一种开口可调的伞型风力装置及其调节方法与流程

本发明涉及风能转换领域，尤其是涉及一种开口可调的伞型风力装置及其调节方法。

背景技术：

风能是一种清洁的可再生能源，将高空风能充分能利用起来为人类所用，是科学研究工作者一直关注的热点话题。高空风及高空风能的特点是：风速大、平均能量密度高、地域分布广、稳定性高、常年不断。高空风能的利用是在高空中采集风能，将风能转化为机械能，最后将机械能转换为电能或其它形式的能量。

申请号为201110151527.0的中国发明专利公开了一种伞型风力装置，包括：与地面成一角度设置的做功绳；从下至上依次连接在做功绳上的控制箱、滑筒、做功伞和平衡装置，且控制箱固定做功绳上且无线连接中央控制装置；连接在做功伞的伞形边缘与滑筒之间的若干细绳；连接在控制箱与滑筒之间，且由控制箱控制其伸长量变化的伞控制绳。该发明主要是通过控制箱控制伞绳的拉紧和放松来实现做功伞的开合，该方法非常简单，但在实现做功伞的空中开合稳定性较差，且在实施过程往往因开伞需要收卷较长的控制绳而导致占用过多做功时间，进而导致发电效率降低。同时，本申请人也对该方法做出了改进，即申请号为201110322204.3的中国发明专利，公开了一种伞型风能转换装置及系统，所述装置包括：轨道绳；从下至上依次固定连接在轨道绳上的下控制箱、下挡块和上挡块，下控制箱通过至少一根伞控制绳与滑筒连接；伞形边缘与滑筒之间连接若干细绳的做功伞；上控制箱与链条啮合传动；当下控制箱到达相对地面的工作下限位置时，发出第一提示信号使下控制箱收短伞控制绳，使做功伞在风力作用下开伞；当下控制箱到达相对地面的工作上限位置时，发出第二提示信号使下控制箱释放伞控制绳，且使上控制箱沿链条下行，带动做功伞的顶部下行移动而使做功伞收拢。该发明使做功伞在空中的开合更稳定，能够有效防止做功伞开合时绳具过多而出现缠绕现象，可以实现稳定的大功率风能转换。但是该控制做功伞开合的方法主要是通过上控制箱在链条上上下传动及下控制箱收放伞绳实现，并不能迅速实现做功伞开合，并没有完全解决过多占用做功时间的问题。

申请号为201510008981.9的中国发明专利公开了一种气囊式伞型风能转换装置及系统，包括套接在轨道绳上的活塞杆、活塞与活塞筒，由上控制箱及滑筒式下控制箱配合调节控制；上下气囊式做功伞之间用牵引绳串联若干中间伞。做功伞中的气囊主要功能为：利用分布在伞面上充气后的气囊与活塞杆、活塞及活塞筒配合形成一个基本框架结构，使做功伞能主动的、有规律的打开，再加伞控制绳、细绳、上下控制绳和牵引绳组合形成一个有特定形状的笼状骨架结构，使整个做功伞形成一个多伞面的受风做功体，串联上述多个气囊式伞型风能转换装置可实现风电能成规模的、大功率的转换。在气囊式做功伞下降时，气囊中的气体由活塞杆、活塞与活塞筒组成的密闭空间储存，便于气囊式做功伞有规律的收拢。但该发明结构复杂，不仅设置了具有多个伞面的做功伞，而且开合伞的过程还包括气囊的充气放气过程，该设计容易给开合伞一定的困难，阻碍做功伞的快速开合，降低风能转换效率。

以上专利所采用的方案都是通过伞体的打开和合起两种方式来改变伞体的受风面积，伞体的迎风面积只有最大和最小两种情况，在使用过程中缺乏可调节性，具有一定的局限性。

技术实现要素：

为克服现有的技术缺陷，本发明提供了一种结构简单、通过调节伞体开口大小来改变装置的迎风面积的伞型风力装置。

本发明还提供了一种伞型风力装置调节开口的方法。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案予以实现：

