CN107428409A - 移动人造云系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动人造云系统，其包括移动形式的水平延伸的面板，该水平延伸的面板升高到地面上方用于提供阴凉。面板可以采取充气的、扁平的大气球或材料薄片的形式，该面板可以通过气球升高或可释放地连接到固定结构。此外，面板可以由薄和轻的光伏电池面板或任何此类产品层叠或者覆盖形成，所述任何此类产品将太阳能转换成电能(电)，用于通过电网配电。

Description

移动人造云系统

发明领域

本发明涉及移动人造云系统。更具体地说，本发明涉及移动形式的水平延伸的面板，该面板升高到地面上方用于提供阴凉，并且该面板可以由薄和轻的光伏柔性电池或任何此类产品层叠或者覆盖形成，所述任何此类产品将太阳能转换成电能(电)，用于通过电网配电。面板可以采取充气的、扁平的大气球或材料薄片的形式，该面板可以通过气球升高或可释放地连接到固定结构。

背景技术

世界上许多地区遭受高温和明显的阳光照射。例如，在中东地区的国家，日常高温可达近50摄氏度，平均日高温超过30摄氏度。平均一年可有3500多小时的日照时间。这样数量的日照，加上高温，对于那些暴露于其下的人来说，会使他们生活不适。在这些地区，人们将得益于增加的阴凉，阴凉将有助于降低环境温度。同时，阳光也是一种容易获得的能源。随着全球人口的持续增长，新能源正在不断的被开发，以满足日益增长的能源需求。尤其关注的是新的、环境友好型的发电方式。历史上，电是通过化石燃料燃烧站或核设施产生的。更加环境友好型的替换方案包括水力发电；然而，这需要可用的合适的水道，这在世界上的许多地方并不总是可获得的。

最近，关注点集中在风、波和太阳能替代品上。大型风力发电机已经被开发，如有太阳能发电厂，它的大型光伏系统将电供应到电网。这些太阳能发电厂是地面装配的，并且太阳能电池阵通常固定倾斜或(在单轴或双轴中)校正。因为它们是地面装配的，它们需要并且占用大面积的空地。

因此，本发明的一个目的是提供一种提供阴凉的移动人造云。

本发明的一些实施例的另一个目的是用光伏系统装备人造云，由此利用太阳的能量供使用。

本发明的另外目的将从说明书和权利要求中变得显而易见。

发明内容

本发明是一种移动人造云系统，其包括移动形式的水平延伸的面板，该面板升高到地面上方，用于提供阴凉。面板可以采取充气的、扁平的大气球或材料薄片的形式，该面板可以通过气球升高或可释放地连接到固定结构。此外，面板可以由薄和轻的光伏柔性电池面板或任何此类产品层叠或者覆盖形成，所述任何此类产品将太阳能转换成电能(电)，用于通过电网配电。

根据本发明的一个实施例，移动云系统包括升高到地平面上方的多个面板。多个面板的每一个包括气球或柔性材料薄片，并且相邻的面板互连，以形成大致水平延伸的网格模式。该移动云系统还包括一个或多个锚，以及一根或多根在锚和多个面板之间延伸的缆绳。

缆绳可以从多个面板的周边上的一个或多个点延伸。锚位于多个面板的覆盖区的外部。气球可以用比空气轻的气体充气。

在本发明的另一实施例中，移动云系统还包括框架结构，该框架结构围绕面板的至少一个延伸。一个或多个框架连接件将框架结构附接到至少一个面板。框架结构可以由能够弯曲的材料制成。

