一種風箏發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種風箏發(fā)電裝置，尤其是利用風箏的風力發(fā)電裝置，由圓柱體氣囊和連接氣囊的布組成的風箏，通過導向機構(gòu)調(diào)節(jié)風箏的迎風角度，進而控制風箏的上下運動，通過運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)將風箏的上下往復的運動轉(zhuǎn)換成輸出軸的固定方向旋轉(zhuǎn)運動，并帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電；或者風箏直接拉動直線發(fā)電機的動子做往復直線運動發(fā)電。
【專利說明】—種風箏發(fā)電裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種風力發(fā)電裝置，尤其是涉及一種利用風箏發(fā)電的裝置，具體是涉及一種風箏發(fā)電裝置。
【背景技術】
[0002]在期刊研究報告《能源》中提到，高空急氣流在任何時候所蘊含的風能都超出氣球上消耗的所有電能的100倍，只要合理利用1%，就能解決當前能源短缺、二氧化碳過量排放的世界性難題。預計風箏發(fā)電的成本低于火力發(fā)電成本。目前，現(xiàn)有技術的風力發(fā)電裝置主要采用水平軸或垂直軸風輪來進行對風能的利用，這種風輪由塔架支撐，發(fā)電機置于塔架的頂端的機艙中，機艙可以旋轉(zhuǎn)，但是這種風力發(fā)電裝置卻受塔架的高度限制，難以利用高空的穩(wěn)定而高速的氣流，而且這種風力發(fā)電裝置的造價十分的高昂，并存在一定的安全隱患，只適合在特別空曠的地方才能建造和使用。此外，還必須將風力發(fā)電裝置放置在風能資源較為豐富的地方，一定程度上會受到場地的限制。特別是，此種塔架式風力發(fā)電裝置風能利用率較低，發(fā)電量受到風能資源的影響較大。
[0003]申請?zhí)枮?01110054511.8的中國發(fā)明專利申請公開了一種新型中高空風箏發(fā)電裝置，主要包括傘狀風箏、高強度風箏繩索、風箏平衡器、風箏收放器、地面固定裝置、轉(zhuǎn)盤、可伸縮支撐腿、可伸縮轉(zhuǎn)桿、橢圓形限位板、交叉軸齒輪、發(fā)電機。傘狀風箏充入一定量的氦氣或氫氣后升到空中。該裝置是通過高強度繩索與可伸縮轉(zhuǎn)桿連接，可伸縮轉(zhuǎn)桿可以帶動轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤通過中心軸將轉(zhuǎn)動傳遞給交叉軸齒輪，從而實現(xiàn)帶動發(fā)電機發(fā)電的裝置。但是該裝置中的轉(zhuǎn)盤運動時容易造成與伸縮桿連接的高強度風箏繩索產(chǎn)生纏繞現(xiàn)象，不利于高空風箏的運行，影響發(fā)電效率并且存在安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型為一種風箏發(fā)電裝置。該風箏發(fā)電裝置降低了風力發(fā)電的投資和運營成本，能充分的利用高空穩(wěn)定和高速的氣流，降低了對場地的要求，方便移動，不存在安全隱患。此外，該裝置中的轉(zhuǎn)動部件的回轉(zhuǎn)半徑較小、機體結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積較小。
[0005]為實現(xiàn)上述目的本實用新型是通過如下技術方案實現(xiàn)的:一種風箏發(fā)電裝置，包括風箏單元和地面設施。所述地面設施包括發(fā)電機、導向機構(gòu)和運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)。所述導向機構(gòu)通過調(diào)節(jié)風箏的迎風角度控制風箏的上下運動；運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)負責把風箏的上下往復運動轉(zhuǎn)換為固定方向的圓周運動，繼而帶動發(fā)電機發(fā)電。
[0006]本實用新型利用一個特殊的風箏單元捕捉高空中的風能。所述風箏單元由前后兩個細長的圓柱體氣囊和連接氣囊的布組成，整體上呈平板狀。所述氣囊中充滿氦氣，該風箏單元可以自行漂浮上升，多個風箏單元可用繩索串接起來形成巨大的階梯狀風箏組合單元。風箏組合單元中的最下層風箏單元的前端氣囊兩端和中間點連接有(系上)繩索，三根繩索再會合成一根組合繩索。最下層風箏單元的后端氣囊同樣用繩索系好，形成一根組合繩索。所述兩根組合繩索的末端分別安裝兩個滑輪。
[0007]優(yōu)選的是，本實用新型利用一個特殊設計的導向機構(gòu)控制風箏的運動。該導向機構(gòu)包含一個設置于地面的可旋轉(zhuǎn)的圓臺，該圓臺的兩端對稱設置有兩臺電動機，每臺電動機帶動一個導向繩輪。導向繩輪上分別固定有一根繩索，繩索的另一端分別穿過風箏前、后繩索上的滑輪后會合成一根繩索。所述圓臺中央設有一個圓孔，所述的最后連接成一根的繩索穿過該圓臺中央的圓孔連接到設置于地面的一個運動繩輪上，該繩輪通過運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)把風箏的上下往復運動轉(zhuǎn)換成輸出軸的圓周運動，繼而帶動發(fā)電機發(fā)電。