一种开口可调的伞型风力装置，包括：

缆绳；

固定于缆绳上的伞头装置；

顶部中心套于与缆绳上的伞体；

套于缆绳上并与伞体的顶部中心连接的伞尾装置；

套接于缆绳且位于伞头装置和伞尾装置之间的开口调节装置；

所述伞头装置通过第一伞绳与伞体的边缘连接；所述开口调节装置通过第二伞绳与伞体的边缘连接，所述开口调节装置用于调节伞体的开口大小。

本发明采用了开口调节装置收卷第二伞绳来实现伞型风力装置的开口的调节，从而实现调整装置的迎风面积，进而调节装置的拉力大小。本方案提供的伞型风力装置结构简单，仅需通过开口调节装置即可改变伞型风力装置的迎风面积，调节伞型风力装置的拉力，该调节方法简单高效，容易控制，同时非常容易实现。

其中，所述开口调节装置包括通讯装置、动力装置、控制装置和收卷装置；所述通讯装置用于接收控制信号；所述动力装置用于为开口调节装置提供动力；所述控制装置用于读取通讯装置接收到的控制信号，并控制收卷装置的转动；所述收卷装置通过第二伞绳与伞体的边缘连接，用于收卷或放出第二伞绳。

进一步地，所述收卷装置包括用于收卷所述第二伞绳的卷轴，以及设置在所属卷轴外围一圈的多个隔离体，且相邻的所述隔离体之间至多有一根所述第二伞绳。本方案中，收卷装置通过卷轴收卷第二伞绳来调节伞体的开口大小，同时由于第二伞绳的数量较多，为防止伞绳打结，本方案在卷轴的周围设置一圈隔离体，该隔离体用于将每一根第二伞绳分隔开，使得在收卷第二伞绳的过程中，每根第二伞绳的收卷位置，能有效防止伞绳出现打结现象。

优选地，所述隔离体为转轴。本方案设计隔离体为转轴，在收卷第二伞绳时，转轴可随着第二伞绳的运动而转动，从而减少第二伞绳与隔离体的摩擦，进而能够减少第二伞绳的在收卷过程中的磨损，提高第二伞绳的耐用性。

进一步地，所述收卷装置的个数为两个，且两所述收卷装置的转向相反。设置两收卷装置的转向相反是为了平衡卷扬机收卷第二伞绳时的扭矩，提高装置的稳定性。

进一步地，两所述收卷装置为上下设置。

优选地，第二伞绳为偶数根，均匀地与两所述收卷装置连接。第二伞绳均匀地与两收卷装置连接有利于开口调节装置收卷第二伞绳时保持稳定，进而能保持装置在高空中的稳定性。另外，第二伞绳均匀地与两收卷装置连接可以是交错地与两收卷装置连接。

作为本发明的另一种优选方案，所述开口调节装置包括通讯装置、动力装置、行走装置和控制装置；所述通讯装置用于接收控制信号；所述动力装置用于为开口调节装置提供动力；所述行走装置用于开口调节装置在缆绳上行走；所述控制装置用于读取通讯装置接收到的控制信号，并控制行走装置的运作。

优选地，所述开口调节装置的动力装置为蓄电池装置和/或太阳能发电装置和/或动能发电装置。动力装置采用以上方案能有效利用各种能源发电为开口调节装置提供动力，通过一种或几种方式协同，在节约能源的同时，也能保证始终为开口调节装置提供稳定的动力来源。

优选地，所述伞头装置与所述第一伞绳连接的部分为周向转动装置；所述伞尾装置为滑筒。所述周向转动装置是周向可自由旋转的装置，如轴承等；所述滑筒能在缆绳上滑动且不磨损缆绳。本方案适用于开口调节器通过收卷第二伞绳来调节伞体大小的情况。