在本发明的另一个实施例中，柔性材料薄片的至少一个包括一个或多个光伏电池的膜。此外，气球的至少一个还可以包括固定到气球表面的一个或多个光伏电池的膜。

多个面板通过锚拴到地面，并且多个面板通过气球升高到地平面上方。

可替换地，多个面板可以拴到地面上的一个或多个升高的结构。在一个实施例中，升高的结构围绕体育馆的上表面分布。

此外，锚可以位于沿着车行道、人行道或轨道的一侧或多侧的地方，并且多个面板升高到相应的车行道、人行道或轨道上方。

在本发明的另一实施例中，多个面板的一个或多个包括一个或多个发光装置。发光装置可以是发光二极管(LED)。发光装置可以是太阳能的。

在本发明的另一实施例中，多个面板的一个或多个包括一个或多个摄像机。摄像机可以是太阳能的。

移动云系统还可以包括推进系统，该推进系统连接到多个面板的至少一个。推进系统可以包括推进器。推进器可以是太阳能的和/或远程控制的。可替换地，推进系统可以包括齐柏林飞艇(zeppelin)和/或无人机。

在本发明的另一实施例中，移动云系统包括在所述多个面板的一个或多个上的广告材料。广告材料可以出现在所述面板的底表面上。

在本发明的另一实施例中，一种用于产生阴凉的方法，其包括：以水平模式将多个面板敷设在地面上，其中面板的至少一个包括处于未充气状态的气球。然后将所述多个面板的相邻面板互连，并且使用一根或多根缆绳将面板的至少一个拴到地面。气球用比空气轻的气体充气，允许多个面板升高到地面上方。延伸缆绳的长度，使得多个面板升高到所需的高度。

使用连接到多个面板的至少一个的推进系统可以使多个面板移动。

前述内容仅作为概述并且仅作为本发明的一些方面。这并不旨在限定本发明的限制或要求。通过参考优选实施例的详细描述可以了解本发明的其他方面。此外，本概述应该被看作是为了完整性而将权利要求并入本文。

附图说明

从以下参考附图的描述中，本发明的这些和其他特征将变得更加明显，其中：

图1示出了根据本发明的移动云系统的实施例的俯视图；

图2是图1所示的移动云系统的侧视图；

图3是图1所示的单独的云的实施例的俯视图；

图4是根据本发明的移动云系统的替换实施例的俯视图；

图5是图4所示的移动云系统的透视图；

图6是示出彼此连接的一对单独的云的俯视图；

图7是根据本发明的移动云系统的另一替换实施例的透视图；

图8是移动云系统的另一替换实施例的侧视图；

图9是图8所示的移动云系统的透视图；

图10是移动云系统的另一替换实施例的透视图；

图11是安装在体育馆上方的移动云系统的透视图；以及

图12是安装在公路和地铁站上方的移动云系统的透视图。

具体实施方式

以下详细说明应当看作是参照附图进行的。未按比例绘制的附图描绘了说明性实施例，并不旨在限制本发明的范围。

根据本发明的移动人造云系统10的优选实施例在图1中示出。优选地，移动云系统10由水平延伸的面板形式的多个单独的云12组成。优选地，单独的云或面板12是充气的气球14或材料薄片16。优选地，气球14是大的扁平的气球14形式，使得它们的长度和宽度比它们的高度大得多。气球14可以由与传统天气气球中相似的材料制成。薄片16可以由足够强度的任何合适的材料制成。优选地，该材料是轻质的。合适材料的实例包括复合塑料材料等。也可以将材料穿孔(或微穿孔)，以当有大风时，允许一些空气穿过薄片16。这可以防止薄片16颠簸并且将帮助薄片16在飞行期间处于校正位置。

在另一实施例中，薄片16可以由阻风网或防风网形成(类似于用于植物的网)。此类材料可以阻挡任何风的很大一部分穿过它们，这可有助于为云12提供升力并避免湍流。

薄片16可以由基本上刚性的框架18包围并且连接到基本上刚性的框架18。虽然这在所有情况下都不是必需的，但是也可以设想，气球14可由框架18包围并连接到框架18。框架18可以由任何合适的材料诸如复合塑料等制造。优选地，这种材料是轻的、坚固的并且能够弯曲(例如，像撑杆跳高杆或飞机如空中客车A380、太阳能飞机的机翼)。此外，框架18以及连接到其上的各自的单独的云12，可以采取所需的任何形状，无论是椭圆形、矩形、正方形、圆形或其他形状。如图3所示，优选地，单独的云12通过框架连接件7连接到框架18。框架连接件7可以是绳索、缆绳、重型钢链等，并且它们用于保持单独的云12牢牢地处在框架18中的适当位置。框架18还可以是多个骨骼框架样结构(诸如图6中所示的蜂窝格式)的形式，这种结构使得框架18非常轻并且容易向其中添加任何织物或材料，例如光伏(PV)电池织物。此类骨骼框架样结构可以包括一个或多个铰链13，以允许该结构的折叠和展开，用于运输。此类单元的一个或多个也可以形成云12。框架18还可以沿其外边缘配备有橡胶表面或橡胶或碰撞承受垫片，以承受相邻框架18的任何接触。

