CN101218431B - 用于系绳涡轮机的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

根据一些实施例，提供了用于系绳风力涡轮机的系统和方法。在一些实施例中，系统可以包括沿第一端和第二端之间的轴线水平地延伸的空载主体，其中该主体至少部分地用气体填充。系统还可以包括例如联接到该主体的两个或多个轮叶，使得轮叶在垂直于该轴线的风力的作用下能够可操作地引起主体围绕轴线旋转，以产生Magnus效应提升力。根据一些实施例，系统可以包括一个或多个绳索，其进行联接以将所述主体锚接到第三端。

Description

用于系绳涡轮机的系统和方法
技术领域
本发明大致涉及用于通过风力来发电的系统和方法，而更具体地涉及用于系绳(tethered)风力涡轮机的系统和方法。
背景
使用可再生能源在满足能量需求但大大减少对环境的不利影响的问题上仍然起着重要的作用。例如光能、水电和风能科技，在实际上消除对环境的不利影响时不断地降低成本而增加效益。然而，许多传统的产生可再生能源的科技，需要大量的资金及/或土地来实施。关于风能设施，例如典型的风车形式、塔式安装的转子可能很昂贵，并/或可能需要坐落在具有大量风力资源的大片土地上。
其它形式的风力发电系统使用风力涡轮机，其被有浮力的气球且/或风筝保持在高处。这些系统可以(例如)从更普遍且/或更恒定的风力资源中获利，而这些风力资源位于对于大多数塔式安装结构来说不可实现的高度。然而，尽管是这些类型的系统，在某些应用中也可能是不易使用的、昂贵的且/或不实际的。出于这些以及其它原因，一般的风力资源发电系统可能不是所希望的。
因此，需要有用于系绳风力涡轮机的系统和方法来解决这些和其它现有科技中的问题。
附图简述
图1A和图1B是根据一些实施例的系统的简图。
图2A和图2B是根据一些实施例的系统的简图。
图3A和图3B是根据一些实施例的系统的简图。
图4A和图4B是根据一些实施例的系统的简图。
图5A和图5B是根据一些实施例的系统的简图。
图6是根据一些实施例的风力涡轮机的示意图。
图7A和图7B是根据一些实施例的系统的例示。
图8是根据一些实施例的系统的简图。
图9是根据一些实施例的方法的流程图。
详细描述
根据一些实施例，提供了用于系绳风力涡轮机的系统和方法。系绳风力涡轮机可以响应于正常风力而围绕水平轴线旋转(例如)来发电。在一些实施例中，系绳风力涡轮机用气体填充、加压且/或高度加压。该气体可以包括例如可操作地促进涡轮机的展开的上升式气体。根据一些实施例，涡轮机至少部分地通过Magnus效应被保持在高处。在一些实施例中，涡轮机可以主要地通过Magnus效应保持在高处且/或提升。这样的涡轮机可以例如相对地便宜，容易地使用且/或容易地管理，并且/或者可以以另外的方式提供前述系统的优点。根据一些实施例，小型系绳风力涡轮机使用在紧急事件、必要状况及/或移动应用中(例如，徒步旅行者或汽车旅行者所用的背包式)。在一些实施例中，可以使用大很多的涡轮机(例如，长一百米到三百米或更长)。
首先参考图1A和图1B，其显示了根据一些实施例的系统的简图100。在一些实施例中，图1A显示了系统100的前视图，而图1B显示了系统100的端视图或侧视图。本文所介绍的各种系统仅用于解释而不是限定所介绍的实施例。本文介绍的系统的任何不同的类型、设计、数量和构造可以在不背离一些实施例的范围内使用。比本文介绍的系统具有较少或较多部件的系统也可以在不脱离一些实施例的范围内使用。
系统100可以包括(例如)基本上水平的轴线102，位于轴线102上的第一端104及/或位于轴线102上的第二端106。在一些实施例中，系统包括系绳风力涡轮机110。系绳风力涡轮机110可以包括例如基本上在第一端104和第二端106之间延伸的主体112。主体112可以是例如空载主体(airborne body)。根据一些实施例，主体112可以限定封套(envelope)114，其可以例如用气体加压。在一些实施例中，系绳风力涡轮机110还可以包括或可选地包括，联接到主体112的一个或多个轮叶(vane)116。轮叶116可以(例如)可操作地由风力及/或其它气流(例如，图1B中三根水平虚线所示的)作用以引起主体112(及/或封套114)围绕轴线102旋转。
根据一些实施例，轮叶116的形状及位置设置成并/或通过其它方式设置成由一个或多个支持件118作用。支持件118可以(例如)促进轮叶116的定形来可操作地由风力(例如形成如图1A和图1B所示的凹表面使风力可以作用于其上)作用。在图1B中，简化了对支持件118的描述，以减少混乱。在一些实施例中，主体112及/或封套114可以水平地在两个端板120之间延伸。两个端板120可以包括例如联接到主体112及/或封套114上的内表面122，以及/或者包括突出部126的外表面124。在一些实施例中，突出部126是基本上对齐于水平轴线102的轮轴。根据一些实施例，联接有一个或多个发电机130来将旋转能量(例如，从主体112、封套114、及/或突出部126围绕轴线102的旋转中)转换成电能。发电机130可以(例如)机械式地联接到突出部126上并从那里悬挂(例如，通过重力)。
在一些实施例中，发电机130还可以或可选地联接到一个或多个轭状件(yoke)132上。轭状件132可以包括例如轴衬、轴承(例如，滚珠轴承)及/或其它器件(未示出)，只要它们能够可操作地促进并/或允许主体112及/或突出部126围绕轴线102旋转，而将发电机120定位成可以可操作地接收来自旋转的主体112及/或突出部126的旋转能量。在一些实施例中，轭状件132旋转式地联接到突出部126轴线102上的第一端104和第二端106处及/或其附近。根据一些实施例，轭状件132还可以或可选地是发电机130的部件及/或部分。轭状件132可以包括例如一个或多个凸缘、突出部、联接件及/或其它物体，只要它们连带到及/或附接到发电机130上。
