專利名稱：傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)能轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，尤其是涉及一種風(fēng)能應(yīng)用中將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為動力的傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高空中蘊(yùn)藏的風(fēng)能超過人類社會總需能源的100多倍。中國絕大部分地區(qū)5000米以上高空中的有效風(fēng)能密度在1000瓦/平方米以上。在全世界范圍內(nèi)，多數(shù)都只停留在低空風(fēng)能領(lǐng)域的研究，高空風(fēng)能的利用將成為新能源發(fā)展道路上具有遠(yuǎn)大前景的技術(shù)領(lǐng)域。高空風(fēng)能的利用是在高空中轉(zhuǎn)換風(fēng)能，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最后將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或其它形式的能量。目前，高空風(fēng)能采集和控制技術(shù)的主流是將發(fā)電機(jī)置于地面的高空風(fēng)箏型控制技術(shù)。可目前常用風(fēng)箏型高空風(fēng)能轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)中風(fēng)箏既是平衡體又是做功體，即目前通常采用的是平衡體和做功體統(tǒng)一控制的方式，這種方式控制難度大，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的大功率能量的供給，高空風(fēng)能控制技術(shù)的問題一直沒有得到很好的解決。另外，目前高空風(fēng)箏型能量轉(zhuǎn)換控制技術(shù)在做功體上升的時候?qū)L(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能或其他形式的能量，做功體下降時能量供給停止，因此難以滿足持續(xù)穩(wěn)定的能量的提供。為了實(shí)現(xiàn)高空風(fēng)能的大功率能量轉(zhuǎn)換，需要多個做功體做功來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的累加，因此，多個做功體的繩具之間互相影響容易出現(xiàn)纏繞的現(xiàn)象導(dǎo)致做功過程終止。高空風(fēng)能的轉(zhuǎn)換控制技術(shù)是目前高空風(fēng)能提供穩(wěn)定、大功率能量的瓶頸，起著關(guān)鍵的重要作用，而目前常見的高空風(fēng)能的轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)高空部分控制的穩(wěn)定性和大功率的能量轉(zhuǎn)換，難以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為動力的傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置及系統(tǒng)，應(yīng)用于高空風(fēng)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)空中部分的良好的控制性能，進(jìn)而使高空風(fēng)能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和大功率的能量轉(zhuǎn)換。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其包括 與地面成一角度設(shè)置的軌道繩；
從下至上依次固定連接在軌道繩上的下控制箱、下?lián)鯄K和上擋塊； 在下控制箱與下?lián)鯄K之間的軌道繩上設(shè)置滑筒，且下控制箱通過至少一根傘控制繩與滑筒連接，傘控制繩由下控制箱控制伸長量變化；
頂部中心套接在軌道繩上的做功傘，其傘形邊緣與滑筒之間連接若干細(xì)繩； 套接在軌道繩上、且與做功傘的頂部連接的上控制箱，上控制箱與設(shè)置在下?lián)鯄K和上擋塊之間的鏈條嚙合傳動；
當(dāng)下控制箱到達(dá)相對地面的工作下限位置時，發(fā)出第一提示信號使下控制箱收短傘控制繩，使做功傘在風(fēng)力作用下開傘；
當(dāng)下控制箱到達(dá)相對地面的工作上限位置時，發(fā)出第二提示信號使下控制箱釋放傘控制繩，且使上控制箱沿鏈條下行，帶動做功傘的頂部下行移動而使做功傘收攏。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，下控制箱包括
用于控制傘控制繩的伸長量變化的卷揚(yáng)機(jī)，傘控制繩的其中一末端纏繞在卷揚(yáng)機(jī)的卷筒上；
用于驅(qū)動卷揚(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動的下控制電機(jī)；
