠靈活的知道何時保持在上，何時自動收縮，且在一個潛在的毀滅性暴 風(fēng)雨過去后，回復(fù)到基本防護(hù)。這一特征將有效地消除了現(xiàn)行風(fēng)力站的閃電損害 問題。本發(fā)明的數(shù)個優(yōu)點(diǎn)將應(yīng)用于改良風(fēng)力站，提供一個降低風(fēng)力發(fā)電成本的設(shè) 備，提供一個安裝費(fèi)用更低廉的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，提供一個諸如維修、鳥類和蝙蝠的 侵害、閃電損害造成的停歇等問題銳減的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，提供一個可廣泛應(yīng)用的、 低成本的風(fēng)車設(shè)計技術(shù)，以使得個體家庭和小社區(qū)單位能夠負(fù)擔(dān)得起的、實(shí)用的， 對大能源公司來說，它是一個誘人的、可用于電網(wǎng)運(yùn)營中的、礦物燃料的替代物。 另外一個目的就是生產(chǎn)一個本發(fā)明的另一個化身——-在水下運(yùn)作，比水還輕，系 鏈?zhǔn)胶Ｋ鳒u輪發(fā)電機(jī)。


圖l是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)左側(cè)透視圖，基本上展示 了漏斗形渦輪發(fā)電機(jī)的左半側(cè)。圖2是圖1中系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的右側(cè)透視圖。圖3是圖1和2中渦輪發(fā)電機(jī)的縱向斷面，展示了液體流量、渦輪機(jī)內(nèi)部構(gòu)成 和控制模塊。圖4是圖1和2中渦輪發(fā)電機(jī)的前部透視圖，展示了一個后懸掛式垂直翼面穩(wěn) 定器。圖5是圉1和2中渦輪發(fā)電機(jī)的左側(cè)透視圖，展示了本發(fā)明應(yīng)用了后保護(hù)板穩(wěn) 定器和前懸掛升降板的組合，來改善穩(wěn)定性和性能。圖6A是圖1和2中渦輪發(fā)電機(jī)的左側(cè)透視圖，展示了它系于地面的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 且在中等高度的運(yùn)作。圖6B是圖1和2中渦輪發(fā)電機(jī)的左側(cè)剖面透視圖，展示了懸掛開門和內(nèi)縮到 頂部主皮帶輪的系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)基本結(jié)構(gòu)。圖6C是本發(fā)明左側(cè)剖面的透視圖，展示了懸掛關(guān)門和完全被地下ie藏室吸 納的系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)基本結(jié)構(gòu)。圖6D是圖1和2中本發(fā)明的系鏈構(gòu)成左側(cè)細(xì)節(jié)透視圖，展示它的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造。圖7A、 7B和7C是圖1和2中渦輪發(fā)電機(jī)的縱向斷面，展示了在多種調(diào)整情況 下線束蠊旋收縮器和系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的有效的空氣動力螺距角。圖8A是衝1和2中系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的左側(cè)透視圖，展示了一個簡易 管狀尾粱(110)是如何能夠用于懸掛諸如垂直穩(wěn)定器(52)和水平穩(wěn)定器(56) 的后翼面的。圖8B是閣1和2中渦輪發(fā)電機(jī)的縱向斷面，展示了凹面尾部(112)是如何建 造讓排氣口 (114)通過尾梁部位的齒縫自行排氣。圖9A，犯，9C和9D是圖1和2中渦輪發(fā)電機(jī)的縱向斷面，展示了許多不同部 位充氣結(jié)構(gòu)的形狀是如何能潛在地被應(yīng)用而不實(shí)質(zhì)性的偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍。其中10充氣箱 12環(huán)形14入口 16出口
18聯(lián)接支架20線束22系鏈24渦輪機(jī)26葉輪轉(zhuǎn)子28發(fā)電機(jī)30流動液體(空氣=風(fēng)，水=流)32流集中器34流動擴(kuò)散噴管36葉輪轉(zhuǎn)子頭錐38葉輪轉(zhuǎn)子尾椎40提升氣體42氣體容器膜44膨脹環(huán)形前邊緣結(jié)構(gòu)46內(nèi)部構(gòu)造48控制模塊50線束蠊距調(diào)試52垂直穩(wěn)定器54穩(wěn)定器操縱面56水平穩(wěn)定器58翼60翼控制面62收縮器控制模塊64系鏈?zhǔn)湛s器機(jī)構(gòu)66撥禾輪馬達(dá)68基礎(chǔ)防護(hù)結(jié)構(gòu)70電力調(diào)節(jié)箱72機(jī)器人控制圓枕74系鏈圍繞撥禾輪76發(fā)電機(jī)電力輸出線78電纜撥禾輪轉(zhuǎn)化電能控制箱80電力輸出電線82外部機(jī)殼84主要拉伸部件86正導(dǎo)線88負(fù)導(dǎo)線90傳導(dǎo)線絕緣層92鉸接機(jī)艙門94滑車系統(tǒng)96輸出塞箱98現(xiàn)場坐墊100叉形桿發(fā)射臂102發(fā)射臂促動器104氣象分析模板106負(fù)面攻角108正面攻角110管狀尾梁112凹面尾部114排氣口具體實(shí)施方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，從地面上風(fēng)向角度的左側(cè)透視圖。漏斗形前入口 (14)由一個引導(dǎo)接近的相對風(fēng)進(jìn)入到內(nèi)部的環(huán)(12) 圍繞而成。本發(fā)明的下部的聯(lián)接支架(18)用來連接線束(20)和系鏈(22) 到主體機(jī)殼(10)上。大量的風(fēng)通過入口 (14)，系纜式渦輪機(jī)的渦輪機(jī)部分， 最終從出口 (16)引出。獲自本發(fā)明的能源輕于空氣，這樣在任何風(fēng)力條件下都 能夠保持在上方。圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，從地面上風(fēng)向角度的右 側(cè)透視圖。風(fēng)進(jìn)入到入口 (14)，通過葉輪轉(zhuǎn)子(26)。渦輪機(jī)(24)完成能 量提取，如圖所示，接近水漏形內(nèi)部形狀的最狹窄部分。