專利名稱：浮空式風(fēng)能接收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，具體而言是涉及一種利用高空氣流做功發(fā)電的浮 空式風(fēng)能接收裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)能接收裝置，就是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的裝置。目前常用的風(fēng)能接收裝置 是風(fēng)葉，裝在風(fēng)塔頂部帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。受風(fēng)塔高度的限制，這種風(fēng)能接收裝置只能接收利 用地面附近的風(fēng)能，而由于地面的風(fēng)速較低，能量較小，若想提高風(fēng)力發(fā)電的功率，只能盡 可能采用大尺寸的風(fēng)葉葉片，提高受風(fēng)面積，這也帶來(lái)成本的劇增，而風(fēng)葉尺寸由于材料、 工藝以及風(fēng)塔高度的限制，并不能無(wú)限制的增加，因而制約了發(fā)電能力的進(jìn)一步提高。因此，目前世界各國(guó)相繼研制了利用高空氣流做功的風(fēng)能接收裝置。其中一種是 意大利高空型風(fēng)箏發(fā)電技術(shù)，其工作原理是用大型滑翔傘(也就是所說(shuō)的風(fēng)箏)作為風(fēng)能 接收器，通過(guò)拉動(dòng)控制繩(計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成)，使逆風(fēng)上行的風(fēng)箏變形，從而降低風(fēng)阻，而對(duì) 側(cè)順風(fēng)下行風(fēng)箏則全張開(kāi)，全風(fēng)阻順風(fēng)飛行，兩側(cè)風(fēng)阻差形成機(jī)構(gòu)整體轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力。在風(fēng)能 轉(zhuǎn)化為機(jī)械能后，通過(guò)鋼絲繩將接收到的能量送到地面轉(zhuǎn)輪，由轉(zhuǎn)輪將能量送入發(fā)電機(jī)，完 成發(fā)電的目的。其方法過(guò)程為，首先將風(fēng)箏放入高空，這些風(fēng)箏的鋼絲拉繩沿地面架的圓周方向 均勻布置。風(fēng)箏會(huì)隨著風(fēng)向全部飄向下風(fēng)頭，此時(shí)，將逆風(fēng)(即運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向)一側(cè)的風(fēng) 箏利用電子裝置收緊拉線(在風(fēng)箏內(nèi)部，不是傳導(dǎo)動(dòng)力的鋼絲繩拉索)，導(dǎo)致風(fēng)箏迎風(fēng)面積 下降，風(fēng)阻減小，由于另一側(cè)的風(fēng)阻沒(méi)有變化，也就形成了風(fēng)阻的壓力差，導(dǎo)致風(fēng)阻大的一 側(cè)向下游繼續(xù)前進(jìn)，而風(fēng)阻小的一端向上游(相對(duì)于來(lái)風(fēng))逆行，這種壓差通過(guò)拉索傳給支 架，支架再將機(jī)械能同步傳給發(fā)電機(jī)，達(dá)到能量轉(zhuǎn)化的目的。這種風(fēng)能接收裝置其優(yōu)點(diǎn)為利用高空的高速風(fēng)能，單機(jī)功率可達(dá)百萬(wàn)千瓦；電 機(jī)和輸變電系統(tǒng)全部在地面，提高了安全性。和常規(guī)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相比，其建造成本也相對(duì) 較低。但缺點(diǎn)在于1、需要復(fù)雜的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，軸承處受到巨大的剪切應(yīng)力，摩擦消耗也很大，存在 死點(diǎn)。