本實(shí)用新型涉及臨近空間飛行器技術(shù)領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種用于臨近空間飛行器的發(fā)電裝置及臨近空間飛行器。

背景技術(shù)：

目前臨近空間飛行器的能源獲取方式基本上是白天通過太陽電池供電及給搭載的鋰電池充電，鋰電池充滿電后用以維持飛行器在夜間的能源消耗，可見此方法是建立在搭載大量的太陽電池及鋰電池的基礎(chǔ)之上，且受到鋰電池使用環(huán)境溫度的限制，在夜間為了維持其在0度以上的工作溫度本身需要耗費(fèi)一定的能源，如此，并不利于臨近空間飛行器達(dá)到超長航時(shí)的目的。

臨近空間飛行器所處的環(huán)境在-55℃以下，然而白天時(shí)物體由于受到太陽輻射其表面溫度會極大的升高，如果設(shè)計(jì)合理，向陽面溫升會到100攝氏度以上；當(dāng)夜晚時(shí)，朝向地球的一面由于受到地球紅外能量的影響，其也會有一定的溫升，故無論是晝是夜，設(shè)計(jì)合理的裝置將會在兩端產(chǎn)生溫差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠晝夜持續(xù)發(fā)電的用于臨近空間飛行器的發(fā)電裝置及臨近空間飛行器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型一方面提供了一種用于臨近空間飛行器的發(fā)電裝置，包括：腔體，腔體中容納有具有第一沸點(diǎn)的第一工質(zhì)和具有不同于第一沸點(diǎn)的第二沸點(diǎn)的第二工質(zhì)；以及設(shè)置在腔體中并由第一工質(zhì)或第二工質(zhì)推動旋轉(zhuǎn)的飛輪，飛輪通過連接軸體與腔體外部的發(fā)電機(jī)傳動連接。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，腔體包括頂部以及與頂部相對的底部，第一工質(zhì)的沸點(diǎn)在頂部的晝間溫度值和底部的晝間溫度值之間，第二工質(zhì)的沸點(diǎn)在頂部夜間溫度值和底部的夜間溫度值之間。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，連接軸體通過支撐軸承分別與頂部和底部連接。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，飛輪平行于頂部和底部設(shè)置并與連接軸體固定連接，其中，連接軸體垂直于頂部和底部設(shè)置。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，連接軸體的一端與設(shè)置在頂部的內(nèi)表面的支撐軸承固定連接，并且另一端延伸穿過設(shè)置在底部的內(nèi)表面的支撐軸承，另一端與發(fā)電機(jī)傳動連接。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，連接軸體連接在頂部和底部的中央位置。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，支承軸承為磁懸浮軸承。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，頂部的外表面和底部的外表面涂覆有集熱材料層。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，腔體的外周壁構(gòu)造為絕熱外殼。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，腔體的側(cè)壁的內(nèi)表面設(shè)置有回流管，回流管連通頂部和底部。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，第一工質(zhì)和第二工質(zhì)分別為氨和甲醇。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，還提供一種臨近空間飛行器，臨近空間飛行器上安裝有上述任一實(shí)施例涉及的發(fā)電裝置，其中，發(fā)電裝置構(gòu)造成對臨近空間飛行器供電的供電裝置。

本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果在于：

本實(shí)用新型提供的發(fā)電裝置，利用工質(zhì)相變快速傳熱，工質(zhì)在腔體中靠近兩端部位置受熱蒸發(fā)，快速通過腔體到達(dá)另一個(gè)端部凝結(jié)，工質(zhì)將會持續(xù)的在腔體內(nèi)快速流動，快速流動的氣體或者氣液混合物能夠驅(qū)動飛輪并帶動發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)電；本實(shí)用新型提供的發(fā)電裝置在晝間利用太陽能，夜間利用地球紅外輻射在裝置兩端產(chǎn)生的溫差驅(qū)動發(fā)電，其利用飛輪儲能，故能夠提供持續(xù)的能量。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于臨近空間飛行器的發(fā)電裝置，包括腔體2，腔體2包括頂部1以及與頂部1相對的底部8，腔體2中容納有具有第一沸點(diǎn)的第一工質(zhì)和具有不同于第一沸點(diǎn)的第二沸點(diǎn)的第二工質(zhì)；以及設(shè)置在腔體2中并由第一工質(zhì)或第二工質(zhì)推動旋轉(zhuǎn)的飛輪4，飛輪4通過連接軸體5與腔體外部的發(fā)電機(jī)6傳動連接。