多个单独的云12可以从边缘或穿过楔子沿着侧面或其他合适的连接系统与诸如降落伞绳、钢缆、重型钢链或铰链等的连接件8互连。单独的云12彼此互拴，以便形成大致水平延伸的移动人造云系统10。移动人造云系统10的最终尺寸和形状可以根据任何特定的应用需要而变化。此外，一种给定的移动云系统10可以由多个薄片16或多个气球14或二者的任何组合组成。例如，在图1中，气球14位于移动云系统10的拐角和中心处，并且薄片16构成余下的面板。如图4和5所示，对于主要由薄片16组成的移动云系统10，可以连接更大的外部气球14，以向移动云系统10提供所需的升力。

一旦在空中，可以操纵移动云系统10到所需的位置，以提供阴凉并锚定在适当的位置。如图2、5、7和8所示，移动云系统10可以拴到地面，以便为云系统10设定给定的高度并限制其水平移动。这可以通过多种方式来实现，这取决于云系统10的制造用途和位置。例如，移动云系统10可以拴到便携式伸缩塔(例如在蜂窝电话系统中使用的移动桅杆)。此类伸缩塔可以从一个位置移动到另一个位置并且可以具有各种高度。

当通过一根或多根缆绳20拴到地面时，缆绳20需要以适当的模式连接，以限制移动云系统10在水平面的移动。如图1和图2所示，对于简单的矩形云系统10，缆绳20从多个云12延伸，优选地，从沿着周边的点并且可能地以一定角度延伸，并连接到一个或多个地锚22。所用的角度可能取决于风况。此外，角度不一定是固定的，并且可以根据大气条件而改变。虽然拴系限制了移动云系统10的移动，但是为了降低缆绳20和地锚22上的应力，移动云系统10的一些移动是可以允许的。

然而，缆绳20也可以从多个云12的任何其他合适的点延伸。优选地，地锚22定位在多个云12的(水平)延伸的矩形覆盖区外部。取决于云系统10的尺寸和单独的云12的数量，可能需要额外的拴绳以维持水平方向；例如，在图2中，额外的地锚22(通过缆绳20)拴到靠近云系统10中部的气球14之一。

地锚22可以采取合适的重量以及锚定到地面的钩的形式，或者它们可以是独立的结构。该独立的结构可以采取塔桥的形式，特别地建立与移动云10或预先存在的结构的连接，该预先存在的结构可以是诸如灯柱、建筑物或具有升高到地平面上方的部分并且移动云系统10可以锚定的其他固定结构。连接到固定结构允许移动云系统10稳定地保持其以水平延伸的形式延伸。

也可以控制给定的云的方向。例如，如图7所示的移动云系统10的实施例，该移动云系统10包括通过铰链13彼此连接并涂覆有PV材料的多个气球14。气球14通过缆绳20锚定到锚22并且连接到地面站34。云系统10的方向可以通过控制缆绳20从锚22到气球14的长度来控制。在这种情况下，云系统10的一侧上的缆绳20比另一侧长得多，引起整个云系统10倾斜(远离水平)。这可以是需要更好地追踪太阳或处理风或其他因素。在图8和9中，移动云系统10示为更高层次的布置。

