沙尘暴发电系统及其发电方法与流程

本发明涉及沙尘暴技术领域，特别涉及沙尘暴发电系统及其发电方法。

背景技术：

沙尘暴形成的机制可以概括描述为：

阳光照射在沙漠表面，沙漠地表植被稀少，不能吸收转化太阳能，沙粒升温，高温的沙粒使大面积的近地面空气受热膨胀，形成热力不稳定的空气层，配合强风的出现，空气的不稳定性受到触发，形成强大的上升气流，气流带动沙、尘，形成上升漩涡，漩涡不断扩大，迅速移动形成沙尘暴。

沙尘暴的危害很大，但沙尘暴形成之前沙漠地表及沙尘暴本身都具有强大的能量，如何利用沙尘暴气流所形成的强大推力来发电，是需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明技术方案所解决的技术问题为，如何利用沙尘暴气流形成的强大的推力发电。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种沙尘暴发电系统，包括：球壳、充气装置、控制器及至少一个发电装置；所述球壳包括内壳、外壳及镂空弹性连接件；所述充气装置包括气压传感器、充气单元；所述发电装置包括储能单元、转换单元、发电单元；所述内壳为球形，所述外壳为球形，所述内壳位于所述外壳内部，所述内壳及所述外壳由可供空气交换的所述镂空弹性连接件联接；所述内壳与所述外壳之间充有压力空气；所述内壳内部设有所述充气装置及所述发电装置；所述球壳用于支撑设于内部的所述充气装置、所述发电装置及所述控制器；所述球壳还用于在沙尘暴的推力下滚动；所述气压传感器位于所述内壳与所述外壳之间的所述内壳上，所述气压传感器用于检测所述内壳与所述外壳之间气体的气压并将气压信号发送到所述控制器；所述充气单元具有充气泵、气管、进气口及出气口；所述进气口位于所述外壳上通过所述气管连接所述充气泵的进气侧，所述出气口位于所述内壳与所述外壳之间通过所述气管连接所述充气泵的出气侧；所述充气泵用于在所述控制器的控制下将外界的空气充装到所述球壳；所述充气泵通过所述进气口将外界空气吸入，所述充气泵通过所述出气口将外界空气充入所述球壳；所述储能单元用于存储沙尘暴推动所述球壳滚动所产生的能量；所述转换单元用于将所述储能单元存储的能量转换为供所述发电单元发电的机械能；所述发电单元包括发电机、蓄电池及充电口；所述发电机用于在所述转换单元转换的所述机械能的驱动下发电；所述蓄电池用于存储所述发电机产生的电能；所述充电口与所述蓄电池通过线缆连接，所述充电口用于将所述蓄电池的电能提供给所述发电系统以外的用电设施；所述控制器用于接收所述气压信号及控制所述充气装置，具体为：所述控制器中设有预设值及警戒值；所述控制器将接收到的所述气压信号转化为气压的实际值，所述控制器将所述实际值与所述预设值及所述警戒值进行比较，所述控制器根据比较结果控制所述充气装置，若所述实际值小于或等于所述预设值，则所述控制器控制所述充气泵将外界空气充装到所述球壳；若所述实际值等于所述警戒值，则所述控制器控制所述充气泵停止充装空气到所述球壳。

可选的，所述预设值是所述球壳支撑设于内部的所述充气装置、所述发电装置和所述控制器及在推力下正常滚动的最小气压值；所述警戒值是所述球壳安全承受的最大气压值。

可选的，所述控制器接收下一气压信号时，由所述控制器清除所述控制器中的上一气压信号及上一实际值。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案还提供了一种发电方法，包括：

提供如上述的沙尘暴发电系统，通过球壳将沙尘暴气流形成的推力转化为所述球壳及所述储能单元的动能；通过所述储能单元将所述储能单元的所述动能转化为势能；通过所述转换单元将所述储能单元的所述势能转化为机械能；通过所述发电机将所述转换单元的所述机械能转化为电能并储存。

进一步的，还包括：

通过所述发电机转化的所述电能储存于所述蓄电池。

本发明技术方案的有益效果至少包括：

本发明技术方案利用沙尘暴的气流形成的推力推动球壳，将沙尘暴的能量转化为球壳的动能，沙尘暴的能量得以利用。

本发明技术方案将球壳的动能转化为机械能，由机械能驱动发电机发电，将动能转化为电能。

本发明技术方案自动检测球壳气压，并根据气压自动控制球壳内的气体压力，使球壳保持足够的支撑力，在推力下正常滚动，提高了对沙尘暴能量的利用能力。

本发明技术方案使沙尘暴变害为宝，提供了新的能量途径，提供的能量清洁无污染。

附图说明

图1为本发明技术方案提供的一种沙尘暴发电系统的结构示意图；

图2为本发明技术方案提供的一种沙尘暴发电系统的充气装置的结构示意图；

图3为本发明技术方案提供的一种沙尘暴发电系统的发电装置的结构示意图；

图4为本发明技术方案提供的另一种沙尘暴发电系统的结构示意图；

图5为本发明技术方案提供的一种发电方法的流程示意图。

具体实施方式1

为了使本发明的目的、特征和效果能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1、图2、图3所示，本申请提供了一种沙尘暴发电系统1，包括：球壳11、充气装置12、发电装置13及控制器14。球壳11包括内壳112、外壳111及镂空弹性连接件113。充气装置12包括气压传感器121、充气单元122。发电装置13包括储能单元131、转换单元132、发电单元133。

