CN103221687A - 具有微波电力传递装置的轻于空气的风力涡轮机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种通过微波将来自风能转换设备的电流传递到固定点的设备。

Description

具有微波电力传递装置的轻于空气的风力涡轮机

如英国专利GB243481中所述或者基于相似发明或者在相似发明中所述的，本发明是一种可以安装到风能转换装置内部或外部的装置，该风能转换装置的填充气体轻于空气，其中，通过翅片的辅助或者是通过设计成接触并捕获风的类似部件的辅助，该装置通过自身旋转以吸收基本上所有的风，从而有助于使其维持在空中的所需位置，并且该装置是非栓系的，而且本发明是将微波引导到地面上的所需位置处或引导到空中的另一设备上的装置，所述微波携带有由风能转换装置产生的电流。

本发明的设备的各种实施例将使用当前以及未来的方法用微波将电力从一个点传送到另一个点，并且内部地或外部地将它们附接在轻于空气的非栓系结构中。

其它实施例会类似地使用当前或未来的方法，将电转换为微波以便使它们可以传送至另一个点，并且同样地将实施此功能的装置内部地或外部地附接在非栓系的轻于空气的结构上。

如说明书中所示，在前面两段中所述的轻于空气的结构可以产生电，或者在一些实施例中，会使用所示结构的自身旋转来维持轻于空气的装置在空中的大致位置。当前和未来的技术将对微波向另一点的流动进行任何有必要的改变，以便顾及轻于空气的结构的任何位置变化。

接收微波化电力的各种装置将使用当前和将来的方法以便于从轻于空气的结构中接收微波化的能量。

本发明的进一步实施例将根据需要使用一些方法，这些方法能够将电流从空中的一个位置传送到另一个位置，并且这些方法可包括类似闪电的放电，并且用于这种放电的接收装置将根据需要使用当前以及未来的方法和技术来接收这些高电压，并将它们传至所需点。

本发明的实施例将能够根据需要存储诸如电池中产生的电，或者是在可开发来存储电的其他方式中产生的电，并且一些实施例将使用已产生的电来向设备自身供电。其它实施例可根据需要使用其它方式来提供所需的电力，并且这其中可包括太阳能。

根据本发明30.8.10的微波发送设备可以固定于风能转换装置的内部或附接于风能转换装置的外部，或者，在一些实施例中，它可以是这样的机构，即通过移动部件，能够移动设备在轻于空气的结构内部定点的位置以及方向。

在本发明的一些实施例中，本发明30.8.10可以在设备的外部，如果有必要，本发明将设计成它能够移动至接收装置方向上的点处，其中，该接收装置可以在地面上或空中，或是在海上，或者在一些实施例中是在海拔很高的点处或在需要使得微波将它们携带的电力传递至其它装置的空间中。

接收装置将设计成使得由发送微波的轻于空气的装置进行识别。然后，接收装置将能够接收微波，并且连接到该接收装置的另一装置随后将微波转换回电。必要时，微波发送设备和所述微波接收装置能够彼此通信，以便于操作该系统的人员根据需要发送和接收微波。指令可以通过无线电传输或通过其它通信装置发送，并且可视需要进行加密。这些设备具有必要的计算能力以便于执行该功能，并且将具有失效保护系统可在通信丢失时，使得设备停止发送微波，并且必要时，如果风能生成系统是安全的，将缓慢地返回地面。

该设备显示于不按比例绘制的一系列附图中。在图1中最详细地示出了本发明。在执行本发明所述的基本上相同的功能时，该设备的不同实施例可以构造成不同的形状和尺寸，且由不同的材料构成。

在附图中，下列数字表示本发明的这些部件：

1是指根据本发明的不同实施例的可以将微波传送至地面上、水上、空中、或是空间中的所需的点处的设备。

在图1中，所示的本发明具有将微波传送至所需点处的可移动部件，并且标记为1，但是在一些实施例中，该部件可以被固定就位，而在其它实施例中，该部件可以附接到风能转换装置的外部。

