本公開(kāi)涉及高空風(fēng)能，具體涉及一種高空旋轉(zhuǎn)傘。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)能資源儲(chǔ)量巨大，分布廣，風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能的主要用途之一。目前，風(fēng)光發(fā)電已提供全球約12％的電力，成為減少二氧化碳排放的主力軍。

2、目前國(guó)內(nèi)外的風(fēng)能利用主要以傳統(tǒng)的風(fēng)電塔架提供的低空風(fēng)能發(fā)電為主，但是低空風(fēng)力發(fā)電受到很多因素的制約。例如，目前主流塔架的高度約為120m，但該高度風(fēng)力小，可利用的風(fēng)能小，且低空的風(fēng)能不穩(wěn)定，易受到不利環(huán)境因素的影響。此外，低空風(fēng)能發(fā)電技術(shù)本身也存在如占地面積大、噪聲污染、安裝和維修困難等缺點(diǎn)。在這樣的背景下，國(guó)內(nèi)外一些先行者開(kāi)始探索開(kāi)發(fā)利用高空風(fēng)能發(fā)電，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)展近些年來(lái)也受到越來(lái)越多的關(guān)注。

3、高空風(fēng)能發(fā)電通常指利用高度在500～10000米之間的風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電。高空風(fēng)的特點(diǎn)之一是風(fēng)速大，隨著與地面距離的増加，風(fēng)速逐漸加大。而風(fēng)能與風(fēng)速的立方成正比，雖然隨著海拔升高空氣密度有所降低，但其蘊(yùn)含的能量密度仍比地表風(fēng)大許多倍。即使在風(fēng)能資源豐富的風(fēng)力發(fā)電站區(qū)域，地面風(fēng)力也遠(yuǎn)小于高空，通常地面附近的風(fēng)能密度低于每平方米1千瓦，而高空區(qū)域的風(fēng)力密度則可以達(dá)到每平方米10千瓦以上。另外，高空中的風(fēng)還具有常年不息和風(fēng)力穩(wěn)定的特點(diǎn)，年發(fā)電時(shí)間可高達(dá)6500小時(shí)以上。

4、傘梯式高空風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)是現(xiàn)有的高空風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)之一。其中，發(fā)電機(jī)安裝在地面，通過(guò)傘梯組件在高空的往復(fù)飛行帶動(dòng)做功纜繩往復(fù)牽引地面發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生電能。為了確保傘梯式高空風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的正常工作，空中傘組不僅需要避免傘繩相互纏繞的問(wèn)題，同時(shí)還要盡可能維持纜繩拉升時(shí)的穩(wěn)定性，特別是減小或避免因氣流變化引起安裝在纜繩上的空中系統(tǒng)可能面臨的劇烈搖擺風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開(kāi)的目的是提供一種穩(wěn)定的用于高空風(fēng)能發(fā)電的旋轉(zhuǎn)傘。

2、該旋轉(zhuǎn)傘基于非軸對(duì)稱的裁片構(gòu)型實(shí)現(xiàn)傘體打開(kāi)狀態(tài)下的噴氣旋轉(zhuǎn)效果，同時(shí)搭配非軸對(duì)稱籠式結(jié)構(gòu)防纏帶增強(qiáng)傘體旋轉(zhuǎn)能力，并能進(jìn)一步提升傘繩防纏性能。相較于非旋轉(zhuǎn)型傘體，旋轉(zhuǎn)傘具有更高的穩(wěn)定性和更大的阻力系數(shù)，能夠有效緩解極端氣流環(huán)境下空中系統(tǒng)的搖擺，從而大大提升傘梯式高空風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

3、具體地，本公開(kāi)采用以下技術(shù)方案：

4、一種高空旋轉(zhuǎn)傘，包括

5、傘體；

6、第一氣流開(kāi)口，設(shè)置在所述傘體的中心，主纜繩穿過(guò)所述第一氣流開(kāi)口；

7、若干第一傘繩，一端連接所述第一氣流開(kāi)口的圓周，另一端連接至第一驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)軸，所述第一驅(qū)動(dòng)器能夠沿所述主纜繩上、下運(yùn)動(dòng)；