2、隨著風(fēng)箏的收放，不斷出現(xiàn)脈動(dòng)沖擊，導(dǎo)致發(fā)出的電是脈動(dòng)的，增加了輸變電系 統(tǒng)的投資，以及工作過(guò)程的復(fù)雜性。3、風(fēng)力的能量密度本來(lái)就很低，還要消耗動(dòng)力拉放風(fēng)箏，進(jìn)一步降低了風(fēng)能利用率。4、該技術(shù)需要計(jì)算機(jī)高度自動(dòng)化控制，而且周?chē)芯_的測(cè)風(fēng)裝置，由于工作 在不斷變動(dòng)中，沒(méi)有穩(wěn)定態(tài)(穩(wěn)定態(tài)下不僅不能工作，而且風(fēng)箏會(huì)掉下來(lái))，比飛機(jī)、導(dǎo)彈飛 行的過(guò)程(除起飛或擊中目標(biāo)外，全部是在近似穩(wěn)態(tài)工作的)都要復(fù)雜。所以，該技術(shù)穩(wěn)定 性很差。5、風(fēng)箏或者叫滑翔傘部分要增加拉繩機(jī)構(gòu)，提高了升空機(jī)構(gòu)的重量，使得將風(fēng)箏放上天變得更為困難。6、氣動(dòng)力學(xué)很差，幾乎完全是阻力型，效率低。7、操作復(fù)雜，實(shí)用性差上千米長(zhǎng)的繩子拉著足球場(chǎng)大的風(fēng)箏，如何放上去是個(gè)問(wèn) 題。而且整套系統(tǒng)十二個(gè)風(fēng)箏，放的過(guò)程中就完全有可能纏到一起。一旦風(fēng)太小，風(fēng)箏有可 能失去升力會(huì)掉下來(lái)。此外，還有采用高空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)型、高空兜風(fēng)輪型和高空直升機(jī)型等浮空式風(fēng)能 發(fā)電裝置，這些裝置的共同特點(diǎn)是將風(fēng)能接收裝置和發(fā)電機(jī)構(gòu)一起由浮空裝置升到空中， 接收高空風(fēng)能，并將產(chǎn)生的電能輸送回地面。這些發(fā)電裝置也都有一些共同的缺點(diǎn)1、由于 將風(fēng)能接收裝置與發(fā)電機(jī)構(gòu)都浮空布置在空中，造成風(fēng)能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大，制 約了其功率的進(jìn)一步提高；2、體積、重量都比較大的發(fā)電裝置都設(shè)置在空中，一旦墜毀，將 會(huì)對(duì)地面安全構(gòu)成威脅，安全性較差；3、對(duì)風(fēng)向有要求，即某些方向的風(fēng)接收的風(fēng)能較高， 對(duì)另一些方向的風(fēng)接收的風(fēng)能較低，而高空氣流多變性制約了其對(duì)風(fēng)能的有效利用4、需要 另外加裝浮空裝置，以便將發(fā)電裝置升入高空，增加了制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操控方便、成本低、 重量輕、使用安全性高且可有效利用高空風(fēng)能的浮空式風(fēng)能接收裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種浮空式風(fēng)能接收裝置，其包括一螺旋形氣囊，具有雙螺旋表面，內(nèi)裝輕質(zhì)氣體；數(shù)條牽引繩，分別沿所述氣囊縱向布置，并依次連接于氣囊各凸起外表面，各牽引 繩的下端與一用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置相連。作為一種可選擇的方案，所述螺旋形氣囊的雙螺旋表面是由二柱狀氣囊互相纏繞 而成，二柱狀氣囊相接處彼此連接。該柱狀氣囊在沒(méi)有組裝以前，呈現(xiàn)自然的直立柱狀，加 入系統(tǒng)后，受內(nèi)部拉繩或粘結(jié)縫、牽引繩的綜合作用，呈現(xiàn)螺旋上升的狀態(tài)。優(yōu)選地，所述柱狀氣囊的截面形狀呈圓形或橢圓形。所述氣囊之間可采用拉繩連 接或粘接連接。