專利名稱：具高效姿態(tài)控制機構(gòu)的風(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)明涉一種具高效姿態(tài)控制機構(gòu)的風(fēng)箏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，屬于風(fēng)力動能利用的能源領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
關(guān)于利用風(fēng)箏來獲取高空風(fēng)力動力進行發(fā)電的技術(shù)原理，本發(fā)明人已經(jīng)在《風(fēng)箏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)》的專利申請(CN2012101309070)中對利用原理進行了說明，它是利用風(fēng)箏操控線系在地面轉(zhuǎn)盤旋臂端頭上，風(fēng)箏操控線在圓周上不同相位所給予旋臂拉力不同的原理來實現(xiàn)的不斷拉動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)進而發(fā)電的。本發(fā)明人經(jīng)過進一步研究，發(fā)現(xiàn)可以通過改進風(fēng)箏姿態(tài)控制機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，來獲取更多的動力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是提供一種高效的風(fēng)箏姿態(tài)控制機構(gòu)以及由它與風(fēng)箏組成的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)同樣包括地面部分和空中部分，地面部分主要有轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤旋臂上的風(fēng)箏姿態(tài)控制機構(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)明的轉(zhuǎn)盤是一種具有多個呈放射狀安裝在中心轉(zhuǎn)軸上旋臂的轉(zhuǎn)架，旋臂均勻分布在以中心轉(zhuǎn)軸為圓心的平面，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)動所形成的力傳遞給發(fā)電機等做功機械；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)控制機構(gòu)。本發(fā)明的高效風(fēng)箏姿態(tài)控制機構(gòu)，是安裝在旋臂外端頭上的一個能夠隨旋臂位于轉(zhuǎn)動圓周不同相位而改變風(fēng)箏前后操控線長度的機構(gòu)，其原理是，當(dāng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時，安裝在轉(zhuǎn)盤旋臂外端上的軸與連接風(fēng)箏前后操控線上的臂之間會產(chǎn)生相對的運動，利用這個相對運動，就可以讓前操控線的連接臂對后操控線連接臂動作的進行控制，或者是讓后操控線上連接臂對前操控線上的連接臂動作的進行控制。為達到這個目的，風(fēng)箏姿態(tài)控制機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)是一根軸上開有槽，槽內(nèi)安裝有伸縮鍵，伸縮鍵凸出槽的外表分成兩部分，一部分是矩形面，另一部分是斜面；在軸上還裝有兩個套筒，其中一個套筒的形狀為套筒壁有凸出部分，另一個套筒的形狀為套筒壁上有凹口部分，套筒壁凸出部分對應(yīng)于伸縮鍵的斜面，套筒壁凹口的部分對應(yīng)于伸縮鍵的矩形面，當(dāng)套筒的凸出部分壓過伸縮鍵時，伸縮鍵被壓進槽內(nèi)，帶凹口部分的套筒就能夠繞軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)套筒的凸出部分離開伸縮鍵后，帶凹口部分的套筒會被鍵的矩形面卡住，該開有槽的軸稱為控制軸。每個套筒上均連接有一條臂，風(fēng)箏前、后操控線分別連接在其中的一條臂上，如圖2所示。前、后操控線連接在套筒臂上的組合不同，風(fēng)箏拉動轉(zhuǎn)盤的運動方式隨之變化，一種運動方式為上死點卸力方式，另一種運動方式下死點加力方式，由于存在這兩種運動方式，因此本發(fā)明的系統(tǒng)比使用具有固定支臂的操控線控制機構(gòu)的轉(zhuǎn)盤在利用風(fēng)能上更加具有效率。