專利名稱：軌道式風(fēng)力動力系統(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)換系統(tǒng)，尤其是涉及一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械動能的軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。并且，風(fēng)能蘊涵量巨大，全球的風(fēng)能約為2. 74 χ 109MW，其中可利用的風(fēng)能為2 χ 107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。但由于技術(shù)的限制，目前將風(fēng)能真正利用起來的只有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，也就是公知的漿葉式發(fā)電機，這種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備存在著以下不足
1、發(fā)電設(shè)備佇立在離地面幾十米處。此位置的風(fēng)速低，約為每秒5米，且風(fēng)向多變，發(fā)電的功率度和穩(wěn)定性都不高。在掃風(fēng)方式的狀態(tài)下，其風(fēng)能利用率僅為風(fēng)能通過量的10%—20%,難以滿足各地生產(chǎn)與生活的用電需求。2、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備對地形環(huán)境要求高，需要大量空曠廣闊的場地，因此大都建設(shè)在偏遠地區(qū)或海岸邊，導(dǎo)致建設(shè)成本和維護費用過高。3、占地面積大，機組分散，輸變送電裝置復(fù)雜，不利于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。另外，隨著海拔高度的增加，風(fēng)速會逐漸增加，在幾千米的高空中，其風(fēng)速可達到地面的十幾倍甚至幾十倍，且風(fēng)向穩(wěn)定。然而，目前真正應(yīng)用在幾千米高空的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備仍處于空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械動能的軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)，以解決目前風(fēng)能發(fā)電設(shè)備無法應(yīng)用在幾千米高空導(dǎo)致無法利用高空風(fēng)能的技術(shù)問題。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)，其包括固定在地面的環(huán)型軌道；裝設(shè)在環(huán)型軌道上的多個滑動機座，且相鄰滑動機座之間使用牽引帶連接；多個設(shè)置在環(huán)型軌道內(nèi)側(cè)耦合連接牽引帶的傳動裝置；每個傳動裝置分別與一個做功裝置傳動連接；每個滑動機座上均通過纜繩分別連接一個位于高空的傘梯；當(dāng)任意一個傘梯從逆風(fēng)方向運動至順風(fēng)方向時，控制該傘梯中的做功傘打開；當(dāng)任意一個傘梯從順風(fēng)方向運動至逆風(fēng)方向時，控制改傘梯中的做功傘收合。其中，傘梯具體包括依次連接在纜繩上的一個或多個做功傘和一個或多個平衡傘，且平衡傘牽引在做功傘的上方；用于控制做功傘打開或收合的開合控制器，其連接在纜繩上且位于做功傘的下方；設(shè)置在做功傘和平衡傘之間的纜繩上的擋塊；做功傘的傘形邊緣上連接至少3根細繩，每根細繩的另一端固定連接位于做功傘下方且套接設(shè)置在纜繩上的滑筒，且滑筒通過傘控制繩連接開合控制器。其中，開合控制器包括小卷揚機、位置檢測器和用于與中央控制器進行通信的通信模塊，小卷揚機與滑筒之間通過傘控制繩連接。
其中，當(dāng)任意一個傘梯中的位置檢測器檢測到該傘梯從逆風(fēng)方向運動至順風(fēng)方向時，由通信模塊向中央處理器發(fā)出第一提示信號，中央處理器發(fā)出第一控制信號，小卷揚機根據(jù)第一控制信號控制將傘控制繩的長度縮短并保持為一個較短的固定長度使做功傘打開。其中，當(dāng)任意一個傘梯中的位置檢測器檢測到該傘梯從順風(fēng)方向運動至逆風(fēng)方向時，由通信模塊向中央處理器發(fā)出第二提示信號，中央處理器發(fā)出第二控制信號，小卷揚機根據(jù)第二控制信號控制將傘控制繩的長度變長使做功傘收合。其中，環(huán)型軌道采用單軌或雙軌結(jié)構(gòu)的圓形軌道或橢圓形軌道。其中，牽引帶為皮帶或鏈條，傳動裝置為與牽引帶相配合的皮帶輪或鏈輪。其中，做功裝置為發(fā)電機、抽水機或攪拌機。其中，在環(huán)型軌道上等間距設(shè)置至少3個滑動機座。比如，在環(huán)型軌道上等間距設(shè)置10個滑動機座。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1、相比于傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備而言，由于本發(fā)明是利用高空的風(fēng)能，對地面的地理形貌沒有特別要求，可安裝在離城市較近的地方，占地面積小，配合環(huán)型軌道的轉(zhuǎn)動方式，滑動機座的轉(zhuǎn)動軌跡預(yù)先固定，不僅可以提高運行的安全系數(shù)，最大限度的發(fā)揮了環(huán)型軌道的支承作用，而且有利于節(jié)約建筑材料，降低成本，節(jié)省各項供電設(shè)備資源；