作為另一種可選擇的方案，所述螺旋形氣囊的雙螺旋表面是由一圓柱形氣囊內(nèi)相 對(duì)表面設(shè)置的牽拉索依次牽拉而形成，各牽拉索之間依次錯(cuò)開(kāi)一夾角，成螺旋狀布置。所述 牽拉索至少為兩排。作為第三種可選擇的方案，所述螺旋形氣囊的雙螺旋表面是由一圓柱形氣囊沿中 間盤(pán)旋粘合或縫合而形成。優(yōu)選地，本發(fā)明浮空式風(fēng)能接收裝置還包括副氣囊，該副氣囊設(shè)置在所述螺旋形 氣囊或柱狀氣囊內(nèi)，在該副氣囊上設(shè)有連通至大氣的氣閥，該氣閥在內(nèi)外壓差超過(guò)預(yù)定值 時(shí)開(kāi)啟。優(yōu)選地，所述副氣囊連接有補(bǔ)氣泵，該補(bǔ)氣泵由一在螺旋形氣囊或副氣囊內(nèi)設(shè)置 的壓力傳感器控制，在由于泄露或其它原因?qū)е侣菪螝饽覊毫Σ蛔銜r(shí)，向副氣囊內(nèi)補(bǔ)充空氣。因此，副氣囊的作用主要是根據(jù)高度變化導(dǎo)致的氣壓變化，從而引起的氣體體積變化，以及太陽(yáng)照射等引起的溫度和體積變化，用排放或注入空氣來(lái)平衡氣壓，保證氣囊安 全，并保持穩(wěn)定的空氣動(dòng)力學(xué)外形，此外，也避免浮升氣體的損失。副氣囊通過(guò)氣閥直接與 大氣連通，當(dāng)內(nèi)部氣壓與當(dāng)?shù)馗叨鹊拇髿鈮簤翰畛^(guò)達(dá)到設(shè)定安全值時(shí)，氣閥自動(dòng)打開(kāi)，排 出空氣。而當(dāng)壓力低于設(shè)定的保持穩(wěn)定外型的數(shù)值時(shí)，控制補(bǔ)氣泵開(kāi)啟，補(bǔ)充空氣，保持氣 壓。在所述氣囊的表面可以設(shè)有蒙皮，優(yōu)選地，該蒙皮材料為大麻布。所述輕質(zhì)氣體可以為氫氣或氦氣，也可采用其他比重小于空氣的氣體，優(yōu)選氦氣。在本發(fā)明中，螺旋形氣囊既是浮升裝置，以便將工作部件送到預(yù)定高度；同時(shí)又是 工作元件，用于接收風(fēng)能。其雙螺旋狀空氣動(dòng)力學(xué)外形，在風(fēng)力作用下同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)效應(yīng)， 即正向推動(dòng)和反向拉動(dòng)，產(chǎn)生扭矩，使得螺旋形氣囊沿中心線旋轉(zhuǎn)，做功能力大幅度提高。 螺旋形氣囊的旋轉(zhuǎn)通過(guò)牽引繩將動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的浮空式風(fēng)能接收裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)1、可以利用高空的高速風(fēng)流，同種類型、同樣截面積的風(fēng)能接收裝置，在1000米 高空產(chǎn)生比地面高27倍以上的能量。1000米高空的風(fēng)速是地面的三倍，則所攜帶的能量 是地面附近的27倍(根據(jù)風(fēng)能密度公式為P = 1/2 P V3)，如果該地區(qū)常年平均風(fēng)能密度為 500瓦，則1000米高空達(dá)13500瓦，即13. 5千瓦。2、單位投資小。地面附近和千米高空，如果要獲得相等的能量，本專利的受風(fēng)面積 只是地面面積的1/27，顯然，用于建造風(fēng)能接收裝置的單位投資要小得多。3、可以大型化。目前常規(guī)浮空發(fā)電技術(shù)無(wú)不因地球引力作用限制其進(jìn)一步大型 化，但本發(fā)明使用浮升氣體作為工作介質(zhì)，不僅不受重力限制，而且與重力方向相反，具備 大型化的絕對(duì)潛力。經(jīng)測(cè)算，本系統(tǒng)可以做到100萬(wàn)千瓦甚至更大，是目前實(shí)際生產(chǎn)的最大 常規(guī)風(fēng)電機(jī)能力的200倍以上。4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。