CN107110114A - 具有动态适应性萨渥纽斯叶片的涡轮机 - Google Patents

具有动态适应性萨渥纽斯叶片的涡轮机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种设备，所述设备可以包括围绕保持架轴线旋转的保持架和位于保持架的端部处且围绕涡轮轴线旋转的涡轮。涡轮叶片可以具有适应性形状。涡轮叶片的框架可以具有相对于第二框架部枢转的第一框架部。可以通过缩短连接部同时伸长另一个连接部来控制涡轮叶片的弯曲。控制器可以根据风的速度、方向、速率和加速度和/或设备承载的负载来控制(多个)保持架和/或(多个)涡轮的旋转。该设备可以是萨渥纽斯机器。(多个)保持架和/或(多个)涡轮的旋转可以引起马格努斯效应。可以包括座位和靠近该座位的使用者控制装置。该使用者控制装置可以控制(多个)保持架和/或(多个)涡轮的旋转。

Description

具有动态适应性萨渥纽斯叶片的涡轮机
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年11月5日申请的名称为“Turbine With DynamicallyAdaptable Savonius Blades”的美国非临时专利申请第14/533,868号的优先权的利益和权利，这里通过引用并入本文。
技术领域
本发明整体涉及一种机械，更具体地，涉及一种具有动态适应性萨渥纽斯(Savonius)叶片的涡轮机。
背景技术
涡轮机可以使用风来转动轴。旋转轴具有动能。旋转轴的动能可以被转换为电能。现有的涡轮可以包括叶片。但是，这些叶片通常具有固定的形状。涡轮的叶片形状可以显著地影响涡轮的效率。风况(例如，速度、速率、加速度，等等)可以随着时间改变。形状固定的叶片可能会在变化的风况下抑制涡轮的运行有效性。据此，现有的涡轮设计可以受益于对这种限制的改进。
发明内容
本文说明的各种特征可以在多个设备中体现。这种设备的非限制性实例可以包括各种机器(例如，萨渥纽斯机器)、各种涡轮以及被构造为使用风产生动能的任何设备。尽管本文中使用术语“设备”或者“多个设备”，但是术语不应当限制本发明的范围。
一种设备至少可以包括被构造为围绕保持架轴线旋转的保持架以及位于保持架的端部处的萨渥纽斯涡轮。涡轮可以被构造为围绕涡轮轴线旋转。涡轮轴线可以不同于保持架轴线。涡轮可以包括具有适应性形状的涡轮叶片。涡轮叶片可以包括框架。该框架可以包括第一框架部和连接到第一框架部的第二框架部。第一框架部可以被构造为相对于第二框架部枢转。
该设备可以包括在框架的端部的第一侧与框架的中心区域之间的第一连接部。该设备还可以包括在框架的第一端部的第二侧与框架的中心区域之间的第二连接部。该设备还可以包括涡轮控制器。涡轮控制器可以被配置为至少保持、缩短或者伸长至少第一连接部或第二连接部。
第一框架部可以被构造为在至少第一连接部或第二连接部被至少缩短或伸长时相对于第二框架部枢转。当第一连接部的长度与第二连接部的长度相似时，涡轮叶片的适应性形状可以包括平面形状。当第一连接部的长度不同于第二连接部的长度时，涡轮叶片的适应性形状可以包括弯曲。涡轮控制器可以被配置为通过缩短第一连接部同时伸长第二连接部或者通过缩短第二连接部同时伸长第一连接部来控制涡轮叶片的弯曲。
该设备可以包括被配置为控制保持架围绕保持架轴线的旋转的保持架控制器。保持架控制器可以被配置为至少根据风的速度、方向、速率或者加速度来控制保持架的旋转。涡轮控制器可以被配置为根据涡轮在保持架的旋转路径上的位置来控制涡轮的旋转。涡轮控制器可以被配置为至少根据风的速度、方向、速率和加速度、保持架的旋转速度、涡轮叶片相对于涡轮轴线的位置或者涡轮在围绕保持架轴线的圆形路径上的位置来控制涡轮的旋转。
保持架控制器可以被配置为根据设备的模式控制保持架的旋转。涡轮控制器可以被配置为根据设备的模式控制涡轮的旋转。当设备处在所述模式中时，保持架控制器可以被配置为阻止保持架围绕保持架轴线的旋转，并且涡轮控制器可以被配置为允许涡轮围绕涡轮轴线的旋转。当该设备处在所述模式中时，保持架控制器可以被配置为允许保持架围绕保持架轴线旋转，并且涡轮控制器可以被配置为允许涡轮围绕涡轮轴线旋转。该设备可以是萨渥纽斯涡轮。萨渥纽斯涡轮的叶片可以相对于地面水平延伸多于垂直延伸。保持架围绕保持架轴线的旋转和/或涡轮围绕涡轮轴线的旋转可以引起马格努斯(Magnus)效应。马格努斯效应可以将设备抬升到地面上方。该设备可以包括相对于彼此可以不同的多个方向上和/或具有可以彼此不同的多个角度的多个保持架。多个保持架的数量可以根据将设备和/或负载抬升到地面上方所需的抬升力。该设备可以包括多个涡轮。多个涡轮的数量可以根据将设备和/或设备和负载抬升到地面上方所需的抬升力。多个涡轮的数量可以根据保持架中的一个或多个的多个尺寸(例如，大小，诸如长度、宽度、高度，等等)。