根据一些实施例，轭状件132还可以或可选地联接到一条或多条绳索140。在一些实施例中，绳索140可以联接到主体112、突出部126及/或发电机130。绳索140可以(例如)将主体112联接到第三端(未在图1A或图1B中显示)例如地面站。在一些实施例中，绳索140可以包括任意数量的绳、缆、线及/或其它连接性器件，只要其是已知的或实用的、或是变得已知或实用。根据一些实施例，绳索140可操作地将风力涡轮机110联接到第三端及/或将电能从发电机130向第三端(例如，向地面)传递。
在一些实施例中，风力涡轮机110还可以或可选地包括一个或多个稳定器150。稳定器150可以是例如基本上圆盘形的器件，联接到突出部126上(例如，如图1A所示)。根据一些实施例，稳定器150可以有利于将风力涡轮机110(例如相对于轴线102)定向到垂直于主风力。稳定器150可以(例如)在主风力改变方向时允许风力涡轮机110自定位及/或自动重定位。以这样的方式(例如)轮叶116可以大致地定位，使得主风力作用轮叶116的前(例如，风向)表面，以引起主体112围绕水平轴线102旋转(例如，顺时针及/或逆时针方向，如图1B所示)。在图1B中，稳定器150以虚线形式显示以增加部件(例如，发电机130及/或轭状件132)的可视性，否则会变得模糊。
根据一些实施例，这穿过风力涡轮机110(及/或顺时针及/或逆时针旋转方向)的横流风力，有利于提升风力涡轮机110。即使封套114用不比空气轻的气体填充及/或加压(例如，空气本身)，例如，与主体112围绕轴线102的旋转有关的Magnus效应会提供上升力量给风力涡轮机110。在一些实施例中，这种Magnus效应提升力基本上足以提供所有需要的升力来使风力涡轮机110可以展开及/或保持在高处。根据一些实施例，其它提升力(例如，通过使用轻于空气及/或上升型气体来加压封套114而产生的)还可以或可选地促进风力涡轮机110的展开。
在一些实施例中，风力涡轮机110的主体112由一种或多种柔性材料组成。主体112可以是例如可膨胀的及/或可收折的。根据一些实施例，如果风力涡轮机110构建成较小尺寸(例如，十到三十英尺的长度)，主体112由一种或多种重量轻的及/或低渗透性(例如，相对于轻的气体)的材料组成。主体112可以包括(例如)涂覆的及/或层积的Dacron
Figure 2005800509580_0
。在一些实施例中，如果风力涡轮机110构建成较大尺寸(例如，一百到四百英尺的长度)，主体112由一种或多种重量轻的、高韧性及/或高强度的材料层组成。主体112可以包括(例如)内表面以利于轻于空气的气体诸如氢及/或氦(例如Mylar
Figure 2005800509580_1
)的保持，主体112还可以包括结构上的织物核心(例如，包括Dacron、Vectran、Spectra
Figure 2005800509580_4
及/或Kevlar
Figure 2005800509580_5
)及/或外覆层以提供紫外线保护(UV)及/或磨损保护(例如Tedlar
Figure 2005800509580_6
)。在一些实施例中，皮带、缆绳及/或其它结构构件(例如本文别处介绍的三轴线皮带)一体地结合到结构核心层及/或附着有外部覆层及/或末端覆层(诸如Tedlar
Figure 2005800509580_7
)。
根据一些实施例，轮叶116还可以或可选地由一种或多种柔性材料组成。如果轮叶116由柔性材料组成，支持件118及/或其它器件用来提供、限定及/或保持轮叶116的形状。支持件118可以包括(例如)一个或多个刚性及/或半刚性支柱、张力构件及/或其它结构支持件以利于轮叶116的定位及/或定形。在一些实施例中，其它结构构件(诸如支柱或缆绳)还可以或可选地留在在轮叶116内以提供结构容量。根据一些实施例，轮叶116本身由刚性、半刚性及/或重量轻的材料(例如，纤维玻璃及/或合成树脂)组成。
在一些实施例中，风力涡轮机110可以包括各种数量、类型及/或构造的轮叶116。如图1A和图1B所示(例如)风力涡轮机110可以包括四个轮叶116，其基本上均匀地围绕主体112的周围散布。轮叶116还可以或可选地(如图所示)基本上沿主体112的长度(例如，从第一端104处或其附近到第二端106处或其附近)延伸。在一些实施例中，风力涡轮机110可以包括较少(例如两或三个)或较多(例如，五个或更多)的轮叶116。根据一些实施例，轮叶116可以仅部分地沿主体112及/或其一部分的长度延伸。
在一些实施例中，风力涡轮机110的主体112可以包括基本上球形的形状，如图1A和图1B所示。换句话说，主体112的长度与直径的比例可以是基本上一比一。根据一些实施例，主体112可以是其它形状的。例如主体112可以构造成长度与直径比例高达约三比一。其它的形状、比例及/或构造的风力涡轮机110在本文别处介绍的。
来看图2A和图2B(例如)，其中显示了根据一些实施例的系统的简图200。在一些实施例中，图2A显示了系统200的前视图，而图2B显示了系统200的端视图或侧视图。根据一些实施例，系统200类似于结合了图1A及/或图1B所介绍的系统100。系统200可以包括例如基本上水平的轴线202，沿轴线202的第一端204，沿轴线202的第二端206及/或围绕轴线202旋转以发电的风力涡轮机210。风力涡轮机210可以包括例如限定封套214的主体212。一个或多个轮叶216及/或支持件218还可以或可选地联接到主体212上。在一些实施例中，风力涡轮机210可以包括端板220，端板220具有联接到主体212的内侧部222及/或包括突出部226的外侧部224。突出部226可以(例如)支持及/或悬挂一个或多个发电机230及/或一个或多个轭状件232。根据一些实施例，轭状件232(及/或发电机230)可以联接到一条或多条绳索240上。绳索240可以(例如)将风力涡轮机210联接到第三端(未在图2A或图2B中显示)例如地面站。在一些实施例中，风力涡轮机210还可以或可选地包括一个或多个稳定器250以促进风力涡轮机210垂直(例如相对于轴线202)于主风力的定向。