[0008]優(yōu)選的是，本實用新型的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括運動繩輪、輸出軸、傳動軸和配重體。該運動繩輪軸上設有齒輪，輸出軸和傳動軸上分別設有齒輪和單向齒輪，并通過齒輪相互哨合，保持相反方向的轉(zhuǎn)動。繩輪軸上的齒輪分別與輸出軸和傳動軸上的單向齒輪哨合，該種結(jié)構(gòu)設計能夠?qū)⑺鲞\動繩輪的周期性反方向圓周運動轉(zhuǎn)換成固定方向的圓周運動。
[0009]優(yōu)選的是，在所述運動繩輪的另一側(cè)固定配重繩，所述配重繩通過一個定滑輪連接有配重體或所述配重繩末端懸吊配重體。所述配重體的作用是:1、控制風箏的運動，當風箏上升到上止點的時候，拉動風箏下行；2、蓄能，在風箏下降的過程中，配重體的勢能轉(zhuǎn)化為動能拉動繩輪旋轉(zhuǎn)。
[0010]優(yōu)選的是，所述的輸出軸將固定方向上的圓周運動傳遞到發(fā)電機，帶動發(fā)電機發(fā)電。
[0011]作為一種替代方案:本實用新型的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)也可以采用其他的形式，如采用液壓裝置，地面上設置杠桿，杠桿的一端為支點，另一端連接動力繩索；杠桿上靠近支點一端設上下兩個連桿，分別連接上下兩個液壓缸的柱塞，帶動柱塞往復運動，將風箏上下往復運動的機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，再通過液壓馬達帶動發(fā)電機發(fā)電。
[0012]作為另一種替代方案:本實用新型也可以采用直線發(fā)電機，則結(jié)構(gòu)可以進一步簡化，動力繩索拉住直線發(fā)電機動子的一端，配重繩拉住另一端，風箏的上下往復運動直接帶動發(fā)電機動子做往復直線運動發(fā)電。
[0013]所述風箏發(fā)電裝置的發(fā)電過程如下:
[0014]風箏升空后，控制電機帶動導向繩輪轉(zhuǎn)動，放長風箏前端繩索并收短風箏后端繩索，使風箏迎風角變大，風作用到風箏上的升力變大，風箏上升；當風箏運動到設定的上止點時，控制電機帶動導向繩輪反轉(zhuǎn)，縮短風箏前端繩索并放長風箏后端繩索，使風箏迎風角變小，風作用到風箏上的升力變小，在配重體的拉動下風箏下降；當風箏下降到設定的下止點時，控制電機再反轉(zhuǎn)，風箏再進行上升運動，如此循環(huán)往復。在風箏上下循環(huán)往復運動時，運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)帶動發(fā)電機發(fā)電。
[0015]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述風箏由氣囊和布組成。
[0016]在上述任一方案中優(yōu)選的是,所述氣囊中充有氦氣。
[0017]優(yōu)選的是，所述風箏呈平板狀，前端氣囊與后端氣囊水平對置。
[0018]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述繩輪由電機驅(qū)動。
[0019]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述發(fā)電機為普通電機。
[0020]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述發(fā)電機為變頻電機。
[0021]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述配重繩的一端懸吊一配重體。
[0022]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述風箏可以用其他形式的物體代替，該物體要求能夠漂浮在空中并能根據(jù)迎風角的不同而產(chǎn)生不同的運動。
[0023]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述的繩輪可以用卷揚機代替。
[0024]與現(xiàn)有技術相比本實用新型的優(yōu)點在于:降低了風力發(fā)電的投資和運營成本，能充分利用高空穩(wěn)定和高速的氣流，降低了對場地的要求，方便移動，不存在安全隱患。此外，該裝置中的轉(zhuǎn)動部件的回轉(zhuǎn)半徑較小、機體結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積較小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型的風箏發(fā)電裝置的一優(yōu)選實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為本實用新型的風箏發(fā)電裝置圖1所示實施例中的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)一優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3為本實用新型的風箏發(fā)電裝置圖1所示實施例中的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)另一優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中附圖標記為:1:如端風寧、2:后端風寧、3:繩索、4:滑輪、5:滑輪、6:導向繩輪、7:導向繩輪、8:導向電機A、9:導向電機B、10:圓孔、11:運動繩輪、12:旋轉(zhuǎn)圓臺、13:定滑輪、14:配重體、15:繩輪軸、16:傳動軸單向齒輪、17:繩輪軸齒輪、18:輸出軸單向齒輪、19:傳動軸嚙合齒輪、20:輸出軸嚙合齒輪、21:發(fā)電機、22:液壓馬達、23:高壓油箱、24:液壓A缸、25:液壓B缸、24-1:柱塞A、25-l:柱塞B、26:連桿、27:油管、28:支點、29:杠桿、30:動力繩索。