由于本專利使用螺旋形氣囊作為最主要的風(fēng)能接收裝置，氣 囊采用最常見(jiàn)的圓形截面材料加工，既降低了加工工藝的復(fù)雜性，也縮短了加工時(shí)間，設(shè)備 和材料也都比較便宜，大大減少了加工成本，而且螺旋形氣囊既擔(dān)當(dāng)飛升高空的吊起裝置， 又擔(dān)當(dāng)風(fēng)能接收裝置，一套投資兩個(gè)功用，相當(dāng)于減少一個(gè)系統(tǒng)的投資。即便與常規(guī)風(fēng)力發(fā) 電技術(shù)比較，由于不需要昂貴的風(fēng)塔和葉片，材料成本不足常規(guī)風(fēng)電的一半。5、安全性好。本發(fā)明僅將氣囊升于空中，而其他設(shè)備全部放在地面，不存在因事故 將重物從高空墜落的風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)置的副氣囊可以有效防止氣囊破裂，而且即便氣囊突然整體 破裂，但牽引繩拉著破裂的氣囊，象失控的風(fēng)箏緩慢降落，并非直接摔下來(lái)，大大緩沖了對(duì) 地面的沖擊。6、先進(jìn)的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，保證了風(fēng)機(jī)的高效率發(fā)電。本發(fā)明具有良好的空氣動(dòng) 力學(xué)特性，既具有阻力型風(fēng)能接收機(jī)的高出力特性，又具有迎風(fēng)側(cè)、逆風(fēng)側(cè)(負(fù)壓區(qū))雙重 推動(dòng)的高轉(zhuǎn)速特性。而且由于具有很好的流線型，風(fēng)流順暢，克服了擾流問(wèn)題。7、全方向有效地接收風(fēng)能和靈活的調(diào)節(jié)技術(shù)。本發(fā)明風(fēng)能接收裝置能順應(yīng)各種氣 流變化，接受各個(gè)方向的風(fēng)能，提高風(fēng)能的利用效能，而且可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，無(wú)論哪個(gè)風(fēng)向 來(lái)風(fēng)，可自然將氣囊吹向下風(fēng)頭，風(fēng)大時(shí)氣囊傾斜角度增大，高度自然降低，受風(fēng)面積減小， 最大傾角狀態(tài)下，只有一個(gè)接近圓形受風(fēng)面(即幾乎完全水平的最大傾角狀態(tài))，而風(fēng)小時(shí) 則相反，對(duì)保持恒定的輸出功率，穩(wěn)定的角速度，穩(wěn)定的電流輸出頻率非常有益。并且使用牽引繩也可以方便調(diào)節(jié)風(fēng)能接收裝置的高度。8、應(yīng)用范圍廣，可以在陸地、沿海、沙漠等各種條件下使用。由于本發(fā)明螺旋形氣 囊四面都可以接收風(fēng)能并轉(zhuǎn)換成氣囊的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，很好地解決了海陸風(fēng)問(wèn)題，各方向同時(shí) 來(lái)風(fēng)也不影響正常作業(yè)，所有能量一并收集。夏季沙漠風(fēng)極小，但由于沒(méi)有植被，其吸收太 陽(yáng)熱量很大，溫度極高，比大氣溫度高得多，形成強(qiáng)對(duì)流，加之大量水蒸汽增加了空氣密度， 使得對(duì)流氣流做功能力成倍增加，本發(fā)明正好可以利用其發(fā)電。這是其它技術(shù)都不具有的 優(yōu)勢(shì)。9、啟動(dòng)風(fēng)速極低，在無(wú)風(fēng)條件下，利用熱對(duì)流也可工作。熱帶無(wú)風(fēng)或小風(fēng)區(qū)，只要 有太陽(yáng)照射，由于本專利使用非常輕的氫氣、氦氣等輕質(zhì)氣體作為介質(zhì)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性極小，啟 動(dòng)風(fēng)速極低。由于浮空部分承受的力與重力相反，而與對(duì)流空氣的方向一致，故很容易就使 得風(fēng)能接收裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以利用對(duì)流做功。