專利名稱：風(fēng)箏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉一種風(fēng)箏風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)，屬于風(fēng)カ動能利用的能源領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
利用風(fēng)能是發(fā)展綠色能源的主要途徑之一，目前主要的利用方式是建造大型風(fēng)カ渦輪來獲取風(fēng)能發(fā)電，但是由于技術(shù)上的原因，渦輪風(fēng)機(jī)的高度有限，因而不能夠利用更高處聞品質(zhì)的風(fēng)能，使發(fā)電成本尚、電カ品質(zhì)差。聞空的風(fēng)速更快、風(fēng)カ更穩(wěn)定，意味著如果從 高空獲取風(fēng)能用于發(fā)電的話，能夠提供成本更低、品質(zhì)更優(yōu)的風(fēng)電，世界各地的人們已經(jīng)提出了一些方案來利用高空風(fēng)能，包括利用風(fēng)箏和傘來帶動地面發(fā)電機(jī)發(fā)電，然而至今仍未有大的突破進(jìn)行商業(yè)開發(fā)利用，究其原因，技術(shù)上過于復(fù)雜、控制穩(wěn)定性差是ー個主要的因素。如何進(jìn)ー步簡便地對風(fēng)箏或傘進(jìn)行姿態(tài)控制，對實(shí)現(xiàn)高空風(fēng)能利用具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是提供一種風(fēng)箏風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)，它能夠利用空中的風(fēng)箏或風(fēng)箏組提供的拉力，驅(qū)動地面的轉(zhuǎn)盤不斷旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。本系統(tǒng)包括地面部分和空中部分，地面部分主要有轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤上的風(fēng)箏姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動平臺、動カ傳遞和做功裝置等，空中部分包括風(fēng)箏的類型、風(fēng)箏留空的辦法等。本發(fā)明能讓空中風(fēng)箏的姿態(tài)隨地面轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動在不同相位而自動改變，因此能夠驅(qū)動轉(zhuǎn)盤不斷旋轉(zhuǎn)，獲得動カ用于發(fā)電等對外做功。本發(fā)明的轉(zhuǎn)盤是ー種具有多個呈放射狀安裝的旋臂的轉(zhuǎn)架，如圖I所示，轉(zhuǎn)盤的中心安裝有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上安裝有齒輪等傳功的部件，這些部件將轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動所形成的カ傳遞給發(fā)電機(jī)等做功機(jī)械；旋臂的內(nèi)端連接在轉(zhuǎn)軸上，旋臂的外端安裝風(fēng)箏姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)，風(fēng)箏姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)是決定本發(fā)明的轉(zhuǎn)盤能夠在風(fēng)箏的拉動下連續(xù)旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。本發(fā)明轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的原理如圖I所示，是利用風(fēng)箏系留點(diǎn)位于轉(zhuǎn)盤圓周上不同相位時，風(fēng)箏姿態(tài)會隨之改變，因而牽引力也會改變的原理來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明中所用的風(fēng)箏，至少具有前后兩條操控線，位于風(fēng)箏前部(上方)的，稱為前操控線，位于風(fēng)箏后部(下方)的，稱為后操控線，風(fēng)箏的運(yùn)動規(guī)律，當(dāng)迎風(fēng)角減少時，拉カ減少，反之拉カ增加，在圖I中，其中X為風(fēng)箏后操控線系留點(diǎn)，S為風(fēng)箏前操控線系留點(diǎn)，a h為旋臂在一圈中的八個相位，當(dāng)相位為a吋，X點(diǎn)與S點(diǎn)的相對于風(fēng)箏平面m的位置相同，風(fēng)箏的迎風(fēng)面處于正常狀態(tài)，風(fēng)箏對轉(zhuǎn)盤具有一定的拉カ；當(dāng)旋臂處于b相位時，則S位于X之前，風(fēng)箏的迎風(fēng)角度減少，拉カ減小，風(fēng)箏易于向逆風(fēng)方向拉動，到達(dá)c相位時具有最小的迎風(fēng)角；當(dāng)處于e相位時，X與S相對于風(fēng)箏m的位置相同，風(fēng)箏的迎風(fēng)角回到正常迎風(fēng)角，迎風(fēng)面増加，拉カ開始加大，當(dāng)旋臂處于g相位時，X位于S之后的距離最大,此時,風(fēng)箏具有最大的迎風(fēng)角，有最大的拉力，顯然這樣的受力狀況導(dǎo)致了轉(zhuǎn)盤兩邊的不平衡，轉(zhuǎn)盤將逆時針旋轉(zhuǎn)。