CN101574030B - 一种将风力发电系统作为动力装置的插秧机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种将风力发电系统作为动力装置的插秧机，属于新能源农业机械“绿色”技术领域。其主要采用风力发电系统和插秧装置连结组成风力发电插秧机。风力发电系统采用从带伸缩支撑杆的风力发电机输出的电流通过控制器的调整，向锂离子电池输入电流并储存；插秧机工作时，从锂离子电池输出的电流输送到电动机，将电能转换成机械能，接着通过转动带，将机械能输送到插秧装置，通过插秧装置里各个部件的运动来完成插秧机在水田中的行走和运送、抓取、栽插水稻秧苗的各道工序。本发明还在秧苗箱板的后面设置发光二极管照明，有利于及时发现漏插秧苗，及时排除插秧机的故障，提高了机械插秧的质量，延长了插秧机的田间工作时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种将风力发电系统作为动力装置的插秧机，属于新能源农业机械“绿色”技术领域。
背景技术
近一千年来，每年的5月和6月里，太平洋上温暖、潮湿的季风一阵接着一阵吹向中国东部的广大水稻产区，驱走了北方来的寒流，水乡的农村里欢腾了：鸭子下水游泳了，男子汉赤脚走进水田拿锹筑起稻田埂，农妇们腰间挂着准备捆秧苗用的稻草绳，在秧田里双手飞快地拨秧，唱起了欢乐的秧歌，小姑娘在田旁跳起了秧歌舞。在一块块稻田里，妇女们弯腰插秧，绿色的秧苗整齐排列在水田里，给人们展示着新一年的粮食丰收的希望。到上个世纪的七十年代，水稻田里出现了人力半机械化插秧机，人们可以直立身体快速插秧，接着出现了使用柴油为动力的机械插秧机，如今遇到了石油危机，本发明人站在稻田旁仰望天空发问：为何不借助插秧季节里风向稳定、风力强劲的东南季风用于风力发电，来为中国东部风力资源丰富或比较丰富的水稻产区的大面积插秧劳作提供新的无污染的动力。
水稻是高产的粮食作物，全世界有一半以上的人口以稻米为主食。中国的东北地区、华东地区、华南地区、华中地区都是重要的稻谷产区。不违农时，按季节及时栽插秧苗，是夺取水稻丰产的关键措施。本发明人曾经在水田中从事繁重的挑秧、插秧体力劳动十年，又参加过六年研制半机械化和机械化插秧机的工作，并在1989年7月31日在苏州举行的中国农机学会能源动力学会年会上被公选为中国农业机械学会能源动力学会理事。在工作实践中，本发明人认识到搞好水稻生产对于粮食安全和社会安定有重大的意义，而插秧机的不断改进，有利于稻谷的持续增产。
2008年全世界关注金融、能源、粮食三大问题，粮食供应的紧缺使有的国家发生了政治动乱，国际市场上的大米价格已明显高于中国国内市场上的价格。江苏省无锡市56万亩水稻种植面积中有百分之九十的面积采用机械插秧，现有插秧机主要加柴油使用，全部依靠化石能源供给内燃机产生动力。在插秧的最佳季节里，2008年5月无锡市场上发生了柴油供应临时中断和汽油供应紧缺，汽车在公路上排成长队等待进加油站加油。无锡市农机局在江南晚报上报道农机油紧缺的消息，并紧急调运柴油确保粮食生产，克服石油供应的困难才完成了今年的插秧任务。从1991年至1998年，全国插秧机的拥有量从20512台发展到38859台，到2008年，估计中国已拥有插秧机8万台以上。日本的两位农机制造商分别在苏州和无锡开设工厂，大量制造使用柴油的插秧机供应市场。机械插秧的水稻病害较轻，虫口密度较低，节省用工成本费用，提高生产效率且有增产作用。在农忙季节，成千上万的插秧机使用化石能源，排放大量的二氧化碳，使气候变暖，污染农村美好的自然环境。从保护生态环境，节能减排、服务三农，减少对石油资源的依赖，减轻插秧机的整机重量出发，设计并研制节能、轻巧、实用、绿色的新能源插秧机是本发明的目的。
中国东南沿海及附近岛屿，不仅风能密度大，年平均风速也高，发展风能利用的潜力很大。特别是水稻栽插时节的夏季风是来自太平洋的东南风，东南季风的影响遍及中国的东半部。近年来，适应每秒1.5米至每秒6米风速的小型分散型风力发电装置和微风发电机都有企业成批制造，适合安装在插秧机上进行风力发电。数只小型水平轴风力发电机安装在插秧机上就可以发出一定量的电流，由于小型风力发电机特别是微风发电机的制造技术和工作效率都在不断提高，本发明人进一步坚定了将无污染的、低成本的、就地“借东风”取用风能资源的风力发电系统应用在插秧机上作为新能源的信心；2008年10月16日在苏州国际博览中心举行的第六届国际发明展览会上，国家知识产权局田力普局长亲临无锡展区观看了本发明人创办的公司展出的新能源应用产品，勉励缪同春：“要多申请专利”，促使本发明人下定了申请“风能发电插秧机”的专利的决心。2008年11月8日，本发明人参观第六届中国(无锡)国际工业设计博览会，仔细观看了机械工业产品的许多新设计，树立了设计“风能发电插秧机”新产品的恒心。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，根据世界石油资源逐日减少，世界石油价格涨落多变，世界化石能源的开发使用严重污染环境并造成气候变化的总趋势，利用潜力巨大的风电新能源来驱动插秧机，保障人类的粮食生产安全。