专利名称：一种串列式系留球载风力发电装置的制作方法
技术领域：
本发明应用于高空侦查、监视、通讯和武器检测等领域，具体是指一种串列式系留球载风力发电装置。
背景技术：
系留球是一种将飞艇在系留绳的牵引作用下实现空中稳定漂浮的空中载体，被广泛应用于军事、科学、商业等领域，其中军事领域的系留球根据其上所载传感器不同主要应用于侦查、监视、通讯和武器检测等用途。其主要由飞艇、设备舱、系留绳组成。工作原理如下飞艇内部充有轻比重气体(一般为氦气)，由于密度低于空气，飞艇会在浮力的作用下上升，同时由于风的存在，这样在浮力、牵引力、重力的综合作用下，系留球实现高空静漂浮，从而可以利用高空优势进行通讯、侦查、监视等任务，与其他飞行载体相比，系留球空中载体具有成本低、使用方便等优点。但是，现有的系留球高空载体的电力供应是通过系留绳内置电缆由地面传输上去的，当系留球滞空高度较高时，较长的电缆无疑会增加飞艇的载荷，从而减小飞艇的有效载荷；同时，由于系留球所载设备用电要依赖于地面供应，因此必须与发电车配对使用，带来极大麻烦，较长的电缆还会造成较大的电能损失。在高空条件下，受地面干扰较少，气流场较稳定，而且与地面相比较，风速也相对较高，是一种较为优质的风能资源。近些年随着新能源技术的不断进步，风能利用技术得到了较大的发展，不仅风能的利用率得到了较大提高，而且采用新材料的风力发电设备不仅重量轻，而且安全性也得到了较大的提高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点，并且实现利用高空风能资源实现系留球的电力自供给。针对目前系留球使用麻烦、成本较高的不足，提供了一种利用浮空器将风力发电机提升到一定高度，实现利用此高度风能资源实现系留球能源的自供给目的。为了实现上述发明目的，本发明提供一种串列式系留球载风力发电装置，包括至少两个串联连接的系留球载风力发电装置，所述系留球载风力发电装置的整体结构的组成包括飞艇、风力发电设备、设备舱、系留绳和串列索。所述的风力发电设备和设备舱设置在飞艇上，飞艇通过系留绳进行固定和高度调节，多个飞艇之间通过串列索进行连接。其中飞艇由支撑骨架和蒙皮组成，其中支撑骨架是一种刚性杆，其作用是维持飞艇的形状与支撑负载，所述的蒙皮包覆在支撑骨架的外侧。设备舱设置的飞艇的下方，每个飞艇由串列索连成串列式结构。多个飞艇首尾通过串列索连接，形成串列式系留球结构。飞艇依靠浮力作为运载平台，风力发电设备和设备舱被安装在该平台之上，风力发电设备所发电能为设备舱内用电系统提供电能，通过系留绳的牵引，系留球可以稳定在一定高度，并且实现能源的自供给。本发明具有如下优点
1、由于系留球上设备舱所载用电装置的电力由风力发电设备提供，不依赖地面电源，因此使得系留球的使用操作更为简单、安全；2、本发明由多个系留球单元串列组成，增加了系留球的稳定性；3、本发明由多个系留球单元串列组成，增加了发电机数目，可以产生更多的电能满足更大的用电载荷。
图1为本发明的串列式系留球载风力发电装置的整体结构示意图；图2为本发明中的飞艇的结构示意图；图3为本发明中的风力发电装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。本发明提供一种串列式系留球载风力发电装置，所述的串列式系留球载风力发电装置包括至少两个系留球载风力发电装置，每个系留球载风力发电装置整体结构的组成如图1所示，包括飞艇1、风力发电设备2、设备舱3、系留绳4和串列索5。所述的风力发电设备2和设备舱3设置在飞艇1上，飞艇1通过系留绳4进行固定和高度调节，多个飞艇1 之间通过串列索5进行连接。其中飞艇1，如图2，由支撑骨架6和蒙皮7组成，其中支撑骨架6是一种刚性杆，其作用是维持飞艇1的形状与支撑负载，所述的蒙皮7包覆在支撑骨架 6的外侧，蒙皮7的材料可以选取为TPU、PVC、PE等。