10、整機(jī)無(wú)應(yīng)力集中，無(wú)安全弱點(diǎn)。本發(fā)明的特色之一就是，整機(jī)是隨風(fēng)的自然規(guī) 律，順著風(fēng)的方向運(yùn)行的，不存在彎折應(yīng)力發(fā)生處，整機(jī)安全系數(shù)一致，不需要專門(mén)的針對(duì) 弱點(diǎn)進(jìn)行高安全度設(shè)計(jì)。安全系數(shù)一致，不僅可以輕量化，而且不需要專門(mén)加固某一部分， 有助于減少設(shè)計(jì)和制造成本。11、由于牽引繩、纖維材料等均是抗拉強(qiáng)度要比抗壓強(qiáng)度高得多，而本發(fā)明除電機(jī) 和基礎(chǔ)支架外，整機(jī)只受到拉力，可以輕量化高安全地工作，并發(fā)揮材料的特性，降低成本。12、可以在從地面到高空一定高度范圍內(nèi)工作，當(dāng)風(fēng)太大的時(shí)候，可通過(guò)牽引繩將 風(fēng)能接收裝置收回到較低的位置繼續(xù)工作。13、由于氣囊質(zhì)量很小，允許以較高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，其離心力也不至于損壞氣囊，這是 優(yōu)于現(xiàn)有浮空發(fā)電技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)。風(fēng)能接受裝置的相對(duì)高轉(zhuǎn)速，可以簡(jiǎn)化地面變速箱的 復(fù)雜程度，從而降低投資。14、本發(fā)明氣囊表面采用的大麻布蒙皮材料，即能提高氣囊的表面強(qiáng)度，而且具有 重量輕，抗紫外線能力、抗水浸能力高，從而大大延長(zhǎng)風(fēng)能接收裝置的壽命。


圖1是本發(fā)明風(fēng)能接收裝置第一實(shí)施例的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖1中其中一條柱狀氣囊于直立狀態(tài)時(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明風(fēng)能接收裝置第二實(shí)施例的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4的俯視圖。圖6是本發(fā)明風(fēng)能接收裝置第三實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中10、螺旋形氣囊11、柱狀氣囊12、牽引繩13、蒙皮14、副氣囊 15、氣閥20、螺旋形氣囊21、牽引繩22、牽拉索23、副氣囊24、氣囊空腔25、氣閥30、螺旋形氣囊31、牽引繩
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng) 對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。圖1表示的是本發(fā)明第一實(shí)施例的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的俯視圖。如圖 1、圖2所示，本發(fā)明的浮空式風(fēng)能接收裝置，其包括—螺旋形氣囊10，是由二根柱狀氣囊11互相纏繞形成雙螺旋表面，二柱狀氣囊11 相接處彼此連接，內(nèi)裝氫氣或氦氣等輕質(zhì)氣體；二柱狀氣囊11之間的連接可以采用內(nèi)部拉 繩或直接粘接。四條牽引繩12，分別沿螺旋形氣囊10縱向布置，并依次連接于螺旋形氣囊10各凸 起外表面，各牽引繩12的下端與一用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置(圖略)相連。上述柱狀氣囊11在沒(méi)有組裝以前，呈現(xiàn)自然的直立柱狀，如圖3所示，加入系統(tǒng)后， 僅僅需要將兩根柱狀氣囊按設(shè)計(jì)的曲線連接在一起，再固定好牽引繩就可以了。