中国东南沿海及台湾岛、海南岛的水稻产区的上空，风速大于每秒3米的风全年出现累积小时数为7000-8000小时，有效风能出现时间百分率可达80％-90％。有效风能密度大于200W/m2。特别是台湾岛和海南岛上平均每天有21小时以上的风速大于每秒3米。风速达到每秒3米，小型分散型风力发电机已能持续发电、蓄电。风力发电插秧机不仅在工作时可以发电，在静止时只要将机头迎风停放，仍然可以正常发电、蓄电，为插秧时积蓄提供动力。国内外开发、研制、生产小型风力发电机的大专院校、科研院所、生产企业已有数百家，设计与插秧机相配套的小型风力发电机或微型风力发电机已不成问题，地面上的风速达到每秒1.5米，微型风力发电机就可以运转发电了。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种将风力发电系统作为动力装置的插秧机，采用风力发电系统和插秧装置连结组成风力发电插秧机；风力发电系统包括：带伸缩支撑杆的风力发电机21、控制器22、导电线19、电动机8、锂离子电池10、电路开关9，带伸缩支撑杆的风力发电机21通过导电线19与控制器22连结，控制器22通过导电线19与锂离子电池10连结，锂离子电池10通过导电线19、电路开关9与电动机8连结，带伸缩支撑杆的风力发电机21迎风发电时，输出的电流通过导电线19输入控制器22进行调整后，再向锂离子电池10输入电流并储存，锂离子电池10的电路开关9开启时，向电动机8输送电力，将电能转换成机械能，然后通过转动带7将机械能输送到插秧装置，70％的机械能用于插秧机在水田里向前行走，插秧机在整平的水田里，主要靠机头底面滑行板11、左承重滑行板5、右承重滑行板14来承受重量，并滑行前进；遇到前进阻力时，可以用绳索套住插秧机牵引架12拉动前行，动力机防护罩13用于保护锂离子电池10、电动机8、电路开关9、导电线19、传动带7；机头工具箱15内贮存备用的多种修理工具及备用机件保证了在水田中维修插秧机时的就地取用，水田行走轮16是适合插秧机在水田中滚动前进的防滑车轮，操纵杆17的用途是供农机操纵人员操纵插秧机向左转弯或向右转弯，秧苗贮存器18用于临时存放准备放在秧苗箱板1的上表面上的根须整齐的秧苗，各种用电器均使用导电线19连结；动力机支撑架6和机头底面滑行板11、左承重滑行板5、右承重滑行板14一起撑托起插秧机的全部机身；30％的机械能用于插秧装置各插秧部件的运动；插秧爪控制器2控制插秧爪移动轴3的左右移动和插秧爪4围绕插秧爪移动轴3作圆周转动，使放置在秧苗箱板1上的秧苗上自左向右、然后自右向左连续往返按照顺序抓取适量秧苗，及时插入水田耕作层上部适宜的深度，将水稻秧苗按照水稻不同的品种对插秧的行距、株距，每穴苗数的不同要求及时进行机械插秧，确保粮食丰产。
一种将风力发电系统作为动力装置的插秧机，所述的带伸缩支撑杆的风力发电机21中的伸缩支撑杆的高度可以伸长到距秧苗箱板1的上端5米高处，也可以伸缩到距秧苗箱板1的上端的0.5米高处，伸缩支撑杆调节高度的范围在0.5米至5米，高度的调节有利于带伸缩支撑杆的风力发电机的叶片迎接地面上适合高度的最大风速，加快叶片的旋转，发出最大的电流量来供给插秧机的运转。
一种将风力发电系统作为动力装置的插秧机，将带伸缩支撑杆的风力发电机21输出的电流，通过控制器22的调整后再输出的直流电的0.1％到0.8％的电流量供给安装在插秧箱板1的后面设置的发光二极管20的照明，使运送、供应秧苗到插秧机上的工作人员能及时发现漏插秧苗的事故，及时排除故障，提高机械插秧的质量，延长机械插秧的田间工作时间。
风力发电插秧机是当代绿色、节能、环保的插秧机，主要采用了三项新技术：1、无污染、低成本的风力发电新技术，设计高效的分散型小型风力发电机和微型风力发电机，尽量利用近地面的风力来发电、蓄电，离网小型风力发电适合用于移动性强的插秧机的独立发电。令人可喜的是，中国东北地区是新兴的水稻重要产区，在这一大片水稻产区的上空，全年风速大于每秒3米的小时数达到4000小时至6000小时的分布面积相当大，中国东北水稻产区和中国东南沿海水稻产区同样适合推广使用风力发电插秧机。2、锂离子电池充放电新能源技术，锂离子电池中不含有铅、镉等有毒金属，有利于环境保护，是一种绿色电池。特别是可充放电500次以上的锂二次电池的工作环境：充电：0℃到45℃，放电：-10℃到60℃，储存30天：-10℃到45℃，储存90天；-10℃到35℃。插秧机在田野上工作，机械散热条件比较好，动力机防护罩13遮挡住阳光，不再直射锂离子电池10，确保锂离子电池10在许可的温度范围以内工作，不会缩短使用寿命。3、用发光二极管照明可以节电70-80％，能耗低。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
由于近地风力刮到土地表面时，会遇到摩擦阻力而有所削弱，所以本发明中的带伸缩支撑杆的风力发电机21可以通过伸缩支撑杆的调节来升高或降低风力发电机的高度，来实现带伸缩支撑杆的风力发电机21利用最大的风速来发出最大的电流量。风力发电机发出的电流通过安装在中空的伸缩支撑杆的内部的导电线19输往锂离子电池10蓄电、备用，在低空风速或超低空风速不相同的地区可以将带伸缩支撑杆的风力发电机21调节到最适宜的高度和选用相配套的微型风力发电机或小型风力发电机，举出实施例如下：