设备舱3设置的飞艇1的下方，每个飞艇1由串列索5连成串列式结构。如图1所示，多个飞艇1首尾通过串列索5连接，形成串列式系留球结构。所述的系留绳4 一端连接在支撑骨架6的头部，另一端连接在地面固定装置上，实现对系留球的固定和高度调节。所述的串列索5的两端分别连接在相邻的两个系留球的支撑骨架6的头部和尾部，串列索5优选为链式结构的金属材料，与支撑骨架6之间的固定方式是铰接。所述的风力发电设备2，如图3所示，由风力机叶片8和发电机9组成，其中风力机叶片8连接在发电机9上，并可以绕发电机9上的转轴旋转。发电机9固定在飞艇1的支撑骨架6上。所述的风力机叶片8将风能转化为机械能并将机械能传给发电机9，发电机9 将机械能转化为电能传输到设备舱3。设备舱3内安装有整流器和蓄电池以及目的传感器，整流器的作用是将风力发电机9所产生的电能经过整流使之成为用电设备所使用的电能，多余的电能存储于蓄电池内。使用时，将风力发电设备2的发电机9通过螺栓紧固于飞艇1支撑骨架6的尾部， 向飞艇1内充入低密度气体氦气，飞艇1会在浮力的作用下带着发电设备2共同上升，利用飞艇1将风力发电设备2载到一定高度，实现利用高空风能将所获得的电能传输给设备舱3 以实现系留球电能自给，无需地面供应。在系留绳4的作用下，飞艇1达到浮力、拉力以及风的阻力的平衡，从而稳定在一定高度，实现风力发电。设备舱3用于安装相应的设备。当需要调整飞艇1高度或者位置时，收放或牵引系留绳4即可。
权利要求
1.一种串列式系留球载风力发电装置，其特征在于包括至少两个串联连接的系留球载风力发电装置，所述系留球载风力发电装置的整体结构的组成包括飞艇(1)、风力发电设备O)、设备舱(3)、系留绳⑷和串列索(5)；所述的风力发电设备(2)和设备舱(3)设置在飞艇(1)上，飞艇(1)通过系留绳(4)进行固定和高度调节，多个飞艇(1)之间通过串列索(5)进行连接。
2.根据权利要求1所述的串列式系留球载风力发电装置，其特征在于其中飞艇(1) 由支撑骨架(6)和蒙皮(7)组成，其中支撑骨架(6)是一种刚性杆，其作用是维持飞艇⑴ 的形状与支撑负载，所述的蒙皮(7)包覆在支撑骨架(6)的外侧。
3.根据权利要求1所述的串列式系留球载风力发电装置，其特征在于所述的系留绳 (4) 一端连接在支撑骨架(6)的头部，另一端连接在地面固定装置上，实现对系留球的固定和高度调节；所述的串列索(5)的两端分别连接在相邻的两个系留球的支撑骨架(6)的头部和尾部。
4.根据权利要求1所述的串列式系留球载风力发电装置，其特征在于所述的风力发电设备⑵由风力机叶片⑶和发电机(9)组成，其中风力机叶片⑶连接在发电机(9) 上，并可以绕发电机(9)上的转轴旋转；发电机(9)固定在飞艇(1)的支撑骨架(6)上。
全文摘要
本发明公开了一种串列式系留球载风力发电装置，包括飞艇、风力发电设备、设备舱、系留绳和串列索。所述的风力发电设备和设备舱设置在飞艇上，飞艇通过系留绳进行固定和高度调节，多个飞艇之间通过串列索进行连接。飞艇依靠浮力作为运载平台，风力发电设备和设备舱被安装在该平台之上，风力发电设备所发电能为设备舱内用电系统提供电能，通过系留绳的牵引，系留球可以稳定在一定高度，并且实现能源的自供给。由于系留球上设备舱所载用电装置的电力由风力发电设备提供，不依赖地面电源，因此使得系留球的使用操作更为简单、安全；多个系留球单元串列，增加了系留球的稳定性和发电机数目，可以产生更多的电能满足更大的用电载荷。
文档编号F03D5/00GK102562444SQ20121005874
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者刘振臣, 刘沛清, 屈秋林, 田云, 郭昊 申请人:北京航空航天大学