根据一些实施例，系统200的部件202、204、206、210、212、214、216、218、220、222、224、226、230、232、240、250在构造及/或功能上可以类似于本文中结合了图1A及/或图1B而介绍的名字相似的部件。在一些实施例中，比图2A及/或图2B所示的部件数较少或较多的部件也可以包括在系统200内。
根据一些实施例，风力涡轮机210可以包括主体212，其可以是例如构造成长度直径比近似于三比一或更大(例如，如图所示)。风力涡轮机210还可以或可选地包括围绕主体212的周围均匀隔开的三个轮叶216。在一些实施例中，支持件218可以包括用来将轮叶216(诸如半刚性轮叶216)定位、支撑、及/或定形的牵索及/或其它连接器。根据一些实施例，例如如图2A所示，轮叶216可以例如沿主体212长度的中间部分(并不沿主体212的整个长度)延伸。
如图2A和图2B所示，轭状件232小于及/或短于结合图1A和图1B所介绍的轭状件132。轭状件232的一个功能可以包括例如，将绳索240定位，使得其不能干扰主体212及/或轮叶216的旋转。例如，因为轮叶216比起(例如轮叶116)从主体212的直径突出的较少，绳索240不需要定位地离轴线202那么远(例如，相对于如同图1A和图1B中的风力涡轮机110而需要的)。在一些实施例中，稳定器250的尺寸按需要及/或希望来设计，来提供给风力涡轮机210相对于主风力的自定位能力。根据一些实施例，稳定器250构造成具有基本上与主体212的直径相等的直径(如图所示)。在一些实施例中(例如如图1A和图1B所示)，稳定器250可以或者包括小于主体112及/或轮叶216突出部的直径及/或尺寸。在图2B中，稳定器250显示成虚线以增加部件的可视性(例如，端板220及/或发电机230)，否则会变得模糊。
参考图3A和图3B，其中显示了根据一些实施例的系统的简图300。在一些实施例中，图3A显示了系统300的前视图，而图3B显示了系统300的端视图或侧视图。根据一些实施例，系统300可以类似于结合了图1A、图1B、图2A及/或图2B而介绍的系统100、200。系统300可以包括例如基本上水平的轴线302，沿轴线302的第一端304，沿轴线302的第二端306及/或围绕轴线302旋转以发电的风力涡轮机310。风力涡轮机310可以包括例如限定封套314的主体312。一个或多个轮叶316及/或支持件318还可以或可选地联接到主体312上。在一些实施例中，风力涡轮机310可以包括端板320，其具有联接到主体312上的内侧部322及/或包括突出部326的外侧部324。在一些实施例中，端板320及/或其内表面322还可以或可选地包括一个或多个内部紧固端328。突出部326可以(例如)支持及/或悬挂一个或多个发电机330及/或一个或多个轭状件332。根据一些实施例，内部紧固端328可以联接到一个或多个结构构件334上。轭状件332(及/或发电机330)可以例如联接到一条或多条绳索340上。根据一些实施例，绳索340可以将风力涡轮机310联接到第三端(未在图3A或图3B中显示)(例如地面站。在一些实施例中，风力涡轮机310还可以或可选地包括一个或多个稳定器350以促进风力涡轮机310垂直(例如相对于轴线302)于主风力的定向。
根据一些实施例，系统300的部件302、304、306、310、312、314、316、318、320、322、324、326、330、332、340、350可以在构造及/或功能上可以类似于本文中结合了图1A、图1B、图2A及/或图2B而介绍的名称相似的部件。在一些实施例中，比图3A及/或图3B所示的部件数较少或较多的部件也可以包括在系统300内。
根据一些实施例，风力涡轮机310可以包括主体312，其可以是例如构造成长度直径比约为2∶1或2.5∶1(如图所示)。风力涡轮机310还可以或可选地包括围绕主体312的周围均匀隔开的五个轮叶316。在一些实施例中，支持件318可以包括铝、塑料、石墨合成材料及/或其它用来将轮叶316(例如由纤维玻璃及/或其它树脂组成的刚性轮叶316)定位、支撑及/或定形的重量轻的杆及/或其它连接器。根据一些实施例，多个轮叶316可以增加风力涡轮机310自启动的潜在性及/或可能性(例如，当展开到主风及/或其它气流中时)。
在一些实施例中，风力涡轮机310的端板320可以包括内部紧固端328。内部紧固端328可以(例如)用来联接到结构构件334上。根据一些实施例，结构构件334可以包括基本上沿轴线302在封套314内延伸的，任何数量、类型及/或构造的支持件。在一些实施例中，结构构件334可以联接到位于每个端板320的内表面322上的内部紧固端328上。根据一些实施例，结构构件334可以包括皮带、缆绳、轮轴及/或管子。结构构件334可以包括例如张紧构件，其可操作地保持端板320之间的基本上固定的距离。如果风力涡轮机310包括较小型号的封套314(例如背包型)，结构构件334可以(例如)就是重量轻的张紧缆绳或包括重量轻的张紧缆绳。在一些实施例中，结构构件334可以包括多个结构构件。结构构件334可以包括例如扩张构件(未示出)，其从结构构件334出发并从轴线302向外延伸。根据一些实施例，扩张构件可以联接到封套314上。