该设备可以包括座位和靠近座位的使用者控制装置。该使用者控制装置可以被配置为由坐在座位上的使用者使用。使用者控制装置可以被配置为控制至少保持架控制器和涡轮控制器。该设备可以被构造为连接到电动机。该电动机可以被构造为将来自保持架围绕保持架轴线的旋转的动能转换为电能。电动机可以被构造为将来自涡轮围绕涡轮轴线的旋转的动能转换为电能。
该设备可以被构造为保持负载。负载可以由皮带支架、保持架轴线或者同时由皮带支架和保持架轴线承载或悬挂。
除了使用者控制装置之外，该设备可以具有手动操纵装置。这种手动操纵装置可以为滑翔伞中使用的相关的特定机构。如果控制和/或电力系统在飞行期间失效，则这种手动操纵装置可以使使用者能够使设备安全地着陆。
连接到萨渥纽斯叶片的电动机的每个臂可以由保持架皮带部、将臂连接到另外两个臂的两个缆线和/或抗拉缆线/条带中的两个支撑。
上文仅是本文中更加详细说明的多个特征的概述。本文还说明了附加特征。尽管在本文中没有明确说明，但是本文说明的实施例可以在任意组合或子组合中实现。
附图说明
图1A为显示单保持架式设备的侧视立体图的视图；
图1B为显示根据本发明的多个实施例的双保持架式设备的一个示例的侧视立体图的视图；
图2为显示根据本发明的多个实施例的设备的另一个示例的侧视立体图的视图；
图3A-3B为显示根据本发明多个实施例的设备的多个部分的侧视图的视图；
图4为显示根据本发明多个实施例的设备的多个电动机部件的一个示例的侧视立体图的视图；
图5为显示根据本发明多个实施例的设备的一个示例涡轮的一部分的横截面侧视图的视图；
图6A-6C为显示根据本发明多个实施例的设备的一个示例涡轮的多个部分的多个横截面视图的视图；
图7A-7B为显示根据本发明多个实施例的设备的叶片控制器的一个示例的多个部分的多个横截面视图的视图；
图8为显示根据本发明多个实施例的托架的一个示例的视图；以及
图9为显示根据本发明多个实施例的枢转分配器弹簧的一个示例的视图。
具体实施方式
这里提供了多个方面的多个实施例的说明。然而，这里提供的说明并不意在限制本发明的保护范围。本领域技术人员应当理解的是，在不背离本发明的保护范围的情况下这里说明的特征可以被具体化为附加的和/或可选的实施例。
图1A为说明根据本发明的多个实施例的设备10的一个示例的视图。当控制并协调保持架的叶片时，保持架本身即是一种涡轮机。该涡轮机的叶片在形状上是适应性的，以使叶片的形状可以从萨渥纽斯叶片变成平叶片，并且可以变成相反方向、形状、构造和/或定向的萨渥纽斯叶片。
图1A中示出的设备10为围绕保持架轴线102旋转的保持架。保持架可以包括至少一个萨渥纽斯涡轮/叶片。例如，围绕保持架轴线102旋转的保持架包括涡轮162、164和166。尽管对于图1中所示的示例性设备10中的保持架示出了三个涡轮，但是本领域技术人员将会理解的是本发明的保护范围不限于图1中示出的涡轮数量。例如，在不背离本发明的保护范围的情况下，设备10可以包括用于保持架的更多数量或更少数量的萨渥纽斯涡轮/叶片。
涡轮/叶片可以位于保持架的端部处。例如，涡轮162、164和166分别在一侧通过臂114、118和116支撑、在另一侧通过臂142、140和138支撑，所述臂从保持架轴线102延伸。这样，涡轮162、164和166位于保持架的围绕保持架轴线102旋转的端部处。
中心轴线可以包括连接支撑涡轮的臂的连接点。例如，连接点106分别连接到支撑涡轮162、166和164的臂114、116和118。对于另一个示例，连接点108分别连接到支撑涡轮166、164和162的臂138、140和142。
涡轮/叶片可以围绕它自己的涡轮轴线旋转。该涡轮轴线可以不同于保持架轴线。例如，涡轮162围绕其旋转的涡轮轴线不同于相应的保持架围绕其旋转的保持架轴线102。涡轮可以包括涡轮叶片，并且所述涡轮叶片可以是形状可适应的。关于涡轮叶片的适应性形状的其它细节将在下文中提供，尤其是参照图5提供。
涡轮可以通过皮带连接到另一个涡轮。该皮带可以与保持架围绕相应的保持架轴线的旋转相关。这样，皮带还可以被称为保持架皮带。例如，皮带部分124、126、128和144、146、148可以与保持架围绕保持架轴线102的旋转相关。皮带支架190可以包括弹性材料，所述弹性材料可以连接到设备10的皮带和/或支脚191、192的一部分。
皮带可以接触涡轮的端部区域。例如，涡轮162、164和166可以具有分别位于一侧的端部区域174、176和178以及位于另一侧的端部区域173、175和177。每一个皮带部分124、126、128、144、146和148可以与涡轮162、164和166的端部区域174、176、178、173、175和177中的两个接触。端部区域174、176、178、173、175和177可以包括电动机和/或发电机，这将在下文中、尤其是参照图4做更详细的说明。