受內(nèi)部拉繩 或粘結(jié)縫、牽引繩12的綜合作用，呈現(xiàn)螺旋上升的狀態(tài)，圖中顯示螺旋形氣囊10的是右旋螺 旋狀態(tài)，在各螺旋的下側(cè)構(gòu)成迎風(fēng)面，上側(cè)構(gòu)成背風(fēng)面，其在風(fēng)的作用下，風(fēng)能接收裝置會(huì)產(chǎn) 生向左旋轉(zhuǎn)的扭矩而向左轉(zhuǎn)，即在俯視時(shí)沿順時(shí)針風(fēng)向旋轉(zhuǎn)。同樣，二柱狀氣囊U也可以盤(pán) 繞成左旋方向，其與右旋氣囊其它結(jié)構(gòu)基本相同，只是受力方向相反，旋轉(zhuǎn)方向相反。在圖2中，所述柱狀氣囊11的截面形狀呈圓形。該柱狀氣囊的截面形狀也可為橢 圓形，可以采用在橢圓形長(zhǎng)軸一側(cè)彼此連接后再扭轉(zhuǎn)成螺旋形并由牽引繩固定。圓柱形氣 囊或橢圓柱形氣囊在盤(pán)繞成螺旋形氣囊時(shí)可能會(huì)有少許的變形，但不會(huì)影響整體形狀和受 力。圖3是圖1中其中一條柱狀氣囊于直立狀態(tài)時(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1、圖2和 圖3所示，本發(fā)明浮空式風(fēng)能接收裝置還包括副氣囊14，該副氣囊14設(shè)置在所述柱狀氣囊 11內(nèi)，在該副氣囊14上設(shè)有連通至大氣的氣閥15，該氣閥15在內(nèi)外壓差超過(guò)預(yù)定值(比 如50 150kPa)時(shí)開(kāi)啟，避免螺旋形氣囊因壓力過(guò)高而破裂。所述副氣囊14連接有補(bǔ)氣泵(圖未示)，該補(bǔ)氣泵由一壓力傳感器控制，壓力傳感 器設(shè)置在螺旋形氣囊或副氣囊內(nèi)，在柱狀氣囊11壓力低于預(yù)定值時(shí)，控制補(bǔ)氣泵開(kāi)啟，向 副氣囊14補(bǔ)充空氣，使得副氣囊膨脹而補(bǔ)充因柱狀氣囊11泄露或其它原因減少的壓力，以 保持柱狀氣囊11穩(wěn)定的動(dòng)力學(xué)外形。補(bǔ)氣泵的動(dòng)力可以由地面提供，也可以由設(shè)置在螺旋形氣囊頂部或底部的發(fā)電設(shè) 備提供。一個(gè)方案是在螺旋形氣囊的頂部設(shè)置一個(gè)小型的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，該風(fēng)能發(fā)電設(shè)備 包括一個(gè)小型的螺旋形氣囊，該小氣囊的螺旋方向與大氣囊螺旋方向相反，在本實(shí)施例中 是左旋的。小氣囊連接于一轉(zhuǎn)盤(pán)，該轉(zhuǎn)盤(pán)與連接于固定于大氣囊頂部的發(fā)動(dòng)機(jī)的電機(jī)軸相 連接，可以帶動(dòng)該發(fā)電機(jī)發(fā)電。小氣囊由于與大氣囊的螺旋旋向相反，可使發(fā)電機(jī)獲得雙倍 的動(dòng)力，可用較小的發(fā)電設(shè)備，保證補(bǔ)氣泵的動(dòng)力供應(yīng)。而本發(fā)明小氣囊由于體積較小，泄 漏點(diǎn)較少，可以保證較長(zhǎng)時(shí)間使用壽命而不用補(bǔ)充氣體。此外，發(fā)電機(jī)與補(bǔ)氣泵之間系常規(guī) 的電氣連接，二者之間也可設(shè)置蓄電裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的記載即可以實(shí)現(xiàn) 上述方案，此不贅述。參見(jiàn)圖3，在所述柱狀氣 11的表面可以設(shè)有蒙皮13，以能提高氣囊的表面強(qiáng)度。 該蒙皮材料可為大麻布，大麻布具有重量輕，抗紫外線能力、抗水浸能力高等優(yōu)點(diǎn)，從而能大大延長(zhǎng)風(fēng)能接收裝置的壽命。圖4是本發(fā)明風(fēng)能接收裝置第二實(shí)施例的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是圖4的俯視圖。