本發(fā)明涉及一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置及其工作方法，屬于戶外裝備領域。

背景技術：

在現(xiàn)代，越來越多的人喜歡戶外運動、野外探險、野外生存以及露營，但人們的生活與電息息相關，大部分生活用品需要電力驅(qū)動，如手機、剃須刀、手電筒、探照燈、各種廚房電器等，可以說，在現(xiàn)代，在野外中除了食物和水，最關鍵的是需要電，但是在野外難以獲得電力，若攜帶電瓶不僅重量重，關鍵是無法持續(xù)供應太多的電力，現(xiàn)有的野外發(fā)電設備普遍為太陽能發(fā)電，不僅體積大、重量重，攜帶不便，并且發(fā)電效率低，特別在野外叢林中，難以滿足野外生活所需。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置及其工作方法。該便攜式戶外浮空發(fā)電裝置可以組裝折疊，體積小，重量輕，便于攜帶，利用空中風力作用實現(xiàn)發(fā)電，發(fā)電效率高，適合野外生活。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置，包括從上至下依次設置的發(fā)電主體、可伸縮的連接桿和支撐圓臺；所述支撐圓臺水平設置，連接桿豎直設置；所述發(fā)電主體包括豎直設置呈空心圓柱形的容置體、固定套設在容置體外的環(huán)形發(fā)電定子繞組和轉(zhuǎn)動套設在發(fā)電定子繞組外的環(huán)形發(fā)電轉(zhuǎn)子；所述容置體上方連接有能充氣漂浮的第一充氣囊；所述發(fā)電轉(zhuǎn)子外圓周連接有多根水平設置的伸縮桿；所述伸縮桿外套設有能充氣漂浮的長條形第二充氣囊；第二充氣囊一端固定在伸縮桿根部，另一端固定在伸縮桿末端；所述伸縮桿末端位于充氣囊外還固定有碗型的受風部；所述受風部的凹弧面朝向容置體外圓周的切線方向；第二充氣囊與伸縮桿圍合成充氣腔；所述連接桿上端通過萬向節(jié)與容置體下端可拆卸連接，下端與支撐圓臺上端中心可拆卸固定連接；所述支撐圓臺外圓周面上均勻連接有多條拉繩；所述拉繩另一端固定于地面。

其中，所述便攜式戶外浮空發(fā)電裝置還包括控制器和風向感應器；所述容置體內(nèi)設置有兩組姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置；所述姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置包括伺服電機、重力塊以及水平設置的橫桿；所述重力塊固定在橫桿一端，所述伺服電機設置在容置體中心且其轉(zhuǎn)軸垂直連接橫桿另一端；所述風向感應器與控制器電信號連接，所述控制器控制伺服電機的啟停。

其中，所述伸縮桿鉸接在發(fā)電轉(zhuǎn)子外圓周上；所述伸縮桿沿發(fā)電轉(zhuǎn)子外圓周發(fā)散設置且可在豎直方向上轉(zhuǎn)動；伸縮桿與發(fā)電轉(zhuǎn)子鉸接處上方設置有固定在發(fā)電轉(zhuǎn)子上的止擋塊。

其中，所述第二充氣囊充氣后豎直截面成水滴形且尖部的朝向與受風部的凹弧面朝向相同；所述伸縮桿豎直截面也為水滴形且尖部的朝向與受風部的凹弧面朝向相同，伸縮桿尖部與第二充氣囊尖部契合。

其中，所述支撐圓臺包括多個豎直設置的中軸、中部鉸接在中軸上的多個矩形框體以及第三充氣囊；多個矩形框體沿中軸轉(zhuǎn)動展開形成支撐圓臺；第三充氣囊充氣后填充支撐圓臺與中軸圍合成的空間；中軸上端與連接桿下端可拆卸螺紋連接或卡接。

其中，所述便攜式戶外浮空發(fā)電裝置還包括設置在地面的小型整流用充電器和小型蓄電瓶；所述發(fā)電定子繞組、充電器以及蓄電瓶依次通過導線電連接。

其中，所述伸縮桿、受風部、連接桿、矩形框體、以及中軸均采用碳纖維材料制成。

其中，所述拉繩的數(shù)量為三條，三等分支撐圓臺的外圓周布置。

一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置的工作方法，包括以下依序進行的步驟：

①將矩形框體展開形成圓臺框體，并用繩子暫時將圓臺框體固定在地面上；

②將連接桿下端安裝在中軸上并固定，將連接桿上端通過萬向節(jié)連接容置體底部；調(diào)節(jié)連接桿的長度并鎖定；

③用戶外用壓縮氫氣瓶向第三充氣囊內(nèi)充入氫氣，第三充氣囊脹滿整個圓臺框體內(nèi)空間，為圓臺框體提供浮力并增強圓臺框體的結(jié)構(gòu)剛性和強度；