圖3是本發(fā)明渦輪發(fā)電機(jī)的縱向斷面圖。如圖所示，內(nèi)部和外部表面的輪廓 都設(shè)計為同空氣動力一樣有效可行。在根據(jù)本發(fā)明生成的具體圖像中，環(huán)形翼部 位外形最優(yōu)化地將阻力系數(shù)降到最低。系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的物理學(xué)空氣動 力形狀的大部分填滿了上升的氣體(40)，比如氦。提升氣體保存在由諸如聚酯 薄膜、聚乙烯和其他的薄膜等聚合物密封的聚合膨脹結(jié)構(gòu)內(nèi)(42)。整個系纜氣 球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)也可以用一個輕質(zhì)柔韌的外部或輕質(zhì)剛硬的外表面來作為形 狀構(gòu)造，從而保護(hù)渦輪發(fā)電機(jī)免受紫外線太陽輻射。能完成這個目的一種柔靭薄 膜就是Tedlar (杜邦)薄膜。外部需要的剛硬物則可以是諸如碳纖基體或碳納米 管基體。系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)出口處(16)有一個吸入流集中器噴管(34)。 在集中器和擴(kuò)散形噴管中間是一個作為能源轉(zhuǎn)化發(fā)電機(jī)(28)的渦輪機(jī)(24)。 盡管沒有展現(xiàn)出來，但是可以預(yù)想的是，渦輪機(jī)能夠自動地利用其他可以用能量 進(jìn)行轉(zhuǎn)化和存儲過程。本發(fā)明中可以預(yù)想的一個概念就是直接轉(zhuǎn)化旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為電 力，并且應(yīng)用它隨車攜帶系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)來分解水為氫和氧，通過一個 多管系鏈把這些珍貴的氣體運(yùn)送到地面站，無需任何導(dǎo)線。氫可以保存在地面上 的密閉容器里，有廣泛用途。系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的構(gòu)造是由幾個方面構(gòu)成 的。結(jié)構(gòu)肋(46)支撐著整個渦輪發(fā)電機(jī)的形狀，而且以平穩(wěn)的方式承擔(dān)著渦輪 機(jī)(24)和發(fā)電機(jī)(28)的重量。環(huán)形結(jié)構(gòu)(12)的設(shè)計使之輕量化，且使用 了充滿壓縮提升氣體(40)的膨脹螺旋管結(jié)構(gòu)(44)。實(shí)現(xiàn)必要的構(gòu)造有許多 辦法，附圖中展示出來的只是本發(fā)明的一種可能的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子葉輪(26)與流線 型葉輪頭椎(36)和葉輪尾錐(38)相配合。發(fā)電機(jī)(28)不管有電刷還是沒 電刷都能與任何磁轉(zhuǎn)子或磁定片設(shè)計組合，而且能由各種材料制成。比較好的選擇是使用具有無刷直流電部件和纏繞的超輕稀土永磁鐵，這樣才可能用碳納米管 超導(dǎo)電線代替銅來減輕更多重量。傳導(dǎo)發(fā)電機(jī)輸出電線(76)連接發(fā)電機(jī)到線束 (20)上。在聯(lián)接支架(18)處線束(20)安全地與系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī) 相連。聯(lián)接支架(18)能夠牢固地懸掛到內(nèi)部構(gòu)造或者實(shí)質(zhì)上與系纜氣球風(fēng)力渦 輪發(fā)電機(jī)外部表面相連或相綁。線束(20)能夠堅硬地粘著，或者懸掛成允許機(jī) 械伺服電機(jī)可控性調(diào)整。這一特性體現(xiàn)出來就是線束螺距調(diào)試(50)，是通過加 長或縮短一組三點(diǎn)線束(20)的中心部件來控制系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的攻角 的一種方法。操作箱(48)是系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)隨車攜帶功用的中樞，控 制著諸如線束螺距調(diào)試(50)，飛行設(shè)置，發(fā)電負(fù)荷和任何空氣動力操縱面等等。 圖4是系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)前部透視圖，展示了包括懸掛在頂部、連接 在后部的垂直穩(wěn)定器(52)的本發(fā)明實(shí)施方式。整個葉輪轉(zhuǎn)子(26)前部和葉 輪頭椎(36)是可見的，描述了可以看到的5個葉片。任何的葉輪轉(zhuǎn)子(26)的 葉片數(shù)量都是可以接受的，而且將是本發(fā)明的一部分?？梢钥吹捷p于空氣的外部 機(jī)殼(10)和氣流集中器噴管(32)和圓環(huán)(12)。聯(lián)接支架(18)保障了線 束(20)與系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的相連。還可以看到線束(20)與系鏈(22) 牢固相連。圖5是系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的左側(cè)透視圖。展示了本發(fā)明應(yīng)用了大量的 空氣動力升降和操縱面來提升整個風(fēng)能轉(zhuǎn)化技術(shù)的穩(wěn)定性和性能。垂直穩(wěn)定器(52)和水平穩(wěn)定器(56)用來幫助保持渦輪機(jī)(24)縱軸與相對風(fēng)向?qū)?zhǔn)。 這些空氣動力表面能夠既被動又主動地控制或被穩(wěn)定器操縱面(54)控制。圖中 的翼(58)能夠增加渦輪發(fā)電機(jī)額外的上升甚至在風(fēng)力條件為吹向下的順風(fēng)時有 助于保持高度?？梢钥吹揭聿倏v面(60)，如果需要的話它是用來幫助控制翻滾。 這些控制作用是可以預(yù)想由隨車攜帶的控制模塊(48)來完全控制的。圖6A， 6B和6C展示了系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)作為一個系統(tǒng)是由基礎(chǔ)防護(hù) 構(gòu)造(68)來完成的。這個基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造(68)將要事先建造，帶到現(xiàn)場，或 者可現(xiàn)場建造。