專利名稱：自控風(fēng)箏組發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用風(fēng)能的裝置，特別是一種利用風(fēng)箏發(fā)電的裝置。
背景技術(shù)：
目前，公知的旋轉(zhuǎn)木馬風(fēng)箏發(fā)電機(jī)，由大轉(zhuǎn)盤、風(fēng)箏、纜繩、增速傳動裝置、發(fā)電機(jī)、變送電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成，存在以下不足大轉(zhuǎn)盤體積太大，風(fēng)箏姿態(tài)控制裝置隨同風(fēng)箏一起飛向空中，重量增加，風(fēng)箏姿態(tài)控制需要的能量需要單獨(dú)設(shè)置一套發(fā)電裝置，風(fēng)箏姿態(tài)控制需要一套復(fù)雜的無線遙控裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
美國專利U. S. 6072245公開了用于利用風(fēng)能的裝置，包括連接于形成環(huán)狀的高強(qiáng)度繩索的多個(gè)風(fēng)箏。風(fēng)箏在風(fēng)力的作用下交替從一個(gè)上升的路線到一下降的路線，使繩索始終沿相同方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。每個(gè)風(fēng)箏連接到高強(qiáng)度繩索以傳遞機(jī)械能和連接到一控制繩索系統(tǒng)以調(diào)整每個(gè)風(fēng)箏的沖角。高強(qiáng)度繩索使滑輪旋轉(zhuǎn)以發(fā)電?？刂评K索用于使每個(gè)風(fēng)箏保持在這樣一個(gè)位置，在上升的路線上，使得風(fēng)箏可逆風(fēng)向上拉，在下降路線的第二個(gè)位置上，風(fēng)箏順風(fēng)下降。美國專利u. S. 6072245公開的用于利用風(fēng)能的裝置中兩側(cè)的高強(qiáng)繩索不可避免的存在長度誤差，這種利用風(fēng)能的裝置連續(xù)運(yùn)行，長度誤差連續(xù)積累，導(dǎo)致風(fēng)箏逐漸失去平衡。

發(fā)明內(nèi)容
為了降低風(fēng)箏發(fā)電設(shè)備制造成本，降低風(fēng)箏發(fā)電成本，改進(jìn)目前公知的風(fēng)箏發(fā)電機(jī)上述缺陷，本發(fā)明公開一種新的風(fēng)箏發(fā)電系統(tǒng)-自控風(fēng)箏組發(fā)電機(jī)。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)對比其特征在于自控風(fēng)箏組發(fā)電機(jī)包括自動控制迎風(fēng)角的至少十個(gè)風(fēng)箏和一條循環(huán)運(yùn)行的索道組合(簡稱自控風(fēng)箏組)，多圈繩多滾筒傳動裝置(簡稱多繩傳動裝置)，滾筒數(shù)量至少兩個(gè)，另外配備了輔助啟動放飛裝置。自控風(fēng)箏組的結(jié)構(gòu)見圖I圖2圖3圖4，包括索道(I)、上拉線⑵、下拉線(3)、風(fēng)箏體(4)，上拉線(2)的一端集中連接在索道(I)的A點(diǎn)，上拉線(2)的另一端連接在風(fēng)箏體⑷的上端，下拉線⑶的一端集中連接在索道⑴的B點(diǎn)，另一端連接在風(fēng)箏體⑷的下端，C點(diǎn)是風(fēng)箏體⑷的中心線上端點(diǎn)，D點(diǎn)是風(fēng)箏體⑷的中心線下端點(diǎn)，AB連線、AC連線、⑶連線、BD連線形成鉸接四桿機(jī)構(gòu)，AB連線為機(jī)架，AC連線為搖桿，⑶連線為連桿，BD連線為搖桿。為了使風(fēng)箏體順利起飛，在上拉線(2)的一端和A點(diǎn)之間串聯(lián)啟動彈簧(5)，啟動彈簧(5)的兩端并聯(lián)軟繩(6)，軟繩(6)的作用是精確確定啟動彈簧(5)的拉伸長度。