④用戶外用壓縮氫氣瓶向第二充氣囊內(nèi)充入氫氣，第二充氣囊膨脹伸長并帶動伸縮桿向外伸長，為伸縮桿提供浮力并增強伸縮桿的結(jié)構(gòu)剛性和強度；

⑤用戶外用壓縮氫氣瓶向第一充氣囊內(nèi)充入氫氣，使第一充氣囊膨脹；

⑥將支撐圓臺上的拉繩分別固定在地面上，固定點之間的連線成正三角形。

⑦用導線連接發(fā)電定子繞組、充電器以及蓄電瓶；

⑧解開步驟①中的繩子，發(fā)電主體、可伸縮的連接桿和支撐圓臺在第一沖氣囊、第二充氣囊以及第三沖氣囊的浮力作用下上升，直到拉繩繃緊；

⑨風向感應器感應風向并將信息發(fā)送至控制器；控制器根據(jù)風向信息控制兩組姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置的伺服電機分別轉(zhuǎn)動一定角度，兩個伺服電機分別通過橫桿帶動重力塊轉(zhuǎn)動一定角度，從而兩個重力塊的位置促使發(fā)電主體重心偏移，發(fā)電主體向風向一側(cè)偏轉(zhuǎn)從而更好的接收風力；

⑩受風部在風力作用下通過伸縮桿帶動發(fā)電轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，發(fā)電定子繞組切割磁感線產(chǎn)生電流，電流通過導線傳到地面，經(jīng)充氣器整流后輸入蓄電瓶儲存?zhèn)溆谩?/p>

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置可以組裝折疊，體積小，重量輕，便于攜帶，利用空中風力作用實現(xiàn)發(fā)電，發(fā)電效率高，適合野外生活。

2、本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置設置有發(fā)電定子繞組和發(fā)電轉(zhuǎn)子，可以通過發(fā)電轉(zhuǎn)子與發(fā)電定子繞組的相對轉(zhuǎn)動從而使發(fā)電定子繞組切割磁感線，實現(xiàn)發(fā)電。

3、本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置設置有止擋塊，可以防止伸縮桿在第二沖氣囊的作用下轉(zhuǎn)動過頭。

4、本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置設置有伸縮桿，在需要運輸?shù)臅r候縮短長度，而在需要風力發(fā)電的時候伸長長度，解決了便于運輸和提高發(fā)電效率之間的技術矛盾。

5、本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置設置有受風部，可以有效的接收風力，相比風扇，更適合接收較小的風力，適合小功率風力發(fā)電。

6、本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置設置有第二充氣囊，可帶動伸縮桿自動向外伸長，為伸縮桿提供浮力并增強伸縮桿的結(jié)構(gòu)剛性和強度。

7、本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置設置有第三充氣囊，可為圓臺框體提供浮力并增強圓臺框體的結(jié)構(gòu)剛性和強度。

8、本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置設置有連接桿和萬向節(jié)，可以利用萬向節(jié)促使發(fā)電主體具有更大的轉(zhuǎn)動角度和更廣的轉(zhuǎn)動方向。

9、本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置設置有支撐圓臺和拉繩，可以有效的利用拉繩和浮力產(chǎn)生的力平衡提高整個浮空發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和整體剛性，使浮空發(fā)電裝置具有充氣的柔性和尺寸擴展性，又有結(jié)構(gòu)上的剛性，便于收納，且發(fā)電效率高。

10、本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置的支撐圓臺設置有中軸和矩形框體，可以有效的實現(xiàn)支撐圓臺的折疊收納。

11、本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置設置有姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置，可以簡便可靠的實現(xiàn)浮空發(fā)電設備的重心調(diào)節(jié)，從而簡便的調(diào)節(jié)浮空發(fā)電設備的姿態(tài)，使其更好的接收風力，提高發(fā)電效率。

12、本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置設置有風向感應器和控制器，可以自動檢測風向并自動控制浮空發(fā)電設備調(diào)整姿態(tài)。

13、本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置設置有小型充電器和蓄電瓶，用于轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定風力發(fā)電產(chǎn)生的電能。