8、若干第二氣流開(kāi)口，呈圓周狀均勻分布于所述傘體的傘身；

9、若干第二傘繩，一端連接所述傘體的傘周，另一端連接第二驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)軸，所述第二驅(qū)動(dòng)器能夠沿所述主纜繩上、下運(yùn)動(dòng)；

10、所述第一傘繩和所述第二傘繩分別通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)軸和所述第二驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)軸繞所述主纜繩旋轉(zhuǎn)。

11、優(yōu)選地，所述傘體由若干傘體裁片拼接而成，所述第二氣流開(kāi)口設(shè)置在所述傘體裁片的拼接處并靠近所述傘體的傘周。

12、更優(yōu)選地，所述傘體裁片為第一腰的長(zhǎng)度大于第二腰的長(zhǎng)度的非等腰扇環(huán)形裁片，并且其中一個(gè)所述非等腰扇環(huán)形裁片的所述第一腰與另一所述非等腰扇環(huán)形裁片的所述第二腰在兩端處及沿所述第二腰的長(zhǎng)度方向拼合；

13、其中，所述第一腰置于所述第二腰的頂部，所述第一腰相較于所述第二腰的多余長(zhǎng)度部分不與所述第二腰拼合以形成所述第二氣流開(kāi)口。

14、更優(yōu)選地，當(dāng)圓心角大小相同時(shí)，所述非等腰扇環(huán)形裁片的底部弧邊相比于所述第一腰與所述第二腰長(zhǎng)度相等的等腰扇環(huán)形裁片的底部弧邊的長(zhǎng)度增加率不大于5％；

15、或者，

16、當(dāng)圓心角相同時(shí)，所述非等腰扇環(huán)形裁片的底部弧邊與所述第一腰與所述第二腰長(zhǎng)度相等的所述等腰扇環(huán)形裁片的底部弧邊長(zhǎng)度相等。

17、優(yōu)選地，所述非等腰扇環(huán)形裁片的拼接處設(shè)有加強(qiáng)筋。

18、優(yōu)選地，所述高空旋轉(zhuǎn)傘在水平方向沿所述第二傘繩設(shè)有籠式構(gòu)型的防纏機(jī)構(gòu)，用于防止所述第二傘繩的纏繞。

19、更優(yōu)選地，所述第二傘繩在靠近所述傘體一側(cè)設(shè)有至少兩根平行的防纏帶。

20、更優(yōu)選地，所述第二傘繩在靠近所述傘體一側(cè)以及在靠近與所述第二驅(qū)動(dòng)器的連接處一側(cè)分別設(shè)有至少兩根平行的防纏帶。

21、優(yōu)選地，每相鄰兩條所述第二傘繩之間的所述防纏帶的長(zhǎng)度等于或略大于相鄰兩條所述第二傘繩對(duì)應(yīng)位置之間的距離。

22、優(yōu)選地，至少兩根平行的所述防纏帶之間設(shè)有若干平行且傾斜的加強(qiáng)帶，所述加強(qiáng)帶朝所述第二氣流開(kāi)口的方向傾斜。

23、本公開(kāi)要求保護(hù)的技術(shù)方案取得了以下有益效果：

24、1)在傘體的中心和傘身都設(shè)置有氣流開(kāi)口，有利于在傘體內(nèi)形成規(guī)則的氣流通道從而使得保持傘體穩(wěn)定。當(dāng)傘體打開(kāi)時(shí)，傘體內(nèi)部分氣流會(huì)經(jīng)由這些第二氣流開(kāi)口沿傘面切向噴出，從而帶動(dòng)傘體通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)軸和所述第二驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)軸繞主纜繩旋轉(zhuǎn)，更有利于保持傘體在高空工作時(shí)的穩(wěn)定性，降低空中系統(tǒng)的搖擺風(fēng)險(xiǎn)。

25、2)傘體由若干非等腰扇環(huán)形裁片拼接而成，在實(shí)現(xiàn)第二氣流開(kāi)口的同時(shí)，不減少原始平面?zhèn)愕挠L(fēng)面積，從而保持相應(yīng)的做功功率。