2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，每組傘梯的做功傘均由獨立的開合控制器實現(xiàn)監(jiān)控和調(diào)節(jié)，保證其設(shè)備的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和持續(xù)性，通過開合控制器的調(diào)控，實現(xiàn)做功傘的升力周期性交替，從而使纜繩產(chǎn)生的拉力帶動滑動機座沿著環(huán)型軌道轉(zhuǎn)動，把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能，進而通過機械能帶動做功機器轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)發(fā)電機輸出大功率，穩(wěn)定性強的電能，相比傳統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備便宜，實際分?jǐn)偟矫慷入娚系某杀靖?，有利于風(fēng)能技術(shù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，廣泛應(yīng)用能夠產(chǎn)生明顯的社會、經(jīng)濟效益；
3、本發(fā)明在傘梯的轉(zhuǎn)動過程中實現(xiàn)了開傘的一側(cè)具有盡可能大的迎風(fēng)面積，而閉傘的一側(cè)具有盡可能小的氣流阻力，做功時具有盡可能大的迎風(fēng)面積，而非做功時的氣流阻力盡可能小，改掃風(fēng)面積為受風(fēng)面積，穩(wěn)定性強，因而具有理想的風(fēng)能利用率，對風(fēng)力發(fā)電的研究和開發(fā)具有重大和深遠的現(xiàn)實意義。


圖1是本發(fā)明的俯視圖；圖2是傘梯的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明提出的軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)包括固定在地面的環(huán)型軌道1 ；裝設(shè)在環(huán)型軌道1的軌道上的多個滑動機座2，且相鄰的兩個滑動機座2之間使用牽引帶3予以連接；多個設(shè)置在環(huán)型軌道1內(nèi)側(cè)耦合連接牽引帶3的傳動裝置4 ；每個傳動裝置4與一個做功裝置7傳動連接；且每個滑動機座2上均通過纜繩(圖1中未繪示)連接一個位于高空的傘梯(圖1中未繪示)。
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由于高空風(fēng)能對傘梯做功，傘梯拉動纜繩進而帶動滑動機座2在環(huán)型軌道1上滑行，從而通過傳動裝置4帶動做功裝置7運動，實現(xiàn)高空風(fēng)能轉(zhuǎn)換為帶動做功裝置7運動的機械能。在一個優(yōu)選實施例中，環(huán)型軌道1采用單軌或雙軌結(jié)構(gòu)的圓形軌道或橢圓形軌道，牽引帶3為鏈條或皮帶，傳動裝置4為與鏈條嚙合的鏈輪或與皮帶配合的皮帶輪，做功裝置7為發(fā)電機、抽水機或攪拌機。結(jié)合圖2所示，傘梯6包括依次連接在纜繩5上的一個或多個做功傘61和一個或多個平衡傘62 (圖2所示為2個平衡傘62)，且平衡傘62牽引在做功傘61的上方；用于控制做功傘61開合運動(打開或收合)的開合控制器63，其連接在纜繩5上且位于做功傘61的下方；設(shè)置在做功傘61和平衡傘62之間的纜繩5上的擋塊64。并且，在做功傘61的傘形邊緣上連接至少3根細繩611，每根細繩611的一端系住所述做功傘61的外側(cè)邊緣，另一端固定連接位于做功傘61下方且套接設(shè)置在纜繩5上的滑筒65 ；在滑筒65下方的纜繩5上固定連接開合控制器63，開合控制器63內(nèi)裝有小卷揚機631、位置檢測器632和用于與地面上的中央控制器進行通信的通信模塊633，小卷揚機631與滑筒65之間通過傘控制繩(圖2中未繪示)連接，所述傘控制繩在開合控制器63中小卷揚機631的帶動下控制做功傘61的開合。在工作過程中，傘梯6的工作過程如下1、未工作狀態(tài)下，做功傘61處于收攏狀態(tài)。2、當(dāng)做功傘61順風(fēng)方向運動時，隨著風(fēng)速、風(fēng)力的增加，做功傘61受風(fēng)力作用開始帶動上行。