14、本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置伸縮桿和充氣后的第二充氣氣囊的豎直截面均為水滴形且尖部的朝向與受風部的凹弧面朝向相同，伸縮桿尖部與第二充氣囊尖部契合，如此可有效降低第二充氣囊的迎風面積，減少浮空發(fā)電裝置受風力作用產(chǎn)生的平移，有效提高風能轉(zhuǎn)化率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置的發(fā)電主體、連接桿以及支撐圓臺的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置發(fā)電主體偏轉(zhuǎn)的示意圖；

圖4為本發(fā)明一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置伸縮桿和第二沖氣囊豎直截面示意圖。

圖中附圖標記表示為：

1-發(fā)電主體、11-發(fā)電定子繞組、12-發(fā)電轉(zhuǎn)子、121-止擋塊、13-第一充氣囊、14-伸縮桿、15-第二充氣囊、151-受風部、152-充氣腔、17-容置體、2-連接桿、21-萬向節(jié)、3-支撐圓臺、31-中軸、32-矩形框體、33-第三充氣囊、4-控制器、5-風向感應器、6-姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置、61-橫桿、62-伺服電機、63-重力塊、7-拉繩、8-充電器、9-蓄電瓶。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例來對本發(fā)明進行詳細的說明。

如圖1至3所示，一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置，包括從上至下依次設置的發(fā)電主體1、可伸縮的連接桿2和支撐圓臺3；所述支撐圓臺3水平設置，連接桿2豎直設置；所述發(fā)電主體1包括豎直設置呈空心圓柱形的容置體17、固定套設在容置體17外的環(huán)形發(fā)電定子繞組11和轉(zhuǎn)動套設在發(fā)電定子繞組11外的環(huán)形發(fā)電轉(zhuǎn)子12；通過發(fā)電轉(zhuǎn)子12與發(fā)電定子繞組11的相對轉(zhuǎn)動從而使發(fā)電定子繞組11切割磁感線，實現(xiàn)發(fā)電；所述容置體17上方連接有能充氣漂浮的第一充氣囊13。

所述發(fā)電轉(zhuǎn)子12外圓周連接有多根水平設置的伸縮桿14，在需要運輸、收納的時候縮短長度，而在需要風力發(fā)電的時候伸長長度，用于解決便于運輸、收納和提高發(fā)電效率之間的技術矛盾；所述伸縮桿14外套設有能充氣漂浮的長條形第二充氣囊15；第二充氣囊15一端固定在伸縮桿14根部，另一端固定在伸縮桿14末端，充氣時可帶動伸縮桿14自動向外伸長，為伸縮桿14提供浮力并增強伸縮桿14的結(jié)構(gòu)剛性和強度；所述伸縮桿14末端位于充氣囊15外還固定有碗型的受風部151；所述受風部151的凹弧面朝向容置體11外圓周的切線方向，可以有效的接收風力，相比風扇，碗型受風部151更適合接收較小的風力，適合小功率風力發(fā)電；第二充氣囊15與伸縮桿14圍合成充氣腔152。

所述連接桿2上端通過萬向節(jié)21與容置體17下端可拆卸連接，下端與支撐圓臺3上端中心可拆卸固定連接，利用萬向節(jié)21可以促使發(fā)電主體1具有更大的轉(zhuǎn)動角度和更廣的轉(zhuǎn)動方向。

所述支撐圓臺3外圓周面上均勻連接有多條拉繩7；所述拉繩7另一端固定于地面，可以有效的利用拉繩7和浮空發(fā)電裝置的浮力產(chǎn)生的力平衡提高整個浮空發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和整體剛性，使浮空發(fā)電裝置具有充氣的柔性和尺寸擴展性，又有整體結(jié)構(gòu)上的剛性，因此，既便于收納，發(fā)電效率又高。

進一步的，所述便攜式戶外浮空發(fā)電裝置還包括控制器4和風向感應器5；所述容置體17內(nèi)設置有兩組姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置6；所述姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置6包括伺服電機62、重力塊63以及水平設置的橫桿61；所述重力塊63固定在橫桿61一端，所述伺服電機62設置在容置體17中心且其轉(zhuǎn)軸垂直連接橫桿61另一端；所述風向感應器5與控制器4電信號連接，所述控制器4控制伺服電機62的啟停，兩組姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置6協(xié)同可以簡便可靠的實現(xiàn)浮空發(fā)電設備的重心調(diào)節(jié)，從而簡便的調(diào)節(jié)浮空發(fā)電設備的姿態(tài)，使其更好的接收風力，提高發(fā)電效率。