设备10可以包括保持架控制器。保持架控制器可以包括软件部件(例如，非易失性计算机可读介质)、硬件部件(例如，电路、内存、电源，等等)、机械部件(例如，杠杆、电动机、铰链，等等)以及上述部件中的一个或多个的任意组合。保持架控制器可以被配置为控制保持架围绕保持架轴线的旋转。保持架控制器可以被配置为至少根据风和负载(例如，不属于装置的一部分的重量、人、物体，等等)的速度、方向、速率或者加速度控制保持架的旋转。所述设备可以包括一个或多个涡轮/叶片控制器。涡轮控制器可以包括软件部件(例如，非易失性计算机可读介质)、硬件部件(例如，电路、内存、电源，等等)、机械部件(例如，杠杆、电动机、铰链，等等)以及上述部件的一个或多个的任意组合。(多个)涡轮控制器可以控制一个或多个涡轮。涡轮控制器可以被配置为至少根据风的速度、方向、速率或者加速度以及涡轮/叶片在保持架的旋转路径180上的位置来控制涡轮/叶片的旋转。
保持架控制器和/或(多个)涡轮控制器可以在不背离本发明的保护范围的情况下位于设备10的各种位置处。例如，保持架控制器和/或(多个)涡轮控制器可以位于使用者的使用者控制装置处或者附近。本领域技术人员将会理解的是，保持架控制器和/或(多个)涡轮控制器可以另外地和/或可选地位于设备10的任何其他位置处。
保持架控制器可以被配置为根据设备10的模式控制保持架的旋转。涡轮控制器可以被配置为根据设备10的模式控制涡轮的旋转。在不背离本发明的保护范围的情况下，设备10可以在多种模式下操作。一个示例性模式为“第一涡轮模式”。本领域技术人员应当理解的是，“第一涡轮模式”为描述性短语，在不背离本发明的保护范围的情况下，这种模式可以被称为任何其它术语和/或名字。当设备10处在这种模式下时，保持架控制器可以被配置为阻止保持架围绕保持架轴线旋转，并且涡轮控制器可以被配置为允许涡轮围绕涡轮轴线旋转。例如，保持架控制器可以被配置为阻止保持架围绕保持架轴线102旋转，并且涡轮控制器可以被配置为允许涡轮162、164和166中的一个或多个围绕它们各自的涡轮轴线旋转。本领域技术人员应当理解的是，模式可以需要多于一个保持架(例如，两个或更多个保持架)。在这种模式中，锁定件414可以被启用并阻止保持架围绕它的轴线102旋转，离合器412可以将齿轮箱416与电动机410断开，离合器408可以将齿轮箱406连接到电动机410，并且电动机410可以使用风206的动力旋转，风206可以通过相应的萨渥纽斯叶片捕获并传递到涡轮轴404和齿轮箱406。
另一个模式示例为“第二涡轮模式”。本领域技术人员应当理解的是，“第二涡轮模式”是描述性短语，在不背离本发明的保护范围的情况下，这种模块可以被称为任意其它术语和/或名称。当设备10处在这种模式下时，保持架控制器可以被配置为允许保持架围绕保持架轴线旋转，并且涡轮控制器可以被配置为允许涡轮以受到控制的方式围绕涡轮轴线旋转。例如，保持架控制器可以被配置为允许保持架围绕保持架轴线102旋转，并且涡轮控制器可以被配置为控制涡轮162、164和166中的一个或多个以始终提供最佳抬升力的方式围绕各自的涡轮轴线的运动。在这种模式中，锁定件414可以不作用、允许保持架围绕它的轴线102旋转，离合器412可以将它的保持架轴线420通过它自己的齿轮箱连接到电动机410，并且离合器408可以将齿轮箱406与电动机410断开。另外，电动机410可以使用风206的动力旋转，风206通过保持架捕获。
另一个模式示例是“混合模式”。本领域技术人员应当理解的是，“混合模式”为描述性短语，在不背离本发明的保护范围的情况下，这种模式可以被称为其它术语和/或名字。当设备10处在该模式中时，保持架控制器可以被配置为允许保持架围绕保持架轴线旋转，并且涡轮控制器被配置为允许涡轮围绕涡轮轴线旋转。例如，保持架控制器可以被配置为允许保持架围绕保持架轴线102旋转，并且涡轮控制器可以被配置为允许涡轮162、164和166中的一个或多个围绕各自的涡轮轴线旋转。本领域技术人员应当理解的是，根据至少依据风况和/或负载尺寸吸收和/或捕获风能和/或传递负载的多种方法可以存在许多可选的结构和/或实施例。在这种模式中，锁定件414可以不作用，从而允许保持架围绕其轴线102旋转，离合器412可以将它的保持架轴420通过其相应的齿轮箱连接到电动机410，并且离合器408可以将齿轮箱406与电动机410断开。另外，电动机410可以通过发电机/蓄电装置196的动力旋转。
另一个模式示例是“滑动模式”。本领域技术人员应当理解的是，“滑动模式”为描述性短语，在不背离本发明的保护范围的情况下这种模式可以被称为任何其他术语和/或名称。当设备10处在这种模式中时，保持架控制器可以被配置为阻止保持架围绕保持架轴线旋转，并且涡轮控制器可以被配置为阻止涡轮围绕涡轮轴线旋转。例如，保持架控制器可以被配置为阻止保持架围绕保持架轴线102旋转，涡轮控制器可以被配置为阻止涡轮162、164和166中的一个或多个围绕各自的涡轮轴线旋转，并且萨渥纽斯叶片的方向可以由涡轮轴404控制。在这种模式中，锁定件414被启用，从而阻止保持架围绕其轴线102旋转，离合器412将它的保持架轴420与电动机410断开，并且离合器408可以将齿轮箱406连接到电动机410。另外，电动机410可以通过发电机/蓄电装置196的动力旋转。在该模式中，涡轮轴404的移动方向可以不受电动机410的旋转方向的影响且可以由涡轮控制器控制。