如圖4、圖5所示，該螺旋形氣囊20的雙螺旋表面是由一圓柱形氣囊內(nèi)相對(duì)表面設(shè) 置的牽拉索22依次牽拉而形成，各牽拉索22從上到下均勻分布，并沿圓周方向彼此依次錯(cuò) 開(kāi)一夾角，成螺旋狀布置，從而在圓柱形氣囊內(nèi)形成二個(gè)彼此連通的氣囊空腔24，并在圓柱 形氣囊外表面形成雙螺旋表面。圖5所示牽拉索22為一排，實(shí)際上牽拉索可以根據(jù)需要排列成二排或二排以上。該實(shí)施例的風(fēng)能接收裝置，由于螺旋形氣囊20是由一個(gè)圓柱形氣囊經(jīng)牽拉變形 而成，不需要像第一實(shí)施例那樣要用二個(gè)氣囊纏繞并固定，其加工相對(duì)容易，外形也比較穩(wěn) 定，并且可以通過(guò)控制牽拉索的長(zhǎng)度和并列的牽拉索的寬度，調(diào)節(jié)螺旋形氣囊的形狀，改變 受風(fēng)面積，適應(yīng)不同環(huán)境條件。在螺旋形氣囊20內(nèi)也可設(shè)置副氣囊23，由于本實(shí)施例中螺旋形氣囊20的二個(gè)氣 囊空腔24彼此連通，可以只設(shè)置一個(gè)副氣囊，而在對(duì)稱位置設(shè)置配重，保證螺旋形氣囊旋 轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)平衡。也可以如圖4、圖5所示設(shè)置二個(gè)副氣囊23。所述副氣囊可以如圖3所示 為筒狀，貼附于氣囊空腔24內(nèi)壁；還可為周邊粘貼于氣囊空腔24內(nèi)壁的覆設(shè)層，而與氣囊 空腔的內(nèi)壁構(gòu)成所述副氣囊。在螺旋形氣囊20表面設(shè)有六條牽引繩21，同第一實(shí)施例一樣，牽引繩21頂端連接 在螺旋形氣囊20上部的螺旋凸起部位，牽引繩21中間依次連接到該螺旋形氣囊20的凸起 部，牽引繩21下端連接到一驅(qū)動(dòng)裝置，如一驅(qū)動(dòng)架(圖未示)，該驅(qū)動(dòng)架連接于發(fā)電機(jī)軸，并 能隨螺旋形氣囊的擺動(dòng)而擺動(dòng)(其具體結(jié)構(gòu)在本發(fā)明人的另一項(xiàng)發(fā)明專利中會(huì)涉及)，在 該螺旋形氣囊受風(fēng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠通過(guò)驅(qū)動(dòng)架帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。圖6是本發(fā)明風(fēng)能接收裝置第三實(shí)施例的俯視圖。如圖6所示，所述螺旋形氣囊30的雙螺旋表面是由一圓柱形氣囊沿相對(duì)的中間位 置盤(pán)旋粘合或縫合而形成。并且與第一實(shí)施例類似，都是通過(guò)牽引繩31固定。在本實(shí)施例 中，沒(méi)有設(shè)置副氣囊。在本發(fā)明中副氣囊并不是必須配置的，在某些環(huán)境變化(如溫度、壓 力)比較小的地方，也可以不用副氣囊，依然能夠保證氣囊較高的壽命。本發(fā)明其余結(jié)構(gòu)與 第一實(shí)施例類似，不再贅述。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，也可以將上述技術(shù)內(nèi) 容進(jìn)行組合形成其他的技術(shù)方案，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾，以及形成的其他技術(shù)方案也應(yīng)視為本 發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種浮空式風(fēng)能接收裝置，其特征在于包括一螺旋形氣囊，具有雙螺旋表面，內(nèi)裝輕質(zhì)氣體；數(shù)條牽引繩，分別沿所述螺旋形氣囊縱向布置，并依次連接于氣囊各凸起外表面，各牽引繩的下端與一用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮空式風(fēng)能接收裝置，其特征在于所述螺旋形氣囊的雙螺 