用于檢測下控制箱到達(dá)工作下限位置和工作上限位置時分別發(fā)出第一提示信號和第二提示信號的位置檢測器。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，位置檢測器包括用于接收GPS信號的GPS信號接收器；用于根據(jù)GPS信號分析下控制箱的位置信息，并當(dāng)下控制箱達(dá)到工作下限位置或工作上限位置時，分別發(fā)出第一提示信號或第二提示信號的控制器。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，上控制箱包括與鏈條嚙合傳動的齒盤；驅(qū)動齒盤的上控制電機(jī)。 在一個優(yōu)選實(shí)施例中，鏈條為平行設(shè)置的2根，且上控制箱中的齒盤嚙合在2根鏈條之間。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，傘控制繩為2條，且2條傘控制繩對稱設(shè)置在軌道繩的兩側(cè)。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置還包括設(shè)置在地面的中央控制系統(tǒng)，用于根據(jù)下控制箱發(fā)出的第一提示信號或第二提示信號控制上控制箱和下控制箱。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，軌道繩的上末端連接設(shè)置拉環(huán)。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，軌道繩的上末端和下末端分別連接設(shè)置拉環(huán)。另外，本發(fā)明還公開一種傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其包括多個如上所述傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，每個傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置中軌道繩的上末端或/和下末端分別連接設(shè)置拉環(huán)，多個傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置通過拉環(huán)依次串接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
在本發(fā)明提出的傘形風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置及系統(tǒng)中，采用上控制箱、下控制箱對做功傘的協(xié)同作用來控制做功傘的空中開合，控制效果更好，使做功傘工作時在空中的開合更穩(wěn)定；且采用鏈條或齒輪傳動，有效防止做功傘在空中開合時繩具過多而出現(xiàn)纏繞現(xiàn)象；另外，由于做功傘的打開、收攏的開合運(yùn)動都是在一根軌道繩(做功繩)上完成的，因此采用串接多個傘形風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的方式，就可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的、大功率的風(fēng)能轉(zhuǎn)換。


圖1是本發(fā)明做功傘在打開狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中上控制箱的結(jié)構(gòu)示意圖3是圖1中下控制箱的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明做功傘在收傘狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明做功傘在收傘完畢狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明應(yīng)用于高空風(fēng)能做功系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
針對現(xiàn)有高空風(fēng)能應(yīng)用設(shè)備存在高空部分設(shè)備控制不穩(wěn)定和難以實(shí)現(xiàn)大功率能量轉(zhuǎn)換的缺陷，本發(fā)明提出一種風(fēng)能應(yīng)用中控制穩(wěn)定并能實(shí)現(xiàn)大功率能量轉(zhuǎn)換的傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。如圖1所示，本發(fā)明提出的傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置包括工作時與地面成一角度設(shè)置的軌道繩1 ；從下至上依次連接在軌道繩1上的下控制箱2、滑筒3、下?lián)鯄K4、做功傘5和上擋塊6，做功傘5的頂部中心套接在軌道繩1上；連接在做功傘5的傘形邊緣與滑筒3之間的若干細(xì)繩7 ；位于做功傘5頂部中心與做功傘5連接并套接在軌道繩1上的上控制箱8 ； 至少一根連接在下控制箱2與滑筒3之間，且由下控制箱2控制其伸長量變化的傘控制繩 9。所述下控制箱2、下?lián)鯄K4和上擋塊6固定連接在軌道繩1上，滑筒3套接在軌道繩1上可沿著軌道繩1滑動，下?lián)鯄K4和上擋塊6之間連接有至少一根鏈條10，所述鏈條 10穿過上控制箱8并與上控制箱8嚙合。如圖2所示，上控制箱8包括上箱體80 ；設(shè)置在箱體80中的上控制電機(jī)81 ；由上控制電機(jī)81驅(qū)動的齒盤82，且齒盤82與鏈條10嚙合傳動。上控制箱8中的上控制電機(jī) 81驅(qū)動齒盤82轉(zhuǎn)動，齒盤82與鏈條10傳動，帶動上控制箱8沿著軌道繩1上下運(yùn)動。如圖3所示，下控制箱2包括固定在軌道繩1上的下箱體20 ；設(shè)置在下箱體20 中的下控制電機(jī)21 ；設(shè)置在下箱體20中，且由下控制電機(jī)21驅(qū)動的卷揚(yáng)機(jī)22，傘控制繩9 的一末端纏繞在卷揚(yáng)機(jī)22的卷筒上，另一末端連接滑筒3，由卷揚(yáng)機(jī)22控制傘控制繩9的伸長量變化；設(shè)置在下箱體20中，用于檢測下控制箱2到達(dá)工作下限位置或工作上限位置的位置檢測器23。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，位置檢測器23包括GPS信號接收器和控制器。