实施例一：
在秧苗箱板1的上端，按照相等的距离安装4台带伸缩支撑杆的微型风力发电机21，将4根伸缩支撑杆调整到一米高的高度，4台微型风力发电机在伸缩支撑杆顶上同时迎风运转发电，将发出的电流并联到一起，合并后的电流通过导电线19，输入锂离子电池10蓄电、备用。
实施例二：
在秧苗箱板1的上端，按照相等的距离安装2台带伸缩支撑杆的小型风力发电机21，将2根伸缩支撑杆调整到二米高的高度，2台小型风力发电机在伸缩支撑杆顶上同时迎风运转发电，将发出的电流并联到一起，合并后的电流通过导电线19，输入锂离子电池10蓄电、备用。
Claims (2)
1.一种将风力发电系统作为动力装置的插秧机，其特征是，采用风力发电系统和插秧装置连结组成风力发电插秧机；风力发电系统包括：带伸缩支撑杆的风力发电机(21)、控制器(22)、导电线(19)、电动机(8)、锂离子电池(10)、电路开关(9)、动力机防护罩(13)、动力机支撑架(6)，带伸缩支撑杆的风力发电机(21)通过导电线(19)与控制器(22)连结，控制器(22)通过导电线(19)与锂离子电池(10)连结，锂离子电池(10)通过导电线(19)、电路开关(9)与电动机(8)连结；
插秧装置包括：机头底面滑行板(11)、左承重滑行板(5)、右承重滑行板(14)、插秧机牵引架(12)、传送带(7)、水田行走轮(16)、操纵杆(17)、秧苗贮存器(18)、插秧爪控制器(2)、插秧爪移动轴(3)、插秧爪(4)、秧苗箱板(1)、机头工具箱(15)、发光二极管(20)；传动带(7)连结风力发电系统和插秧装置，机头底面滑行板(11)、左承重滑行板(5)、右承重滑行板(14)安装在插秧机的底部，两只水田行走轮(16)安装在插秧机的左、右两侧，秧苗箱板(1)安装在插秧机的后部。
2.根据权利要求1所述的一种将风力发电系统作为动力装置的插秧机，其特征是，所述的带伸缩支撑杆的风力发电机(21)中的伸缩支撑杆的高度可以伸长到距秧苗箱板(1)的上端5米高处，也可以缩短到距秧苗箱板(1)的上端的0.5米高处，伸缩支撑杆调节高度的范围在0.5米至5米。
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Owner name: JIANGSU TONGDA POWER TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: MIAO TONGCHUN Effective date: 20130718 |
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Effective date of registration: 20130718 Address after: 226300 Jiangsu city of Nantong province Tongzhou District four An Zhen Xing Shi Road No. 58 Patentee after: Jiangsu Tongda Power Technology Co., Ltd. Address before: 214028 room four, building 401, floor 7, science and Technology Pioneer Park, Changjiang Road, New District, Jiangsu, Wuxi, Wuxi Innovation Technology Co., Ltd. Patentee before: Jiu Tongchun |
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Addressee: Jiu Jiangmin Document name: Notification of Passing Examination on Formalities |
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Effective date of registration: 20170621 Address after: Tongzhou District Xingren Zhen Kan Andong village two groups of 226352 Jiangsu city of Nantong Province Patentee after: Nantong Tongda silicon steel stamping technology Co. Ltd. Address before: 226300 Jiangsu city of Nantong province Tongzhou District four An Zhen Xing Shi Road No. 58 Patentee before: Jiangsu Tongda Power Technology Co., Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |