专利名称：发电风筝控制方法
技术领域：
本发明属风カ发动机领域。
背景技术：
目前，公知的风カ发电设备是在地面上，在大气对流层风速随着距离地面高度的增加而増大，但是因为地面支架高度的限制，不能充分利用距离地面较高的风速。地面的风时大时小时有时无，而中国高空常年有一支流速特别快的气流，称为西风急流，其水平长度达上万公里，宽数百公里，厚数公里。中心风速有时可达每小时200至300公里的偏西风，急流中心高度一般在8 12千米左右，隆冬I月份急流中心的平均风速达到了 60 80米/秒以上，风速、方向稳定适合大功率发电。发明人之前提出的《风筝发电方法》是利用高空发电方案之一。
发明内容
为了克服现有风力发电设备不能充分利用高空风速和风能利用率低，本发明提供两种发电风筝控制方法，都是利用风筝拖曳卷扬机滚筒产生动力。该发电风筝控制方法能在地面上就可以利用高空的风能，而且风能利用率高，使用安全、设备简单、适合大功率的风カ发电。本发明解决其技术问题所采用的技术方案地面装有变速箱、发电机，其特征发电风筝控制装置、水平阻カ型发电风筝、垂直升カ型发电风筝、风筝与绳索、防止飞机撞上风筝装置組成。发电风筝工作高度在西风急流中心高度在8 12千米，风筝定方向90-135度之间工作。所述发电风筝控制装置，为控制风筝迎风角度之用，利用风筝阻力或升力做功。当风筝表面垂直于气流，风筝因风阻カ产生最大拉カ做功或使风筝与风向成一定角度风筝产生向上拉カ做功，风筝拖曳卷扬机滚筒产生动力。电脑通过卷扬机滚筒上的转角传感器、拉力传感器获取信息，通过离合器与卷扬机滚筒，控制做功风筝的展开与合拢，风筝工作在往复运动方式，每个卷扬机滚筒时而正转放绳索做功、时而反转收回绳索，其特征包括做功绳索、返回绳索、反转轴、反转齿轮、正转离合器与反转离合器、卷扬机滚筒、正转轴、正转齿轮、卷扬机滚筒转角传感器、提供反转的齿轮、变速箱与发电机、拉カ传感器组成；卷扬机滚筒的两侧分别装有正转离合器与反转离合器，在电脑的控制下发电机不间断的沿同一方向转动。当离合器在分离状态时卷扬机滚筒可以自由转动。发电风筝控制装置通过变速箱、拖动发电机发电；在逆程返回期间，风筝控制装置改变风筝迎风面角度，使其减小阻力或失去升力，由外部提供能量，通过返回绳索拉动风筝返回。每组风筝间断输出动力，逆程返回期间要靠外部能量恢复，在工作与逆程返回时交替改变风筝的迎风夹角，能够产生最大的牵引力和最小阻力。技术方案I是利用风筝阻力做功，发电风筝水平运动控制方法。技术方案2是利用风筝升力做功，发电风筝垂直运动控制方法。
I 发电风筝水平运动控制方法利用风阻カ做功，用两组绳索分别牵拉使风筝快速展开做功和折叠返回，为了增加风筝的面积，若干个风筝串连在一起，形状像梯子。为了发电平稳，风筝由2-6组风筝组成，多个做功风筝按等时差控制做功与返回。为了提高开伞和折叠伞速度和保证风筝工作时保持风筝形状。其特征至少2组风筝组成，形状示滑翔伞的柔性风筝，风筝系两组绳索分别为工作绳索和返回绳索，网状单向进气ロ与返回绳索系在风筝中间的折线处。2 发电风筝垂直运动控制方法利用风筝升力做功，用两组绳索分别牵拉使风筝迎风角度成0-25度之间变换，风筝提供升力做功，风筝迎风角度成0度时，风筝失去升力返回。当放松返回绳索时做功绳索使风筝的迎风角成5-25度之间风筝提供升力做功，当牵拉返回绳索时风筝与气流平行，升カ为零，风筝被拉回。为了发电平稳，垂直升力型做功风筝由2-6组风筝组成，每组风筝的工作角度在0-25度之间变换，多个做功风筝按等时差控制每组风筝的做功与返回。其特征至少2组风筝组成，形状示滑翔伞的柔性风筝，风筝系两组绳索分别为工作绳索和返回 绳索，返回绳索系在风筝迎风前缘。所述绳索与风筝，其特征绳索与风筝用超高分子量聚こ烯纤维(UHMWPE)制造；若干个串连在一起的滑翔伞形状风筝，风筝前后用绳索连接，前后距离是4 15倍的风筝宽度；由3-5线可控风筝提供升举力，每个风筝宽/长比是I比2 40。