它也可以安裝在居住區(qū)或建筑物的頂上，或者隱藏在下方。圖6A是系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的左側(cè)剖面透視圖和基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造(68)。 系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行在地面上的一個合理的高度，且在基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造 (68)的順風(fēng)向，而且受渦輪機(jī)(22)控制。據(jù)設(shè)想，該設(shè)計可以根據(jù)實(shí)際風(fēng) 向的變化，自由順風(fēng)地在任何方向漂浮。從長計議，由系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī) 占用的整個氣隙能夠描述為倒置的從系鏈主要粘連載機(jī)器控制圓枕(72)出射氣
的錐體。頂部直徑和內(nèi)接圓錐半角是依附在諸如整個發(fā)明的浮力、最大風(fēng)速、用 來保持高度的主動飛行控制數(shù)量、主動系鏈設(shè)備的擴(kuò)展和收縮、渦輪發(fā)電機(jī)負(fù)荷 水平等的許多變數(shù)上的。為了在飛行中讓系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)到更高或更低的高度，系鏈(22)不繞或由系鏈?zhǔn)湛s機(jī)器(64)在系鏈?zhǔn)湛s撥禾輪(74)上 往上繞?；A(chǔ)防護(hù)構(gòu)造(68)的剖視圖也展示了一個叉形桿發(fā)射臂(100)，在 系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)將要發(fā)射時它就會倒擺，而且為了安全也擺動收回折進(jìn) 基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造(68)。叉形桿發(fā)射臂(100)機(jī)器可能形狀各異，比如有一個腿 而非叉形桿形狀，但是各種樣子都起到杠桿的作用來初始移動系纜氣球風(fēng)力渦輪 發(fā)電機(jī)向上脫離基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造(68)或者向下進(jìn)入它的墻內(nèi)。整個基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造 (68)坐落在現(xiàn)場坐墊(98)上。圖6B是系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)接近發(fā)射中間階段、收回保存階段的剖面 透視圖。在收回保存階段，系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)被拉下脫離天空進(jìn)入到一個 位置，在該位置，線束(20)與機(jī)器控制圓枕(72)接觸和相互感應(yīng)。圖中還 展示了基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造(68)同它的鉸接機(jī)艙門(92 )都是開著的，叉形桿發(fā)射 臂(100)在正上方位置，發(fā)射臂促動器(102)是完全伸展的。撥禾輪馬達(dá)(66) 使系鏈?zhǔn)湛s撥未輪(74)旋轉(zhuǎn)，在本發(fā)明中系鏈?zhǔn)湛s撥未輪(74)是雙向的。 它以一個方向翻滾系鏈?zhǔn)論芎梯?74)來纏繞(收縮)系鏈(22)，而同時向 相反的方向翻轉(zhuǎn)撥禾輪繞開系鏈(22)，允許浮力系鏈?zhǔn)綔u輪發(fā)電機(jī)向上升到上 方的氣隙。撥禾輪馬達(dá)(66)的控制是由設(shè)置在收縮器控制模塊(62)的邏輯 來實(shí)現(xiàn)的。同樣展示出的是撥禾輪轉(zhuǎn)換能量箱電纜(78)從系鏈(22)傳遞電 到電力控制/調(diào)節(jié)箱(70)，在調(diào)節(jié)箱電力特征專用來滿足需要的特定申請的輸 出技術(shù)要求。系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的能量通過輸出插賽盒(96)被傳遞到尾 部應(yīng)用。圖6C是整個系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)左側(cè)剖面透視圖和基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造(68) 作為一個系統(tǒng)被置于儲存狀態(tài)，膨脹機(jī)殼(10)和其他成分免于遭受諸如閃電、 大高風(fēng)、寒冷的暴風(fēng)雪等惡劣天氣情況的損害。在這種情況下，系鏈(22)被系 鏈?zhǔn)湛s機(jī)器(64)完全纏繞到系鏈?zhǔn)湛s撥禾輪(74)上。叉形桿發(fā)射臂(100) 在較低位置，發(fā)射臂促動器(102)完全收縮。鉸接機(jī)艙門(92 )展示在一個 關(guān)閉的位置?；A(chǔ)防護(hù)構(gòu)造(68)上的氣象傳感器(104)掌握氣隙和保持系纜
氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)安全的保存直到未來的情況適合發(fā)射。圖6D是系鏈(22)本身的一個細(xì)節(jié)透視圖。在系鏈的外部機(jī)殼(82)內(nèi)有 兩個重要的組成部分，它們是主體拉伸部件(84)和電線。正導(dǎo)線(86)和負(fù) 導(dǎo)線(88)都有外皮絕緣套來阻止短路和漏電。理想狀態(tài)是，主體拉伸部件(84)、 正導(dǎo)線(86)和負(fù)導(dǎo)線(88)由碳納米管材料構(gòu)成，盡管這些材料不是必需的， 但是在系鏈(22)部件里碳納米管材料的應(yīng)用將大大的提高系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā) 電機(jī)的整體性能。這是因?yàn)橄垫?22)本身是一個充當(dāng)對抗系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā) 電機(jī)的浮力的寄生失重。碳納米管將使系鏈(22)本身變得成倍的輕，允許系纜 氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)在使用更少提升氣體(40)的情況下飛的更高。