优选地，所述伞头装置与所述第一伞绳连接的部分为周向转动装置；所述伞尾装置固定于缆绳上，且与所述伞体连接的部分为周向转动装置。本方案既适用于开口调节器通过收卷第二伞绳来调节伞体大小的情况，也适用于开口调节器通过在缆绳上运动来调节伞体大小的情况。

一种开口可调的伞型风力装置的调节方法，具体为：伞头装置固定于缆绳上，伞体在风力作用下为打开状态，且伞体的边缘通过第二伞绳与开口调节装置的收卷装置连接，开口调节装置通过控制收卷装置收卷或放出第二伞绳来调节伞体的开口大小。本方法是伞型风力装置的一种调节方法，主要是通过开口调节装置的收卷装置收卷第二伞绳的长度来调节伞体的开口大小，从而调节伞体的迎风面积，该方法非常简单，易于实现，且稳定性好。

一种开口可调的伞型风力装置的调节方法，具体为：伞头装置固定于缆绳上，伞体在风力作用下为打开状态，且伞体的边缘通过第二伞绳与开口调节装置的收卷装置连接，开口调节装置通过在缆绳上的上下运动来调节伞体的开口大小。本方法是伞型风力装置的另一种调节方法，主要是固定第二伞绳的长度，通过开口调节装置在缆绳上运动来调节伞体的迎风面积，方法简单，容易实现。另外，该调节方法更加稳定。

进一步地，第二伞绳与缆绳呈直角时，伞体开口最大，该位置为开口调节装置的停止点；开口调节装置沿缆绳向下行走时，伞体的开口缩小；开口调节装置沿缆绳向上行走时，伞体的开口增大。本方案设置伞体开口最大时作为开口调节器行走的起点和终点，则开口调节器只需沿缆绳向下运动即能缩小伞体的开口，而之后若是需要将伞体开口调大，只需控制开口调节器向上运动即可，当运动至第二伞绳基本与缆绳成直角时为终点，即伞体开口最大处。

与现有技术比较，本发明提供了一种开口可调的伞型风力装置，该装置结构简单，仅通过开口调节装置即可改变伞型风力装置的迎风面积，调节伞型风力装置的拉力。同时本发明还提供了两种开口可调的伞型风力装置的调节方法，两种方法都是利用了开口调节装置，其调节方法简单高效，容易实现。

附图说明

图1为本发明实施例1的伞体完全打开的示意图；

图2为本发明实施例1的伞体调小的示意图；

图3为本发明实施例1的开口调节装置的结构示意图。

附图说明：1. 缆绳；2. 伞头装置；3. 伞体；4. 伞尾装置；5. 开口调节装置；6. 第一伞绳；7. 第二伞绳；501. 通讯装置、动力装置和控制装置；502. 收卷装置；511. 电机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式作进一步详细地说明。

实施例1

一种开口可调的伞型风力装置，包括：缆绳1；固定于缆绳上的伞头装置2；顶部中心套于与缆绳1上的伞体3；套于缆绳1上并与伞体3的顶部中心连接的伞尾装置4；套接于缆绳1且位于伞头装置2和伞尾装置4之间的开口调节装置5。其中，伞头装置2通过第一伞绳6与伞体3的边缘连接；开口调节装置5通过第二伞绳7与伞体3的边缘连接，开口调节装置5用于收放第二伞绳7。

如图3所示，开口调节装置5包括：通讯装置、动力装置、控制装置和收卷装置502。其中，所述通讯装置用于接收控制信号；所述动力装置用于为开口调节装置提供动力；所述控制装置用于读取通讯装置接收到的控制信号，并控制收卷装置的转动；所述收卷装置通过第二伞绳与伞体的边缘连接，用于收卷或放出第二伞绳。收卷装置502的个数为两个，在开口调节装置5上为上下设置且两收卷装置的转向相反。控制装置包括电机511，电机511控制收卷装置502的转动。

优选地，为防止第二伞绳7在收卷时缠结在一起，包括用于收卷所述第二伞绳7的卷轴，以及设置在所属卷轴外围一圈的多个隔离体，且相邻的所述隔离体之间至多有一根所述第二伞绳7，如此可将第二伞绳7分开收卷。