GPS信號接收器從衛(wèi)星接收GPS信號，由控制器分析GPS信號獲取下控制箱2的位置信息，并根據(jù)下控制箱2的位置信息是否達(dá)到工作下限位置或工作上限位置時，分別發(fā)出第一提示信號或第二提示信號，根據(jù)第一提示信號或第二提示信號控制下控制電機(jī)21、上控制電機(jī)81的工作狀態(tài)。在工作狀態(tài)，當(dāng)下控制箱2到達(dá)相對地面的工作下限位置時，下控制箱2中的位置檢測器23發(fā)出第一提示信號，由第一提示信號控制啟動下控制電機(jī)21，卷揚(yáng)機(jī)22在下控制電機(jī)21的驅(qū)動下控制將傘控制繩9收短；同時，滑筒3牽引做功傘5邊沿的細(xì)繩7向下展開，做功傘5受細(xì)繩7的拉力逐漸展開；且做功傘5在細(xì)繩7的牽引下受風(fēng)面積增大，在風(fēng)力作用下，做功傘5向上打開帶動上控制箱8沿著鏈條10往上擋塊6方向移動，卷揚(yáng)機(jī)22 收繩完畢后，做功傘5完全打開，如圖1所示。此時，做功傘5在風(fēng)力作用下上行時，下控制箱2鎖緊卷揚(yáng)機(jī)22使之與滑筒3之間保持相對靜止?fàn)顟B(tài)。在風(fēng)力作用下，完全打開的做功傘5受風(fēng)面積很大，做功傘5向上產(chǎn)生巨大拉力， 上控制箱8與軌道繩1之間位置保持相對穩(wěn)定；而做功傘5向上拉力依次通過細(xì)繩7、滑筒 3使傘控制繩9受到向上拉力，帶動下控制箱2上行，由下控制箱2的下箱體20帶動軌道繩 1同速上行運(yùn)動。如圖示4所示，當(dāng)下控制箱2到達(dá)相對地面的工作上限位置時，下控制箱2中的位置檢測器23發(fā)出第二提示信號，由第二提示信號控制啟動下控制電機(jī)21，卷揚(yáng)機(jī)22在下控制電機(jī)21的驅(qū)動下控制釋放傘控制繩9，使傘控制繩9變長；滑筒3因?yàn)轱L(fēng)力和慣性的作用帶動傘控制繩9繼續(xù)沿著軌道繩1往下?lián)鯄K4方向上行移動；同時，由第二提示信號控制啟動上控制箱8中的上控制電機(jī)81，由上控制電機(jī)81驅(qū)動齒盤82轉(zhuǎn)動，齒盤82與鏈條10 嚙合傳動，上控制箱8帶動做功傘5的頂部沿著軌道繩1朝下?lián)鯄K4方向移動；隨著動做功傘5的頂部、下部同時朝下?lián)鯄K4的方向移動，做功傘5逐漸收攏。如圖5所示，當(dāng)滑筒3上升到達(dá)下?lián)鯄K4處，此時上控制箱8也到達(dá)接近下?lián)鯄K4 處，下控制箱2中的位置檢測器23發(fā)出表示做功傘5已完全收傘的收傘完畢信號，根據(jù)收傘完畢信號控制下控制箱2中的卷揚(yáng)機(jī)22鎖緊、控制上控制箱8中的上控制電機(jī)81停止轉(zhuǎn)動，做功傘5收傘完畢，使收攏后的做功傘5受風(fēng)面積遠(yuǎn)小于打開的做功傘5的受風(fēng)面積。如圖6所示，將本發(fā)明應(yīng)用于高空風(fēng)能動力系統(tǒng)中，可使空中部分穩(wěn)定控制，將本發(fā)明的傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)的軌道繩1的上末端或上下兩末端設(shè)置拉環(huán)11，并將多個本發(fā)明串聯(lián)起來在工作時形成的合力可實(shí)現(xiàn)高空風(fēng)能的大功率能量轉(zhuǎn)換。連接時，只需要將單個反省風(fēng)能轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)的拉環(huán)11之間連接起來，拆裝方便，根據(jù)實(shí)際需求可隨意增減實(shí)現(xiàn)不同的能量轉(zhuǎn)換功率大小。作為優(yōu)選，圖6所示鏈條10為2根，所述傘控制繩9為2條對稱布置在軌道繩1 兩側(cè)。所述鏈條10分別與所述齒盤82左右兩側(cè)嚙合。2根鏈條10、2根傘控制繩9分別對稱分布使運(yùn)行時受力均勻，空中部分控制更平穩(wěn)。工作時，本發(fā)明的傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)依據(jù)上述開合原理沿著軌道繩1上下循環(huán)運(yùn)動。另外，所述鏈條10可用齒條代替，相應(yīng)的齒盤82用齒輪代替，也能完成本發(fā)明需要的傳動效果。在另一個優(yōu)選實(shí)施例中，下控制箱2中的位置檢測器23發(fā)出的第一提示信號、第二提示信號和收傘完畢信號均傳送給位于地面的中央控制系統(tǒng)，由中央控制系統(tǒng)根據(jù)第一提示信號、第二提示信號或收傘完畢信號，發(fā)出控制信號分別控制下控制電機(jī)21和上控制電機(jī)81的工作狀態(tài)。因此，通過下控制箱2中的位置檢測器23中的GPS信號接收器實(shí)現(xiàn)利用GPS信號的高度測量，中央控制系統(tǒng)會根據(jù)風(fēng)速、高度，決定做功傘5何時收合、打開或改變做功傘5迎風(fēng)面積，通過無線通信分別向下控制箱2、上控制箱8發(fā)出控制命令；空中部分升力平衡系統(tǒng)和做功系統(tǒng)在應(yīng)用傘梯風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制技術(shù)的控制下，二者互不干涉，互相補(bǔ)充，該系統(tǒng)應(yīng)用于風(fēng)能系統(tǒng)中運(yùn)行時運(yùn)動軌道單一，實(shí)現(xiàn)了高空風(fēng)能空中部分的穩(wěn)定控制。綜上，本發(fā)明采用上控制箱8和下控制箱2對做功傘5的協(xié)同作用來控制做功傘 5的空中開合，控制效果更好，使做功傘5在工作時在空中的開合更穩(wěn)定；且采用鏈條10或齒輪傳動，有效防止做功傘5在空中開合時繩具過多而出現(xiàn)纏繞現(xiàn)象。