自控風(fēng)箏組飛行穩(wěn)定時(shí)，根據(jù)鉸接四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律，索道⑴下邊作功狀態(tài)的風(fēng)箏(N)的迎風(fēng)角a大于索道(I)上邊返回狀態(tài)的風(fēng)箏(P)的迎風(fēng)角P，索道(I)下邊作功狀態(tài)的風(fēng)箏(N)所受到風(fēng)的作用力大于索道(I)上邊返回狀態(tài)的風(fēng)箏(P)所受到風(fēng)的作用力，索道⑴沿箭頭(8)、箭頭(9)、箭頭(10)、箭頭(11)所指示的方向連續(xù)運(yùn)行，當(dāng)風(fēng)箏(4)運(yùn)行到索道(I)的上端時(shí)，遵照鉸接四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律自動逐漸減小迎風(fēng)角；當(dāng)風(fēng)箏沿箭頭(8)運(yùn)行到大動力輪(7)的軸線以下時(shí)，風(fēng)箏受重力影響轉(zhuǎn)向?yàn)橄麓範(fàn)顟B(tài)，風(fēng)箏(4)沿箭頭(8)繼續(xù)運(yùn)動，受風(fēng)力作用轉(zhuǎn)變成水平狀態(tài)(M);增加啟動彈簧(5)和軟繩(6)，有利于水平狀態(tài)的風(fēng)箏(M)轉(zhuǎn)變到作功狀態(tài)的風(fēng)箏(N)，下垂?fàn)顟B(tài)風(fēng)箏的啟動彈簧(5)和水平狀態(tài)風(fēng)箏(M)的啟動彈簧(5)處于收縮狀態(tài)，作功狀態(tài)風(fēng)箏(N)和返回狀態(tài)風(fēng)箏(P)的啟動彈簧(5)在風(fēng)力的作用下處于拉伸狀態(tài)，軟繩(6)的作用是精確確定啟動彈簧(5)的拉伸長度，啟動彈簧(5)也可以選用扭轉(zhuǎn)形式的彈簧或壓縮彈簧，啟動彈簧(5)的拉力大約是風(fēng)箏體(4)重量的三倍；風(fēng)箏體(4)上緣中部開一個(gè)凹槽，凹槽容納索道(1)，使索道(I)和風(fēng)箏體(4)受力方向更加合理；上拉線(2)、下拉線(3)用復(fù)合材料做成彈性良好半硬性桿件，風(fēng)箏體(4)下緣裝置一根彈性良好半硬性桿件，防止他們互相纏繞在一起。索道(I)下端安裝在大傳動輪(7)外緣的橡膠塊(7-2)上的凹槽中，見圖14，索道(I)上端隨風(fēng)自由漂浮，大傳動輪(7)外圈是用槽鋼制作的圓環(huán)槽鋼(7-1)，循環(huán)運(yùn)行的索道(I)帶動大傳動輪(7)、傳動軸(13)、多繩傳動裝置和發(fā)電機(jī)(19)發(fā)電。為了保證風(fēng)箏在大動力輪(7)處安全，在大動力輪(7)兩側(cè)安裝保護(hù)網(wǎng) (12)。多圈繩多滾筒傳動裝置由傳動繩(20)、至少兩個(gè)滾筒(15)、(16)、漲緊輪(21)及其軸、軸承、軸承座、機(jī)架；零部件組成，傳動繩(20)多圈纏繞在至少兩個(gè)滾筒(15)、(16)外緣的環(huán)型槽(30)中，傳動繩(20)采用多圈纏繞在多個(gè)滾筒上的目的是為了增加摩擦力，根據(jù)試驗(yàn)，在兩個(gè)滾筒上纏繞八圈可以滿足傳動要求，傳動繩(20)在滾筒(15)、滾筒(16)上的纏繞方法傳動繩(20)繞過滾筒(15)，再繞過滾筒(16)，再繞過滾筒(15)，再繞過滾筒
(16)……，纏繞的圈數(shù)增加摩擦力增加，多圈繩多滾筒傳動有閉環(huán)形式和開環(huán)形式兩種，這兩種形式中分別有順向纏繞方法和交叉纏繞方法。多圈繩多滾筒傳動閉環(huán)形式兩個(gè)滾筒順向纏繞方法如圖7所示；多圈繩多滾筒傳動閉環(huán)形式兩個(gè)以上滾筒順向纏繞方法如圖8所示。多圈繩多滾筒傳動閉環(huán)形式兩個(gè)滾筒交叉纏繞方法如圖9所示；多圈繩多滾筒傳動閉環(huán)形式兩個(gè)以上滾筒交叉纏繞方法如圖10所示。多圈繩多滾筒傳動開環(huán)形式兩個(gè)滾筒順向纏繞方法如圖15所示；多圈繩多滾筒傳動開環(huán)形式兩個(gè)以上滾筒順向纏繞方法如圖20所示。多圈繩多滾筒傳動開環(huán)形式兩個(gè)滾筒交叉纏繞方法如圖18所示；多圈繩多滾筒傳動開環(huán)形式兩個(gè)以上滾筒交叉纏繞方法如圖21所示。輔助啟動放飛裝置主要作用是在自控風(fēng)箏組發(fā)電機(jī)啟動過程中將自控風(fēng)箏組帶到空中，輔助啟動放飛裝置由風(fēng)箏(27)、風(fēng)箏(28)、定滑輪(26)、滾筒(22)滾筒(23)纜繩