需要注意的是，上述頂部1和底部8僅僅是為了對腔體2的兩個(gè)端部進(jìn)行區(qū)分，并不構(gòu)成對腔體2兩端物理方位的限定。例如，在一些情況下，頂部1也可以位于底部8的下方。

在上述實(shí)施例中，發(fā)電裝置利用工質(zhì)相變快速傳熱，工質(zhì)在腔體2中靠近頂部1或底部8的兩個(gè)端部位置受熱蒸發(fā)，快速通過腔體2到達(dá)另一個(gè)端部凝結(jié)，工質(zhì)將會持續(xù)的在腔體2內(nèi)快速流動，快速流動的氣體或者氣液混合物能夠驅(qū)動飛輪4并帶動發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)子發(fā)電；本實(shí)用新型提供的發(fā)電裝置在晝間利用太陽能，夜間利用地球紅外輻射在裝置兩端產(chǎn)生的溫差驅(qū)動發(fā)電，其利用飛輪4儲能，故能夠提供持續(xù)的能量。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，第一工質(zhì)的沸點(diǎn)在頂部1的晝間溫度值和底部8的晝間溫度值之間，第二工質(zhì)的沸點(diǎn)在頂部1夜間溫度值和底部8的夜間溫度值之間。也就是說，在晝間，主要依靠第一工質(zhì)在朝向太陽的頂部1或底部2受熱氣化，以類似于爆炸狀沖向另一端，并在另一端液化，在氣體或氣液混合物的運(yùn)動過程中，推動飛輪4轉(zhuǎn)動，通過連接軸體5將機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)6，利用發(fā)電機(jī)6進(jìn)行發(fā)電并儲存；在夜間，依靠第二工質(zhì)在朝向地球的頂部1或底部2受熱氣化，以類似于爆炸狀沖向另一端，并在另一端液化，在氣體或氣液混合物的運(yùn)動過程中，推動飛輪4轉(zhuǎn)動，通過連接軸體5將機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)6，利用發(fā)電機(jī)6進(jìn)行發(fā)電并儲存。

需要注意的是，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，第一工質(zhì)和第二工質(zhì)在使用過程中直接混合，不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，也不會影響兩種工質(zhì)的物理性質(zhì)，僅將兩種工質(zhì)直接通入腔體2中使用。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，連接軸體5可以通過支撐軸承7分別與頂部1和底部8連接。

例如在如圖1所示的實(shí)施例中，連接軸體5的一端與設(shè)置在頂部1的內(nèi)表面的支撐軸承7固定連接，并且另一端延伸穿過設(shè)置在底部8的內(nèi)表面的支撐軸承7，另一端與發(fā)電機(jī)6傳動連接。

應(yīng)該可以理解，上述內(nèi)表面指的是腔體2朝向裝置內(nèi)部的表面。同樣地，本文中涉及的外表面指的是暴露在發(fā)電裝置外部、朝向背離發(fā)電裝置一側(cè)的表面。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，飛輪4平行于頂部1和底部8設(shè)置并與連接軸體5固定連接，其中，連接軸體5垂直于頂部1和底部8設(shè)置。也就是說，飛輪4的方向構(gòu)造為從頂部1或底部8沖向另一端的氣體或氣液混合物可以推動飛輪4轉(zhuǎn)動的方向。此外，還應(yīng)該可以理解，連接軸體5垂直于頂部1和底部8設(shè)置指的是，連接軸體5垂直于頂部1的內(nèi)表面和底部8的內(nèi)表面設(shè)置。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，連接軸體5連接在頂部1和底部8的中央位置。應(yīng)該可以理解，頂部1和底部8的中央位置指的是，頂部1的內(nèi)表面和底部8的內(nèi)表面的中央位置。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，支撐軸承7為磁懸浮軸承。當(dāng)然，根據(jù)具體情況，支撐軸承7也可以構(gòu)造為其他形式的支撐軸承，本實(shí)用新型不局限于此。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，頂部1的外表面和底部8的外表面涂覆有集熱材料層。在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，上述集熱材料層可以構(gòu)造為金箔層或鋁箔層。