納米管電線 的電導(dǎo)性將數(shù)倍的高于銅，大大提高整體效能。替代碳納米材料的許多其他材料 工作性能也很好。比如一些銅芯傳導(dǎo),光纖拉伸，凱夫拉爾纖拉伸，或者聚酯拉伸。圖7A， 7B和7C是縱向斷面圖，展示了系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)與相對風(fēng)相 互感應(yīng)的俯仰姿態(tài)。在圖7A中，充氣箱(10)的空氣動力形狀是個位于中立攻 角的環(huán)形翼。圖7B展示了處于反面攻角狀態(tài)(106)的系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。這個操 縱是由數(shù)種裝置完成的。圖中示出線束螺距調(diào)試(50)己經(jīng)釋放了一些線束(20) 中心線長度，引起了充氣箱(10)浮力后端向上移動到相對前端。在這種狀況下， 飛著的環(huán)形翼將要下降。完成這個反面攻角(106)的另外一種方法就是通過使 用水平穩(wěn)定器(56)或者翼操縱面(60)的空氣動力操縱面。相反的，在圖7C 中，展示了線束蠊距調(diào)試(50)拉到線束中心線(20)引起充氣箱(10)后端 相對于前端下移。這個正面攻角(108)將引起飛著的環(huán)形翼系纜氣球風(fēng)力渦輪 發(fā)電機(jī)上移，允許能量收獲渦輪機(jī)系統(tǒng)增加電輸出而不用大量損失高度。渦輪機(jī) 的更高定位意味著更多葉輪轉(zhuǎn)子(26)的整體阻力，造成容易下降的趨勢。這個 問題可以通過更大的正面攻角(108)操作平衡或改良，造成容易上升的趨勢。圖8A是系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的左側(cè)透視圖，展示了管狀尾部吊桿(110) 能夠用于懸掛后穩(wěn)定器翼面。圖8B是圖1和2中系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的縱向斷面視圖。展示了凹面尾部部分(112)如何能夠制作成允許通過尾部的吊桿部分本身排放氣體(114)。 圖9A展示了圖1和2中渦輪發(fā)電機(jī)的縱向斷面和翼剖面充氣箱(10)狹長輪廓。圖9B是一個充氣箱的極其短小的縱向翼剖面輪廓潛在的形狀。由于它的大 環(huán)形(12)外部直徑相對于它的渦輪機(jī)直徑和空氣排氣口 (16)外部直徑可能 是有效的。本發(fā)明實(shí)施方式的一個優(yōu)越特點(diǎn)是前入口 (14)流集中器噴管(32) 的巨大集中比率。展現(xiàn)出來的是集中比率接近6比1，或者更高。圖9C展示了 幾乎相反的入口 (14)式樣。也就是說，它展示了一個很小的嘗試，在入口 (14) 集中風(fēng)力流集中器噴管(32)。集中比率是接近1比1。圖9D是一個展示不同 的部位形狀和構(gòu)造樣式的縱向斷面視圖。圖中，總的充氣箱(10)中提升氣體(40) 位于前入口 (14)的環(huán)形(12)。在這個實(shí)施方式中，流集中器噴管(32)暗 示了一個模擬風(fēng)插座，集合了一個細(xì)錐形墻，無論是堅硬的還是柔韌的材料。與 一個風(fēng)插座一起，錐形通過風(fēng)流動穿過變得更加明顯。所有這些氣體膨脹構(gòu)造和 許多其他的東西能夠設(shè)計和制造而不會偏離本發(fā)明的范圍。 本發(fā)明的操作與說明圖1和圖2展示從風(fēng)流中轉(zhuǎn)化能量的系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的構(gòu)成組件。充 氣箱(10)充滿了氦氣或者其他提升氣體(40)，這些氣體使系纜氣球風(fēng)力渦 輪發(fā)電機(jī)輕于空氣。它形成向上的凹槽并由于空氣動力，迫使大量的空氣貫穿內(nèi) 部移動。充氣箱(10)的形狀類似機(jī)翼剖面，能夠一直彎曲成一個環(huán)。在前部， 漏斗形的入口 (14)被一個環(huán)面圍繞(12)在前邊緣圍繞。這些一起引導(dǎo)了表 面的風(fēng)進(jìn)入的環(huán)翼中部，進(jìn)入到一個更小的開口處。然后風(fēng)進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)的引擎渦 輪機(jī)(24)的口中，最后退出到后出口 (16)回到大氣中。 1.無需變速器流集中器噴管(32)逐漸地引導(dǎo)大的斷面區(qū)域較緩慢移動的空氣到一個較小 的斷面區(qū)域，但是以更高的速度充滿導(dǎo)管。空氣動力學(xué)原理表明空氣移動快兩倍 將攜帶多于8倍的能量，以空氣動力學(xué)設(shè)計的形狀裝置，能夠以一個可控制的方 式集中和加速表面的風(fēng)，能幫助從風(fēng)能中提取能量，這是顯而易見的。本發(fā)明的 目的是應(yīng)用流集中器噴管(32)使較慢的空氣從大斷面區(qū)域以很高的速度通過渦 輪機(jī)(24)移動到較小的斷面區(qū)域。這減少了渦輪機(jī)(24)的物理硬件，使得它能夠以較髙速度運(yùn)轉(zhuǎn)而無需高比率變速器。圖3展示了渦輪機(jī)(24)被懸掛在充氣箱(10)的中部。氣流能夠通過它流動并傳遞能量到渦輪機(jī)(24)。流動液體(30)的動力學(xué)能量，比如流動的風(fēng)，是當(dāng)它通過時引起葉輪轉(zhuǎn)子(26)的葉片轉(zhuǎn)動，被轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或電能。當(dāng)渦輪 機(jī)風(fēng)的產(chǎn)生輸出最大化時，來自風(fēng)的電能輸出也將會最大化。所以，努力使內(nèi)表 成為流線形是很重要的，在本發(fā)明的圖中也曾試圖顯示這個重要性。2. 本發(fā)明無需塔實(shí)際上在地球地球上的許多地方，風(fēng)快速吹，獲得的潛在的動能是分布在與地面相對傾斜的梯度上的，可以這樣描述就像人向上移動能量漸漸增加一樣。不像許多現(xiàn)行的風(fēng)力站，本發(fā)明的系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)不用塔就可運(yùn)行，即簡單到不用塔。附圖中用了系鏈(22)以把持住順風(fēng)航行的充氣箱(10)和它 的渦輪機(jī)(24)。3. 本發(fā)明無需吊艙系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)同樣也不需要一個復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)吊艙，這種吊艙目前 盛行于世，它完全順著風(fēng)的方向排成一行。