移动云系统10还可以以各种方式建立和启动。例如，移动云系统10可以在大的开放区域中组装，并且各种单独的云12首先以所需的模式布置并且根据需要与(连接件8)互连。还可以布置和连接锚22和缆绳20。一旦将所有的单独的云12适当地连接并锚定到地面，就将气球14用足量的轻于空气的气体充气，以提供足够的升力将移动云系统10上升到所需的高度。起初，锚22将防止任何显著的提升，使得所有的气球14可以被填充所需的量。一旦充气适当，可以通过由绞盘或其他类似装置放出各种缆绳20将移动云系统10升高到所需的高度。在一个实施例中，气球14在充气时，锚22将缓慢地放出或延伸在锚22和云12之间的缆绳20的长度。这将允许气球14的定位和充气以更加受控的方式进行。这也将防止缆绳20的翘曲和缠结。

如果需要，当需要这么做时或者在云12太大以至于其需要更多的时间来降低并迁移的情况下，移动云系统10可以从地面断开并且通过齐柏林飞艇(zeppelin)或无人机或其他合适的机动化方式在空中移动。它们甚至可以通过缆绳20连接到陆地车辆并且缓慢地拖到适当的位置(例如在高速公路上)。还可以设想，单独的云12的至少一个可以配备有推进系统，例如遥控式太阳能推进器，诸如用于无人机系统甚至是太阳能无人机的那些。它可以由操作员或具有预设参数的自动控制系统远程控制。用这种方法，移动云系统10可以移动到任何所需的位置并且可以保持移动，或者直接锚定到地面或如上所述的固定结构。可替换地，移动云系统10本身可以通过缆绳20连接到一个或多个无人机，而不是该移动云系统10结合推进系统。此类无人机可以是远程控制的。

为了捕获并且使用太阳能，在另一实施例中，气球14可以与非晶硅装配薄的、柔性光伏(PV)电池30的面板层叠或由非晶硅装配薄的、柔性光伏(PV)电池30的面板覆盖。在另一实施例中，PV电池30可以与气球14一体地制成，诸如通过3D打印。可替换地，气球14可以包括将太阳能从太阳光线转换成电能的任何其他类似产品。例如，目前正在开发的包含基于纳米技术的PV材料的涂层或涂料，由此涂覆有该涂料的表面将用作PV电池并且可以将太阳光线转换成电。类似地，薄片16可以由薄的、柔性PV电池30制成。相邻的云12的PV电池30通过电力电缆32互连并连接到地面站34，然后可将转换的太阳能供应到电网。在一个实施例中，用于拴云12的缆绳20和用于互连单独的云12的连接件8也可以用作电力电缆32。可替换地，地面站34可以连接到电池组(未示出)，用于存储产生的电流供以后使用。利用超前的技术，还可以设想，某一天，使用电磁辐射系统等可以将电传送到地面站34，类似于当前用于无线充电移动电话的系统。

地面站34可以是固定的或便携式的或移动的结构，并容纳监测和其他电力设备，或者它们可以是容纳设备的各种其他站之间的中间结构。优选地，电力电缆32将来自PV电池30的电流供应到地面站34，地面站34可以在需要时容纳转换器和配电板/系统和电池。

当使用许多云12时，可能需要许多小型地面站34。在这些情况下，地面站34还可以用作云12的锚22(另外，如果需要，用作电力电缆32的地面站34，以将电传到其他地面站34)。地面站34的尺寸和数量将取决于所容纳的设备的数量，以及形成移动云系统10的气球14或薄片16的尺寸和数量。

还可以设想，云系统10可以由水平延伸的云12的垂直堆叠形成，如图10所示。图10示出了由3×3网格组成的云系统10，其中网格中的每个单元由一组三层薄片16组成，该三层薄片16在彼此顶部基本上垂直地堆叠。薄片16是互连的并通过多个气球14保持高举。这可以进一步增加由PV电池30产生的电力。

