[发明专利]具高效姿态控制机构的风筝风力发电系统

说明书

技术领域

本发明涉一种具高效姿态控制机构的风筝风力发电系统，属于风力动能利用的能源领域。

背景技术

关于利用风筝来获取高空风力动力进行发电的技术原理，本发明人已经在《风筝风力发电系统》的专利申请(CN2012101309070)中对利用原理进行了说明，它是利用风筝操控线系在地面转盘旋臂端头上，风筝操控线在圆周上不同相位所给予旋臂拉力不同的原理来实现的不断拉动转盘旋转进而发电的。本发明人经过进一步研究，发现可以通过改进风筝姿态控制机构的结构，来获取更多的动力。

发明内容

本发明主要是提供一种高效的风筝姿态控制机构以及由它与风筝组成的风力发电系统，该系统同样包括地面部分和空中部分，地面部分主要有转盘、转盘旋臂上的风筝姿态控制机构、转动平台、动力传递和做功装置等，空中部分包括风筝的类型、风筝留空的办法等。

本发明的转盘是一种具有多个呈放射状安装在中心转轴上旋臂的转架，旋臂均匀分布在以中心转轴为圆心的平面，如图１所示，转盘的中心安装有转轴，转轴上安装有齿轮等传功的部件，这些部件将转盘转动所形成的力传递给发电机等做功机械；旋臂的内端连接在转轴上，旋臂的外端安装风筝姿态控制机构。

本发明的高效风筝姿态控制机构，是安装在旋臂外端头上的一个能够随旋臂位于转动圆周不同相位而改变风筝前后操控线长度的机构，其原理是，当转盘旋转时，安装在转盘旋臂外端上的轴与连接风筝前后操控线上的臂之间会产生相对的运动，利用这个相对运动，就可以让前操控线的连接臂对后操控线连接臂动作的进行控制，或者是让后操控线上连接臂对前操控线上的连接臂动作的进行控制。为达到这个目的，风筝姿态控制机构的基本结构是：一根轴上开有槽，槽内安装有伸缩键，伸缩键凸出槽的外表分成两部分，一部分是矩形面，另一部分是斜面；在轴上还装有两个套筒，其中一个套筒的形状为套筒壁有凸出部分，另一个套筒的形状为套筒壁上有凹口部分，套筒壁凸出部分对应于伸缩键的斜面，套筒壁凹口的部分对应于伸缩键的矩形面，当套筒的凸出部分压过伸缩键时，伸缩键被压进槽内，带凹口部分的套筒就能够绕轴转动，当套筒的凸出部分离开伸缩键后，带凹口部分的套筒会被键的矩形面卡住，该开有槽的轴称为控制轴。每个套筒上均连接有一条臂，风筝前、后操控线分别连接在其中的一条臂上，如图2所示。前、后操控线连接在套筒臂上的组合不同，风筝拉动转盘的运动方式随之变化，一种运动方式为上死点卸力方式，另一种运动方式下死点加力方式，由于存在这两种运动方式，因此本发明的系统比使用具有固定支臂的操控线控制机构的转盘在利用风能上更加具有效率。

所述的上死点卸力方式，如图3所示，即当风筝牵引转盘旋臂至最前方点ａ相位时，后操控线X做出一个伸长的动作，使风筝卸去力，风筝容易被逆风拉动，即容易按旋转方向ｒ拉动，当前操控线连接在带凸出部分的套筒臂上时实现此种运动方式；所述的下死点加力方式，如图4所示，即当风筝牵引转盘旋臂到达最后方点C相位时，风筝前操控线S做出一个往前送的动作，使风筝的前操控线S迅速位于后操控线X之前，风筝在顺风方向的牵引力增加，即旋转方向ｒ向上的牵引力迅速增加，当后操控线连接在带凸出部分的套筒臂上时实现此种运动方式。

本发明的转盘有两种放置方式，一种是垂直放置，即转盘平面与水平面垂直，另一种是水平放置，即转盘平面与水平面平行，当转盘采用垂直放置方式时，一般采用两条旋臂，旋臂之间呈180度夹角，旋臂分别安装在中心转轴上齿轮的两侧，如图5所示；当转盘采用水平方式放置时，可以采用多条旋臂，所有旋臂都在齿轮上方的一侧，如图6所示。

当本发明的转盘采用垂直放置方式时，整个地面系统必须安装在一个旋转的平台之上，以适应风向的变化，如图5所示，整个系统安装在旋转平台11上，当本发明的转盘以水平方式放置时，则不需要旋转的平台。

本发明获取风力动能的风筝，必须是具有前后两条操控线的风筝，风筝类型可以采用两种形式，一种形式是自由飞行的风筝或风筝组，即每个风筝或风筝是单独飞行的，转盘垂直放置和水平放置均可以采用这种形式的风筝；另一种形式是采用气球系留绳留空的风筝或风筝组，如图7所示，当采用这种形式时，用于系留气球的至少有两根平行的系留绳，最好是采用四根系留绳，每个风筝或风筝组分别用滑环悬挂在气球系留绳上，这适合于转盘垂直放置的情况。

本发明使用更加高效的风筝姿态控制机构实现了在上死点卸力或者下死点加力的目的，使风筝的回拉阻力减小或者牵引的动力增加，能够更多地提供风筝的牵引力，拉到转盘更有力地旋转，提高风筝的牵引效率。

附图说明

图1为本发明的转盘结构图。图中：