保持架围绕其保持架轴线的旋转可以引起马格努斯效应，并且马格努斯效应可以引起设备在地面上的提升。例如，保持架中的一个或多个围绕保持架轴线102的旋转可以引起马格努斯效应，所述马格努斯效应将设备10从地面提升到空中。另外或可选地，涡轮/叶片围绕其涡轮轴线的旋转可以引起马格努斯效应，并且马格努斯效应可以引起该设备在地面上的提升。例如，涡轮162、164和166中的一个或多个的旋转可以引起马格努斯效应，所述马格努斯效应将设备10提升到地面之上。
设备10可以包括发电机/蓄电装置196。尽管图1中示出的实例设备10示出位于支脚192上的发电机/蓄电装置196安装在，但是本领域技术人员将会理解，在不背离本发明的保护范围的情况下，发电机/蓄电装置196可以位于设备10的其他部分中，或者甚至与设备10分离。
设备10中的电动机可以被构造为将来自保持架围绕保持架轴线(例如，保持架轴线102)旋转的动能转换为电能。电动机还可以被构造为将来自涡轮/叶片(例如，涡轮162、164、166、168、170和172中的一个或多个)围绕各自的涡轮轴线的旋转的动能转换为电能。
根据本发明的可以被控制的三个主要参数包括相对于相应保持架轴线的移动、相对于相应涡轮/叶片轴线的移动以及每个叶片的形状的控制。存在至少两种用于传递的模式，例如飞行模式和滑动模式。在飞行模式的一些结构中，每个保持架可以围绕它自己的轴线自由移动，围绕每个涡轮/叶片轴线的运动可以根据它相对于保持架的旋转路径180的位置、风况和/或每个涡轮/叶片的形状来控制，其中涡轮/叶片的形状可以动态地适应以始终提供可控的最优提升。在滑动模式的一些结构中，相对于各自的保持架轴线的运动、相对于涡轮/叶片轴线的运动可以进行限制，并且每个叶片的形状可以保持固定。还可以存在两种发电模式，例如第一涡轮模式和第二涡轮模式。在第一涡轮模式的一些结构中，可以限制相对于保持架轴线的运动，涡轮/叶片可以相对于其各自的轴线自由移动，并且叶片的形状可以保持固定。在第二涡轮模式的一些结构中，可以允许保持架运动、可以根据涡轮/叶片相对于保持架的旋转路径180的位置来控制涡轮/叶片的运动，并且涡轮/叶片的形状可以动态地适应以始终提供可控的最佳提升。
图1B为显示根据本发明多个实施例的双保持架设备100的一个示例的视图。图1B中示出的设备100包括两个保持架。第一保持架沿着圆形路径180围绕保持架轴线102旋转。第二保持架沿着圆形路径188围绕保持架轴线104旋转。保持架轴线102和104可以在连接部136处以大角度连接在一起。连接部136可以向适当的保持架轴线路由控制信号(例如，用户控制)和电能。虽然在图1B中显示的示例性设备100中示出了两个保持架，但是本领域技术人员将会理解的是本发明的保护范围不限于图1B中示出的保持架数量。例如，在不背离本发明的保护范围的情况下，设备100可以包括电动车辆(例如，自行车、船等等)、螺旋桨、更多数量的保持架和/或更少数量的保持架。
在一些实施例中，可以将设备100部分或全部地称为萨渥纽斯涡轮。涡轮的叶片相对于地面水平延伸多于垂直延伸。例如，保持架轴线102和104以及涡轮162、164、166、168、170和172中的一个或多个的涡轮轴线在水平方向(即，基本平行于地面的方向)上比在垂直方向(即，基本垂直于地面的方向)上延伸得更多，以便在例如第二涡轮模式期间为设备100提供更高的稳定性。
如上所述，在不背离本发明的保护范围的情况下，设备100可以包括任意数量的保持架和/或任意数量的涡轮。因此，在一些实施例中，设备100可以包括多个保持架。保持架的确切数量可以根据提升设备100所需的抬升力以及地面上的负载。另外，涡轮的确切数量可以根据保持架的尺寸。
在一些实施例中，可以将设备100部分或全部地称为萨渥纽斯涡轮。涡轮的叶片相对于地面水平延伸多于垂直延伸。例如，保持架轴线102和104以及涡轮162、164、166、168、170和172中的一个或多个的涡轮轴线在水平方向(即，基本平行于地面的方向)上比在垂直方向(即，基本垂直于地面的方向)上延伸得更多。
设备100可以包括座位194和靠近座位194的使用者控制装置。使用者控制装置可以被配置为供坐在座位194上的使用者使用。使用者控制装置可以被配置为用于控制保持架控制器和/或涡轮控制器。例如，使用者在坐在座位194中时可以使用使用者控制装置，并且使用者控制装置可以通过柱状件192发送控制信号。指定给保持架和/或涡轮的控制信号到达它们各自的目的地。设备100可以包括发电机196。虽然图1B中示出的示例性设备100显示位于座位194下方的发电机196，但是本领域技术人员应当理解的是，在不背离本发明的保护范围的情况下，发电机196和/或使用者控制装置可以位于设备100的其它部分中，或者甚至与设备100分离。
设备100可以包括电动机。设备100的电动机400可以被构造为将来自保持架围绕保持架轴线(例如，保持架轴线102和104)的旋转的动能转换为电能。电动机400可以被构造为将来自涡轮(例如，涡轮162、164、166、168、170和172中的一个或多个)围绕各自涡轮轴线的旋转的动能转换为电能。电动机400可以被构造为转动保持架和/或萨渥纽斯涡轮/叶片。