系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)有一種獨(dú)特 的能力，可以自動保持自身合理地對準(zhǔn)風(fēng)向，甚至在風(fēng)向改變的情況下，充氣箱 (10)將會自動地移動到天空中最順風(fēng)的位置，只受系鏈(22)的限制。就像 飛機(jī)上的舵一樣，本發(fā)明引導(dǎo)自身回應(yīng)風(fēng)向的改變。4. 飛行的系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)圖6A是本發(fā)明在順風(fēng)時的操作過程的視圖。系鏈(22)能夠受控制地放出 或拉進(jìn)，以便把充氣箱(10)定位在天然風(fēng)速梯度最佳部分。在這個高度從風(fēng)力 提取的能量能夠最大化。正如圖6A、 6B、 6C所示，系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)在險惡的天氣狀況， 猛烈的閃電，停歇時間或者維修期間，使用了基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造(68)來保存輕于空 氣的設(shè)備。圖6A展示了系鏈(22)被放出和鉸接機(jī)艙門(92)被關(guān)閉的情況。當(dāng)功率 輸出在渦輪機(jī)(24)上不間斷時，收縮控制模塊(62)仍然不工作。電能傳到 系鏈(22)，傳過系鏈?zhǔn)湛s機(jī)器(64)，通過撥未輪轉(zhuǎn)化電能箱電纜(78)， 進(jìn)入到能i調(diào)節(jié)箱(70)。在這個階段，電調(diào)節(jié)成一種能夠與終端用戶電力技術(shù) 要求兼容的形式，通過輸出塞箱(96)退出系統(tǒng)。圖6B展示了在發(fā)射或收縮中間階段的系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。在這個階 段，系鏈(22)被完全收縮，叉形桿發(fā)射臂(100)在正上方，鉸接機(jī)艙門(92) 大開。如果在發(fā)射模式，系鏈(22)將會放出，輕于空氣的充氣箱(10)將緩 慢上升。如果在收縮階段，機(jī)器人控制圓枕(72)將旋轉(zhuǎn)充氣箱(10)直到設(shè) 備合理對準(zhǔn)鉸接機(jī)艙門(92)，然后系統(tǒng)準(zhǔn)備最后一個階段。圖6C展示了系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)最后一個階段，充氣箱(10)完全處 于存儲模式。叉形桿發(fā)射臂(100)在放低的水平位置，處于充氣箱(10)的下 方。鉸接機(jī)艙門(92)關(guān)閉，整個系統(tǒng)處于備用狀態(tài)。5. 控制系纜氣球風(fēng)力渦^發(fā)電機(jī)在本發(fā)明中，有一個靈活的邏輯線路。圖3中的控制模塊(48)將做出很多 決定，比如何時、何地、如何飛行系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。隨車攜帶的控制模 塊(48)有自動導(dǎo)航的性能，將發(fā)出控制電壓信號到各種空氣動力控制機(jī)械部件， 使得系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)飛行和諧，因此達(dá)到一個想要的上升軌道和高度。 在發(fā)射時，將有一個軟件程序控制輕于空氣的系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)飛 行。在零風(fēng)速條件下，甚至或者在大風(fēng)條件下，系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)上升也 將很穩(wěn)定。這個自動導(dǎo)航的特點(diǎn)使它在風(fēng)流波動時，保持筆直和水平飛行，這使 它可以應(yīng)用于更多的地理位置，在這個位置其它的也許就不能用。6. 控制攻角控制充氣箱(10)的攻角對于飛行控制來說很重要。通過控制攻角，飛行的 環(huán)翼形系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)將能夠在特定的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的高度，上升 到最佳位置。 一旦位于較好高度，系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)將電動負(fù)荷上電力發(fā) 電機(jī)(28)來增加電訊號輸出。正如在圖7A， 7B, 7C所示，控制了充氣箱(10)的攻角、飛行和最終高度， 來改變在系鏈(22)頂部的附加裝置的特征。這個附加裝置利用了一個三點(diǎn)柔韌 線束(20),其方法是調(diào)節(jié)它來改變攻角，因此改變充氣箱(10)上升高度。 本發(fā)明的目的是用系鏈(22)的線束螺距調(diào)試(50)設(shè)備來改變整個充氣箱(10) 上升高度，因此控制它運(yùn)行的高度。線束螺距調(diào)試(50)通過伺服電動機(jī)幫助擴(kuò) 展或者旋轉(zhuǎn)上中心后部線束，來達(dá)到這個目的。通過調(diào)試線束(20)連接在頂部 描述的整體攻角，因此整個環(huán)翼形充氣箱(10)上升被控制。想要的高度或者被 撥送到控制模塊(48)或者由進(jìn)行數(shù)次變量計算的軟件運(yùn)算法則自動決定。