進一步的，所述伸縮桿14鉸接在發(fā)電轉(zhuǎn)子12外圓周上；所述伸縮桿14沿發(fā)電轉(zhuǎn)子12外圓周發(fā)散設置且可在豎直方向上轉(zhuǎn)動；伸縮桿14與發(fā)電轉(zhuǎn)子12鉸接處上方設置有固定在發(fā)電轉(zhuǎn)子12上的止擋塊121，可以防止伸縮桿14在第二沖氣囊15的浮力作用下轉(zhuǎn)動過頭。

進一步的，如圖4所示，所述第二充氣囊15充氣后豎直截面成水滴形且尖部的朝向與受風部151的凹弧面朝向相同；所述伸縮桿14豎直截面也為水滴形且尖部的朝向與受風部151的凹弧面朝向相同，伸縮桿14尖部與第二充氣囊15尖部契合，如此可有效降低第二充氣囊15的迎風面積，減少浮空發(fā)電裝置受風力作用產(chǎn)生的平移，有效提高風能轉(zhuǎn)化率。

進一步的，所述支撐圓臺3包括多個豎直設置的中軸31、中部鉸接在中軸31上的多個矩形框體32以及第三充氣囊33；多個矩形框體32沿中軸31轉(zhuǎn)動展開形成支撐圓臺3，可以有效的實現(xiàn)支撐圓臺3的折疊收納；第三充氣囊33充氣后填充支撐圓臺3與中軸31圍合成的空間，第三充氣囊33可為矩形框體32展開后形成的圓臺框體提供浮力并增強圓臺框體的結(jié)構(gòu)剛性和強度；中軸31上端與連接桿2下端可拆卸螺紋連接或卡接。

進一步的，所述便攜式戶外浮空發(fā)電裝置還包括設置在地面的小型整流用充電器8和小型蓄電瓶9；所述發(fā)電定子繞組11、充電器8以及蓄電瓶9依次通過導線電連接，用于轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定風力發(fā)電產(chǎn)生的電能。

進一步的，所述伸縮桿14、受風部151、連接桿2、矩形框體32、以及中軸31均采用碳纖維材料制成，在保障強度的同時顯著降低重量。

進一步的，所述拉繩7的數(shù)量為三條，三等分支撐圓臺3的外圓周布置。

一種便攜式戶外浮空發(fā)電裝置的工作方法，包括以下依序進行的步驟：

①將矩形框體32展開形成圓臺框體，并用繩子暫時將圓臺框體固定在地面上；

②將連接桿2下端安裝在中軸31上并固定，將連接桿2上端通過萬向節(jié)21連接容置體1底部；調(diào)節(jié)連接桿2的長度并鎖定；

③用戶外用壓縮氫氣瓶向第三充氣囊33內(nèi)充入氫氣，第三充氣囊33脹滿整個圓臺框體內(nèi)空間，為圓臺框體提供浮力并增強圓臺框體的結(jié)構(gòu)剛性和強度；

④用戶外用壓縮氫氣瓶向第二充氣囊15內(nèi)充入氫氣，第二充氣囊15膨脹伸長并帶動伸縮桿14向外伸長，為伸縮桿14提供浮力并增強伸縮桿14的結(jié)構(gòu)剛性和強度；

⑤用戶外用壓縮氫氣瓶向第一充氣囊13內(nèi)充入氫氣，使第一充氣囊13膨脹；

⑥將支撐圓臺3上的拉繩7分別固定在地面上，固定點之間的連線成正三角形；

⑦用導線連接發(fā)電定子繞組11、充電器8以及蓄電瓶9；

⑧解開步驟①中的繩子，發(fā)電主體1、可伸縮的連接桿2和支撐圓臺3在第一沖氣囊13、第二充氣囊15以及第三沖氣囊33的浮力作用下上升，直到拉繩7繃緊；

⑨風向感應器5感應風向并將信息發(fā)送至控制器4；控制器4根據(jù)風向信息控制兩組姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置6的伺服電機62分別轉(zhuǎn)動一定角度，兩個伺服電機62分別通過橫桿61帶動重力塊63轉(zhuǎn)動一定角度，從而兩個重力塊63的位置促使發(fā)電主體1重心偏移，發(fā)電主體1向風向一側(cè)偏轉(zhuǎn)從而更好的接收風力；

⑩受風部151在風力作用下通過伸縮桿14帶動發(fā)電轉(zhuǎn)子12轉(zhuǎn)動，發(fā)電定子繞組11切割磁感線產(chǎn)生電流，電流通過導線傳到地面，經(jīng)充氣器8整流后輸入蓄電瓶9儲存?zhèn)溆谩?/p>

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。