根据一些实施例，主体312、封套314、及/或轮叶316可以包括其它结构构件及/或器件(未示出)。例如，如果风力涡轮机310构建成较大尺寸，则三轴线皮带可以包括在封套314的结构内并/或联接到封套314的结构上。沿主体312向相反方向延伸的两条皮带线可以构造成例如双螺旋状。在一些实施例中，这双螺旋状皮带可以限定封套314的形状及/或外延，并/或可以允许更大程度的过量加压。根据一些实施例，多个纵向的皮带及/或缆绳还可以或可选地沿主体312及/或封套314的长度延伸。纵向的皮带可以(例如)基本上在第一端304和第二端306之间延伸，并/或可以联接到端板320上。在一些实施例中，纵向的皮带可以穿过双螺旋状皮带并/或联接于其上。这样的构造可以(例如由三轴线皮带的六点结合来基本上限定封套314的整个容积)限定封套314的结构及/或形状，并/或从而增加封套314的负载能力。
在一些实施例中，主体312可以限定封套314，其在第一端304和第二端306处及/或附近的两个端部可能都打开。例如，封套314可以加压，以在端板320的内表面322上施加力，其可以(例如)可操作地将封套314的打开端部基本密封。在一些实施例中，风力涡轮机310及/或端板320可以包括一个或多个密封件、垫圈、紧固环及/或其它可操作地在封套314和端板320的联接处基本上产生密封的器件。在一些实施例中，结构构件334联接到内部紧固端328可以促进气体保持在加压的封套314内(例如，通过保持端板320之间的固定距离及/或以其它方式保持主体312的形状)。在一些实施例中，封套314可以包括基本上连续的、气体及/或加压气体的封套(例如，单腔)。
根据一些实施例，如果风力涡轮机310构造成相对大的长度及/或直径，风力涡轮机310还可以或可选地包括一个或多个气囊(未示出)。气囊，例如用在各种飞艇设计中的那种，可以包括(例如)在封套314的容积内的活动的(active)内部气室。根据一些实施例，气囊可以包括活动的吹风机并/或包含一定体积的气体以利于保持克服封套314内的气体的有效正压力。有效压力可(例如)有利于保持正超压以保持主体312及/或封套314的整体形状。在一些实施例中，气囊和/或封套314中的任一个或两者可以根据需要包括压力释放阀(未示出)。根据一些实施例，气囊结合在结构构件334内。气囊可以包括例如位于穿过气囊封套的管状结构构件334内的吹风机及/或压力释放阀。以这样的方式(例如，)气囊可以将结构构件334用作可控空气通道，该通道可操作地与封套314外的大气接口。根据一些实施例，接口可以集成在端板320的一个或多个内。
来看图4A和图4B，其中显示了根据一些实施例的系统的简图400。在一些实施例中，图4A显示了系统400的前视图，而图4B显示了系统400的端视图或侧视图。根据一些实施例，系统400可以类似于结合了图1A、图1B、图2A、图2B、图3A及/或图3B而介绍的系统100，200，300。系统400可以包括例如基本上水平的轴线402，沿轴线402的第一端404，沿轴线402的第二端406及/或围绕轴线402旋转以发电的风力涡轮机410。风力涡轮机410可以包括例如限定封套414的主体412。一个或多个轮叶416及/或支持件418还可以或可选地联接到主体412上。在一些实施例中，风力涡轮机410可以包括端板420，其具有联接到主体412的内侧部422及/或包括突出部426的外侧部424。突出部426可以(例如)支持及/或悬挂一个或多个发电机430及/或一个或多个轭状件432。轭状件432(及/或发电机430)可以例如联接到一条或多条绳索440上。根据一些实施例，绳索440可以将风力涡轮机410联接到第三端(未在图4A或图4B中显示)例如地面站。在一些实施例中，风力涡轮机410还可以或可选地包括一个或多个稳定器450以促进风力涡轮机410垂直(例如相对于轴线402)于主风力的定向。在一些实施例中(诸如如所示图4A和图4B)，风力涡轮机410还可以或可选地包括转子460。
根据一些实施例，系统400的部件402、404、406、410、412、414、416、418、420、422、424、426、430、432、440、450可以在构造及/或功能上类似于本文中结合了图1A、图1B、图2A、图2B、图3A及/或图3B而介绍的名称相似的部件。在一些实施例中，比图4A及/或图4B所示的部件数较少或较多的部件也可以包括在系统400内。
根据一些实施例，风力涡轮机410可以在类型、构造及/或功能上类似于本文所介绍的风力涡轮机110、210、310。在一些实施例中，风力涡轮机410可以包括转子460。转子460可以包括例如一个或多个叶片(blade)，其可操作地围绕轴线402及/或风力涡轮机410的主体412旋转。如所示4A和图4B图(例如)转子460可以包括两个叶片，其设置成基本上以一百零八度分开，并在其会合端(例如，第一端404和第二端406处及/或附近)联接到风力涡轮机410。在一些实施例中，转子460的叶片是空心的或实心的。如图所示4A和图4B，转子460的叶片还可以或可选地弓形弯曲以形成基本上环形的转子460，使得转子460可以围绕风力涡轮机410的主体412旋转。根据一些实施例，转子460是基本上弓形弯曲的，使得转子460可以不干扰主体412及/或轮叶414的旋转。在一些实施例中，轮叶414构造成低的轮廓(low profile)(如图所示)以减少干扰转子460的可能性。干扰可以(例如)是物理的、流体流动及/或其它的旋转元件(例如，主体412和轮叶414及/或转子460)之间的潜在干扰。
在一些实施例中，转子460及/或其任何叶片都可以包括一个或多个翼型(airfoil)截面并且/或者是窄的、带状的及/或本质上大致圆周的。转子460可以是例如在功能及/或构造上类似于Darrieus型转子(例如，在授予Darrieus的美国专利第183018号中介绍的那种)，而轴线402横向于及/或垂直于风及/或其它空气力量。根据一些实施例，转子460可以沿与主体412相同的旋转方向旋转，并且/或者基本上比主体412转得快。转子460还可以或可选地独立于及/或基本上独立于主体412旋转。转子460可以例如通过驱动单元362联接到突出部426。根据一些实施例，驱动单元362可以机械式地将转子460联接到发电机430并/或可以至少部分地机械式地将转子460联接到突出部526。