在一定條件下(此條件可以由用戶設(shè)定)，開合控制器63根據(jù)中央控制器發(fā)出的第一控制信號，控制小卷揚機631轉(zhuǎn)動收攏傘控制繩，并于攏傘控制繩后鎖緊(若小卷揚機631在開合控制器63收到第一控制信號之前，已經(jīng)收攏傘控制繩，則小卷揚機631直接鎖緊——即不做任何方向的轉(zhuǎn)動)，使傘控制繩處于收緊狀態(tài)(連接在小卷揚機631與滑筒65之間的傘控制繩的長度較短)；做功傘61在上風(fēng)過程中，通過細繩611拉動滑筒65沿著纜繩5上升，而滑筒65通過傘控制繩帶動開合控制器63上升運動，且由于開合控制器63固定在纜繩5，從而由開合控制器63帶動纜繩5上升運動。3、當(dāng)風(fēng)速達到一定的條件時，做功傘61已完全打開，小卷揚機631鎖緊。由于做功傘61打開時迎風(fēng)面積很大，在風(fēng)力的作用下，做功傘61繼續(xù)上升使纜繩5產(chǎn)生很大的向上的牽引力。4、在一定條件下(此條件可以由用戶設(shè)定)，開合控制器63根據(jù)中央控制器發(fā)出的第二控制信號控制小卷揚機631解鎖，此時小卷揚機631可自由轉(zhuǎn)動，使連接在小卷揚機631與滑筒65之間的傘控制繩的長度變長；同時，由于做功傘61保持打開狀態(tài)在風(fēng)的作用下繼續(xù)上升，傘控制繩帶動小卷揚機631轉(zhuǎn)動，使開合控制器63此時卻不跟隨做功傘61繼續(xù)上升(即使保持開合控制器63與卷筒65之間纜繩5的長度化)；由于在纜繩5上方設(shè)有擋塊64，做功傘61的傘形頂部被擋塊64阻擋停止上升，而滑筒65在慣性作用下繼續(xù)上升，從而使系在滑筒65與做功傘61外側(cè)邊緣之間的細繩611不再受力，使做功傘61收合起來。因此，開合控制器63可以在中央控制器的控制下，控制做功傘61周期交替的開發(fā)-合攏。一般而言，當(dāng)做功傘61在順風(fēng)方向運動時，控制做功傘61打開做功；相反，在逆風(fēng)方向運動時，控制做功傘61合攏以減小運動阻力。
結(jié)合圖3所示，在一個具體實施例中，在環(huán)型軌道1的軌道上均勻分布10個滑動機座2，每個滑動機座2的轉(zhuǎn)軸上纏繞一根纜繩5，由纜繩5連接一個傘梯6。從圖3可以看出，無論方向怎樣，這10個傘梯6中，總是有5個傘梯6的做功傘61處于打開狀態(tài)(包括未完全打開狀態(tài)、完全打開狀態(tài)、未完全收攏狀態(tài))，而另5個傘梯6的做功傘61處于合攏狀態(tài)。 因此，對于每個傘梯6而言設(shè)定傘梯6從逆風(fēng)方向轉(zhuǎn)動至順風(fēng)方向的臨界位置設(shè)置為第一工作位置，從順風(fēng)方向轉(zhuǎn)動至逆風(fēng)方向的臨界位置設(shè)置為第二工作位置。當(dāng)任意一個傘梯6中位置檢測器632檢測到達第一工作位置時，該傘梯6中通信模塊633通過無線通信方式向地面的中央處理器發(fā)出第一提示信號，由中央處理器發(fā)出第一控制信號給開合控制器63。開合控制器63根據(jù)第一控制信號控制小卷揚機631快速轉(zhuǎn)動收起傘控制繩，傘控制繩收起之后小卷揚機631緊鎖；同時在風(fēng)力的作用下做功傘61打開進行新一輪的上升做功運動。做功傘61上升做功時，拉動纜繩5向上運動，由纜繩5牽引滑動機座2沿著環(huán)型軌道1的軌道轉(zhuǎn)動，牽引帶3隨著滑動機座2轉(zhuǎn)動，通過傳動裝置4將牽引帶3轉(zhuǎn)動的機械能傳遞至做功裝置7，實現(xiàn)帶動做功裝置7做功。當(dāng)任意一個傘梯6中位置檢測器632檢測到達第二工作位置時，此時，該傘梯6中通信模塊633通過無線通信方式向地面的中央處理器發(fā)出第二提示信號，由中央處理器發(fā)出第二控制信號給開合控制器63。開合控制器63根據(jù)第二控制信號控制小卷揚機631解鎖，此時小卷揚機631可自由轉(zhuǎn)動，使連接在小卷揚機631與滑筒65之間的傘控制繩的長度變長；做功傘61的傘形頂部被擋塊64阻擋停止上升，而滑筒65在慣性作用下繼續(xù)上升，從而使系在滑筒65與做功傘61外側(cè)邊緣之間的細繩611不再受力，使做功傘61收合起來。因此，任意一個傘梯6在運動到順風(fēng)方向時，做功傘61打開開始做功，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能；任意一個傘梯6在運動到逆風(fēng)方向時，做功傘61合攏停止做功，且使做功傘61在逆風(fēng)方向運動時收到的阻力較小。綜上，本發(fā)明多個傘梯6通過纜繩5與滑動機座2連接，通過控制傘梯6中做功傘61的升力周期性交替，從而使纜繩5產(chǎn)生不同方向的拉力，帶動滑動機座2沿著環(huán)型軌道1的軌道轉(zhuǎn)動，由滑動機座2帶動調(diào)節(jié)平衡狀態(tài)的拉動牽引帶3的轉(zhuǎn)動，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能，進而通過傳動裝置4帶動做功裝置7轉(zhuǎn)動。