本發(fā)明設(shè)想的使用線束螺距調(diào)試(50)的好處是控制充氣箱(10)的攻角， 將會有更大量的電輸出而沒有高度的損失。在沒有諸如線束螺距調(diào)試(50)更高的負(fù)荷渦輪機(jī)(24)的任何攻角飛行控制下，將意味著增加葉輪轉(zhuǎn)子(26)的葉 片拉力，增加充氣箱(10)的整體拉力和下降的整體趨勢。這個不理想的情況可 以通過諸如上述的使用線束螺距調(diào)試(50)加以改進(jìn)。伴隨著系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)明，有一種自然而然發(fā)生的力量平衡。如 果在這個發(fā)明在運(yùn)行時風(fēng)力上升，充氣箱(10)整體力量則增長。自然的反應(yīng)就 是根據(jù)那時系鏈伸展的長度反擊的半徑更深遠(yuǎn)地吸引順風(fēng)和弧形切向降低。其 他的保持不變，激起向下移到一個較低高度，因此在自然風(fēng)速梯度下達(dá)到一個較 低的能量水平。這將減低充氣箱(10)的受力，造導(dǎo)致收斂向一個自然的平衡發(fā) 展。7. 控制發(fā)電機(jī)控制模塊(48)也向系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)(28)電路發(fā)出控 制信號。比如，在較好的風(fēng)力條件下，移動空氣流的動能在渦輪機(jī)(24)葉片上 增加，轉(zhuǎn)動葉輪轉(zhuǎn)子(26)和發(fā)電機(jī)(48)。唯一能對抗葉輪轉(zhuǎn)子(26)轉(zhuǎn)動 的是發(fā)電機(jī)(28)所要求的，在一個給定時點(diǎn)的負(fù)荷量或者激磁電路電阻。負(fù)荷 給定是一個控制模塊(48)能操控和調(diào)節(jié)的可控變量。系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī) 利用發(fā)電機(jī)負(fù)荷配置來使能量產(chǎn)出最大化，但是同時保留了適度的空氣穩(wěn)定性和 高度。葉輪轉(zhuǎn)子(26)上的負(fù)荷量越大，機(jī)器上的整個風(fēng)力阻力就越大。輕于空 氣的充氣箱(10)上的總誘導(dǎo)阻力，顯示了隨著順風(fēng)方向矢量的系鏈(22)上 的張力。系鏈(22)上的張力由下面的部分對抗。理想來講，控制模塊(48) 應(yīng)該能夠平衡能源產(chǎn)出與位置穩(wěn)定性和阻力操縱。控制模塊利用電子硬件和軟件 作為可以完成這個目標(biāo)的必備設(shè)備。8. 控制電訊號輸出控制模塊(48)也可以決定由發(fā)電機(jī)(28)輸出的電力。為了有效的將產(chǎn) 生出來的能量沿著系鏈(22)傳到下方基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造(68)，可以將電壓轉(zhuǎn)換 到更高的電壓。如果沿系鏈(22)通過的電的電壓調(diào)節(jié)得更高的話，將會有更少 的線路損耗?？刂颇０?48)會發(fā)揮這個功用?？傊?，系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的控制模板(48)發(fā)揮以下功能-
利用空氣動力操縱面控制充氣箱(10)直線和水平飛行。
利用線束螺距調(diào)試(50)控制充氣箱(10)直線和水平飛行。
采用發(fā)電機(jī)(48)控制負(fù)荷水平。 必要的交換或倒置電壓來最優(yōu)化沿系鏈(22)傳導(dǎo)能量的效率。9. 圖5的附加實(shí)施方式的操作為了完成改變攻角的目的來控制充氣箱(10)的飛行和高度，實(shí)際上有兩種 方法。第一種是如上所述的利用線束螺距調(diào)試(50)的自動電子控制。在附加實(shí)施方式中，攻角將由附加翼、穩(wěn)定器和其他空氣動力操縱面來控制。 這一連串影響將增加充氣箱(10)的總升力操控和控制它的高度的能力。圖5展示了系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)利用多種空氣動力操縱面才有這樣的附 加實(shí)施方式。這些包括任一個和所有的主動或被動的內(nèi)流面，但并不止于那些被 發(fā)現(xiàn)的傳統(tǒng)的飛艇，比如水平穩(wěn)定器(56)，垂直穩(wěn)定器(52)，穩(wěn)定器操縱 面(54)，任意類型翼(58)或翼操縱面(60)。不可想象所有這些都是必要 的。本發(fā)明附加實(shí)施方式的目的，也是為了充氣箱(10)利用它的空氣動力面升 得更高，而不是相反，可能為了抵消由渦輪機(jī)(24)的能量提取誘導(dǎo)阻力所引起 的向下高度趨勢的所做的努力。應(yīng)該注意的是系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的充氣箱(10)能夠通過不太復(fù)雜的 系鏈系統(tǒng)安全固定到地面，而且仍然是天空中珍貴的能量提取機(jī)器?；蛘咚軌?在某種程度上以其自身的內(nèi)部精巧集成電路片控制器、線束螺距調(diào)試的復(fù)雜操 控，或者它的空氣動力翼操縱面(60)來裝備，自動運(yùn)行。后者可能更容易使功 率輸出效率最大，但是更易花費(fèi)更多來運(yùn)作。這是一個權(quán)衡。本申請說明書中所 描述的系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)明為兩者都留有了余地。10. 適合天氣本發(fā)明可以預(yù)想的是將有一個微觀氣象分析模塊(104)隨車攜帶，能夠自 動擁有樣品，或者用感應(yīng)器實(shí)時收集足夠的數(shù)據(jù)來判斷可能的閃電或其他危險天 氣情況。系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)有氣象事實(shí)的知識，包括但不止于這些，如 濕度、降水、溫度、氣壓等的數(shù)據(jù)，臭氧的出現(xiàn)或者視聽信號，以致于能夠規(guī)劃 做某些事。它能夠通過決策公式運(yùn)行數(shù)據(jù)來做出行動，比如通過系鏈(22)內(nèi)的
旋轉(zhuǎn)立即降低充氣箱(10)到一個比較安全的高度。在其他真正險惡的天氣下，它能夠完全收縮本發(fā)明到基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造(68)的安全模式。所有這些都能夠自動 完成，而且防止毀滅性的失敗，那些只有在諸如閃電觸擊、龍巻風(fēng)般的風(fēng)流或者 摧毀性的冰雹時才得以經(jīng)歷。氣象分析模塊(104)能夠在基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造(68) 上或者其他非隨車攜帶的充氣箱(10)的地方任意定位。
11. 圖8和9中可替換實(shí)施方式的操作 圖8A展示了系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)一個可選設(shè)計，利用一個很簡單的吊桿和尾部穩(wěn)定器配置。它示出了一個直接的和簡單的構(gòu)造方法。
圖8B展示了另外一個更加有想象力的配置。從渦輪機(jī)(24)排除的空氣是 通過尾部構(gòu)造側(cè)墻上的大量的槽來完成的。