驱动单元462可以是例如联轴节、齿轮箱、变速器及/或其它可操作地在一定条件下允许转子460与主体412的旋转联接、并且还允许转子460在其它条件下独立于主体412而旋转的器件。根据一些实施例，驱动单元462可以允许主体412来旋转转子460，以发起转子460的旋转(例如启动)，而在发起转子460的旋转之后的某个时刻，驱动单元460可以允许转子460独立于(及/或以较高的速率)主体412旋转。转子460(例如)可能不是自启动的，而可能使用主体412的旋转以发起转子460旋转。在一些实施例中，发电机430可以从主体412及/或转子460中的任一个或两者的旋转中发电。
现在参考图5A和图5B，其中显示了根据一些实施例的系统的简图500。在一些实施例中，图5A显示了系统500的前视图，而图5B显示了系统500的端视图或侧视图。根据一些实施例，系统500可以类似于结合图1A、图1B、图2A、图2B、图3A、图3B、图4A及/或图4B而介绍的系统100、200、300、400。系统500可以包括例如基本上水平的轴线502、沿轴线502的第一端504、沿轴线502的第二端506及/或围绕轴线502旋转以发电的风力涡轮机510。风力涡轮机510可以包括例如限定封套514的主体512。一个或多个轮叶516还可以或可选地联接到主体512上。在一些实施例中，风力涡轮机510可以包括端板520，其具有联接到主体512上的内侧部522及/或包括突出部526的外侧部524。突出部526可以(例如)支持及/或悬挂一个或多个发电机530及/或一个或多个轭状件532。轭状件532(及/或发电机530)可以例如联接到一条或多条绳索540上。根据一些实施例，绳索540可以将风力涡轮机510联接到第三端(未在图5A或图5B中显示)(例如地面站。在一些实施例中，风力涡轮机510还可以或可选地包括一体地形成的稳定器550以促进风力涡轮机510垂直(例如相对于轴线502)于主风力的定向。
根据一些实施例，系统500部件502、504、506、510、512、514、516、520、522、524、526、530、532、540、550可以在构造及/或功能上类似于在本文中结合图1A、图1B、图2A、图2B、图3A、图3B、图4A及/或图4B而介绍的名称相似的部件。在一些实施例中，比图5A及/或图5B所示的部件数较少或较多的部件也可以包括在系统500内。
根据一些实施例，风力涡轮机510可以在类型、构造及/或功能上类似于本文介绍的风力涡轮机110、210、310、410。在一些实施例中，风力涡轮机510可以包括一体地形成的稳定器550。一体地形成的稳定器550可以(例如)限定一部分封套514。轮叶516还可以或可选地限定封套514的一个或多个部分。换句话说，根据一些实施例，风力涡轮机510可以包括单个封套514，其由单个空腔限定，而该空腔包括主体512、轮叶516及/或稳定器550。在一些实施例中，整个封套514是加压的、可膨胀的、可收折的，且/或由一种或多种柔韧及/或重量轻的材料构建。封套514可以是例如可膨胀的形式，当用气体加压时(例如，轻于空气的气体及/或大气)其可以限定主体512、轮叶516及/或一体地形成的稳定器550的结构及/或形状。
图6显示了根据一些实施例的风力涡轮机610的透视图。在一些实施例中，风力涡轮机610类似于结合了图5A及/或图5B而介绍的风力涡轮机510。风力涡轮机610可以包括例如限定(至少部分地)封套614的主体612。风力涡轮机610还可以或可选地包括一个或多个轮叶616、端板620、发电机630、轭状件632及/或绳索640。在一些实施例中，风力涡轮机610可以包括一体地形成的稳定器650。
一体地形成的稳定器650可以是例如主体612及/或轮叶616的一部分，并且/或者联接到主体612及/或轮叶616上。在一些实施例中，主体612、轮叶616及/或一体地形成的稳定器650可以包括及/或限定封套614。风力涡轮机610可以包括例如单个可膨胀的封套614，其限定主体612、轮叶616及/或一体地形成的稳定器650的位置、结构及/或形状。根据一些实施例，风力涡轮机610可以包括在封套614内及/或在其内部的皮带、缆绳及/或支持件(未示出)，诸如本文介绍的结构构件334及/或其它结构器件或物体。在一些实施例中，风力涡轮机610的主要的可膨胀特性及/或非刚性特性(例如，除了端板620、发电机630及/或轭状件632)可以利于风力涡轮机610的储存、展开、运输、移动及/或管理。
来看图7A和图7B(例如)，其中例示了根据一些实施例的系统700。图7A(例如)例示了与展开风力涡轮机710有关的系统700，而图7B例示了展开了风力涡轮机710后的系统700。根据一些实施例，风力涡轮机710可以包括单个可收折的及/或可膨胀的单元(如图所示)，其包括主体712、封套714及/或一个或多个轮叶716。在一些实施例中，封套714及/或主体712可以压住两个端板720。风力涡轮机710还可以或可选地包括一个或多个发电机730、轭状件732及/或一个或多个外部紧固端736。在一些实施例中，轭状件732联接到一条或多条绳索740上(如图7B所示)且/或外部紧固端736联接到一个或多个拉绳742上(如图7A所示)。在一些实施例中，绳索740还可以或可选地联接到绳索联接器744上(如图7B所示)。根据一些实施例，风力涡轮机710可以包括一体地形成的稳定器750。封套714可以(例如)限定风力涡轮机710的各部分，诸如主体712、轮叶716及/或一体地形成的稳定器750。
根据一些实施例，系统700的部件710、712、714、716、720、730、732、740、750可以在构造及/或功能上类似于在本文中结合图1A、图1B、图2A、图2B、图3A、图3B、图4A、图4B、图5A、图5B及/或图6而介绍的名称相似的部件。在一些实施例中，比图7A及/或图7B所示的部件数较少或较多的部件也可以包括在系统700内。