旋表面是由二柱狀氣囊互相纏繞而成，二柱狀氣囊相接處彼此連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浮空式風(fēng)能接收裝置，其特征在于所述柱狀氣囊的截面形 狀呈圓形或橢圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的浮空式風(fēng)能接收裝置，其特征在于所述柱狀氣囊之間 采用拉繩連接或粘接連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮空式風(fēng)能接收裝置，其特征在于所述螺旋形氣囊的雙螺 旋表面是由一圓柱形氣囊內(nèi)相對(duì)表面設(shè)置的牽拉索依次牽拉而形成，各牽拉索之間依次錯(cuò) 開(kāi)一夾角，成螺旋狀布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浮空式風(fēng)能接收裝置，其特征在于所述牽拉索至少為兩排。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮空式風(fēng)能接收裝置，其特征在于所述螺旋形氣囊的雙螺 旋表面是由一圓柱形氣囊沿中間盤(pán)旋粘合或縫合而形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3和5-7中任一項(xiàng)所述的浮空式風(fēng)能接收裝置，其特征在于還包 括副氣囊，該副氣囊設(shè)置在所述螺旋形氣囊內(nèi)，在該副氣囊上設(shè)有連通至大氣的氣閥，該氣 閥在內(nèi)外壓差超過(guò)預(yù)定值時(shí)開(kāi)啟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的浮空式風(fēng)能接收裝置，其特征在于所述副氣囊連接有補(bǔ)氣 泵，該補(bǔ)氣泵由一在螺旋形氣囊或副氣囊內(nèi)設(shè)置的壓力傳感器控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3和5-7中任一項(xiàng)所述的浮空式風(fēng)能接收裝置，其特征在于在所 述螺旋形氣囊的表面設(shè)有蒙皮。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的浮空式風(fēng)能接收裝置，其特征在于該蒙皮材料為大麻布。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-3和5-7中任一項(xiàng)所述的浮空式風(fēng)能接收裝置，其特征在于所述 輕質(zhì)氣體為氫氣或氦氣。全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種浮空式風(fēng)能接收裝置，其包括一螺旋形氣囊和數(shù)條牽引繩，所述螺旋形氣囊具有雙螺旋表面，內(nèi)裝輕質(zhì)氣體；所述牽引繩分別沿所述螺旋形氣囊縱向布置，并依次連接于氣囊各凸起外表面，各牽引繩的下端與一用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置相連。所述螺旋形氣囊的雙螺旋表面可以由二柱狀氣囊互相纏繞而成，二柱狀氣囊相接處彼此連接。所述螺旋形氣囊的雙螺旋表面也可由一圓柱形氣囊內(nèi)相對(duì)表面設(shè)置的牽拉索依次牽拉而形成，各牽拉索之間依次錯(cuò)開(kāi)一夾角，成螺旋狀布置。該浮空式風(fēng)能接收裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操控方便、成本低、重量輕、使用安全性高且可有效利用高空風(fēng)能。
文檔編號(hào)F03D5/06GK101956662SQ200910158160
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者張陽(yáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)中煤能源集團(tuán)有限公司