為了防止工質(zhì)在腔體2內(nèi)運(yùn)動時(shí)過早受冷液化，影響工質(zhì)的運(yùn)行速度，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，腔體2的外周壁構(gòu)造為絕熱外殼3。在另一個(gè)實(shí)施例中，腔體2構(gòu)造為由絕熱外殼3圍繞的、兩端為集熱材料層的腔體。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，腔體2的側(cè)壁的內(nèi)表面設(shè)置有回流管，回流管連通頂部1和底部8。這樣，在頂部1或底部8受冷凝結(jié)的工質(zhì)可以通過回流管回流至另一個(gè)端部，進(jìn)行受熱，并循環(huán)推動風(fēng)輪4轉(zhuǎn)動，以達(dá)到可持續(xù)發(fā)電的目的。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，第一工質(zhì)和第二工質(zhì)可以分別為氨和甲醇。在上述實(shí)施例中，在晝間，主要依靠甲醇在朝向太陽的頂部1或底部2受熱氣化，以類似于爆炸狀沖向另一端，并在另一端液化，在氣體或氣液混合物的運(yùn)動過程中，推動飛輪4轉(zhuǎn)動，通過連接軸體5將機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)6，利用發(fā)電機(jī)6進(jìn)行發(fā)電并儲存；在夜間，依靠氨在朝向地球的頂部1或底部2受熱氣化，以類似于爆炸狀沖向另一端，并在另一端液化，在氣體或氣液混合物的運(yùn)動過程中，推動飛輪4轉(zhuǎn)動，通過連接軸體5將機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī)6，利用發(fā)電機(jī)6進(jìn)行發(fā)電并儲存?？梢岳斫猓谄渌麑?shí)施例中，第一和第二工質(zhì)也可以為其他類型，例如可以作為低溫部分的R11(一氟三氯甲烷)、R21(二氯一氟甲烷)；可以作為高溫部分的乙烷、丙酮等。此外，工質(zhì)的工作環(huán)境溫度可以是白天在0～70℃的范圍內(nèi)；夜間在大于-40℃的范圍內(nèi)。這可以根據(jù)具體使用情況而定，本實(shí)用新型不局限于此。

如圖1所示，其中頂部1和底部8可任意選擇安裝在向陽面或者背陽面，兩者外表面上涂覆了集熱材料，能夠極大的吸收太陽光及地球紅外熱，腔體2的內(nèi)部充熱管工質(zhì)，根據(jù)實(shí)際的工作環(huán)境可選擇兩種混合工質(zhì)，其中一種沸點(diǎn)介于白天頂部1和底部8的溫度之間，另外一種介于夜晚頂部1和底部8的溫度之間，例如氨和甲醇，為了防止工質(zhì)在腔內(nèi)運(yùn)行時(shí)過早受冷，影響其運(yùn)行速度，腔體2的外周壁設(shè)置有絕熱外殼3，飛輪4其受到工質(zhì)高速運(yùn)動的推動，能夠產(chǎn)生持續(xù)的動能，當(dāng)需要發(fā)電時(shí)接通連接軸體5，飛輪4帶動發(fā)電機(jī)6發(fā)電，為減小阻力，支撐軸承7可選用磁懸浮軸承。

如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，選擇頂部1面朝陽，當(dāng)白天時(shí)，太陽加熱頂部1，工質(zhì)受熱急劇汽化，類似于爆炸狀沖向底部8，氣體在運(yùn)行的途中推動飛輪4轉(zhuǎn)動，通過連接軸體5將機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)6，此時(shí)可以選擇利用發(fā)電機(jī)6進(jìn)行發(fā)電將電能儲存，當(dāng)其他儲存電能的設(shè)備滿載后，可以直接斷開發(fā)電機(jī)6，利用飛輪4本身儲能，工質(zhì)到達(dá)底部8后，由于其溫度較低，工質(zhì)凝結(jié)，通過布置在絕熱外殼3內(nèi)表面的回流管回流到頂部1，重新開始循環(huán)。

當(dāng)夜晚時(shí)，底部8面朝向地球，收集地球紅外熱量，而頂部1面朝向外太空，此時(shí)底部8的溫度較高，工質(zhì)從底部8運(yùn)動到頂部1，其工作過程與白天一樣。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，還提供一種臨近空間飛行器，臨近空間飛行器上安裝有上述任一實(shí)施例涉及的發(fā)電裝置，其中，發(fā)電裝置構(gòu)造成對臨近空間飛行器供電的供電裝置。

在上述實(shí)施例中，發(fā)電裝置利用工質(zhì)相變快速傳熱，工質(zhì)在腔體2中靠近頂部1或底部1的端部位置受熱蒸發(fā)，快速通過腔體2到達(dá)另一個(gè)端部凝結(jié)，工質(zhì)將會持續(xù)的在腔體2內(nèi)快速流動，快速流動的氣體或者氣液混合物能夠驅(qū)動飛輪4并帶動發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)子發(fā)電；本實(shí)用新型提供的發(fā)電裝置在晝間利用太陽能，夜間利用地球紅外輻射在裝置兩端產(chǎn)生的溫差驅(qū)動發(fā)電，其利用飛輪4儲能，故能夠提供持續(xù)的能量。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。