[0029]【具體實施方式】
[0030]為了更加方便、清晰的說明本實用新型中的風箏發(fā)電裝置，下面結(jié)合本實用新型中的風箏發(fā)電裝置的優(yōu)選實施例作進一步闡述說明；
[0031]實施例1:如圖1所示，在本實施例中，所述風箏組合單元為上、中、下三層風箏串聯(lián)構(gòu)成，呈上下層平行放置。上、中、下層風箏單元中的前端氣囊I與后端氣囊2分別用繩索3串聯(lián)起來并將下層風箏單元中的前端氣囊I的兩端和中間點用繩索連接起來。三根繩索再合成一根繩索。所述最后三根繩索合成一根的繩索的末端安裝有一個滑輪4。同樣方式，三根連接后端氣囊2的繩索合成一根后的繩索末端連接有滑輪5。
[0032]地面上設置一可旋轉(zhuǎn)的圓臺12，該圓臺12的兩端對稱設置兩臺電動機，分別是導向電機8和導向電機9，每臺電動機帶動一個導向繩輪。具體是:導向電機8帶動導向繩輪
6、導向電機9帶動導向繩輪7。導向繩輪6和導向繩輪7上分別固定連接有一根繩索，兩根繩索的一端分別穿過滑輪4與滑輪5后會合成一根繩索，該繩索穿過圓臺12中央設有的一個圓孔10固定連接到設置于地面的一個運動繩輪11，運動繩輪的另一側(cè)固定有配重繩12。所述配重繩12通過一個定滑輪13連接有配重體14。
[0033]在運動繩輪11的繩輪軸15上套接有繩輪軸齒輪17，輸出軸上套接有輸出軸單向齒輪18、傳動軸上套接有傳動軸單向齒輪16，繩輪軸齒輪17分別與輸出軸一端上的單向齒輪18和傳動軸一端上的單向齒輪16嚙合。所述傳動軸的另一端套接有傳動軸嚙合齒輪19、所述輸出軸的另一端套接有輸出軸嚙合齒輪20。傳動軸嚙合齒輪19與所述輸出軸嚙合齒輪20相互嚙合，保持相反方向的轉(zhuǎn)動。所述風箏組合單元中的風箏的上下運動帶動運動繩輪11做周期性反向的圓周運動，轉(zhuǎn)換為所述輸出軸的固定方向的圓周運動，所述的輸出軸將固定方向的圓周運動傳遞到發(fā)電機21并帶動發(fā)電機21發(fā)電。[0034]實施例2:本實用新型包括兩套風箏和兩套導向機構(gòu)，第一套風箏和導向機構(gòu)同實施例1，第二套風箏和導向機構(gòu)取代實施例1中的配重體14。兩套風箏的運動方向相反，帶動運動繩輪11進行周期性反向的圓周運動，再轉(zhuǎn)換成輸出軸的固定方向圓周運動，帶動發(fā)電機21發(fā)電。
[0035]實施例3:
[0036]如圖3所示，在本實施例中風箏單元和導向機構(gòu)同實施例1，運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)采用液壓裝置。動力繩索30的一端(如圖1所示)與風箏連接，動力繩索30的另一端固定連接杠桿29的一端，杠桿29另一端為支點28，兩根連桿26-1和26_2分別連接液壓A缸24的塞柱24-1和液壓B缸25的柱塞25-1。兩液壓缸通過油管27連接高壓油箱23，高壓油箱23通過閥連接液壓馬達22，液壓馬達22帶動發(fā)電機21發(fā)電。
[0037]實施例4:
[0038]在本實施例中，風箏組合單元和導向機構(gòu)同實施例2，發(fā)電機21采用直線發(fā)電機，兩風箏組合單元的動力繩索30分別拉住直線發(fā)電機動子的一端，兩風箏組合單元的運動方向相反，直接帶動直線發(fā)電機動子做往復直線運動發(fā)電。
[0039]以上結(jié)合本實用新型的具體實施例做了詳細描述，但并非是對本實用新型的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改均屬于本實用新型的技術范圍，還需要說明的是:實施例中并沒有事無巨細的一一列出相關部件，但是并不影響本領域技術人員對相關技術方案的理解。按照本實用新型的技術方案的范疇包括上述各部分之間的任意組合。
【權(quán)利要求】
1.一種風箏發(fā)電裝置，包括風箏單元和地面設施，其特征在于:所述地面設施包括發(fā)電機、導向機構(gòu)和運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)；所述導向機構(gòu)通過調(diào)節(jié)風箏的迎風角度控制風箏的上下運動；運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)負責把風箏的上下往復運動轉(zhuǎn)換為固定方向的圓周運動，繼而帶動發(fā)電機發(fā)電。
2.如權(quán)利要求1所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述風箏單元由前后兩個細長的圓柱體氣囊和連接氣囊的布組成，整體上呈平板狀。
3.如權(quán)利要求2所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述氣囊中充滿氦氣，該風箏單元可以自行漂浮上升，多個風箏單元可用繩索串接起來形成巨大的階梯狀風箏組合單元。
4.如權(quán)利要求3所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述風箏組合單元中的最下層風箏單元前端氣囊兩端和中間點連接有繩索，三根繩索再會合成一根組合繩索；最下層風箏單元的后端氣囊同樣用繩索系好合成一根組合繩索，所述兩根組合繩索的繩索末端分別安裝滑輪。
5.如權(quán)利要求1所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述導向機構(gòu)包含一個設置于地面的可旋轉(zhuǎn)的圓臺。
6.如權(quán)利要求5所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述圓臺的兩端對稱設置有兩臺電動機，每臺電動機帶動一個導向繩輪。
7.如權(quán)利要求6所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述導向繩輪上分別固定有一根繩索，繩索的另一端分別穿過風箏前、后繩索上的滑輪后會合成一根繩索；所述圓臺中央設有一個圓孔，所述的最后合成一根的繩索穿過該圓臺中央的圓孔連接到設置于地面的一個運動繩輪上。
8.如權(quán)利要求7所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述繩輪通過運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)把風箏的上下往復運動轉(zhuǎn)換成輸出軸的圓周運動，繼而帶動發(fā)電機發(fā)電。
9.如權(quán)利要求1所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括運動繩輪、輸出軸、傳動軸和配重體，該運動繩輪軸上設有齒輪，輸出軸和傳動軸上分別設有齒輪和單向齒輪，并通過齒輪相互嚙合，保持相反方向的轉(zhuǎn)動。
10.如權(quán)利要求9所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述繩輪軸上的齒輪分別與輸出軸和傳動軸上的單向齒輪嚙合。
11.如權(quán)利要求9所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:在所述運動繩輪的另一側(cè)固定配重繩。
12.如權(quán)利要求11所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述配重繩通過一個定滑輪連接有配重體或所述配重繩末端懸吊配重體。
13.如權(quán)利要求8所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述的輸出軸將固定方向上的圓周運動傳遞到發(fā)電機，帶動發(fā)電機發(fā)電。
14.如權(quán)利要求1所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述風箏由氣囊和布組成。
15.如權(quán)利要求14所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述氣囊中充有氦氣。
16.如權(quán)利要求1或14所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述風箏呈平板狀，前端氣囊與后端氣囊水平對置。
17.如權(quán)利要求8所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述繩輪由電機驅(qū)動。
18.如權(quán)利要求1或17所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述發(fā)電機為普通電機。
19.如權(quán)利要求1或17所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述發(fā)電機為變頻電機。
20.如權(quán)利要求8或17所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述的繩輪可以用卷揚機代替。
21.如權(quán)利要求1所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述發(fā)電機為直線發(fā)電機，發(fā)電機動子的兩端分別連接兩個風箏組合單元的動力繩索或者一端連接一個風箏組合單元的動力繩索另一端連接配重繩索。
22.如權(quán)利要求1所述風箏發(fā)電裝置，其特征在于:所述運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)為液壓裝置，所述液壓裝置包括杠桿、連桿、液壓缸、高壓油箱和液壓馬達，風箏上下往復運動的機械能轉(zhuǎn)換為液壓能，通過液壓馬達帶 動發(fā)電機發(fā)電。
【文檔編號】F03D5/00GK203584685SQ201320648173
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】周春發(fā), 周桑雨 申請人:周春發(fā)