图2为示出设备100的另一个实例的视图。在图2中所示的实例中，设备100通过连接元件202连接到地面204。连接元件202可以是绳、导线、塑料、金属、上述连接元件的任意组合和/或任何其它合适的元件。例如，连接元件202可以将设备100的柱状件192连接到可以连接到地面204的发电机/蓄电装置196和/或座位194。
如图2所示，空中移动的风206可以使设备100的涡轮叶片转动(例如，相对于各自的涡轮轴线旋转)。同样如图2所示，空中移动的风206可以使设备的(多个)保持架转动(例如，相对于各自的保持架轴线旋转)。保持架和/或涡轮/叶片的转动(例如，旋转)可以引起马格努斯效应，从而使设备100抬升到地面204的上方，如上文中的详细说明。
本领域技术人员应当理解，每个保持架的转动和每个涡轮的转动都可以根据多个因素单独控制。例如，这种控制可以用于转向和导航(例如，向左转和/或向右转)的目的。对于另一个实例，这种控制可以用于上升和/或下降(例如，向上和/或向下)的目的。这种控制还可以用于在空中保持基本静止、向前行或向后行(例如，在风况改变期间调节保持架和/或涡轮以使设备100保持基本静止、向前行或向后行)。
图3A为示出设备10和100的侧视图的视图。具体地，该侧视图沿设备10和100的(多个)保持架的旋转轴线向下。在图3A中，为说明性目的示出垂直轴线310和水平轴线312。设备10和100的(多个)保持架可以沿旋转路径180旋转。皮带可以包括皮带部分124、126和128，如上文做出的更详细的说明。涡轮174、176和178可以在图3A所示的区域302、304和306中旋转。
图3B为显示设备10和100的另一个侧视图的视图。具体地，该侧视图是沿设备10和100的(多个)涡轮中的一个的旋转轴线向下(例如，沿图1A和3A中所示的涡轮162的旋转轴线向下)。涡轮(例如，图3B中所示的涡轮162)可以沿旋转路径302旋转。(多个)涡轮的端部(例如，图3A中所示的涡轮174)可以与线314相关，其中线314沿着旋转路径302旋转。
图4为示出设备10和100的多个电动机部件400的一个实例的侧视立体图的视图。本领域技术人员应当理解的是，图4中所示的实例仅提供用于说明性目的，在不背离本发明的保护范围的情况下，可以包括(或排除)可选的和/或附加的部件。如果从电动机400中排除任何一个或多个部件，则设备10和100可以具有更少的模式。在图4所示的非限制性实例中，电动机部件400可以包括控制供电轴402、涡轮轴404、第一齿轮箱406、第一离合器408、电动式电动机/发电机410、第二离合器412、锁定件414、第二齿轮箱416、保持架滑轮418和/或保持架滑轮轴420。在一些实施例中，这种电动机部件400可以位于涡轮(例如，涡轮162、164和166)的端部区域(例如，端部区域174、176、178、173、175、177)中。然而，本领域技术人员应当理解的是，在不背离本发明的保护范围的情况下，这种电动机部件400可以位于设备100的任意其它位置。
图5为示出设备10和100的一个示例性涡轮500的一部分的横截面侧视图。如上所述，涡轮500可以具有涡轮叶片502，所述涡轮叶片具有适应性形状。涡轮叶片502的形状可以根据多个因素做调整，下文将更详细的说明。涡轮叶片502可以包括弹性材料，可以连接、粘接、耦合、贴附、锁住和/或以其他方式在多个位置与涡轮叶片502的框架相关联。涡轮500的框架可以包括一个或多个部分。例如，涡轮500的框架可以包括第一框架部506和第二框架部504。第一框架部506可以连接到第二框架部504。例如，第一框架部506可以在枢转点508处连接到第二框架部504。第一框架部506可以被构造为相对于第二框架部504枢转。这种枢转允许框架影响涡轮叶片502的形状，从而影响整个涡轮500。本领域技术人员应当理解的是，图5中所示的实例仅提供用于说明性目的，在不背离本发明的保护范围的情况下可以包括(或排除)可选的和/或附加的部件。
在不背离本发明的保护范围的情况下，涡轮500还可以具有其他部件。例如，第一框架部506可以在另一个枢转点536处连接到另一个框架部540。框架部540可以固定地连接到芯体534。作为另一个实施，第二框架部504可以在另一个枢转点538处连接到另外一个框架部542。在不背离本发明的保护范围的情况下，涡轮叶片500的框架可以包括附加的、可选的或者更少的部件。每个框架部的尺寸可以不同于其它框架部，并且可以以能够将叶片的一侧构造为处于滑动模式的前翼/前叶片并将另一侧构造为该翼/叶片的尾部的方式布置。一侧的框架部的数量可以不同于涡轮叶片的另一侧的框架部的数量。
涡轮500还可以包括涡轮框架的端部与涡轮框架的中心区域之间的多个连接部。例如，涡轮500可以包括固定到框架部542的第一端部(例如，端部510)的第一侧(例如，A)与中心区域(例如，靠近芯体534的位置U)之间的第一连接部(例如，包括缆线526和臂522的连接部)。涡轮500还可以包括框架部542的第一端部(例如，端部510)的第二侧(例如，B)与中心区域(例如，靠近芯体534的位置V)之间的第二连接部(例如，包括缆线528和臂524的连接部)。如上所述，设备100可以包括涡轮控制器。涡轮控制器可以被构造为用于控制第一连接部和/或第二连接部。例如，涡轮控制器可以被配置为用于至少保持、缩短或者伸长至少第一连接部或者第二连接部。在不背离本发明的保护范围的情况下，涡轮控制器可以被配置为执行附加功能(例如，控制其它连接部)。臂510固定到框架部542，但是所述臂也可以固定到该框架的(多个)任意其它部分。每个框架部的运动也可以单独控制。
在一些实施例中，设备100还可以包括位于涡轮500的框架的侧面的臂。例如，臂512和514可以位于框架部504和506的侧面。这些臂可以提供机械支撑并便于上述缆线的运动。在一些实施例中，每个臂在臂的端部处还可以具有辊子。例如，臂512和514可以分别具有辊子516和518。缆线526和528可以在辊子516和518上滚动。臂512和514还可以分别具有弹簧520和521。该弹簧可以在臂上提供弹力，以使臂512和514在远离框架和/或涡轮叶片502的方向上被推动。上述内容仅为支撑缆线526和528的一些实例。本领域技术人员应当理解的是，在不背离本发明的保护范围的情况下，还存在并且可以实施支撑缆线526和528的各种其它实例。
缆线526和528每一个都可以被伸长或缩短。例如，缆线526可以被缩短以使A更靠近U。对于另一个实例，缆线528可以被伸长以使B更远离V。这种(多个)缩短和/或(多个)伸长允许框架部504、506、542和540相对于彼此(例如，枢转点508、538、536)枢转，从而允许涡轮叶片502具有弯曲的形状。涡轮叶片502的弯曲可以分别被控制到第一连接部(例如，包括缆线526的连接部)被缩短和伸长的程度以及第二连接部(例如，包括缆线528的连接部)被伸长或缩短的程度。
如上所述，第一框架部506被构造为当第一连接部(例如，包括缆线526的连接部)和/或第二连接部(例如，包括缆线528的连接部)被缩短和/或伸长时相对于第二框架部504(例如，在枢转点508处)枢转。因此，涡轮叶片502的适应性形状包括第一连接部(例如，包括缆线526的连接部)的长度不同于第二连接部(例如，包括缆线528的连接部)的长度时的弯曲。相比之下，当第一连接部(例如，包括缆线526的连接部)的长度近似于第二连接部(例如，包括缆线528的连接部)的长度时，涡轮叶片502的适应性形状具有平面形状。涡轮控制器可以被配置为通过缩短第一连接部(例如，包括缆线526的连接部)同时伸长第二连接部(例如，包括缆线528的连接部)来控制涡轮叶片502的弯曲。涡轮控制器还可以被配置为通过缩短第二连接部(例如，包括缆线528的连接部)同时伸长第一连接部(例如，包括缆线526的连接部)来控制涡轮叶片502的弯曲。
图6A-6C为示出设备100的一个示例性涡轮680的多个部分的多个横截面图的视图。如上文的详细说明，设备100可以包括电动机部件400。同样如上文的更详细说明，设备可以包括臂114和142。涡轮680还可以包括托架652。托架652可以包括区域654，其中销511和513可以滑动。例如，当涡轮叶片改变它的形状的弯曲时，销511和513可以朝向和/或远离芯体534滑动。图6中所示的涡轮的一些其它部分在上文中参考图5做了说明。例如，框架部640、606、604、642以及枢转点636、608、638分别类似于框架部540、506、504、542和枢转点536、508、538。行星齿轮671可以靠近芯体534定位。行星齿轮671可以将由叶片的运动产生的动能传送到可以位于端部区域处的电动发电机，如上文的更详细说明。涡轮680的一部分可以包括向涡轮680的弹性材料/柔性片682提供机械支撑和/或刚性的抗拉缆线/皮带。本领域技术人员应当理解的是，柔性片682可以包括或者由可以包括从布料到金属片材的多种材料的各种材料以及多种其它合适的材料形成。螺母607可以用于拉紧或者松开缆线611和/或(多个)叶片162以及保持架皮带的张力。例如，当连接件106和108之间的距离增加时，抗拉缆线/皮带和保持架皮带将拉紧。当该距离缩短时，保持架皮带和/或包括抗拉缆线/皮带的(多个)叶片162将被放松。抗拉缆线/皮带的张力可以单独调节。涡轮680的部分690类似于涡轮680的另一个部分600。涡轮680还可以包括控制齿轮箱650。本领域技术人员应当理解的是，上文仅为获得本文所述特征的一个实例。在不背离本发明的保护范围的情况下，可以实施可选的结构或系统。下文将提供关于控制齿轮箱650的附加信息，尤其是参照图7A-7B来提供。
涡轮的相似部分可以具有互补的特征。例如，涡轮框架670(并因此还有涡轮叶片682)的一半可以形成凸起状的形状，而涡轮框架670(并因此还有涡轮叶片682)的另一半可以形成凹入状的形状。例如，当(i)A与U之间的连接部(例如，缆线)被缩短和/或(ii)B与V之间的连接部(例如，缆线)被伸长时，涡轮框架的一半可以形成第一形状(例如，凸起状的形状)；同时，当(i)C与V之间的连接部(例如，缆线)被缩短和/或(ii)D与U之间的连接部(例如，缆线)伸长时，涡轮框架的另一半可以形成(互补的)第二形状(例如，凹入状的形状)。这样，形成涡轮叶片682的一半的凸起状形状的框架部540、506、504、542和枢转点536、508、538的结构可以与形成涡轮叶片682的另一半的凹入状形状的框架部640、606、604、642和枢转点636、608、638的结构同时存在。
图7A-7B为显示设备100的示例性叶片控制器的多个部分的多个横截面图的视图。如上所述，设备100可以包括控制齿轮箱650。控制齿轮箱650可以包括方形滑轮702。方形滑轮702可以与一个或多个滑轮或缆线管525、527、727、729一致地进行操作。然而，本领域技术人员应当理解的是，滑轮和/或缆线管并不是缩短和/或伸长设备的多个连接部的唯一机构。存在用于缩短和/或伸长连接部的可选的机构并且该机构在本发明的保护范围之内。方形滑轮702可以被构造为缩短一个(或多个)连接部并同时伸长一个(或多个)连接部。例如，方形滑轮702可以被构造为缩短包括缆线528和/或缆线728的连接部中的一个或多个，同时伸长包括缆线526和/或缆线726的连接部中的一个或多个。这样，包括朝向B的缆线528的连接部可以被缩短和/或包括朝向D的缆线728的连接部可以被缩短。另外，包括朝向A的缆线526的连接部可以被伸长和/或包括朝向C的缆线726的连接部可以被伸长。螺母705可以防止中央芯体与涡轮轴分离。轴402可以具有考虑在覆盖滑轮的罩上的轴承。
图8为显示根据本发明的多个实施例的托架的一个实例的视图。托架652可以通过行星齿轮组671的(多个)行星齿轮的(多个)轴802(例如，通过销511、513)接收叶片的动能并将该动能传递给各自的涡轮轴。托架可以具有(多个)弹簧651，只要连接部缆线526、528、726、728允许销511、513在空间654内彼此远离地滑动，弹簧651就可以推动销511、513彼此远离。
图9为显示根据本发明的多个实施例的枢转分配器弹簧的一个实例的视图。当片材682是非柔性的且由非柔性材料(例如，布料)制成，那么每个涡轮在每一侧都可能需要一个或多个枢转分配器弹簧900。当连接部缆线526、528、726、728中的一个或多个缩短或伸长时，枢转分配器弹簧900的形状可以改变。当所述的连接部缆线不相等时，该弹簧的形状可以成形为类似字母“S”。当所述的连接部弹簧具有相近的长度时，该弹簧的形状可以成形为基本上为直线。枢转分配器弹簧900可以具有围绕中央芯体534的环920，并且枢转环904、906、908可以分别与枢轴536、508、538一起移动，这可以将(多个)枢轴的移动限制为枢轴分配器弹簧900的形状。这种构造可以紧接着安装在托架之后和/或叶片框架部之后或者安装在靠近叶片端部的任意其它位置处。
提供上述说明是为使本领域技术人员能够实现本文说明的多个方面。对这些方面的多种修改对本领域技术人员来说都是显而易见的，而且本文中限定的一般原理可以应用到其它方面。因此，权利要求并不意在被限制到本文示出的方面，而是被赋予与文字上的权利要求一致的全部范围，其中对单数元件的引用并不意味着“一个且仅一个”，除非特别地这样陈述，否则指“一个或多个”。本文使用“实施例”表述“用作实例、例子或者说明”。在本文中表述为“实施例”的任意方面并不必要解释为比其它方面优选的或者优越的。除非特别说明，术语“一些”指一个或者多个。组合例如“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B、C或者它们的任意组合”包括A、B和/或C的任意组合，并且可以包括多个A、多个B或多个C。特别地，组合，例如“至少A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B、C或者它们的任意组合”可以仅有A、仅有B、仅有C、A和B、B和C或者A和B和C，其中这些组合中的任意一个可以包含一个或多个成员或者A、B或C中的成员。
本领域普通技术人员已知或稍后公知的通过本发明说明的多个方面的元件的所有结构上和功能上的等同物通过引用的方式并入本文，并且意在通过权利要求包含在内。此外，无论这些公开是否在权利要求中明确说明，本人公开的任何内容意在想公众公开。除非使用短于“用于”限定元件，否则没有权利要求元件被附加功能地解释。

Claims (22)

1.一种设备，包括：
保持架，所述保持架被构造为围绕保持架轴线旋转；和
涡轮，所述涡轮位于所述保持架的端部处，其中所述涡轮被构造为围绕不同于所述保持架轴线的涡轮轴线旋转，并且其中所述涡轮包括具有适应性形状的涡轮叶片。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述涡轮叶片包括框架，其中所述框架包括第一框架部和连接到所述第一框架部的第二框架部，并且其中所述第一框架部被构造为相对于所述第二框架部枢转。