在图7A中，风力涡轮机710准备好在地面站770(例如，地面上或地面附近的点、位置及/或区域)展开。在一些实施例中，地面站770可以包括地平面处及/或附近的固定及/或半固定位置。根据一些实施例，地面站770可以包括适合或变得适合展开风力涡轮机710的任何类型的位置。地面站770可以包括例如交通工具、建及/或任何其它可行的移动的及/或固定的位置。在一些实施例中，地面站770可以包括带牵索772的器件，以利于在特定点处及/或附近(例如，地面上)保持器件。根据一些实施例，地面站770可以包括一个或多个电气部件774。
电气部件774可以包括例如任意数量、类型及/或构造的电池、逆变器、变压器、电容器、印刷电路板及/或其它(或变得)已知的或可行的电器，以利于接收、传输、管理、转换、逆变及/或其它对风力涡轮机710产生的电能的处理。在一些实施例中，电气部件774可以包括一个或多个电源逆变器以将发电机730生成的直流电流(DC)能量转换成交流电流(AC)，以用作一个或多个电器(未示出)的电源。根据一些实施例，地面站770可以包括电气供给线776以引导电能。电气供给线776可以(例如)将DC及/或AC电能从地面站770传输及/或传送来供电给一个或多个电器(未示出)。在一些实施例中，地面站770还可以或可选地包括绞盘778，其用来(例如)展开及/或收回风力涡轮机710(例如，通过作用于绳索740及/或拉绳742)。
如图7A所示(例如)，拉绳742在展开及/或准备风力涡轮机710的期间联接到外部紧固端736上。拉绳742可以(例如)用来防止风力涡轮机710过早地及/或不希望地移动及/或升起。根据一些实施例，拉绳742可以协助操作者780准备及/或展开风力涡轮机710。在一些实施例中，单个操作者780可能能够例如管理、准备及/或展开风力涡轮机710，即使风力涡轮机710包括大于操作者780的尺寸(如图所示)。操作者780可以(例如)将风力涡轮机710及/或封套714连接到加压气体源782上，来开始对封套714的加压。在一些实施例中，加压气体源782可以包括小罐及/或其它容器或轻于空气的气体源(诸如氦及/或氢)。根据一些实施例，风力涡轮机710通过其它方法膨胀。操作者780可以(例如)使用空气压缩机(未示出)及/或手工吹风管(也未示出)、利用诸如大气及/或蒸气等气体来填充封套714。
在一些实施例中，风力涡轮机710的封套714加压(例如，由操作者780)，并引导在高处(例如，如图7B所示)。风力涡轮机710可以例如升入风力中以促进及/或完成展开到高处位置。然后风力涡轮机710可以(例如)旋转以发电(例如，通过发电机730)。在一些实施例中，电能提供(例如，通过绳索740)到地面站770。在一些实施例中，如果风力涡轮机710型号较大及/或轻于空气，风力涡轮机710的展开位置为一万英尺(例如，地平面上及/或海平面上)或更多。用于展开风力涡轮机710的海拔可以(例如)将风力涡轮机710暴露在更强大、更持久、更占优势及/或更加主流的风力中——比起塔式安装及/或其它传统的风力涡轮机来说。
根据一些实施例，系统700可以包括绳索联接器744。绳索联接器744可以，例如如图7B所示，将连接到风力涡轮机710(例如，连接到轭状件732)的两根或多根绳索740结合成连接到地面站770(例如，连接到绞盘778)的单个绳索740。在一些实施例中，绳索联接器774可以可操作地操控，来影响风力涡轮机710的定向。尽管风力涡轮机710至少部分地因为一体地形成的稳定器750可以是基本上及/或完全地自定位的(例如，相对于横向风力)，在一定条件下，可能希望(例如)通过地面站770操控风力涡轮机710的位置及/或定向。在一些实施例中，操作者780可以接触地面站770及/或绳索联接器744，以根据需要将风力涡轮机710(例如)定位、重定位及/或定向。
来看图8，其中显示了根据一些实施例的系统800的简图。根据一些实施例，系统800可以类似于结合图1A、图1B、图2A、图2B、图3A、图3B、图4A、图4B、图5A、图5B、图6、图7A及/或图7B而介绍的系统100、200、300、400、500、600、700。系统800可以包括例如基本上水平的轴线802，沿轴线802的第一端804，沿轴线802的第二端806及/或围绕轴线802旋转以发电的风力涡轮机810。风力涡轮机810可以包括例如空载主体812，其具有一个或多个轮叶816及/或一个或多个发电机830。在一些实施例中，风力涡轮机810联接到绳索840并/或可以包括一个或多个稳定器850。绳索840可以(例如)将风力涡轮机810联接到地面站870。地面站870可以(例如)将由风力涡轮机810产生的电能(例如，通过电气供给线876a-b)提供到一个或多个电器890及/或电网892。
根据一些实施例，系统800的部件802、804、806、810、812、816、830、840、850、870、876可以在构造及/或功能上类似于本文中结合图1A、图1B、图2A、图2B、图3A、图3B、图4A、图4B、图5A、图5B、图6、图7A及/或图7B而介绍的名称相似的部件。在一些实施例中，比图8A及/或图8B所示的部件数较少或较多的部件也可以包括在系统800内。
根据一些实施例，风力涡轮机810至少部分地通过Magnus效应被携带及/或抬起到高处。空载主体812围绕轴线802的旋转可以是例如横向于风力及/或其它空气力。在一些实施例中，空载主体812的轮叶816定向成捕捉空载主体812的上部部分或顶部处及/或附近的风力，致使空载主体812逆向风力旋转。该逆向旋转可以(例如)提供通过Magnus效应产生的、正的向上的提升力。在一些实施例中，Magnus效应可以基本上将风力涡轮机810升高及/或可以基本上将风力涡轮机810保持在高处和展开位置。Magnus效应可以包括例如空载主体812的主要上升动力源。