2是标记为1的可移动部件可在上面旋转的部件。

3是图1中所示的微波的方向，由虚线示出微波传送到不同的点，并且连接至虚线的箭头示出了微波的路径和方向。

4是接收微波的接收装置的顶部。

5a是在风能转换装置中的设备，该设备将电转换成准备由部件1传送的微波。

5b是接收装置中的设备，该设备将微波转换回成准备传送到本地电网或是立即使用或是存储在电池中的电。

12是将电力传送至本地电网的电缆。

6a是将微波从部件5a传送至部件1的电缆。

6b是将生成的电传送至部件5a的电缆。

6c是将通信传递到风能转换装置的其它部件的电缆。该装置的所有部件都可以是有线地来接收通信，尽管不是所有的接线都在附图中示出。

7是风能通信设备的部件，包括计算机和通信设备和操作该装置、并且中继来自操作装置的个人的指示和根据指示行事的其它必要部件。

8是风能转换装置。在本发明的一些实施例中，8将表示包含图1中所示的一些部件但不是所有部件的设备。

9是发电机，当风与翅片或者能够捕获风并且标记为11的类似部件相接触、风能转换装置旋转、部件10旋转时，该发电机产生电流。

在不同实施例中，可存在有标记为11的不同数量的翅片，图1中示出了两个翅片。

根据需要，不同实施例中所示的每个部件可存在有多个不同的部件。

10是轴，其在标记为9的发电机的内部旋转以产生电流。部件9固定固定就位，并且部件10在其内部旋转。

11是在风能转换设备上的翅片或部件，设计成来捕获风，使得来自风的能量引起该设备旋转，同时吸收一些能量，以有助于该设备保持其在空中的大致位置。

该设备的位置对于它的运行来讲不是那么关键，因为根据需要通过微波将电传递到另一点的能力使得该设备在其定位的地方方面具有更大的灵活性。

本发明将具有这样的装置，该装置通过电流技术定期地测量其位置，并调整微波化能量必须行进以接近所需点的方向，并根据需要调整微波能量的强度，微波能量的强度取决于空中以及在设备附近的一些点处的条件，例如在接收微波能量的设备附近的条件。

在设备自身上或其它点处以及在其它装置中的其它设备将测量大气条件或接收关于这些条件的信息，并且该微波化能量可以根据需要进行调整以满足变化的条件。例如，恶劣天气或变化的空气压力都可能需要微波能量的强度进行改变。

图2中示出的11a是变型的实施例，该变型在实施本发明的风能转换装置的一些实施例的翅片/多个翅片中进行，并且可以改善风能转换装置在旋转时的旋转稳定性。

图3中示出的11b是在翅片上的变型的另一个实施例，这可以改进风能转换设备的旋转稳定性。风能转换装置的不同实施例可在相同的设备上具有不同形状的翅片，并且不同的实施例可以具有不同数量的翅片。

图4中示出的11c是在一些实施例中没有设计成如同翅片一样进行捕获风的风能转换设备上的垂直部件，其面向风，并且该部件有助于风能转换设备在旋转时的稳定性。

11d是11c附接到风能转换装置的点。

在一些实施例中，如图4所示部件11c的一种设计可具有凹槽和可变的形状，这些形状类似于部件11a和11b中所示的那些翅片的形状，用于使得帮助风能转换设备旋转。

部件11c在图4中示出，在本发明的一个实施例中，其中短部件附接到风能转换装置面向风的表面，在所示的实施例中也具有翅片，并且标记为11。翅片可以可选地置于如图6和图6b中的部件11c上。在其它实施例中，可以有这两个部件的各种组合。

如同通过本发明的其它部件一样，通过部件11a、11b、11c，本发明的各种实施例可以根据需要构造为具有可变的形状、设计和材料。在本发明的一些实施例中，部件11c可以有不同的大小和形状。

12表示电缆或其它装置，用来根据需要将电力从部件4传送到电网。

13是借助于诸如无线电波到风能转换装置发送指令到部件7的设备。

14表示来自部件13的无线电波的路径，并由虚线表示。

15是地面，或者在其它实施例中如果风能量转换装置是在海面或水面上，15可以表示海面或水面。

16是电力以微波的形式传输到另外的空中风能设备的路径。这在图1a、图1b和图1c之间示出。

17是在一种版本的翅片结构中的间隙，随着8的一个实施例的旋转，空气可以通过该间隙，这在图5示出。

18是随着图2中8的一个实施例的旋转，空气通过部件17的方向。

19是8的一个实施例的表面。

20是附接到设备8外部的部件，设备8的构造可以类似飞行器机翼或在一些实施例中可以是两侧扁平，这旨在当8的一些实施例旋转时来帮助它们稳定。这在图5示出。

21是在图5中8的该实施例旋转时的方向。

22是在图5中风的方向。

23是在图4中风的方向。

24是在图7中8的一种版本的旋转方向。

25是在图7中设计成在8的一种版本上捕捉风的翅片。

26是将翅片/多个翅片25连接至8的结构，这种结构是可调节的，以便允许翅片的位置和角度发生改变。

27是在图8和图8b中风的方向。

28是在图8和图8b中结构8的方向。

29是在图7b中风的方向。

风能转换设备的不同实施例可以使用相同的装置，该装置在垂直轴上旋转以便吸收风能进而帮助保持设备在空中的位置，某些实施例可具有一些也携带发电装置的装置，如图1的设备所示，而其它实施例可能仅携带用于在空中传输电力并最终到达地面的装置，并且该装置以可代替的装置的形式来传输电力，这通常是通过高压输电塔来实施。

图1a、图1b和图1c示出了三种空中风能转换设备，它们能够使用如更详细地示出在图1中的本发明将电力从天空中的一个点传输到另一个点，其中电力最后通过标记为图1c的风能转换设备传送到地面。电力由示为图1a的风能转换设备所产生，然后传输到图1b，接着到达图1c，其中微波化的能量传递到标记为4的地面设备。该设备的不同实施例可根据需要使用不同数量的轻于空气的结构。

通过实验证明，通过微波传送电力是可行的，所述实验例如在1975年在加利福尼亚的戈德斯通进行的无线功率传送(利用微波)实验。1997年在留尼汪岛上的大盆地，这得到了最近的证实。在2008年，远程传输实验成功地从毛伊岛上的一座山传输20瓦至夏威夷的主岛上，传输了92英里。

风能转换装置通过翅片或捕捉风的类似部件进行旋转，尽管该设备的位置对设备的工作来说并不重要，但这有助于将设备维持在所需的大致位置，这驱动了位于设备中进行发电的发电机。风能转换装置的另一个特征是将电转换成微波，并且本发明30.8.10允许微波将已经产生的电力携带至地上的所需点处或携带至在空中其它部分的其它轻于空气的设备上。

负责设备的人员通过无线电传输或其它方法与设备通信来控制风能转换装置，而这可以改变设备的位置，这是通过在专利GB243481中描述的方法或如专利GB2445881所述的通过将利用风力移动空中设备的设备附接到不同位置。

在诸如图1a、图1b和图1c所示的实施例中，在空中或地面的装置从轻于空气的结构/多个结构中接收微波，这些装置具有接收来自风能转换装置的微波的装置，并将微波转换为电，然后将其传送到所需的局部电网中。

在一些实施例中，在地上或空中的接收装置的功能也可以由船只或海运船舶来实现，这些船只或海运船舶可以将微波转化成电，并将电流传递到在海底电缆上，海底电缆可以将电送到陆地上的电网系统中，以及甚至为船只或者海运船舶供电。

从来自风能转换装置的微波转换成的电流也可以存储在电池或类似设备中，电池或类似设备可保持电荷或用来产生可随后发电的行为，该发电的行为类似于当水体泵送到较高的位置后释放来发电。

在本发明的一些实施例中，风能转换装置将具有本发明30.8.10描述的多于一个的设备，所述多于一个的设备或在设备内部或附接到设备的外部，并且一些实施例可以在同样的装置中使用两者的组合，而这能够将微波发送到地上或天空中所需的点处，因此，本发明的这个实施例可以将携带电力的微波传输至地上或空中的多于一个设备，如果需要时还可以同时进行。

在本发明的一些实施例中，能通过旋转吸收风的一系列设备可以将来自专利GB243481描述的发电设备的微波从继电器中的一个设备传输到另一个设备，通过天空，直到需要将微波发送至在其中微波可以转换成电能的地上设备，并且这些系列的空中设备将使用本发明30.8.10的实施例，其中装置可以将微波引导至所需点处。这些设备可以具有一个或多个装置来将微波引导至所需的位置。

在本发明的一些实施例中，捕获风因而致使风能转换装置旋转的翅片或类似部件可在相同的设备上具有不同的长度。在一个实施例中，一种翅片组合，其中可替换地具有如图4中成直角或接近直角的较短翅片，并标记为11c，但它本身并不设计成用于捕获风，可增加风能设备在空中时的稳定性。

应当理解，由于新技术的发展，这些新技术可以用在实施例中。一个示例是发电装置以及将电力传送到地面的装置。可以设想，在未来将会开发新的方法来实现该目的，并且根据需要它们可以包含在设备的未来实施例中，其中空中的非栓系设备发电，然后电力也通过除了将设备物理地连接到地面的系绳、电缆或结构形式的方法传输至地面。

设备的实施例将具有一种装置，该装置通过电池或类似装置来存储产生的电力，直到希望将电力释到所需点或放回大气中。

设备的一个实施例也可以通过类似于闪电的电释放的方式放电，并且该设备上有能够使这发生的装置，并且类似地，能够接收这些电释放的设备将设计成来承受所伴随的巨大作用力，并且能够接收这些电释放，并将它们转换为可控制的电压，该电压可以传送到电网或用于一些其它目的。

这些设备将设计成材料能够承受这些条件和电流，这些电流伴随着发电、转化为微波或电释放、以及将该电力转移到地面或其它地方的所需点。

设备的一个实施例将具有故障安全系统，如果该故障安全系统失去与设备操作者的联系，则设备将停止将微波传输到地面，并且，如果有必要的话设备将无害地将它所产生任何电能释放到大气中或其它地方，并且通过预先编程的指令缓慢到达地面或到达不会对人身或财产造成威胁的也许是海上的区域。

风能转换装置的各种实施例可以使用用在飞机或其它飞行器上的类似部件，以在设备旋转并在天空中时为设备提供稳定性。不同的实施例也可以使用诸如类似于用在飞机上的部件，以根据需要改变设备的位置或角度。这将通过从地面接收指令来进行操作。本发明的一些实施例可以是不载人的，而一些实施例可在机上具有人员。类似于飞机上的部件在其旋转时可以用于辅助8的一些实施例的稳定性，并且这些部件可以包括在本发明的不同实施例中的侧翼和翼面。

图4示出了风能转换装置的实施例，该风能转换装置具有面向风且标记为11c的部件。

图6示出了风能装置或实施本发明的实施例的俯视图。为了有助于附图的清晰度，并不是所有的部件11和11c都进行了标记。

图6b示出了风能设备的另一个实施例或实施本发明的实施例的俯视图。并不是所有的部件11和11c都进行了标记，以促进附图的清晰度。与其它实施例如附图6相比，在该版本中标记为11的翅片和部件11c的长度相对于标记为8的设备主体更长。

标记为8的设备在本发明的不同实施例中可以具有不同的大小和形状。

实施本发明的风能转换装置的实施例可以有不同的设计。

在图7和图7b中示出了一个实施例。这示出了标记为25的翅片，所述翅片沿着一条线附接到设备上，该线可以与用刀去皮的苹果的外观相比较。并不是所有的翅片都进行了标记，以促进附图的清晰度。图7示出了可以放置在8的一个版本上的一些翅片25。该实施例可以具有比示出的更多的翅片，但是示出或标记的翅片较少，以促进附图的清晰度。8的这种类型的不同实施例可能附接有更多或更少的翅片25。

连续线从底部延伸到顶部，连续线上附接有小的翅片或可以捕获风的设备。这些翅片可进行附接或者在另外的实施例中可以整体地或单独地或两者结合地进行调节。如果可调节的翅片由那些操作轻于空气的结构的人员进行指示，以如图8b相对于轻于空气的结构向上指向，那么风的作用是向下推动轻于空气的结构。如果如图8翅片或类似部件相对于轻于空气的结构向下指向，那么风将向上推动轻于空气的结构，并且通过两个装置还可能对轻于空气的结构进行进一步控制。

在图8b中示出了向上指向的翅片，而在图8中示出了向下指向的翅片。翅片的表面区域的改变多少和它们相对于风指向的方向的改变都会影响轻于空气的结构在空中的位置。如果较多翅片暴露于风中，那么较大的力将施加到翅片上，并因此施加到轻于空气的结构上，因此将有可能使用指向不同方向的翅片的不同组合，一些具有较多的表面区域暴露在风中，而另一些则较少并改变设备在天空中的方向。

在图8中，为了简单起见，在附图中标记为28的风向上行进，而在图8b中标记为28的风向下行进，但天空中剧烈和快速的风向可以使风向发生足够的变化，从而允许控制设备的人员将该设备在天空中进行移动。为了实现这个目的，需要在设备之间进行信息的快速交换，所述设备用于测量其表面的那些控制设备的不同部件上的局部的风的改变，以允许翅片方向的快速改变，从而便于轻于空气的结构根据需要进行移动。当具有足够的计算能力时，这是有可能的，并且可以设想，轻于空气的结构将会自动地改变翅片，以允许通过那些控制设备的人根据需要改变翅片在天空中的方向。

如果存在从某个方向刮来的快速阵风，那么快速地改变翅片的位置将允许实施本发明的轻于空气的结构利用这一可能不会持续很久的阵风来将该结构推动或拉动到不同的位置。利用风的许多改变和翅片位置的改变将允许轻于空气的结构在天空中移动。

为了实现这个目的，实施本发明的轻于空气的结构的这些实施例将在该结构的各个点处都具有用于测量风力强度和方向的仪器，并且这些实施例也可以根据需要由来自测量天气条件的其他装置（诸如卫星或由气象局使用的其它装置）的信息辅助。

实施本发明的轻于空气的结构的各种实施例在该结构的不同位置处具有不同的翅片阵列，且一些是固定的，而一些可以根据需要进行调节。

在实施本发明的轻于空气的结构的不同实施例中，翅片或类似部件根据需要在相同的结构上可以具有不同的大小和设计。

在实施本发明的轻于空气的结构的另一实施例中，如前所述并在图7中示出的从底部到顶部的延伸的线可以在轻于空气的结构的表面上含有凹槽，但不含有翅片。该凹槽将包含可以捕获风以及并可使该结构旋转的部件。这一实施例可能比其它例如具有翅片的实施例更加稳固，但与具有翅片的实施例相比旋转较慢，从而产生较少的电。然而，它们可能更适于天空中的更具挑战性的区域，并且可能需要较少的维护。

轻于空气的结构的另一实施例或如在图1中示出的也可以产生电并实施本发明的实施例可能不具有翅片但具有一种结构的表面，该结构的表面具有刻痕或凹痕，该刻痕或凹痕将在结构上给予风抓握处，并且每个痕迹的一部分都给予风更大的阻力，并构造成使得所有的痕迹或凹痕在同一侧上具有相似系列的点，在该侧上风的阻力增加，但这彼此并不冲突，并且这将引起轻于空气的结构的旋转。它也将很稳固，但与带有附接翅片的结构相比旋转较慢。

在某种意义上，在结构上的这些痕迹会与翅片起到相同的作用。风将与轻于空气的结构接触，并且这使该轻于空气的结构旋转。这些痕迹的外观的不同之处在于，它们是轻于空气的结构周围的凹槽内的微妙凸起点和凸起丘，以至于风会与轻于空气的结构接触，并且使该轻于空气的结构旋转，但是在一种版本中，这些在凹槽内的痕迹或凸起点将不高于凹槽的侧部。

实施本发明的这些轻于空气的结构是非栓系的。在不同的实施例中且根据需要，它们将围绕天空自由地漫游，同时用微波将所产生的电力指向地面、海洋、天空或空间中的其他点。

使用风来改变轻于空气的结构在天空中的位置这一构想在专利GB2445881和GB2445880中进行了更加全面的描述。

如在专利GB243841中所示出的改变用于支撑该结构的轻于空气的气体的温度，也将有助于那些控制该结构的人来改变它在天空中的位置。冷却轻于空气的气体的温度将导致设备失去高度，而增加温度将允许轻于空气的结构获得高度。实施本发明的轻于空气的结构的实施例将包括多件装置，这些装置根据需要改变对于在实施本发明的该结构中的轻于空气的气体的温度而言很有必要。

应当理解，本发明的未来的实施例可以根据需要使用技术上的改进来构建，该技术上的改进可以使得本发明更有效或构造起来更便宜。

应当理解，所描述的与本发明的任意实施例相关的任意特征可以与本发明的任何其它实施例结合使用。

Claims (10)

1.一种装置，用于将微波从这种装置引导到地面上的所需位置或引导到空中的另一设备上，其中，所述微波携带有风能转换装置产生的电流，所述装置安装到非栓系风能转换设备的内部或外部，其中，在翅片或设计成与风接触的类似部件的辅助下，所述装置绕其自身旋转以基本上吸收所有的风，从而有助于保持其在空中的所需位置，并且，这种旋转驱动了所述设备内的发电机。

2.根据权利要求1所述的设备，其能够将电力转换成微波，并且执行该转换操作的装置承载在所述设备的内部。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，将微波传送到地面或天空所需点处的装置被外部地承载并固定到所述风能转换装置的外面。

4.带有根据权利要求2所述的装置的设备，所述装置附接到权利要求1中所述设备的外部。

5.根据权利要求1所述的设备，其带有一系列其它类似设备，这些其它类似设备能够将电力传送到空中的一系列的点处，直到需要将所述电力中继到地面或另一点处。

6.根据权利要求1所述的设备，其可具有多个部件，所述多个部件面向迎面而来的风的方向，所述多个部件并不设计用来如翅片般来捕获风，而是用于在风能转换装置旋转时增加稳定性。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，在所述风能转换设备表面上的所述翅片或其它部件可具有凹槽或具有如图2和图3所示的翅片的形状的变化，这可有助于风能转换设备在旋转时的稳定性。

8.根据权利要求7所述的设备，其具有构造成不同形状的翅片。

9.根据权利要求1所述的设备，其可用微波将电力传送到空间中所需的位置处，所述电力由轻于空气的风能装置产生。

10.根据权利要求1所述的设备，其可用微波将电力传送到水上所需的位置处，所述电力由轻于空气的风能装置产生。

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