(25)組成的傳動裝置、電動機(jī)/發(fā)電機(jī)(24)、輔助卷揚(yáng)機(jī)(29)組成，參見圖11，傳動裝置采用圖14所示的多圈繩多滾筒傳動開環(huán)形式兩個(gè)滾筒順向纏繞方法；在有風(fēng)F的環(huán)境中先將風(fēng)箏(27)放飛到空中，再用風(fēng)箏(27)通過繩索帶動自控風(fēng)箏組飛向空中，當(dāng)自控風(fēng)箏組飛行穩(wěn)定時(shí)切斷與風(fēng)箏(27)的聯(lián)系，將纜繩(25)回收到輔助卷揚(yáng)機(jī)(29)的滾筒中。為了提高設(shè)備利用率，在自控風(fēng)箏組發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行期間讓輔助啟動放飛裝置發(fā)電，在這種情況下，纜繩(25)的一端連接一列風(fēng)箏(27)，纜繩(25)的另一端也連接一列風(fēng)箏(28)，風(fēng)箏
(27)和風(fēng)箏(28)在其控制裝置的調(diào)控下，輪流上升和下降，帶動滾筒(22) (23)和電動機(jī)/發(fā)電機(jī)(24)發(fā)電。電動機(jī)/發(fā)電機(jī)(24)有兩種工作狀態(tài)電動機(jī)工作狀態(tài)和發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)，在風(fēng)箏(27) (28)纜繩(25)回收期間工作在電動機(jī)工作狀態(tài)。自控風(fēng)箏組發(fā)電機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下優(yōu)點(diǎn)自控風(fēng)箏組機(jī)構(gòu)簡單，能自動平穩(wěn)運(yùn)行；多繩傳動裝置傳動比范圍大，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低；多繩傳動裝置可以取代卷揚(yáng)機(jī)式風(fēng)箏發(fā)電機(jī)中的卷揚(yáng)機(jī)，繩纜的利用率提高接近一倍。自控風(fēng)箏組和多繩傳動裝置經(jīng)過防腐蝕處理，可以放到安裝到海洋里，利用海流發(fā)電。


圖I是自控風(fēng)箏組工作示意圖。圖2是風(fēng)箏轉(zhuǎn)向過程中的水平狀態(tài)風(fēng)箏(M)示意圖，上拉線(2)的一端集中連接在索道(I)的A點(diǎn)，另一端連接在風(fēng)箏體(4)的上端，下拉線(3)的一端集中連接在索道
(I)的B點(diǎn)，另一端連接在風(fēng)箏體⑷的下端，C點(diǎn)是風(fēng)箏體⑷的中心線上端點(diǎn)，D點(diǎn)是風(fēng)箏體(4)的中心線下端點(diǎn)，AB連線、AC連線、⑶連線、BD連線形成鉸接四桿機(jī)構(gòu)。圖3是索道(I)下邊作功狀態(tài)的風(fēng)箏(N)工作示意圖。圖4是索道(I)上邊返回狀態(tài)的風(fēng)箏⑵工作示意圖。圖5是自控風(fēng)箏組發(fā)電機(jī)動力傳動系統(tǒng)工作示意圖。圖6是圖5的E局部放大圖-多圈繩多滾筒傳動裝置工作示意圖。圖7是多圈繩多滾筒傳動閉環(huán)形式兩個(gè)滾筒順向纏繞方法示意圖。圖8是多圈繩多滾筒傳動閉環(huán)形式兩個(gè)以上滾筒順向纏繞方法示意圖。圖9是多圈繩多滾筒傳動閉環(huán)形式兩個(gè)滾筒交叉纏繞方法示意圖。圖10是多圈繩多滾筒傳動閉環(huán)形式兩個(gè)以上滾筒交叉纏繞方法示意圖。圖11是輔助啟動放飛裝置工作示意圖。圖12是大動力輪(7)工作示意圖。圖13是圖12的G局部放大圖。圖14是圖13的L-L方向剖視圖。圖15是多圈繩多滾筒傳動開環(huán)形式兩個(gè)滾筒順向纏繞方法示意圖。圖16是圖15的T-T方向剖視圖。圖17是圖16的K局部放大圖。圖18是多圈繩多滾筒傳動開環(huán)形式兩個(gè)滾筒交叉纏繞方法示意圖。圖19是圖18的H-H方向剖視圖。圖20是多圈繩多滾筒傳動開環(huán)形式兩個(gè)以上滾筒順向纏繞方法示圖。 圖21是多圈繩多滾筒傳動開環(huán)形式兩個(gè)以上滾筒交叉纏繞方法示意圖。圖22是自控風(fēng)箏組發(fā)電機(jī)實(shí)施例工作示意圖。
具體實(shí)施例方式索道(I)的材料選用超高強(qiáng)度聚乙烯纖維，繩索總長度6000米，繩索(I)直徑30毫米，形成的循環(huán)索道(I)的長度3000米，風(fēng)箏飛行高度可達(dá)到2000米，設(shè)計(jì)發(fā)電功率1MW，設(shè)計(jì)索道運(yùn)行速度4米/秒，風(fēng)箏在索道(I)長度方向的間隔距離10米，風(fēng)箏數(shù)量300個(gè)，每個(gè)風(fēng)箏面積10平方米，上拉線(2)的一端集中連接在索道(I)的A點(diǎn)，另一端連接在風(fēng)箏體(4)的上端，下拉線(3)的一端集中連接在索道(I)的B點(diǎn)，另一端連接在風(fēng)箏體
(4)的下端，C點(diǎn)是風(fēng)箏體⑷的中心線上端點(diǎn)，D點(diǎn)是風(fēng)箏體⑷的中心線下端點(diǎn)，AB之間的距離為0.5米，為了使風(fēng)箏順利起飛，在上拉線(2)和A點(diǎn)之間串聯(lián)啟動彈簧(5)，啟動彈簧(5)兩端并聯(lián)軟繩(6)，啟動彈簧(5)處于拉伸狀態(tài)時(shí)AC之間的距離為6. 5米，BD之間的距離為6. 8米，CD之間的距離為3米，啟動彈簧(5)的拉伸狀態(tài)長度I米，初始狀態(tài)長度0.5米，軟繩(6)長度I米；大動力輪(7)外圈用20#熱軋槽鋼制作，3根6米長槽鋼焊接成18米長的槽鋼(7-1)，再卷制成圓環(huán)，輻條(7-3)為直徑20毫米鋼筋，橡膠塊(7-2)的材料選用聚氨酯硬橡膠，用螺栓安裝在大動力輪(7)外緣，大動力輪(7)直徑6米，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速12. 7轉(zhuǎn)/分鐘，設(shè)置兩級升速傳動裝置，傳動裝置采用多圈繩多滾筒傳動閉環(huán)形式兩個(gè)滾筒順向纏繞方法，第一級主動滾筒(15)直徑2. 75米，被動滾筒(16)直徑0. 52米，第二級主動滾筒(17)直徑2. 75米，被動滾筒(18)直徑0. 24米，兩級傳動，總傳動比60，傳動軸(13)、傳動軸(14)直徑0. 52米，傳動軸材料選用45號鋼，傳動軸(13)、傳動軸(14)配套液體靜壓滑動軸承。自控風(fēng)箏組發(fā)電機(jī)安裝在圓環(huán)型軌道(31)上，圓環(huán)型軌道(31)中心設(shè)置一個(gè)固定軸(32)，自控風(fēng)箏組發(fā)電機(jī)圍繞固定軸(32)隨風(fēng)向自動調(diào)節(jié)方位。在無風(fēng)的情況下，為了保證自控風(fēng)箏組停留在空中，索道(I)上端內(nèi)側(cè)設(shè)置一個(gè)輔助籠輪(33)，輔 助籠輪(33)的軸兩端分別聯(lián)接一個(gè)氣球(34)。
權(quán)利要求
1.自控風(fēng)箏組發(fā)電機(jī)包括風(fēng)箏、繩纜、傳動裝置、發(fā)電機(jī)，其特征在于自動控制迎風(fēng)角的風(fēng)箏包括索道(I)的AB—段、上拉線(2)、下拉線(3)、風(fēng)箏體(4);上拉線(2)的一端集中連接在索道(I)的A點(diǎn)，上拉線(2)的另一端連接在風(fēng)箏體(4)的上端，下拉線(3)的一端集中連接在索道(I)的B點(diǎn)，另一端連接在風(fēng)箏體(4)的下端，C點(diǎn)是風(fēng)箏體(4)的中心線上端點(diǎn)，D點(diǎn)是風(fēng)箏體(4)的中心線下端點(diǎn)，AB連線、AC連線、⑶連線、BD連線形成鉸接四桿機(jī)構(gòu)，AB連線為機(jī)架、AC連線為搖桿、⑶連線為連桿、BD連線為搖桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，在上拉線(2)的一端和A點(diǎn)之間串聯(lián)啟動彈簧(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2，啟動彈簧(5)的兩端并聯(lián)軟繩(6)。
4.多圈繩多滾筒傳動裝置，其特征是包括傳動繩(20)、至少兩個(gè)滾筒(15)、(16)，傳動繩(20)多圈纏繞在多個(gè)滾筒(15)、(16)外緣的環(huán)型槽(30)中，傳動繩(20)多圈纏繞在滾筒(15)、(16)上的纏繞方法傳動繩(20)繞過滾筒(15)，再繞過滾筒(16)，再繞過滾筒(15)，再繞過滾筒(16)……。
5.根據(jù)權(quán)利要求4，多圈繩多滾筒傳動閉環(huán)形式兩個(gè)滾筒順向纏繞方法如圖7所示；多圈繩多滾筒傳動閉環(huán)形式兩個(gè)以上滾筒順向纏繞方法如圖8所示。
6.根據(jù)權(quán)利要求4，多圈繩多滾筒傳動閉環(huán)形式兩個(gè)滾筒交叉纏繞方法如圖9所示；多圈繩多滾筒傳動閉環(huán)形式兩個(gè)以上滾筒交叉纏繞方法如圖10所示。
7.根據(jù)權(quán)利要求4，多圈繩多滾筒傳動開環(huán)形式兩個(gè)滾筒順向纏繞方法如圖15所示；多圈繩多滾筒傳動開環(huán)形式兩個(gè)以上滾筒順向纏繞方法如圖20所示。
8.根據(jù)權(quán)利要求4，多圈繩多滾筒傳動開環(huán)形式兩個(gè)滾筒交叉纏繞方法如圖18所示；多圈繩多滾筒傳動開環(huán)形式兩個(gè)以上滾筒交叉纏繞方法如圖21所示。
9.自控風(fēng)箏組發(fā)電機(jī)包括風(fēng)箏、繩纜、傳動裝置、發(fā)電機(jī)，其特征在于輔助啟動放飛裝置中，纜繩(25)的一端連接一列風(fēng)箏(27)，纜繩(25)的另一端也連接一列風(fēng)箏(28)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用風(fēng)能的裝置，其特征在于包括自動控制迎風(fēng)角的至少十個(gè)風(fēng)箏和一條循環(huán)運(yùn)行的索道組合，多圈繩多滾筒傳動裝置，上拉線(2)的一端集中連接在索道(1)的A點(diǎn)，另一端連接在風(fēng)箏體(4)的上端，下拉線(3)的一端集中連接在索道(1)的B點(diǎn)，另一端連接在風(fēng)箏體(4)的下端，C點(diǎn)是風(fēng)箏體(4)的中心線上端點(diǎn)，D點(diǎn)是風(fēng)箏體(4)的中心線下端點(diǎn)，AB連線、AC連線、CD連線、BD連線形成鉸接四桿機(jī)構(gòu)，根據(jù)鉸接四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律，作功狀態(tài)的風(fēng)箏(N)的迎風(fēng)角α大于返回狀態(tài)的風(fēng)箏(P)的迎風(fēng)角β，作功狀態(tài)的風(fēng)箏(N)所受到風(fēng)的作用力大于返回狀態(tài)的風(fēng)箏(P)所受到風(fēng)的作用力，索道(1)沿箭頭(9)所指示的方向帶動大傳動輪(7)、傳動軸(13)、多繩傳動裝置和發(fā)電機(jī)(19)發(fā)電。
文檔編號F03D9/00GK102654102SQ201110056608
公開日2012年9月5日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者周寧, 周振文 申請人:周振文