根據(jù)上述原理，本發(fā)明的風(fēng)箏姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)，乃是一個曲軸，其結(jié)構(gòu)為一根支臂的兩端各安有一根軸，軸分別垂直地安裝在支臂的兩側(cè)，其中一根軸安裝在旋臂的外端頭上，且使得支臂與旋臂之間的夾角大于45度，風(fēng)箏的前后兩根操控線分別系在曲軸兩根軸上，而且前操控線始終系在距轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的那根軸上。旋臂的外端頭也可以變化，安裝一條與之呈90度的短臂，曲軸的ー根軸再安裝在該短臂的端頭上，使曲軸上的兩根軸分別位于旋臂的兩側(cè)，曲軸支臂與旋臂之間呈45 90度角的T字型，如圖7所示。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)盤有兩種放置方式，ー種是垂直放置，即轉(zhuǎn)盤平面與水平面垂直，另ー種是水平放置，即轉(zhuǎn)盤平面與水平面平行，當(dāng)轉(zhuǎn)盤采用垂直放置方式吋，旋臂處于轉(zhuǎn)盤中心轉(zhuǎn)軸上安裝的齒輪的兩側(cè)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤采用水平方式放置時，旋臂都在轉(zhuǎn)盤的ー側(cè)。當(dāng)本發(fā)明的轉(zhuǎn)盤采用垂直放置方式時，整個地面系統(tǒng)必須安裝在一個旋轉(zhuǎn)的平臺之上，以適應(yīng)風(fēng)向的變化，如圖2所示，整個系統(tǒng)安裝在旋轉(zhuǎn)平臺11上，當(dāng)本發(fā)明的轉(zhuǎn)盤以水平方式放置吋，則不需要旋轉(zhuǎn)的平臺。本發(fā)明獲取風(fēng)カ動能的風(fēng)箏，可以采用兩種形式，ー種形式是自由飛行的風(fēng)箏或風(fēng)箏組，即每個風(fēng)箏或風(fēng)箏是單獨(dú)飛行的，轉(zhuǎn)盤垂直放置和水平放置均可以采用這種形式的風(fēng)箏；另ー種形式是采用懸掛在氣球系留繩上的方式系留在空中，如圖5所示，當(dāng)采用這種形式時，用于系留的氣球至少有兩根平行的系留繩，最好是采用四根系留繩，每個風(fēng)箏或風(fēng)箏組分別用滑環(huán)懸掛在氣球系留繩上，這適合于轉(zhuǎn)盤垂直放置的情況。本發(fā)明使用簡單的機(jī)械部件即實(shí)現(xiàn)了風(fēng)箏的自動姿態(tài)調(diào)控，并且能夠拉動轉(zhuǎn)盤連續(xù)轉(zhuǎn)動，相比采用卷揚(yáng)機(jī)的方法，具有簡單易行成本低的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)原理圖。圖中
m代表風(fēng)箏平面，F(xiàn)代表風(fēng)向，a、b、c、d、e、f、g、h代表轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時的八個相位，s為風(fēng)箏前操控線系留點(diǎn)，X為風(fēng)箏后操控線系留點(diǎn)，Θ為支臂與旋臂之間的夾角。圖2為轉(zhuǎn)盤垂直放置時的結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。圖中
I.轉(zhuǎn)盤中心轉(zhuǎn)軸2.齒輪3.風(fēng)箏前操控線系留軸4.風(fēng)箏前操控線5.風(fēng)箏
6.風(fēng)箏后操控線7.支臂8.后操控線系留軸9.旋臂10.轉(zhuǎn)盤支腳11.旋轉(zhuǎn)平臺12.滾珠13.基座14.發(fā)電機(jī)15.旋臂S.風(fēng)箏前操控線系留點(diǎn)X.風(fēng)箏后操控線系留點(diǎn)
圖3為轉(zhuǎn)盤垂直放置時的結(jié)構(gòu)俯視示意圖，圖中各數(shù)字標(biāo)示意義與圖2相同。圖4為為轉(zhuǎn)盤垂直放置時的結(jié)構(gòu)側(cè)示意圖，圖中各數(shù)字標(biāo)示意義與圖2相同。圖5為采用升空氣球系留風(fēng)箏時的氣球與風(fēng)箏的關(guān)系示意圖。圖中
51.升空氣球52.氣球系留繩53.滑環(huán)54.風(fēng)箏55.風(fēng)箏前操控線56.風(fēng)箏后操控線
圖6為轉(zhuǎn)盤水平放置時的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中
61.轉(zhuǎn)盤中心轉(zhuǎn)軸62.風(fēng)箏63.風(fēng)箏后操控線系留軸64.風(fēng)箏前操控線系留軸65.前操控線系留點(diǎn)66.支臂67.后操控線系留點(diǎn)68.旋臂69.齒輪610.機(jī)座611.發(fā)電機(jī)
