CN103133255B - 风筝水位提升装置、水力发电机及灌溉装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风筝水位提升装置、水力发电机及灌溉装置，所述装置包括低位储水池（10）、高位储水槽（20）、水箱B（30）、滑轮组（351）、滑杆（40）、水箱A（50）、绳索（60）、水库（70）、卷扬机（140）、传递线缆（80）、高空风筝（90）。按照本发明的高空风筝（80）在自然风的吹动下将水箱A（50）、水箱B（30）从低位储水池（10）的底部提升到水库（70）内，进而可以利用水库（70）内的水来发电或灌溉农田等。

Description

风筝水位提升装置、水力发电机及灌溉装置

技术领域

本发明涉及水位提升装置，尤其为一种风筝水位提升装置，还涉及利用这种装置的水力发电机及灌溉装置。

背景技术

　水能是一种取之不尽、用之不竭、可再生的清洁能源。于1882年，首先记载应用水力发电的地方是美国威斯康辛州。到如今，水力发电的规模从第三世界乡间所用几十瓦的微小型，到大城市供电用几百万瓦的都有。

现有技术中利用水资源发电是将河川的水经由拦水设施攫取后，经过压力隧道、压力钢管等水路设施送至电厂，在此存在一定的不足，例如：因设于天然河川或湖沼地带易受风水之灾害，影响其他水利事业；大坝以下水流侵蚀加剧，河流的变化及对动植物的影响；需筑坝移民等，基础建设投资大的缺点。

为此，本申请的发明人针对上述传统技术的缺陷，通过本申请特提出有效的解决方案。

发明内容

水力发电是再生能源，对环境冲击较小。除可提供廉价电力外， 还有下列之优点：控制洪水泛滥、提供灌溉用水、改善河流航运，有关工程同时改善该地区的交通、电力供应和经济，特别可以发展旅游业及水产养殖。美国田纳西河的综合发展计划，是首个大型的水利工程，带动整体的经济发展。

本发明的目的是，将一种风筝水位提升装置奉献于世，并依法获得专利权。按照本发明的风筝水位提升装置能够克服上述现有技术中的不足，不需要借助外界动力将低位的水提升到高位储存起来，进而用来发电。

根据上述目的，本发明提供一种风筝水位提升装置，该装置包括低位储水池、高位储水槽、水箱B、滑轮组、滑杆、水箱A、绳索、水库、传递线缆、高空风筝。所述水箱A、水箱B均由滑杆托起，并在滑杆上做上下往复运动从而将低位储水池的低位水提升到高位的水库中。先用绳索将水箱A、水箱B、高空风筝连接在一起，水箱A、水箱B被滑杆托起，每一组滑杆顶端安装有滑轮组，传递线缆上安装有定滑轮，当有风时高空风筝将在定滑轮的带动下沿着传递线缆进行往复运动。

优选的是，所述该装置可以设置于两大山之间。

优选的是，所述传送线缆在所述第一操作台和所述第二操作台之间形成两条平行直线的布置。

优选的是，所述传送线缆在所述第一操作台和所述第二操作台之间通过牵引线缆的牵拉形成三角形的布置。

当风从右向左时，水箱A将装满水从低位储水池的低位被提升到水库的高位，水箱A的盖板打开将箱体内的水沿着高位储水槽倒入水库内。

优选的是，所述水箱A被滑杆托起，并且在滑杆上来回的滑动。

优选的是，所述水箱A侧面均开有一出口，该出口处安装有一盖板。

优选的是，所述水库的一端开有若干个高位储水槽。

优选的是，所述水箱A的滑杆的顶端安装有滑轮组，该滑轮组含有导向滑轮。

优选的是，所述绳索将水箱A、高空风筝连接在一起。

优选的是，所述绳索在水箱A的滑轮组处被分为两路，一段与水箱B相连，一段与水箱A相连。

优选的是，所述滑动装置为可移动的滑动装置。

优选的是，所述滑动装置内安装有定滑轮。

优选的是，所述滑动装置在轨道上运行。

优选的是，所述传递线缆上安装有定滑轮。

优选的是，所述高空风筝的线的下端置于定滑轮下。当风吹动时，高空风筝将在定滑轮的带动下在传递线缆上向前运行，进而将低位储水池低位装满水的水箱A提升到水库的高位，水箱A被提升到滑杆的顶端时盖板打开将箱体内的水沿着高位储水槽倒入水库内。

当风从左向右时，水箱B将装满水从低位储水池的低位被提升到水库的高位，水箱B的盖板打开将箱体内的水沿着高位储水槽倒入水库内。

优选的是，所述水箱B被滑杆托起，并且在滑杆上来回的滑动。

优选的是，所述水箱B侧面均开有一出口，该出口处安装有一盖板。

优选的是，所述水箱B的滑杆的顶端安装有滑轮组。

优选的是，所述绳索将水箱B、高空风筝连接在一起。

优选的是，所述绳索在水箱A的滑轮组处被分为两路，一段与水箱B相连，一段与水箱A相连。

优选的是，所述传递线缆上安装有定滑轮。

优选的是，所述高空风筝的线的下端置于定滑轮下。当水箱A内的水被倒出后，风由右向左吹，绳索在滑轮组的作用下切换到水箱B的绳索上，高空风筝将在定滑轮的带动下在传递线缆上从右往左运行，进而将低位储水池低位装满水的水箱B提升到水库的高位，水箱B被提升到滑杆的顶端时盖板打开将箱体内的水沿着高位储水槽倒入水库内。

本发明的另一方面涉及一种水力发电机，其采用了上述任一方案的提升装置。

本发明的再一个方面涉及一种灌溉装置，其采用了上述任一方案的提升装置。

优选的是，本发明的技术方案中还包括一雷达装置，该雷达装置用于测定以地面为基准面垂直向上每5米高度的实时风速，并将测定的风速信息传输给地面控制装置。

优选的是，设有飞行姿态控制装置，由高空电控装置和地面控制装置组成，所述高空电控装置安装在高空风筝上，高空风筝的控制线连接在高空电控装置上，高空电控装置接收地面控制装置的控制信号，对高空风筝的飞行姿态进行调整。

优选的是，控制线为四根，前端两根穿过高空电控装置实现联动；后端两根控制线也通过该高空电控装置，所述高空电控装置可以伸长或缩紧该后端控制线。

优选的是，所述高空电控装置为伺服电机，也可以是步进电机、普通电机或是锁机。

优选的是，与地面控制装置连接有雷达装置，该雷达装置配置地用于测定以地面为基准面垂直向上每5米高度的实时风速，并将测定的风速信息传输给地面控制装置。

优选的是，雷达装置是多普勒宽频雷达或者激光雷达。

    优选的是，在地面控制装置中设有计算单元，该计算单元配置地用于将距地面5000米以内的高度根据不同的气候条件或者地理条件划分为若干风层，然后该计算单元根据雷达装置测定的风速计算出每个风层内的平均风速。

    优选的是，将以地面为基准面在垂直向上每100米分为一层。

    优选的是，计算单元还配置地用于根据每个风层的风速状况，将所划分出的各风层判定为适宜飞行区域和不适宜飞行区域。

    优选的是，若某风层平均风速在大于等于3米/秒且小于20米/秒的范围内时，则计算单元判定该风层为适宜飞行区域；若某风层风速小于3米/秒或者大于等于20米/秒时，则计算单元判定该风层为不适宜飞行区域。

    优选的是，地面控制装置中还设有显示单元，该显示单元配置地用于显示所述以地面为基准垂直向上每5米高度的风速信息以及所划分每个风层的平均风速信息。

    优选的是，在高空风筝上设有定位传感器，其中定位传感器配置地用于获取高空风筝在空中的位置信息，并将该位置信息传输给地面控制装置，然后通过地面控制装置中计算单元的计算而得到相应的位置坐标并通过显示单元显示出来。

优选的是，定位传感器上带有GPS装置。

优选的是，地面控制装置中的计算单元根据高空风筝所在的位置信息和当前空中每个风层的风速状况进行以下判断：当高空风筝所在位置位于适宜飞行区域时，则地面控制装置通过高空电控装置控制高空风筝在适宜飞行区域所在的风层内运动；当高空风筝所在位置位于不适宜飞行区域时，地面控制装置中的计算单元以高空风筝所在位置为基点，垂直向上或者垂直向下寻找与高空风筝距离最近的且被判定为适宜飞行区域的风层，并通过牵引线缆使高空风筝进入到最邻近的适宜飞行区域内飞行。

优选的是，显示单元是LED屏幕或者可触摸屏幕。

    优选的是，雷达装置对风速的测定是实时进行的。

附图说明

下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述，其中：

图1所示为按照本发明的风筝水位提升装置、水力发电机及灌溉装置的实施例1的整体结构示意图；

图2所示为按照本发明的风筝水位提升装置、水力发电机及灌溉装置的实施例2整体结构示意图；

图3所示为按照本发明的风筝水位提升装置、水力发电机及灌溉装置的一优选实施例图1中水箱的安装结构图；

图4所示为按照本发明的高空风筝飞行姿态控制装置中高空电控装置的结构示意图；

图5所示为按照本发明的高空风筝飞行姿态控制装置中地面控制装置的结构示意图；

图6所示为按照本发明的风筝水位提升装置、水力发电机及灌溉装置的一优选实施例的图1中的水箱A被提起过程的框架图；

图7所示为按照本发明的风筝水位提升装置、水力发电机及灌溉装置的一优选实施例的图1中的水箱B被提起过程的框架图。

图中标注说明：低位储水池10，高位储水槽20，水箱B30，滑轮组351，箱体352，盖板353，滑杆40，水箱A50，绳索60，水库70，传递线缆80，高空风筝90，定位传感器910，定滑轮110，导向滑轮120,连接装置130，卷扬机140，前端控制线1，前端控制线2，后端控制线3，后端控制线4，高空电控装置5，牵引线缆6，地面控制装置8，计算单元810，显示单元820，雷达装置9，定位传感器910。

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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述。

实施例1：

参阅图1、图3，其示出了根据本发明的风筝水位提升装置的整体结构示意图。该风筝水位提升装置包括低位储水池10、高位储水槽20、水箱B30、滑轮组351、滑杆40、水箱A50、绳索60、水库70、卷扬机140、传递线缆80、高空风筝90。所述水箱A50、水箱B30均由滑杆40托起，并在滑杆40上做上下往复运动从而将低位储水池10的低位水提升到高位的水库70中。先用绳索60将水箱A50、水箱B30、高空风筝90连接在一起，水箱A50、水箱B30被滑杆40托起，每一组滑杆40顶端安装有滑轮组351，滑轮组351中含有导向滑轮120，传递线缆80上安装有定滑轮，当有风时高空风筝90将在定滑轮110的带动下沿着传递线缆80进行往复运动，传送线缆80第一操作台和所述第二操作台之间形成两条平行直线的布置。

水箱A50被滑杆40托起，并且在滑杆40上来回的滑动，水箱A50侧面均开有一出口，该出口处安装有一盖板353；水箱A50的滑杆40的顶端安装有滑轮组351，滑轮组351中含有导向滑轮120；绳索60在水箱A50的滑轮组351处被分为两路，一段与水箱B30相连，一段与水箱A50相连；传递线缆80上安装有定滑轮110。

实施例2：

参阅图2、图3，其示出了根据本发明的风筝水位提升装置的整体结构示意图。该风筝水位提升装置包括低位储水池10、高位储水槽20、水箱B30、滑轮组351、滑杆40、水箱A50、绳索60、水库70、卷扬机140、传递线缆80、高空风筝90。所述水箱A50、水箱B30均由滑杆40托起，并在滑杆40上做上下往复运动从而将低位储水池10的低位水提升到高位的水库70中。先用绳索60将水箱A50、水箱B30、高空风筝90连接在一起，水箱A50、水箱B30被滑杆40托起，每一组滑杆40顶端安装有滑轮组351，滑轮组351中含有导向滑轮120，传递线缆80上安装有定滑轮，当有风时高空风筝90将在定滑轮110的带动下沿着传递线缆80进行往复运动，传送线缆80在所述第一操作台和所述第二操作台之间通过牵引线缆6的牵拉形成三角形的布置。

水箱A50被滑杆40托起，并且在滑杆40上来回的滑动，水箱A50侧面均开有一出口，该出口处安装有一盖板353；水箱A50的滑杆40的顶端安装有滑轮组351，滑轮组351中含有导向滑轮120；绳索60在水箱A50的滑轮组351处被分为两路，一段与水箱B30相连，一段与水箱A50相连；传递线缆80上安装有定滑轮110。

如图4所示，高空风筝的飞行姿态控制装置工作流程如下：高空风筝上连有四根控制线，分别为前端控制线1、2和后端控制线3、4。这四根控制线穿过高空电控装置5，该高空电控装置可以是伺服电机，也可以是步进电机、普通电机或是锁机，高空电控装置外部与牵引线缆6相连。上述控制线接入高空电控装置，前端控制线1、2通过高空电控装置实现联动，即其中一根控制线伸长的同时另一根缩紧。后端控制线3、4也接入高空电控装置中，控制线3、4在高空电控装置的控制下既可以实现同步运动，即同时伸长或同时缩紧；也可以实现联动，即类似前端控制线1、2一样一根控制线伸长的同时另一根缩紧。高空电控装置中有信号接收设备，可以接收地面控制装置的控制信号，根据控制信号调节控制线的状态。例如：伸长控制线1同时缩紧控制线2，使得风筝飞行方向向右偏转；反之向左偏转。同时伸长控制线3和4，使得风筝飞行的垂直角增大；反之风筝飞行的垂直角减小。利用上述飞行姿态控制装置，可以使得高空风筝90在两个操作台之间反复运动。

如图5所示，与地面控制装置8还连接有雷达装置9，雷达装置9配置地用于测定以地面为基准面垂直向上每5米高度的风速，其中雷达装置可以是多普勒宽频雷达或者激光雷达。

在使用上述高空风力发电装置时，雷达装置9测定以地面为基准面垂直向上每5米高度的实时风速，然后雷达装置9将测定的风速信息传输给地面控制装置8。在地面控制装置8中设有计算单元810，该计算单元810将距地面5000米以内的高度根据不同的气候条件或者地理条件等分为若干风层，例如可以将以地面为基准面在垂直向上每100米分为一层，然后该计算单元根据雷达装置9测定的风速计算出每个风层内的平均风速。

    进一步，计算单元810还根据每个风层的风速状况，将所划分的各风层判定为适宜飞行区域和不适宜飞行区域，其中优选的是若某风层平均风速在大于等于3米/秒且小于20米/秒的范围内时，则计算单元判定该风层为适宜飞行区域，若某层风速小于3米/秒或者大于等于20米/秒时，则判定该风层为不适宜飞行区域。

此外，地面控制装置8中还设有显示单元820，该显示单元820可显示上述以地面为基准垂直向上每5米的风速信息以及所划分每个风层的平均风速信息，其中，显示单元820优选的可以是LED屏幕或者可触摸屏幕。

在高空风筝90上设有定位传感器910，其中定位传感器910用于获取高空风筝90在空中的位置信息，并将该位置信息传输给地面控制装置8，然后通过地面控制装置8中计算单元810的计算而得到相应的位置坐标并通过显示单元820显示出来，特别地，定位传感器910上带有GPS装置。