根据一些实施例，风力涡轮机810产生的电能通过绳索840提供到地面站870。绳索840可以包括例如任意数量、类型及/或构造的结构及/或电缆、系绳、电线及/或其它器件。在一些实施例中，绳索840可以包括保持风力涡轮机810和地面站870之间的物理连接的结构缆绳、将电能从风力涡轮机810传到地面站870的电缆及/或提供将风力涡轮机810电气地接地的接地电缆。
根据一些实施例，地面站870可以将电能通过第一电气供给线876a提供给电器890。如果风力涡轮机810包括小型(例如，直径及/或长度为约十到三十英尺)背包型号及/或应急电源型号，风力涡轮机810用来(例如)将电能引导到一个或多个电器890。电器890可以包括(例如)露营灯、电视、收音机及/或其它器具或器件。在一些实施例中，电器890可以包括直接从风力涡轮机810(例如，通过地面站870和第一电气供给线876a)及/或来自电池(未示出)的电池电力供电的DC器件，其中电池是与风力涡轮机810相联系及/或由风力涡轮机810充电的地面站870的电池。
根据一些实施例，地面站870可以将从风力涡轮机810接收的DC电逆变为AC电。AC电用来(例如)通过第一电气供给线876a给一个或多个AC电器890供电。在一些实施例中，AC电还可以或可选地通过第二电气供给线876b供给到电网892。电网892可以包括例如互联到公用设施、市政及/或私有电网。在一些实施例中，电网892可以包括任何配电系统及/或配电器件。电网892可以包括例如变电所、电线杆、变压器、地下电缆及/或保险丝盒及/或交通工具及/或建筑(诸如住房及/或办公楼)的电线系统。在一些实施例中，多个绳索840及/或风力涡轮机810联接到及/或连带到地面站870。根据一些实施例，多个地面站870还可以或可选地将一个或多个风力涡轮机810产生的电能供给到一个或多个电网892及/或电器890。系绳风力涡轮机810的“场”及/或“群”可以(例如)用来提供环保的电能以符合用电需要。
现在参考图9，其显示了根据一些实施例的方法900。在一些实施例中，方法900可以由系统100、200、300、400、500、600、700、800来实施，及/或通过使用系统100、200、300、400、500、600、700、800来实施，并/或可以与系统100、200、300、400、500、600、700、800及/或结合图1A、图1B、图2A、图2B、图3A、图3B、图4A、图4B、图5A、图5B、图6、图7A、图7B及/或图8介绍的任何系统部件一起其以它方式实施。方法900可以例如通过本文介绍的系绳风力涡轮机110、210、310、410、510、610、710、810实现，及/或以其它方式和它们一起实现。本文介绍的流程图并不必然地意味着各步骤的固定顺序，且实施例可以以任何可行的顺序实现。需要注意，本文介绍的任何方法可以通过硬件、软件(包括微代码)、固件、手控机构，或其任意的结合来实现。例如，储存媒质可以在其中储存指令，当通过机器时执行其导致根据本文介绍的任何实施例的性能。
在一些实施例中，方法900可以通过将保持在高处的系绳风力涡轮机(至少部分地通过Magnus效应)展开来开始——在步骤902中。本文介绍的任何风力涡轮机110、210、310、410、510、610、710、810都可以例如展开到可以发电的海拔。根据一些实施例，风力涡轮机通过将风力涡轮机填充空气及/或其它气体而展开。在一些实施例中，风力涡轮机可以用气体加压及/或高度加压。如果气体包括轻于空气的气体，气体还可以或可选地将风力涡轮机保持在高处。在一些实施例中，上升式气体和Magnus效应都可以将风力涡轮机升高到展开高度。
根据一些实施例，方法900可以通过接收系绳风力涡轮机产生的电能来继续——在步骤904中。风力涡轮机可以(例如)围绕水平轴线旋转及/或自旋，以驱动一个或多个发电机以发电。在一些实施例中，电能由器、实体及/或其它物体诸如地面站、建筑、结构(例如，桥、塔及/或其它结构)及/或交通工具(例如，船、飞机、火车及/或其它交通工具)接收。在一些实施例中，促进、管理及/或以其它方式与风力涡轮机(例如，在步骤902中)的展开有关的同样的实体及/或器件也可以接收电能。根据一些实施例，电能可以被使用、逆变、转换、存储及/或以其它方式管理。从风力涡轮机接收的DC电能可以例如转换成或逆变成AC电能及/或存储在一个或多个电池或电池组中。
根据一些实施例，方法900可以通过将电能传输用来以给一个或多个电器供电而继续——在步骤906中。电能可以例如传输到与展开风力涡轮机(例如，在步骤902中)有关的及/或与从风力涡轮机接收能量有关的(例如，在步骤904中)器件、物体及/或实体附近的一个或多个电器上。徒步旅者、船员、屋主及/或其它实体或个人可以使用小型风力涡轮机(例如)以给一个或多个露营用、划船用及/或家用的电器供电。在一些实施例中，电能还可以或可选地传输，以给其它电器供电及/或有利于其它电器的供电。如果电能传输到电网(例如通过较大风力涡轮机及/或风力涡轮机组)，电能可以(例如)简单地增加电网所用的电能集合，以给各种电器(例如，各种家用及/或商用电器)供电。
根据一些实施例，风力涡轮机产生的电能可以出售，交易及/或以其它方式提供给多个消费者。在一些实施例中，电能消费者可以(例如)给各种用电的电器供电。在一些实施例中，电能与和风力涡轮机及/或其发电方法的可再生及/或环保的特性有关的诱因及/或其它利益有关。消费者可以付费及/或具体选择，例如使用风力涡轮机所产生的部分或全部电能(及/或表示由风力涡轮机所产生的电能的能量)。根据一些实施例，其它内在优点和/或外部效应可以和使用风力涡轮机及/或从其中产生的“绿色”电能有关。