26、3)非對(duì)稱、籠式構(gòu)型的防纏機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，不僅有助于進(jìn)一步提升傘繩防纏效果，同時(shí)還能夠通過(guò)風(fēng)力作用在第二傘繩上形成旋轉(zhuǎn)力矩，進(jìn)一步帶動(dòng)傘體的旋轉(zhuǎn)，加強(qiáng)包括傘體在內(nèi)的空中系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種高空旋轉(zhuǎn)傘，其特征在于，包括

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空旋轉(zhuǎn)傘，其特征在于，所述傘體(30)由若干傘體裁片拼接而成，所述第二氣流開(kāi)口(32)設(shè)置在所述傘體裁片的拼接處并靠近所述傘體(30)的傘周。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高空旋轉(zhuǎn)傘，其特征在于，所述傘體裁片為第一腰的長(zhǎng)度大于第二腰的長(zhǎng)度的非等腰扇環(huán)形裁片，并且其中一個(gè)所述非等腰扇環(huán)形裁片的所述第一腰與另一所述非等腰扇環(huán)形裁片的所述第二腰在兩端處及沿所述第二腰的長(zhǎng)度方向拼合；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高空旋轉(zhuǎn)傘，其特征在于，當(dāng)圓心角大小相同時(shí)，所述非等腰扇環(huán)形裁片的底部弧邊相比于所述第一腰與所述第二腰長(zhǎng)度相等的等腰扇環(huán)形裁片的底部弧邊的長(zhǎng)度增加率不大于5％；

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的高空旋轉(zhuǎn)傘，其特征在于，所述非等腰扇環(huán)形裁片的拼接處設(shè)有加強(qiáng)筋(31)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空旋轉(zhuǎn)傘，其特征在于，所述高空旋轉(zhuǎn)傘在水平方向沿所述第二傘繩(40)設(shè)有籠式構(gòu)型的防纏機(jī)構(gòu)，用于防止所述第二傘繩(40)的纏繞。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高空旋轉(zhuǎn)傘，其特征在于，所述第二傘繩(40)在靠近所述傘體(30)一側(cè)設(shè)有至少兩根平行的防纏帶(50)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高空旋轉(zhuǎn)傘，其特征在于，所述第二傘繩(40)在靠近所述傘體(30)一側(cè)以及在靠近與所述第二驅(qū)動(dòng)器(60)的連接處一側(cè)分別設(shè)有至少兩根平行的防纏帶(50)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的高空旋轉(zhuǎn)傘，其特征在于，每相鄰兩條所述第二傘繩(40)之間的所述防纏帶(50)的長(zhǎng)度等于或略大于相鄰兩條所述第二傘繩(40)對(duì)應(yīng)位置之間的距離。

10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的高空旋轉(zhuǎn)傘，其特征在于，至少兩根平行的所述防纏帶(50)之間設(shè)有若干平行且傾斜的加強(qiáng)帶(51)，所述加強(qiáng)帶(51)朝所述第二氣流開(kāi)口(32)的方向傾斜。

技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)涉及一種高空旋轉(zhuǎn)傘，包括傘體；第一氣流開(kāi)口，設(shè)置在傘體的中心，主纜繩穿過(guò)第一氣流開(kāi)口；若干第一傘繩，一端連接第一氣流開(kāi)口的圓周，另一端連接至第一驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)軸，第一驅(qū)動(dòng)器能夠沿主纜繩上、下運(yùn)動(dòng)；若干第二氣流開(kāi)口，呈圓周狀均勻分布于傘體的傘身；若干第二傘繩，一端連接傘體的傘周，另一端連接第二驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)軸，所述第二驅(qū)動(dòng)器能夠沿主纜繩上、下運(yùn)動(dòng)。在傘體的中心和傘身都設(shè)置有氣流開(kāi)口，有利于在傘體內(nèi)形成規(guī)則的氣流通道從而有利于傘體保持穩(wěn)定，當(dāng)傘體打開(kāi)時(shí)，傘體內(nèi)部分氣流會(huì)經(jīng)由這些第二氣流開(kāi)口沿傘面切向噴出，從而帶動(dòng)傘體繞主纜繩旋轉(zhuǎn)，更有利于保持傘體在高空工作時(shí)的穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：王博強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海井蹊科技合伙企業(yè)（有限合伙）
技術(shù)研發(fā)日：20240108
技術(shù)公布日：2025/1/2