风筝上安装有测距传感器、GPS、大气压传感器、温度传感器、湿度传感器、倾角传感器、风速传感器、微型风カ发电机、单片机、数传电台。绳索与风筝采用超高分子量聚こ烯纤维(UHMWPE)制造，是继碳纤维、芳纶之后的第三代高性能特种纤維，比強度是钢铁的8-15倍，比芳纶高40%，而且具有质轻、柔软、耐低温、耐紫外线、耐冲击、耐海水腐蚀、耐磨、耐化学性，不吸水，是唯一能够浮在水面上的高性能纤维，是万米高度发电风筝成败之关键材料之一。所述防止飞机撞上风筝装置，其特征风筝上放置反射雷达信号的金属薄片、万次闪光灯、红灯、地面雷达、收回风筝卷扬机、航空无线对讲机。因为大型风筝可以飞到对流层顶部，正是民航飞机的高度，为保证民航飞机安全，设置防止飞机撞上风筝装置。当飞机向着风筝方向飞来时，用卷扬机收回风筝，为了晚上提醒航空器驾驶员注意，风筝装有万次闪光灯和红灯。国际海事频道和气象频道航空无线对讲机，向方圆几十公里范围高空发射信息，报出风筝高度、经度、纬度，提醒航空器驾驶员的注意。晚上点亮风筝上的闪光灯和红灯，电カ由风筝上的微型风力发电机自己提供。本发明的有益效果是，不用架设高空支架就可以利用风速较大的高空气流，风能利用率高，并网发电容易控制，结构简单，造价低，维护费用低。下面结合附图和实施例对本发明进ー步说明。
图I是本发明的风筝水平控制方法原理示意图。图2是发电风筝水平控制方法的正面图。图3是发电风筝水平控制方法风筝展开图。图4是发电风筝水平控制方法风筝合拢图。
图5是发电风筝水平控制地面装置图。图6是发电风筝垂直控制方法原理示意图。实施例I利用风筝阻力做功，发电风筝水平运动控制方法图I、图2 :发电风筝水平控制方法原理示意图与正面图。由三组风筝组成，发电风筝地面控制装置(8)、提供升カ风筝(I)、升力风筝控制绳索出)，悬挂做功风筝绳索(2)，做功风筝(3)、(4)、(5)做功绳索(31)、(41)、(51)返回绳索(32)、(42)、(52)组成。其中风筝(3)、(4)展开做功，风筝(5)合拢状态返回。箭头所指示是风筝运动方向。图2 :是风筝悬挂正面图。图中返回绳索(32)、(42)放松时风筝(3)、(4)展开，迎风面积最大，拉动绳索(31)、(41)做功。图中绳索放到终了时，拉动返回绳索(52)，风筝(5)合拢被拉返回。箭头所指示是风筝运动方向。
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为保证任何时刻都有风筝做功发电，同时出力均匀，多个做功风筝按等时差控制每个风筝的做功与返回。图3 :图4 :是做功风筝之一的展开与合拢示意图。用于悬挂做エ风筝的绳索(2)。为了风筝快速的展开与合拢，做功风筝的充气ロ(7)设置在风筝中间，用以保证风筝工作时保持风筝形状。图3 :是做功风筝之一的展开图，示意图中。图中工作绳索(31)正在拉紧状态，拉力最大。返回绳索(32)闲置状态。图4 :是做功风筝之一的合拢图，示意图中，图中返回绳索(32)正在拉紧状态，风筝返回、工作绳索(31)闲置状态。图5 :是发电风筝控制方法地面控制装置图。三组风筝(图中未画出)有六个卷扬机滚筒组成的发电风筝地面控制装置包括做功绳索(31)、(41)、(51)，返回绳索(32)、
(42)、(52)，反转轴(81)、反转齿轮(82)、正转离合器与反转离合器(83)、卷扬机滚筒(84)、正转轴(85)、正转齿轮(86)、卷扬机滚筒转角传感器(87)、提供反转的齿轮(88)、变速箱与发电机(89)、拉カ传感器(90)。电脑通过卷扬机滚筒转角传感器(87)、拉カ传感器(90)获取信息，通过离合器