所述的上死點卸力方式，如圖3所示，即當(dāng)風(fēng)箏牽引轉(zhuǎn)盤旋臂至最前方點a相位時，后操控線X做出一個伸長的動作，使風(fēng)箏卸去力，風(fēng)箏容易被逆風(fēng)拉動，即容易按旋轉(zhuǎn)方向r拉動，當(dāng)前操控線連接在帶凸出部分的套筒臂上時實現(xiàn)此種運動方式；所述的下死點加力方式，如圖4所示，即當(dāng)風(fēng)箏牽引轉(zhuǎn)盤旋臂到達最后方點C相位時，風(fēng)箏前操控線S做出一個往前送的動作，使風(fēng)箏的前操控線S迅速位于后操控線X之前，風(fēng)箏在順風(fēng)方向的牽引力增加，即旋轉(zhuǎn)方向r向上的牽引力迅速增加，當(dāng)后操控線連接在帶凸出部分的套筒臂上時實現(xiàn)此種運動方式。本發(fā)明的轉(zhuǎn)盤有兩種放置方式，一種是垂直放置，即轉(zhuǎn)盤平面與水平面垂直，另一種是水平放置，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時，一般采用兩條旋臂，旋臂之間呈180度夾角，旋臂分別安裝在中心轉(zhuǎn)軸上齒輪 的兩側(cè)，如圖5所示；當(dāng)轉(zhuǎn)盤采用水平方式放置時，可以采用多條旋臂，所有旋臂都在齒輪上方的一側(cè)，如圖6所示。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5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)盤以水平方式放置時，則不需要旋轉(zhuǎn)的平臺。本發(fā)明獲取風(fēng)力動能的風(fēng)箏，必須是具有前后兩條操控線的風(fēng)箏，風(fēng)箏類型可以采用兩種形式，一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；另一種形式是采用氣球系留繩留空的風(fēng)箏或風(fēng)箏組，如圖7所示，當(dāng)采用這種形式時，用于系留氣球的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)明使用更加高效的風(fēng)箏姿態(tài)控制機構(gòu)實現(xiàn)了在上死點卸力或者下死點加力的目的，使風(fēng)箏的回拉阻力減小或者牽引的動力增加，能夠更多地提供風(fēng)箏的牽引力，拉到轉(zhuǎn)盤更有力地旋轉(zhuǎn)，提高風(fēng)箏的牽引效率。


圖I為本發(fā)明的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)圖。圖中
m代表風(fēng)箏平面，F(xiàn)代表風(fēng)向，a、b、c、(1代表轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時的四個相位，s為風(fēng)箏前操控線系留點，X為風(fēng)箏后操控線系留點，I.中心轉(zhuǎn)軸2.旋臂3.齒輪4.發(fā)電機圖2為轉(zhuǎn)盤垂直放置時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中
1、2、3、4的意義與圖I中相同，5.套筒臂6.風(fēng)箏前操控線7.風(fēng)箏8.風(fēng)箏后操控線9.套筒臂10.控制軸11.轉(zhuǎn)盤支腳12.轉(zhuǎn)動平臺13.滾珠14.基座15.旋
臂
圖3為風(fēng)箏姿態(tài)控制機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中
2.旋臂5.套筒臂9.套筒臂10.控制軸16.帶凸出部分的套筒17.套筒的凸出部分18.彈簧19.帶凹口部分的套筒20.鍵槽21.套筒的凹口部分22.伸縮鍵
圖4為上死點卸力的運動方式原理示意圖，圖中
a、b、c、d為轉(zhuǎn)盤旋臂運動的四個相位，S為前操控線系留點，X為后操控線系留點，r為轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)方向。圖5為下死點加力的運動方式原理示意圖，圖中
a、b、c、d為轉(zhuǎn)盤旋臂運動的四個相位，S為前操控線系留點，X為后操控線系留點，I·為轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)方向。圖6為轉(zhuǎn)盤水平放置時結(jié)構(gòu)示意圖，圖中
2、5、6、7、8、9、10的意義與圖2中所標(biāo)示內(nèi)容相同，23.中心轉(zhuǎn)軸24.齒輪25.機座26.發(fā)電機
圖7為風(fēng)箏用升空氣球留空時的氣球與風(fēng)箏的關(guān)系示意圖。圖中
6、7、8的意義與圖2中所標(biāo)示的內(nèi)容相同，27.升空氣球28.氣球系留繩29.滑環(huán) 實施實例