圖9A、犯、9C、 9D展示了系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)如何能夠仍然如上所述 的那樣操作，但是卻使用不同環(huán)翼斷面構(gòu)形。圖9A是一個本發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施方 式的一個延長的方案。圖9B是一個更加夸張的方案，渦輪機(jī)(24)恰巧坐落在 接近空氣出口 (16)，流集中器噴管(32)顯示了更大的斷面區(qū)域比率集中。 圖9C展示了渦輪機(jī)(24)坐落在接近前邊緣環(huán)和一個很小的斷面區(qū)域比率集中 的輪廓。圖錢D是一個大部分充氣部位自己儲備到前端環(huán)(12)的概輪廓。
12. 系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的優(yōu)勢
從本發(fā)明可以看出系纜氣球風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)
提供了一種從風(fēng)力中獲得動能的新方法。 允許使用一個更小，更輕，更快的渦輪發(fā)電機(jī)，而在葉輪轉(zhuǎn)子(26)和發(fā)電機(jī)(28)之間不需要一個昂貴和超大比率的變速器。
運(yùn)行時不需要塔。
不需要復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)吊艙來對準(zhǔn)隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)的葉片。
利用提升從總體形狀或者從水平翼來發(fā)電，因此它能夠運(yùn)行上空更高而非其它從風(fēng)力中提取的可能。
有可以掌握飛行和天氣變量并能對控制軌道、位置、穩(wěn)定性、高度、發(fā)電機(jī)負(fù)荷水平和功率輸出做出反應(yīng)的控制模塊。
電容能來收縮系鏈(22)和充氣箱(10)到一個較低的高度或者最終一直到基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造(68)避免了閃電和惡劣天氣造成的損害。
權(quán)利要求
1.一種系纜式風(fēng)輪機(jī)包括(a)一個有浮力、輕于空氣的設(shè)備；(b)所述輕于空氣的設(shè)備的外殼能容納提升氣體的設(shè)備；(c)一個有空氣動力形狀的外殼的集中入口，自然地引導(dǎo)接近的氣流擊打輕于空氣的設(shè)備，這樣才能夠在集中入口加速氣流；(d)一種包括旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)引擎的裝置能夠把加速氣流的動能和慣性能量轉(zhuǎn)化成為可用能源的一種方法；(e)上述輕于空氣的空氣動力形狀的設(shè)備的外殼的出口允許上述的加速氣流從該設(shè)備排除；(f)包括與輕于空氣設(shè)備相連的機(jī)電式系鏈在內(nèi)的裝置，它是一種能夠使輕于空氣的設(shè)備來對抗風(fēng)的阻力和上述輕于空氣的設(shè)備的浮力的裝置；(g)包括與輕于空氣設(shè)備相連的機(jī)電式系鏈在內(nèi)的裝置，該裝置能夠?qū)⑸鲜隹捎媚芰總鬏數(shù)降孛?；在此，上述輕于空氣的設(shè)備與上述的裝置能夠轉(zhuǎn)換加速氣流的動能和慣性能源成為可用能源-能夠上升到一個風(fēng)力條件更好的高度，在集中入口形狀內(nèi)利用集中大斷面區(qū)域風(fēng)流，使風(fēng)流進(jìn)入到一個位于上述能夠自發(fā)用于容納上述提升氣體的輕于空氣設(shè)備的中心的小直徑高速風(fēng)輪機(jī)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)，其中輕于空氣設(shè)備呈空氣動力形狀來提升氣 體，由于它的整體外形，風(fēng)輪機(jī)本身是一個上升主體。
3. 按照要求1所述的風(fēng)輪機(jī)，其中外殼的設(shè)計是為了給被動飛行穩(wěn)定性到輕于空氣設(shè)備提供方法，這些包括諸如無關(guān)聯(lián)水平、垂直、V形和環(huán)翼穩(wěn)定器的 被動穩(wěn)定器空氣動力面，而又不止于這些。
4. 按照要求1所述的風(fēng)輪機(jī)，其中外殼的設(shè)計是為了使輕于空氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)飛行穩(wěn)定性提供一個裝置，其包括任何形狀和型號的主動的關(guān)聯(lián)空氣動力操縱 面。
5. 按照要求1所述的風(fēng)輪機(jī)，其中外殼的設(shè)計是為了給從上述氣流擊打輕于空氣設(shè)備向上提升提供裝置，其包括任何形狀和型號的空氣動力翼面。
6. 按照要求5所述的風(fēng)輪機(jī)，其中從所述裝置中獲得提升，它是被操控和用于 抵消由上述當(dāng)加速氣流從輕于空氣設(shè)備內(nèi)部通過時轉(zhuǎn)換動能和慣性能的方法 面臨的迎面阻力阻力的。
7. 按照要求1所述風(fēng)輪機(jī)，其中的輕于空氣設(shè)備對抗風(fēng)的阻力的裝置是與一個用來控制輕于空氣設(shè)備的螺距攻角的調(diào)節(jié)線束相連的，這樣調(diào)節(jié)的目的對于 能量輸出最大化和提高輕于空氣設(shè)備的飛行穩(wěn)定性是有用的。
8. 按照要求1所述的風(fēng)輪機(jī)，其中轉(zhuǎn)換加速氣流的動能和慣性能成有用能源的裝置是葉輪轉(zhuǎn)子帶動耦合到一個分離水位氫氣和氧氣的發(fā)電機(jī)上的渦輪機(jī)， 氫氣和氧氣通過系鏈的底板上的管送存儲容器被吸下到系鏈。
9. 按照要求1所述風(fēng)輪機(jī)，其中的系鏈的基本拉伸部件由碳納米管材料制造。
10. 按照要求1所述風(fēng)輪機(jī)，其中系鏈的電動控制部件由碳納米管材料制造。
11. 按照權(quán)利要求10所述的風(fēng)輪機(jī)，其中的系鏈的基本拉伸部件由碳納米管材 料制成。
12. 按照權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)，其中所述輕于空氣設(shè)備外殼使用Tedlar膜制 造。
13. 按照權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)，其中所述輕于空氣設(shè)備的外殼用鍍鋁聚酯膜 片材料來容納提升氣體。
14. 按照權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)，其中所述輕于空氣設(shè)備系纜于地面的基礎(chǔ)防 護(hù)結(jié)構(gòu)上。
15. 按照權(quán)利要求14所述的風(fēng)輪機(jī)，其中所述系鏈?zhǔn)湛s機(jī)器按照需要一次又一 次地拉進(jìn)或放出系鏈。