地面控制装置8中的计算单元810根据高空风筝90所在的位置信息和当前高空的中每个风层的风速状况进行判断：

当高空风筝90所在位置位于适宜飞行区域时，则地面控制装置8通过高空电控装置6控制高空风筝90在适宜飞行区域所在的风层内运动；当高空风筝90所在位置位于不适宜飞行区域时，地面控制装置8中的计算单元820以高空风筝90所在位置为基点，向上或者向下寻找与高空风筝90距离最近的且被判定为适宜飞行区域的风层，并通过牵引线缆6使高空风筝90进入到最邻近的适宜飞行区域内飞行。

参阅图6所示，高空风筝90置于定滑轮110下，当风从右向左吹动时，高空风筝90将在定滑轮110的带动下在传递线缆80上向右运行，进而将低位储水池10低位装满水的水箱A50提升到水库60的高位，水箱A50被提升到滑杆40的顶端时盖板353打开将箱体内的水沿着高位储水槽20倒入水库70内，同时导向滑轮120将绳索60转换到水箱B30上绳索60，通过连接装置130将水箱B30顺着滑杆40下落到低位储水池10内。

参阅图7所示，当水箱A50内的水被倒出后，当风从左向右吹动时，绳索60在滑轮组351的作用下切换到水箱B30的绳索60上，高空风筝90将在定滑轮110的带动下在传递线缆80上向右运行，进而将低位储水池低位装满水的水箱B30提升到水库60的高位，水箱B30被提升到滑杆40的顶端时盖板353打开将箱体内的水沿着高位储水槽20倒入水库70内，同时导向滑轮120将绳索60转换到水箱A50上绳索60，通过连接装置130将水箱A50顺着滑杆40下落到低位储水池10内。

本说明书详细地公开了本发明，包括最佳模式，并且也能使本领域的任何人员实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何引入的方法。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对本发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (7)

1.风筝水位提升装置，该装置包括低位储水池（10）、高位储水槽（20）、水箱B（30）、滑轮组（351）、滑杆（40）、水箱A（50）、绳索（60）、水库（70）、第一操作台、可移动的第二操作台、卷扬机（140）、传递线缆（80）、高空风筝（90），其特征在于：所述水箱A（50）与水箱B（30）被滑杆（40）托起；所述绳索（60）将水箱B（30）、水箱A（50）、高空风筝（90）连接在一起；所述卷扬机（140）置于第一操作台上；所述水库（70）的一端开有若干个高位储水槽（20）；所述传送线缆（80）在所述第一操作台和所述第二操作台之间通过牵引线缆（6）的牵拉形成三角形的布置；低位储水池（10）位于高位储水槽（20）的下端；所述滑杆（40）的顶端安装有滑轮组（351）。

2.如权利要求1的风筝水位提升装置，其特征在于：所述水箱A（50）与水箱B（30）的箱体（352）侧面均开有一出口，该出口处安装有一盖板（353）。

3.如权利要求1风筝水位提升装置，其特征在于：滑轮组（351）含有导向滑轮（120）。

4.如权利要求1的风筝水位提升装置，其特征在于：所述绳索（60）在水箱A（50）的滑轮组（351）处被分为两路，一段与水箱B（30）相连，一段与水箱A（50）相连。

5.如权利要求1的风筝水位提升装置，其特征在于：所述传送线缆（80）在所述第一操作台和所述第二操作台之间形成两条平行直线的布置。

6.如权利要求1的风筝水位提升装置，其特征在于：所述高空风筝（90）的线的下端置于滑动装置下，该滑动装置中安装有定滑轮，高空风筝（90）在风的吹动下沿着传递线缆（80）往复运动。

7.水力发电机，包括高位蓄水装置和低位蓄水装置，其特征在于：还包括如权利要求1-2或5-6中任一项的风筝水位提升装置。