圖7為曲軸與旋臂呈T字型結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7A為地面部分整體的側(cè)視圖，圖7B為曲軸與旋臂之間關(guān)系的右視圖，圖中
71.軸72.支臂73.短臂74.旋臂S.前操控線系留點(diǎn)X.后操控線系留點(diǎn)實(shí)施實(shí)例
以下結(jié)合附圖，用實(shí)例進(jìn)ー步說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受此限制。實(shí)例I轉(zhuǎn)盤垂直放置的風(fēng)箏風(fēng)カ發(fā)電裝置
該實(shí)例結(jié)合附圖2、附圖3、附圖4來說明。其中附圖2為轉(zhuǎn)盤垂直放置的側(cè)視圖，附圖3為該裝置的俯視圖。附圖2中，轉(zhuǎn)盤由旋臂9和旋臂15圍繞中心轉(zhuǎn)軸I構(gòu)成，旋臂9和旋臂15分別位于齒輪2的兩側(cè)，兩根旋臂之間呈180度夾角，轉(zhuǎn)盤及齒輪用支腳10支撐，安裝在一個可以360度轉(zhuǎn)動的水平平臺11上，該轉(zhuǎn)動平臺安裝在基座13上。在旋臂的端頭，安裝有后操控線系留軸8，在軸8的頭上，安裝有與旋臂之間的夾角大于90度的支臂7，在支臂7的端頭，安裝有前操控線軸3，風(fēng)箏的前操控線4，后操控線6，分別系留在S、X點(diǎn)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時獲得的動能，通過齒輪2傳遞到做功裝置發(fā)電機(jī)14，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。然而，倘若支臂與旋臂之間的夾角處于45 90度之間，則上述前后操控線的系留點(diǎn)則需要調(diào)換，即前操控線4安裝軸8的位置，而后操控線6安裝在軸3的位置，如圖4所
/Jn ο實(shí)例2采用懸掛在系留氣球繩上風(fēng)箏的風(fēng)カ發(fā)電裝置
該實(shí)例結(jié)合附圖2、附圖5來說明。在該實(shí)例中，地面部分裝置采用與附圖2所示的實(shí)例I相同，不同地方在于，風(fēng)箏將采用如同附圖5所示的形式系留在空中。附圖5中，ー個長條形的升空氣球51被兩根平行的系留繩52系留在地面的旋轉(zhuǎn)平臺上，風(fēng)箏54則用滑環(huán)53懸掛在系留繩52上，風(fēng)箏的前操控線55與附圖2中的前操控線4相連，風(fēng)箏的后操控線56與附圖2中后操控線6相連。采用升空氣球系留風(fēng)箏的方式，有效地解決了在風(fēng)力不足時風(fēng)箏不能很好起飛的問題，使整個風(fēng)箏風(fēng)カ發(fā)電裝置能夠更平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。
實(shí)例3轉(zhuǎn)盤水平放置的風(fēng)箏風(fēng)カ發(fā)電裝置
該實(shí)例結(jié)合圖6來說明。在圖6中，轉(zhuǎn)盤由4根旋臂68圍繞轉(zhuǎn)盤中心轉(zhuǎn)軸61組成，旋臂的內(nèi)端安裝在軸61上，4根旋臂均處于水平面的同一面，4根旋臂均分ー個圓周，軸61安裝在機(jī)座610上，轉(zhuǎn)軸下部裝有齒輪69，由它將轉(zhuǎn)盤的動力傳遞給做功機(jī)械發(fā)電機(jī)611發(fā)電。在每根旋臂68的外端上，安裝有后操控線系留軸63，63的上方安裝有與旋臂呈90 180度夾角的支臂66，66的外端上，安裝有前操控線系留軸64，風(fēng)箏62的前操控線通過系留點(diǎn)65系留在軸64上，后 呆控線則通過系留點(diǎn)67系留在軸63上。以上分別舉例說明了本發(fā)明的實(shí)施辦法，包括采用垂直方式放置轉(zhuǎn)盤時轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)，風(fēng)箏在獨(dú)立飛行和用升空氣球系留時的連接方式，轉(zhuǎn)盤水平放置時的結(jié)構(gòu)和風(fēng)箏的連接方式等，具有相關(guān)知識的人員，完全可以根據(jù)上述舉例和原理做出某些改進(jìn)，但是只要不超出利用本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)的范圍，亦應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)箏風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)，包括有地面部分和空中部分，地面部分主要有轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤上的風(fēng)箏姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動平臺、動カ傳遞和做功裝置等，空中部分包括風(fēng)箏、系留風(fēng)箏的氣球等，其特征在干轉(zhuǎn)盤由數(shù)根旋臂和中心轉(zhuǎn)軸組成，旋臂的內(nèi)端安裝在中心轉(zhuǎn)軸上，中心轉(zhuǎn)軸上安裝有輸出動力的齒輪，齒輪帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，旋臂上安裝有系留風(fēng)箏的風(fēng)箏姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤垂直放置時，整個地面裝置均安裝在一個可以360度旋轉(zhuǎn)的平臺之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)箏風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)是利用風(fēng)箏系留點(diǎn)位于轉(zhuǎn)盤圓周上不同相位時，風(fēng)箏姿態(tài)會隨之改變，因而牽引力也會改變的原理來實(shí)現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)箏風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的風(fēng)箏姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)為一曲軸，其結(jié)構(gòu)為一根支臂的兩端各安有一根軸，軸分別垂直地安裝在支臂的兩側(cè)，其中一根軸安裝在旋臂的外端頭上，且使得支臂與旋臂之間的夾角大于45度，風(fēng)箏的前后兩根操控線分別系在支臂的兩根軸上，而且前操控線始終系在距轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的那根軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)箏風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的風(fēng)箏姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)為一曲軸，其結(jié)構(gòu)為一根支臂的兩端各安有一根軸，軸分別垂直地安裝在支臂的兩側(cè)，其中一根軸安裝在連接旋臂的短臂外端頭上，曲軸支臂上的兩根軸分別位于旋臂的兩側(cè)，旋臂與曲軸支臂之間呈45 90度角的T字型。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)箏風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤可以垂直放置也可以水平放置，當(dāng)轉(zhuǎn)盤垂直放置時，旋臂位于中心轉(zhuǎn)軸上安裝的齒輪的兩側(cè)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤水平放置時，旋臂位于轉(zhuǎn)盤的同一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)箏風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所采用風(fēng)箏至少具有前操控線和后操控線兩條操控線，所用風(fēng)箏可以是單個風(fēng)箏也可是風(fēng)箏組，使用的風(fēng)箏除了可以獨(dú)立飛行的類型外，還可以采用掛在氣球系留繩上的方式保持在空中的風(fēng)箏。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)箏風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所采用的風(fēng)箏為懸掛在氣球系留上的風(fēng)箏，系留氣球至少有兩根系留繩，風(fēng)箏通過滑環(huán)懸掛在氣球系留繩上。
全文摘要
本發(fā)明主要是提供一種風(fēng)箏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，它能夠利用空中的風(fēng)箏或風(fēng)箏組提供的拉力，驅(qū)動地面的轉(zhuǎn)盤不斷旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。本系統(tǒng)包括地面部分和空中部分，地面部分主要有轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤上的風(fēng)箏姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動平臺、動力傳遞和做功裝置等，空中部分包括風(fēng)箏的類型、風(fēng)箏留空的辦法等。本發(fā)明能讓空中風(fēng)箏的姿態(tài)隨地面轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動在不同相位而自動改變，因此能夠驅(qū)動轉(zhuǎn)盤不斷旋轉(zhuǎn)，獲得動力用于發(fā)電等對外做功。
文檔編號F03D9/00GK102619698SQ20121013090
公開日2012年8月1日 申請日期2012年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月1日
發(fā)明者李永平 申請人:李永平