以下結(jié)合附圖，用實例進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受此限制。實例I 轉(zhuǎn)盤垂直放置的風(fēng)箏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
該實例結(jié)合附圖2、附圖3、附圖4、附圖5來說明。其中附圖2為轉(zhuǎn)盤垂直放置時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，附圖3為風(fēng)箏姿態(tài)控制機構(gòu)的示意圖。附圖2中，轉(zhuǎn)盤由兩根旋臂2和旋臂15圍繞中心轉(zhuǎn)軸I構(gòu)成，旋臂2和旋臂15分別位于齒輪3的兩側(cè)，兩根旋臂之間呈180度夾角，轉(zhuǎn)盤及齒輪用支腳11支撐，安裝在一個可以360度轉(zhuǎn)動的水平平臺12上，該轉(zhuǎn)動平臺安裝在基座14上。在旋臂的端頭，安裝有控制軸10，控制軸10的構(gòu)造和其上安裝的套筒臂等參見附圖3，附圖3中，控制軸10上開有鍵槽20，槽內(nèi)有彈簧18，伸縮鍵22安裝在鍵槽內(nèi)，伸縮鍵22露出鍵槽部分的外表面，一半為斜面，一半為矩形，帶有凸出部分的套筒16，安裝在伸縮鍵具有斜面的相應(yīng)軸段上，帶有凹口部分的套筒19，安裝在伸縮鍵具有矩形面的相應(yīng)軸段上，套筒16上連有套筒臂5，套筒19上連有套筒臂9，當(dāng)轉(zhuǎn)盤的運動采用如附圖4所示的上死點卸力的方式轉(zhuǎn)動時，則風(fēng)箏7的前操控線連接在套筒臂5上，后操控線連接在套筒臂9上；當(dāng)轉(zhuǎn)盤的運動采用如附圖5所示的下死點加力方式轉(zhuǎn)動時，則將風(fēng)箏7的前操控線連接在套筒臂5上，后操控線連接在套筒臂9上。實例2 采用氣球留空的風(fēng)箏風(fēng)力發(fā)電裝置
該實例結(jié)合附圖2、附圖7來說明。在該實例中，地面部分裝置采用與實例I中所采用的相同，不同地方在于，風(fēng)箏將采用如同附圖7所示的形式系留在空中。附圖7中，一個長條形的升空氣球27被兩根平行的系留繩28系留在地面的旋轉(zhuǎn)平臺上，風(fēng)箏7則用滑環(huán)29懸掛在系留繩28上，風(fēng)箏的前操控線6和后操控線8分別與地面裝置中的套筒臂相連。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)力發(fā)電裝置能夠更平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)。
實例3 轉(zhuǎn)盤水平放置的風(fēng)箏風(fēng)力發(fā)電裝置
該實例結(jié)合附圖2、附圖6來說明。在圖6中，轉(zhuǎn)盤由4根旋臂2圍繞轉(zhuǎn)盤中心轉(zhuǎn)軸23組成，4根旋臂均處于水平面的同一面，位于機座25之上，4根旋臂均分一個圓周，軸23安裝在機座25上，軸23下部裝有齒輪24，由它將轉(zhuǎn)盤的動力傳遞給做功機械發(fā)電機26發(fā)電。在每根旋臂2的外端上，安裝如附圖2所示的風(fēng)箏姿態(tài)控制裝置，風(fēng)箏的操控線分別連接在套筒臂上。 以上分別舉例說明了本發(fā)明的實施辦法，包括高效風(fēng)箏姿態(tài)控制機構(gòu)的構(gòu)造、采用垂直方式放置轉(zhuǎn)盤時轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)、連接風(fēng)箏操控線的方法以及由此帶來的轉(zhuǎn)盤上死點卸力運動方式和下死點加力的運動方式、風(fēng)箏在獨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，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 保護范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種具高效姿態(tài)控制機構(gòu)的風(fēng)箏風(fēng)力發(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)控制機構(gòu)、轉(zhuǎn)動平臺、動力傳遞和發(fā)電機等，空中部分包括風(fēng)箏、系留風(fēng)箏的氣球等，其特征在于轉(zhuǎn)盤由數(shù)根旋臂安裝在一個中心轉(zhuǎn)軸上組成，旋臂呈放射狀均勻分布在以中心轉(zhuǎn)軸為圓心的平面，中心轉(zhuǎn)軸上安裝有輸出動力的齒輪，齒輪帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，旋臂上安裝有系留風(fēng)箏操控線的風(fēng)箏姿態(tài)控制機構(