16. 按照權(quán)利要求15所述的風(fēng)輪機(jī)，其中所述收縮機(jī)器安裝在塔上。
17. 按照權(quán)利要求15所述的風(fēng)輪機(jī)，其中所述收縮機(jī)器安裝在建筑物的頂部。
18. 按照權(quán)利要求15所述的風(fēng)輪機(jī)，其中所述收縮機(jī)器安裝在一個運(yùn)載工具上。
19. 按照權(quán)利要求15所述的風(fēng)輪機(jī)，其中所述收縮機(jī)器安裝在一個船上。
20. 按照權(quán)利要求10所述的風(fēng)輪機(jī)，其中所述收縮機(jī)器安裝在一個海上的浮標(biāo) 上。
21. 按照權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)，其中輕于空氣設(shè)備上的控制模塊自動地引導(dǎo) 飛行機(jī)器，以便保持穩(wěn)定飛行和適當(dāng)高度。
22. 按照權(quán)利要求1所述風(fēng)輪機(jī)，其中所述控制模塊用于所述裝置上，掌握和調(diào) 節(jié)負(fù)荷水平，轉(zhuǎn)換加速氣流的動能和慣性能成為可用能源。
23. 按照權(quán)利要求1所述風(fēng)輪機(jī)，其中所述的控制模塊從復(fù)雜感應(yīng)掌握氣象數(shù)據(jù)， 并且在特定邏輯標(biāo)準(zhǔn)需要的情況下，比如惡劣暴風(fēng)雪或者狂風(fēng)閃電，決定收 縮輕于空氣設(shè)備到基礎(chǔ)防護(hù)構(gòu)造。
24. 在大氣里以低系數(shù)阻力飛行的阻形的輕于空氣環(huán)翼，在前入口有一個漏斗 形風(fēng)力集中器形狀的環(huán)帶，入口引導(dǎo)接近的相對風(fēng)進(jìn)入到在環(huán)翼內(nèi)的渦輪機(jī) 回轉(zhuǎn)引擎，渦輪機(jī)從穿過的風(fēng)中提取動能，空氣排氣口通過渦輪機(jī)處于較低 的能量狀態(tài)，從環(huán)翼排遣出。
25. 按照權(quán)利要求24所述的風(fēng)輪機(jī)，其中所述環(huán)翼由重力作用下添加在包括固 定到地面的物質(zhì)上的系鏈，保持不被順風(fēng)漂流。
26. 按照權(quán)利要求24所述的風(fēng)輪機(jī)，其中所述環(huán)翼的空氣動力操縱面保持環(huán)翼 空氣動力穩(wěn)定性。
27. 按照權(quán)利要求24所述的風(fēng)輪機(jī)，其中所述環(huán)翼的空氣動力提升面保持空氣 動力提升，允許環(huán)翼爬升到更高高度，達(dá)到更高能量輸出。
28. 按照權(quán)利要求24所述的風(fēng)輪機(jī)，其中所述環(huán)翼通過系鏈上的螺距調(diào)試線束 連接到其上，因此能夠通過變化整個環(huán)翼的攻角保持空氣動力提升到環(huán)翼， 允許環(huán)翼提升到更高高度和達(dá)到更高能量輸出。
29. 有一個特殊質(zhì)量和形狀的風(fēng)能獲取裝置實(shí)現(xiàn)雙重的目的作為風(fēng)力加大遮 蔽形狀來加速空氣從內(nèi)部懸掛的渦輪機(jī)流過；并且同時關(guān)閉輕于空氣提升氣 體，用來提升風(fēng)力，使裝置獲得一個風(fēng)流更強(qiáng)有力的高度。
30. 按照一個輕于水的環(huán)翼以低阻力系數(shù)的翼型飛行在地面上的河流和海洋上， 在前入口有一個環(huán)形，掛有漏斗形液體流集中器，所述入口引導(dǎo)接近的相對 液體流動進(jìn)入到環(huán)翼內(nèi)的渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)引擎，渦輪機(jī)提取液體流動通過它時產(chǎn) 生的動能，通過渦輪機(jī)出口的液體流目前處于低能源狀態(tài)，由環(huán)翼排遣出。
31. 按照要求30中的環(huán)翼是通過由重力作用添加到物質(zhì)上，包括固定到海床的 物質(zhì)上的系鏈來阻止順流漂流。
32. 按照要求30所述的環(huán)翼，其中所述環(huán)翼具有附著在其上的流線形的控制面， 以使所述環(huán)翼保持流體動力穩(wěn)定性。
33. 按照權(quán)利要求30所述的環(huán)翼，其中環(huán)翼設(shè)有流體動力提升面，以使環(huán)翼保 持流體動力提升，允許環(huán)翼爬升到更高的高度，獲得更到的能量輸出。
34.按照權(quán)利要求30所述環(huán)翼，其中所述環(huán)翼具有螺距調(diào)試器，通過系鏈將螺 距調(diào)試器連接到其上，因此能夠按照需要通過變化整個環(huán)翼的攻角來調(diào)試流 體動力的提升，允許環(huán)翼爬升到更高髙度和獲得更高能量輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及系纜式風(fēng)輪機(jī)，其利用了空氣動力學(xué)、流集中形狀和使用了提升氣體的輕于空氣構(gòu)造和固定到地面的電動傳導(dǎo)系鏈從低處或高處的風(fēng)中獲得能量。本設(shè)計不需要巨大、昂貴、超大且未見過的塔結(jié)構(gòu)、支點(diǎn)吊艙或者目前在傳統(tǒng)水平軸風(fēng)力站應(yīng)用的變速器。本發(fā)明的系纜式風(fēng)輪機(jī)簡單、被動的空中順風(fēng)漂移到對準(zhǔn)風(fēng)向的方向和位置。本發(fā)明使用感應(yīng)器和控制模塊使得在一般風(fēng)力規(guī)律下優(yōu)雅地飛行在最佳高度，而且當(dāng)惡劣天氣下需要尋求庇護(hù)時能夠上升和下降。理想地，出于結(jié)構(gòu)和傳導(dǎo)目的，本發(fā)明的系纜式風(fēng)輪機(jī)的系鏈將使用碳納米管材料。在本發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施方式中的環(huán)翼部位，有一個最佳的、很低的阻力系數(shù)。本發(fā)明的一個主要優(yōu)點(diǎn)就是潛在地極大降低安裝每千瓦容量的花費(fèi)，并且每度電運(yùn)輸?shù)浇K端用戶時操作費(fèi)用較低。
文檔編號F03D11/04GK101117941SQ20071006281
公開日2008年2月6日 申請日期2007年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月18日
發(fā)明者道格拉斯·艾米克 申請人:鄭 東;道格拉斯·艾米克