另外，由于做功傘5 的打開、收攏的開合運(yùn)動都是在一根軌道繩1 (做功繩)上運(yùn)動完成的，因此，采用串接多個傘形風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的方式，就可以很容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和大功率的高空風(fēng)能轉(zhuǎn)換。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述裝置包括 與地面成一角度設(shè)置的軌道繩；從下至上依次固定連接在軌道繩上的下控制箱、下?lián)鯄K和上擋塊； 在下控制箱與下?lián)鯄K之間的軌道繩上設(shè)置滑筒，且下控制箱通過至少一根傘控制繩與滑筒連接，傘控制繩由下控制箱控制伸長量變化；頂部中心套接在軌道繩上的做功傘，其傘形邊緣與滑筒之間連接若干細(xì)繩； 套接在軌道繩上、且與做功傘的頂部連接的上控制箱，上控制箱與設(shè)置在下?lián)鯄K和上擋塊之間的鏈條嚙合傳動；當(dāng)下控制箱到達(dá)相對地面的工作下限位置時，發(fā)出第一提示信號使下控制箱收短傘控制繩，使做功傘在風(fēng)力作用下開傘；當(dāng)下控制箱到達(dá)相對地面的工作上限位置時，發(fā)出第二提示信號使下控制箱釋放傘控制繩，且使上控制箱沿鏈條下行，帶動做功傘的頂部下行移動而使做功傘收攏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，下控制箱包括用于控制傘控制繩的伸長量變化的卷揚(yáng)機(jī)，傘控制繩的其中一末端纏繞在卷揚(yáng)機(jī)的卷筒上；用于驅(qū)動卷揚(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動的下控制電機(jī)；用于檢測下控制箱到達(dá)工作下限位置和工作上限位置時分別發(fā)出第一提示信號和第二提示信號的位置檢測器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，位置檢測器包括 用于接收GPS信號的GPS信號接收器；用于根據(jù)GPS信號分析下控制箱的位置信息，并當(dāng)下控制箱達(dá)到工作下限位置或工作上限位置時，分別發(fā)出第一提示信號或第二提示信號的控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，上控制箱包括 與鏈條嚙合傳動的齒盤；驅(qū)動齒盤的上控制電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，鏈條為平行設(shè)置的2根，且上控制箱中的齒盤嚙合在2根鏈條之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，傘控制繩為2條，且2條傘控制繩對稱設(shè)置在軌道繩的兩側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述裝置還包括設(shè)置在地面的中央控制系統(tǒng)，用于根據(jù)下控制箱發(fā)出的第一提示信號或第二提示信號控制上控制箱和下控制箱。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，軌道繩的上末端連接設(shè)置拉環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，軌道繩的上末端和下末端分別連接設(shè)置拉環(huán)。
10.一種傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括多個如權(quán)利要求1-7所述傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，每個傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置中軌道繩的上末端或/和下末端分別連接設(shè)置拉環(huán)，多個傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置通過拉環(huán)依次串接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種傘型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置及系統(tǒng)。其中，所述裝置包括軌道繩；從下至上依次固定連接在軌道繩上的下控制箱、下?lián)鯄K和上擋塊，下控制箱通過至少一根傘控制繩與滑筒連接；傘形邊緣與滑筒之間連接若干細(xì)繩的做功傘；上控制箱與鏈條嚙合傳動；當(dāng)下控制箱到達(dá)相對地面的工作下限位置時，發(fā)出第一提示信號使下控制箱收短傘控制繩，使做功傘在風(fēng)力作用下開傘；當(dāng)下控制箱到達(dá)相對地面的工作上限位置時，發(fā)出第二提示信號使下控制箱釋放傘控制繩，且使上控制箱沿鏈條下行，帶動做功傘的頂部下行移動而使做功傘收攏。本發(fā)明使做功傘在空中的開合更穩(wěn)定，能夠有效防止做功傘開合時繩具過多而出現(xiàn)纏繞現(xiàn)象，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的大功率風(fēng)能轉(zhuǎn)換。
文檔編號F03D9/00GK102330642SQ20111032220
公開日2012年1月25日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者張建軍 申請人:廣東高空風(fēng)能技術(shù)有限公司