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所述的一種具高效姿態(tài)控制機構(gòu)的風(fēng)箏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的風(fēng)箏姿態(tài)控制機構(gòu)利用以下原理運行轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時，安裝在轉(zhuǎn)盤旋臂外端上的軸與連接風(fēng)箏前后操控線的臂之間會產(chǎn)生相對運動，利用這個相對運動，實現(xiàn)前操控線的連接臂對后操控線連接臂動作的控制，或者是后操控線上連接臂對前操控線上的連接臂動作的控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具高效姿態(tài)控制機構(gòu)的風(fēng)箏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)箏姿態(tài)控制機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)為一根軸上開有槽，槽內(nèi)安裝有伸縮鍵，伸縮鍵凸出槽的外表分成兩部分，一部分是矩形面，另一部分是斜面；在軸上還裝有兩個套筒，其中一個套筒的形狀為套筒壁有凸出部分，另一個套筒的形狀為套筒壁上有凹口部分，套筒壁凸出部分對應(yīng)于伸縮鍵的斜面，套筒壁凹口的部分對應(yīng)于伸縮鍵的矩形面，當(dāng)套筒的凸出部分壓過伸縮鍵時，伸縮鍵被壓進槽內(nèi)，帶凹口部分的套筒就能夠繞軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)套筒的凸出部分離開伸縮鍵后，帶凹口部分的套筒會被鍵的矩形面卡住，每個套筒上均連接有一條臂，風(fēng)箏前、后操控線分別連接在其中的一條臂上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具高效姿態(tài)控制機構(gòu)的風(fēng)箏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)盤在風(fēng)箏姿態(tài)控制機構(gòu)的控制下可做兩種方式的運動，一種為上死點卸力方式，即當(dāng)風(fēng)箏牽引轉(zhuǎn)盤旋臂至最前方點時，后操控線做出一個伸長的動作，使風(fēng)箏卸去力，風(fēng)箏容易按旋轉(zhuǎn)方向逆風(fēng)拉動；所述的下死點加力方式，即當(dāng)風(fēng)箏牽引轉(zhuǎn)盤旋臂到達最后方點時，風(fēng)箏前操控線做出一個往前送的動作，使風(fēng)箏的前操控線迅速位于后操控線之前，風(fēng)箏在順風(fēng)方向上的牽弓I力迅速增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具高效姿態(tài)控制機構(gòu)的風(fēng)箏風(fēng)力發(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所述的一種具高效姿態(tài)控制機構(gòu)的風(fēng)箏風(fēng)力發(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)箏除了可以獨立飛行的類型外，還可以采用以氣球系留的方式保持在空中的風(fēng)箏。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具高效姿態(tài)控制機構(gòu)的風(fēng)箏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所采用的風(fēng)箏為用氣球系留在空中的風(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)明主要是提供一種具高效姿態(tài)控制機構(gòu)的風(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)動地面的發(fā)電機或做功機械，進行風(fēng)力發(fā)電或做功。本裝置的風(fēng)箏姿態(tài)控制機構(gòu)可以使轉(zhuǎn)盤在運轉(zhuǎn)到上死點時卸去拉力，使風(fēng)箏容易逆風(fēng)拉回；也可以使轉(zhuǎn)盤在運轉(zhuǎn)到下死點時迅速加大牽引力，使風(fēng)箏能夠更有力地順風(fēng)而行。本發(fā)明能夠提高風(fēng)箏的風(fēng)能利用率。
文檔編號F03D7/00GK102635508SQ201210131800
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者李永平 申請人:李永平