3.根据权利要求2所述的设备，还包括：
第一连接部，所述第一连接部在所述框架的端部的第一侧与所述框架的中心区域之间；和
第二连接部，所述第二连接部在所述框架的所述第一端部的第二侧与所述框架的所述中心区域之间。
4.根据权利要求3所述的设备，还包括：
涡轮控制器，其中所述涡轮控制器被配置为至少保持、缩短或者伸长至少所述第一连接部或所述第二连接部。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述第一框架部还被构造为在至少所述第一连接部或所述第二连接部至少被缩短或伸长时相对于所述第二框架部枢转。
6.根据权利要求4所述的设备，其中，当所述第一连接部的长度相近于所述第二连接部的长度时，所述涡轮叶片的所述适应性形状包括平面形状。
7.根据权利要求4所述的设备，其中，当所述第一连接部的长度不同于所述第二连接部的长度时，所述涡轮叶片的所述适应性形状包括弯曲。
8.根据权利要求4所述的设备，其中，所述涡轮控制器还被配置为通过缩短所述第一连接部同时伸长所述第二连接部、或者通过缩短所述第二连接部同时伸长所述第一连接部来控制所述涡轮叶片的所述弯曲。
9.根据权利要求4所述的设备，还包括：
保持架控制器，所述保持架控制器被配置为控制所述保持架围绕所述保持架轴线的所述旋转。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，至少：
所述保持架控制器还被配置为根据至少风的速度、方向、速率和加速度、或者负载的重量来控制所述保持架的所述旋转；或者
所述涡轮控制器还被配置为至少根据所述风的所述速度、所述方向、所述速率和所述加速度、所述保持架的旋转速度、所述涡轮叶片相对于所述保持架轴线的位置或者所述涡轮在围绕所述保持架轴线的圆形路径上的位置来控制所述涡轮的所述旋转。
11.根据权利要求9所述的设备，其中，所述保持架控制器还被配置为根据所述设备的模式控制所述保持架的所述旋转，并且其中所述涡轮控制器还被配置为根据所述设备的所述模式控制所述涡轮的所述旋转。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述保持架控制器还被配置为在所述设备处于所述模式中时阻止所述保持架围绕所述保持架轴线的所述旋转，并且其中所述涡轮控制器还被配置为在所述设备处于所述模式中时允许所述涡轮围绕所述涡轮轴线的所述旋转。
13.根据权利要求11所述的设备，其中，所述保持架控制器还被配置为在所述设备处于所述模式中时允许所述保持架围绕所述保持架轴线的所述旋转，并且其中所述涡轮控制器还被配置为在所述设备处在所述模式中时控制所述涡轮围绕所述涡轮轴线的所述旋转。
14.根据权利要求11所述的设备，其中，所述保持架控制器还被配置为在所述设备处于所述模式中时阻止所述保持架围绕所述保持架轴线的所述旋转，并且其中所述涡轮控制器被配置为在所述设备处于所述模式中时控制所述涡轮叶片相对于地面保持在水平位置并阻止所述涡轮围绕所述涡轮轴线的所述旋转。
15.根据权利要求1所述的设备，还包括：
多个保持架和多个涡轮，其中所述设备为萨渥纽斯叶片，并且其中所述萨渥纽斯涡轮的叶片相对于地面的水平延伸比垂直延伸更多。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，至少所述保持架围绕所述保持架轴线的所述旋转或者所述涡轮围绕所述涡轮轴线的所述旋转引起马格努斯效应，并且其中所述马格努斯效应将所述设备抬升到地面上方。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述设备被构造为连接到电动机，其中所述电动机被构造为至少将来自所述保持架围绕所述保持架轴线的所述旋转的动能转换为电能或者将来自所述涡轮围绕所述涡轮轴线的所述旋转的动能转换为电能。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述设备包括座位和靠近所述座位的使用者控制装置，其中所述使用者控制装置被配置为由坐在所述座位上的使用者使用，并且其中所述使用者控制装置还被配置为至少控制所述保持架控制器或所述涡轮控制器。
19.根据权利要求1所述的设备，还包括：
至少多个保持架，其中所述多个保持架的数量基于将所述设备和负载提升到地面的上方所需的抬升力。
20.根据权利要求1所述的设备，还包括：
至少多个涡轮，其中，所述多个涡轮的数量基于所述保持架的尺寸或者将所述设备和负载提升到地面的上方所需的力。
21.根据权利要求1所述的设备，其中，所述涡轮控制器还被配置为根据所述涡轮在所述保持架的旋转路径上的所述位置来控制所述涡轮的所述旋转。
22.根据权利要求2所述的设备，其中，所述涡轮叶片被构造为沿着所述叶片被拉动，以使至少所述保持架的端部电动机之间的距离被延长或者每个保持架轴线上的臂连接件之间的距离被延长。
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