另外，本發(fā)明可根據(jù)需求，在牽引帶3上集成多個滑動機座2和傘梯6，傘梯6的做功傘61可以在任何風(fēng)速下工作，不需要其他輔助設(shè)備，集成化程度高，具有巨大的風(fēng)能轉(zhuǎn)換能力。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，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、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括固定在地面的環(huán)型軌道；裝設(shè)在環(huán)型軌道上的多個滑動機座，且相鄰滑動機座之間使用牽引帶連接；多個設(shè)置在環(huán)型軌道內(nèi)側(cè)耦合連接牽引帶的傳動裝置；每個傳動裝置分別與一個做功裝置傳動連接；每個滑動機座上均通過纜繩分別連接一個位于高空的傘梯；當(dāng)任意一個傘梯從逆風(fēng)方向運動至順風(fēng)方向時，控制該傘梯中的做功傘打開；當(dāng)任意一個傘梯從順風(fēng)方向運動至逆風(fēng)方向時，控制該傘梯中的做功傘收合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)，其特征在于，傘梯具體包括依次連接在纜繩上的一個或多個做功傘和一個或多個平衡傘，且平衡傘牽引在做功傘的上方；用于控制做功傘打開或收合的開合控制器，其連接在纜繩上且位于做功傘的下方；設(shè)置在做功傘和平衡傘之間的纜繩上的擋塊；做功傘的傘形邊緣上連接至少3根細繩，每根細繩的另一端固定連接位于做功傘下方且套接設(shè)置在纜繩上的滑筒，且滑筒通過傘控制繩連接開合控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)，其特征在于，開合控制器包括小卷揚機、位置檢測器和用于與中央控制器進行通信的通信模塊，小卷揚機與滑筒之間通過傘控制繩連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)任意一個傘梯中的位置檢測器檢測到該傘梯從逆風(fēng)方向運動至順風(fēng)方向時，由通信模塊向中央處理器發(fā)出第一提示信號，中央處理器發(fā)出第一控制信號，小卷揚機根據(jù)第一控制信號控制將傘控制繩的長度縮短并保持為一個較短的固定長度使做功傘打開。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)任意一個傘梯中的位置檢測器檢測到該傘梯從順風(fēng)方向運動至逆風(fēng)方向時，由通信模塊向中央處理器發(fā)出第二提示信號，中央處理器發(fā)出第二控制信號，小卷揚機根據(jù)第二控制信號控制將傘控制繩的長度變長使做功傘收合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)，其特征在于，環(huán)型軌道采用單軌或雙軌結(jié)構(gòu)的圓形軌道或橢圓形軌道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)，其特征在于，牽引帶為皮帶或鏈條，傳動裝置為與牽引帶相配合的皮帶輪或鏈輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)，其特征在于，做功裝置為發(fā)電機、抽水機或攪拌機。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)，其特征在于，在環(huán)型軌道上等間距設(shè)置至少3個滑動機座。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)，其特征在于，在環(huán)型軌道上等間距設(shè)置10個滑動機座。
全文摘要
本發(fā)明公開一種軌道式風(fēng)力動力系統(tǒng)，其包括固定在地面的環(huán)型軌道；裝設(shè)在環(huán)型軌道上的多個滑動機座，且相鄰滑動機座之間使用牽引帶連接；多個設(shè)置在環(huán)型軌道內(nèi)側(cè)耦合連接牽引帶的傳動裝置；每個傳動裝置分別與一個做功裝置傳動連接；每個滑動機座上均通過纜繩分別連接一個位于高空的傘梯；當(dāng)任意一個傘梯從逆風(fēng)方向運動至順風(fēng)方向時，控制該傘梯中的做功傘打開；當(dāng)任意一個傘梯從順風(fēng)方向運動至逆風(fēng)方向時，控制該傘梯中的做功傘收合。本發(fā)明實現(xiàn)了連續(xù)的機械動力輸出，風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率高，且具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、適用性廣和通用性強的優(yōu)點。
文檔編號F03D5/04GK102392783SQ20111034326
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3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