本文介绍的若干实施例仅用于例示目的。本领域技术人员应当知道，只要落在本发明的范围和精神内，就可以对本文介绍的实施例进行各种替换。本领域技术人员还应当从本说明中认识到，仅由权利要求限制的其它实施例可以进行修改和变更。

Claims (20)

1.一种用来发电的系统，其包括：
空载主体，其沿第一端和第二端之间的轴线水平地延伸，其中所述主体至少部分地用气体填充；
两个或多个轮叶，其联接到所述主体上，使得所述轮叶在垂直于所述轴线的风力的作用下能够可操作地引起所述主体围绕所述轴线旋转，以产生Magnus效应提升力；
一条或多条绳索，其进行联接以将所述主体锚接到第三端；和
一个或多个发电机，其安装在所述空载主体上，以将由所述主体围绕所述轴线旋转所产生的旋转能量转换成电能。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主体主要通过Magnus效应提升力而保持在高处。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主体限定用气体加压的封套。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
气囊，其设置在所述封套内，以调节气体压力。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一条或多条绳索包括一个或多个电缆，以将电能向所述第三端传输。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
一个或多个稳定器，其进行联接，以促进所述轴线垂直于主风力的定向。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述一个或多个稳定器包括一体地形成到所述主体上的稳定器。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述一体地形成的稳定器限定用气体加压的封套的一部分。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述一体地形成的稳定器是可膨胀的。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
端板，其在位于所述轴线上的所述第一端和所述第二端的每一个处都联接到所述主体上，其中所述端板中的每一个都包括设置在所述端板内表面上的紧固端。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
结构构件，其沿所述轴线延伸，且联接到所述端板的所述紧固端中的每一个上。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
Darrieus型转子，其联接到所述第一端和所述第二端上，并且在受到垂直于所述轴线的风力作用时可操作地围绕所述轴线及环绕所述主体旋转。
13.一种用来发电的方法，其包括：
将系绳风力涡轮机展开，其中所述系绳风力涡轮机包括发电机，并且还包括：
空载主体，其沿第一端和第二端之间的轴线水平地延伸，其中所述主体至少部分地用气体填充；
两个或多个轮叶，其联接到所述主体上，使得所述轮叶在垂直于所述轴线的风力的作用下能够可操作地引起所述主体围绕所述轴线旋转，以产生Magnus效应提升力；
一条或多条绳索，其进行联接以将所述主体锚接到第三端；和
一个或多个发电机，其安装在所述空载主体上，以将由所述主体围绕所述轴线旋转所产生的旋转能量转换成电能；
从所述系绳风力涡轮机接收电能；并且
传输所述电能以用于给一个或多个电器供电。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在传输所述电能进行使用之前，将电能转换成不同的形式。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述系绳风力涡轮机主要通过Magnus效应提升力而保持在高处。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述系绳风力涡轮机的所述主体限定用气体加压的封套。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述展开包括：
用气体对封套加压。
18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述展开包括：
将所述系绳风力涡轮机升入风中，以允许Magnus效应提升力将所述系绳风力涡轮机携带到高处。
19.一种用来发电的方法，其包括：
使用电能给电器供电，其中所述电能由具有发电机的系绳风力涡轮机产生，所述系绳风力涡轮机包括：
空载主体，其沿第一端和第二端之间的轴线水平地延伸，其中所述主体至少部分地用气体填充；
两个或多个轮叶，其联接到所述主体上，使得所述轮叶在垂直于所述轴线的风力的作用下能够可操作地引起所述主体围绕所述轴线旋转，以产生Magnus效应提升力；
一条或多条绳索，其进行联接以将所述主体锚接到第三端；和
一个或多个发电机，其进行联接，以将由所述主体围绕所述轴线旋转所产生的旋转能量转换成电能。
20.一种使用具有发电机的系绳风力涡轮机来发电的系统，其中所述系绳风力涡轮机包括：
空载主体，沿第一端和第二端之间的轴线水平地延伸，其中所述主体至少部分地用气体填充；
两个或多个轮叶，其联接到所述主体上，使得所述轮叶在垂直于所述轴线的风力的作用下能够可操作地引起所述主体围绕所述轴线旋转，以产生Magnus效应提升力；
一条或多条绳索，其进行联接以将所述主体锚接到第三端；和
一个或多个发电机，其进行联接，以将由所述主体围绕所述轴线旋转所产生的旋转能量转换成电能。
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