具体的，球壳11的内壳112为球形，外壳111为球形，内壳112位于外壳111内部，内壳112及外壳111由可供空气交换的镂空弹性连接件113联接。内壳112与外壳111之间充有压力空气；内壳112内部设有充气装置12及发电装置13。球壳11用于支撑设于内部的充气装置12、发电装置13及控制器14；球壳11还用于在沙尘暴的推力下滚动将沙尘暴的推力转化为球壳11的动能。气压传感器121位于内壳112与外壳111之间的内壳112上，气压传感器121检测内壳112与外壳111之间气体的气压，气压传感器121可以连续的检测球壳11内的气压，也可以间断的检测球壳11内的气压，并将气压信号发送到控制器14。充气单元122具有充气泵、气管、进气口及出气口。进气口位于外壳111上通过气管连接充气泵的进气侧，出气口位于内壳112与外壳111之间通过气管连接充气泵的出气侧。充气泵用于在控制器14的控制下将外界的空气充装到球壳11，以保证球壳11具有足够的支撑力及足够的滚动气压。充气泵通过进气口将外界空气吸入，充气泵通过出气口将外界空气充入球壳11。储能单元131用于存储沙尘暴推动球壳11滚动所产生的能量。转换单元132用于将储能单元131存储的能量转换为供发电单元133发电的机械能。发电单元133包括发电机1331、蓄电池1332及充电口1333。发电机1331用于在转换单元132转换的机械能的驱动下发电。蓄电池1332用于存储发电机1331产生的电能。充电口1333与蓄电池1332通过线缆连接，充电口1333用于将蓄电池1332的电能提供给发电系统1以外的用电设施。控制器14用于接收气压信号及控制充气装置12，具体为：控制器14中设有预设值及警戒值；控制器14将接收到的气压信号转化为气压的实际值，控制器14将实际值与预设值及警戒值进行比较，控制器14根据比较结果控制充气装置12，若实际值小于或等于预设值，则控制器14控制充气泵将外界空气充装到球壳11；若实际值等于警戒值，则控制器14控制充气泵停止充装空气到球壳11。

上述球壳11可以是一体成型的大圆球，也可以是由多个小圆球构成的大圆球。其镂空弹性连接件113可以是镂空的具有弹性张力的弹簧、布料或塑料结构。

上述充气装置12中的充气单元122具有的进气口及出气口，可以是一个进气口及一个出气口，也可以是多个进气口及多个出气口。多个进气口及多个出气口时，进气口可均匀分布在球壳11的外壳111，出气口可均匀分布在球壳11的内壳112与外壳111之间。

上述发电装置13可以是一个发电装置13，也可以是多个充电装置13。储能单元131可以由驱动件及可以存储势能的弹簧条组成，驱动件可以是在球壳11滚动时自动运动的自重锤或者自动摆陀，球壳11滚动时带动驱动件运动，驱动件运动时驱动弹簧条动作。驱动件运动时驱动弹簧条动作，可以通过驱动件的摆动将驱动件运动形成的动能单向或者双向的转化为弹簧条的势能，也可以通过驱动件的旋转将驱动件运动形成的动能单向或者双向的转化为弹簧条的势能，弹簧条将弹性势能作为能量储存在弹簧条中。转换单元132可以是在弹簧条释放时带动其转动的轮系，弹簧条释放时将弹性势能转化为轮系的机械能带动轮系转动。发电单元133的发电机1331在转换单元132轮系的带动下转动发电，将电能储存于蓄电池1332中，并通过充电口1333为发电系统1以外的用电设施提供电能。

上述控制器14中设置有预设值及警戒值，预设值是球壳11支撑设于内部的充气装置12、发电装置13及控制器14及在推力下正常滚动的最小气压值。警戒值是球壳11可以安全承受的最大气压值。控制器14具有第一模块、第二模块及第三模块，第一模块为信息模块，可适于存储接收到的气压信号及预设值和警戒值。第二模块为处理模块，可适于将气压信号处理为气压的实际值，并将实际值与预设值及警戒值进行比较。第三模块为控制模块，可适于根据第二模块的比较结果控制充气装置12。控制器14接收下一气压信号时，由控制器14清除控制器14中的上一气压信号及上一实际值。

基于上述系统1，控制器14还可以集成于充气装置12，构成如图4所示的系统2。

基于上述系统，本申请还提供了一种发电方法，如图5所示，包括：

步骤s10，沙尘暴气流形成的推力推动球壳滚动，球壳滚动时，储能单元中的驱动件旋转。

步骤s11，储能单元中的驱动件运动时驱动储能单元中的弹簧条动作。

步骤s12，储能单元中的弹簧条释放，驱动转换单元中的轮系转动。

步骤s13，转换单元中的轮系转动带动发电单元中的发电机转子转动，发电机发电。

步骤s14，发电单元中的蓄电池储存发电机产生的电能。

在步骤s10中，通过球壳将沙尘暴气流形成的推力转化为球壳及储能单元的动能。

在步骤s11中，通过储能单元将储能单元的动能转化为势能。

在步骤s12中，通过转换单元将储能单元的势能转化为机械能。

在步骤s13中，通过发电机将转换单元的机械能转化为电能。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。