优选地，第二伞绳7为偶数根，均匀地与两所述收卷装置502连接。

伞头装置2与第一伞绳6连接的部分为周向转动装置；伞尾装置4固定于缆绳1上，且与所述伞体3连接的部分为周向转动装置。

另外，伞尾装置4还可以是滑筒。

一种开口可调的伞型风力装置的调节方法，具体为：伞头装置2固定于缆绳1上，伞体3在风力作用下为打开状态，且伞体3的边缘通过第二伞绳7与开口调节装置5的收卷装置连接，开口调节装置5通过控制收卷装置收卷或放出第二伞绳7来调节伞体3的开口大小。

如图1所示，伞型风力装置处于伞体3完全打开的状态，也就是伞体3开口最大的状态。伞头装置2和伞尾装置4固定于缆绳1上；伞体3的顶部中心与伞尾装置4连接，并套接于缆绳1上；伞头装置2通过第一伞绳6与伞体3的边缘连接；开口调节装置5通过第二伞绳7与伞体3的边缘连接。此时开口调节装置5处于未收卷状态。

当开口调节装置5的通讯装置收到地面控制基站调小伞体3开口的命令时，开口调节装置5的控制模块读取控制命令后，控制收卷装置收卷第二伞绳7，伞体3的开口逐渐变小。如图2所示，开口调节装置5通过收卷装置502收卷第二伞绳7得到的开口较小的伞型风力装置。

本实施例提供了一种开口可调的伞型风力装置，该装置结构简单，仅通过开口调节装置即可改变伞型风力装置的迎风面积，调节伞型风力装置的拉力。本实施例还提供了一种伞型风力装置的调节方法，主要是通过开口调节装置的收卷装置收卷第二伞绳的长度来调节伞体的开口大小，从而调节伞体的迎风面积，该方法非常简单，易于实现，且稳定性好。

实施例2

一种开口可调的伞型风力装置，包括：缆绳1；固定于缆绳上的伞头装置2；顶部中心套于与缆绳1上的伞体3；套于缆绳1上并与伞体3的顶部中心连接的伞尾装置4；套接于缆绳1且位于伞头装置2和伞尾装置4之间的开口调节装置5。其中，伞头装置2通过第一伞绳6与伞体3的边缘连接；开口调节装置5通过第二伞绳7与伞体3的边缘连接，开口调节装置5用于调节伞体3开口大小。

其中，开口调节装置5包括通讯装置、动力装置、行走装置和控制装置；所述通讯装置用于接收控制信号；所述动力装置用于为开口调节装置提供动力；所述行走装置用于开口调节装置在缆绳上行走；所述控制装置用于读取通讯装置接收到的控制信号，并控制行走装置的运作。

伞头装置2与第一伞绳6连接的部分为周向转动装置；伞尾装置4固定于缆绳1上，且与所述伞体3连接的部分为周向转动装置。

一种开口可调的伞型风力装置的调节方法，具体为：伞头装置固定于缆绳上，伞体在风力作用下为打开状态，且伞体的边缘通过第二伞绳与开口调节装置的收卷装置连接，开口调节装置通过在缆绳上的上下运动来调节伞体的开口大小。

其中，第二伞绳7与缆绳1呈直角时，伞体3开口最大，该位置为开口调节装置5的停止点；开口调节装置5沿缆绳1向下行走为缩小伞体3的开口，沿缆绳1向上行走为增大伞体3的开口。

本实施例提供了一种开口可调的伞型风力装置，该装置结构简单，仅通过开口调节装置即可改变伞型风力装置的迎风面积，调节伞型风力装置的拉力。本实施例还提高了一种伞型风力装置的调节方法，主要是固定第二伞绳的长度，通过开口调节装置在缆绳上运动即可调节伞体的迎风面积，方法简单，容易实现。另外，该调节方法更加稳定。