(83)与卷扬机滚筒(84)，控制做功风筝的展开与合拢。风筝工作在往复运动方式，每个卷扬机滚筒(84)时而正转放绳索，时而反转收回绳索。每个卷扬机滚筒两侧都装有正反转离合器(83)、在电脑的控制下保证发电机始終沿ー个方向转动。实施例2发电风筝垂直运动控制方法，利用风筝升力做功图6 :发电风筝垂直控制方法原理示意图包括三组风筝和六个卷扬机滚筒组成的发电风筝地面控制装置，由提供升カ风筝(03)、(04)、(05)，风筝牵引绳索(6)，做功绳索
(31)、(41)、(51)，返回绳索(32)、(42)、(52)，反转轴(81)、反转齿轮(82)、正转离合器与反转离合器(83)、卷扬机滚筒(84)、正转轴(85)、正转齿轮(86)、卷扬机滚筒转角传感器(87)、提供反转的齿轮(88)、变速箱与发电机(89)、拉カ传感器(90)。电脑通过卷扬机滚筒转角传感器(87)和拉カ传感器(90)获取信息，通过离合器(83)与卷扬机滚筒(84)，控制做功风筝的上升与下降。风筝工作在往复运动方式，每个卷扬机滚筒(84)时而正转放绳索，时而反转收回绳索。每个卷扬机滚筒两侧都装有正反转离合器(83)、在电脑的控制下保证发电机始终沿ー个方向转动。其中风筝(03)、(04)上升做功状态，风筝(05)下降返回状态。箭头所指示是风筝
向。发电风筝垂直控制方法图中，两个风筝(03)、(04)与地面成5-25度角，风筝升力提高，风筝上升拉动做功绳索(31)、(41)做功。绳索放到終了时拉动返回绳索(52)，风筝 (05)平面与风向夹角为零，升カ为零，风筝下降返回。箭头所指示是风筝运动方向。
权利要求
1.发电风筝控制方法，其特征发电风筝控制装置、水平阻カ型发电风筝、垂直升力型发电风筝、绳索与风筝、防止飞机撞上风筝装置組成。
2.根据权利要求I所述的发电风筝控制装置，其特征包括做功绳索、返回绳索、反转轴、反转齿轮、正转离合器与反转离合器、卷扬机滚筒、正转轴、正转齿轮、卷扬机滚筒转角传感器、提供反转的齿轮、变速箱与发电机、拉カ传感器组成；卷扬机滚筒的两侧分别装有正转离合器与反转离合器，在电脑的控制下发电机不间断的沿同一方向转动。
3.根据权利要求I所述的水平阻カ型发电风筝，其特征至少2组风筝组成，形状示滑翔伞的柔性风筝，风筝系两组绳索分别为工作绳索和返回绳索，网状单向进气ロ与返回绳索系在风筝中间的折线处。
4.根据权利要求I所述的垂直升カ型发电风筝，其特征至少2组风筝组成，形状示滑翔伞的柔性风筝，风筝系两组绳索分别为工作绳索和返回绳索，返回绳索系在风筝迎风前缘。
5.根据权利要求I所述的绳索与风筝，其特征绳索与风筝用超高分子量聚こ烯纤维(UHMWPE)制造；若干个串连在一起的滑翔伞形状风筝，风筝前后用绳索连接，前后距离是4 15倍的风筝宽度；由3-5线可控风筝提供升举力，每个风筝宽/长比是I比2 40。风筝上安装有测距传感器、GPS、大气压传感器、温度传感器、湿度传感器、倾角传感器、风速传感器、微型风カ发电机、单片机、数传电台。
6.根据权利要求I所述的防止飞机撞上风筝装置组成，其特征风筝上放置反射雷达信号的金属薄片、万次闪光灯、红灯、地面雷达、收回风筝卷扬机、航空无线对讲机。
全文摘要
发电风筝控制方法，利用风筝阻力或升力做功。当风筝表面垂直于气流，风筝因风阻力产生最大拉力做功或使风筝与风向成一定角度风筝产生向上拉力做功，风筝拖曳卷扬机滚筒产生旋转动力。电脑通过卷扬机滚筒上的转角传感器、拉力传感器获取信息，通过卷扬机滚筒与离合器，控制做功风筝的展开与合拢，风筝工作在往复运动方式，每个卷扬机滚筒时而正转放绳索做功、时而反转收回绳索，其特征卷扬机滚筒的两侧分别装有正转离合器与反转离合器在电脑的控制下发电机不间断沿同一方向转动。
文档编号F03D11/00GK102852715SQ201110189698
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者李庆星 申请人:李庆星