在城市环境中，移动云系统10可以用于为行人提供阴凉，并且如果配备有PV电池30，还用于生产电力。例如，移动云系统10可以位于人行道上方。移动云系统10可以提供阴凉，从而降低下面的温度并且为行人提供一些缓解，同时还提供电源，该电源转而可以用于为人行隧道的空调机供电。参考图12，该系统可以与地铁或运输网络(例如，与地铁站60和地铁轨道61)结合，使得用户可以行驶更长的距离并且将仅在开放的气候中暴露较短的时间。这将减少所需的云系统10的数量和尺寸。还可以设想，云系统10可与空调地上隧道结合使用，以便为访客提供新的环境和舒适的氛围。这些可以建立在任何拥有大量行人的地区，例如在通往体育赛事或音乐会区域的主路线上，使得大量的访客在炎热的日子能够舒适地活动。

在图11所示的另一示例中，移动云系统10可以位于露天体育馆50(具有观众席51)的上方，以便在保持露天感的同时提供阴凉。移动云系统10可以通过多个齐柏林飞艇(zeppelin)保持在适当位置，该齐柏林飞艇(zeppelin)经常用在大型体育赛事期间体育馆上方。可替换地，移动云可以锚定到围绕体育馆50的顶部间隔开的各种锚22，如图11所示。云系统10还可以从体育馆50内发射。单独的云12可以铺展在地面上并连接在一起，然后使用电动绞盘拉动端部缓慢升高，同时将一些比空气轻的气体泵入气球14中，以辅助发射和升起。可替换地，云12可以插入体育馆50的屋顶的腔中，并且通过绳索或钢缆从一端缓慢地拉到另一端。使用后，移动云系统10可以通过电动绞盘卷入到可以移除气体的水平，或者可以设计计算机化系统，以将气体从云层移除到附接的罐。这是为现有露天体育馆或体育场或音乐场所提供即时的和临时的阴凉的理想选择。这还可以用于在其他情况和/或位置提供避雨场所。

由于便携，该系统还可用于在偏远地区发电，或者用于在自然灾害时，其他发电方式困难或不可能或被认为太贵或需要更多时间安排的紧急情况下的发电。这在偏远或沙漠地区特别有用。

还可以设想，单独的云12的底部可以配备有至少一个发光装置50。发光装置50可以是发光二极管(LED)。LED灯需要很少的电。它们可以具有光敏或自动的时间切换，类似于用于路灯的时间切换。发光装置50可以用于街道或大型区域的照明，并且还可以用于产生令人愉快的视觉效果(例如，气氛灯光或将灯光面板/气球高挂在天空中的童话般的效果，以产生愉快和快乐的效果)。

还可以设想，单独的云12的表面可以用于携带广告材料。当云系统10用在人口密集的区域时，广告材料可以固定在或涂在云12的底部或其他表面上，或者携带在下面的横幅上以供公众观看。

气球14和薄片16可以具有各种形状和尺寸，从非常薄的和扁平的如同滑翔伞的那些变化到大的、圆的如同齐柏林飞艇(zeppelin)，并且可以用连接件8将它们之间连接起来。优选地，气球14和薄片16的材料是塑料型材料，该塑料型材料可以与薄膜PV电池30层叠并且还足够轻，以使它们被气球14携带到适当的高度。

所以尽管有可能创建足够多的任何尺寸或形状或构造的移动云，但是值得注意的是，它们不会占用任何土地并消耗空间，相反，它们可用于为下面的土地提供阴凉，并且甚至可以控制阴影的程度和类型以及形状。它们可以用于为城市的人行道创造阴凉，或者为某些种植园必须被遮蔽以获得更好效果的农业用地创造阴凉。

带有PV电池30的移动云系统10可以用于延伸数公里的高速公路或铁路上方，但是如同在各大陆建立的典型的太阳能发电厂的情况一样，没有土地将与庞大的太阳能收集器捆绑在一起。这将释放可用于许多其他目的的大面积土地。产生的电可用于为沿着高速公路或铁路的地面位置供电(例如，能够使电动汽车或车辆被插入以充电/再充电，或者简单地为电动火车提供辅助电源)。

带有PV电池30的移动云系统10也可以在拥挤的城市地区使用，其中对于太阳能收集器来说，在地面上没有空间。

还可以设想，观察摄像机可以安装到单独的云12的底部用于多种目的，从监控交通或天气到提供露天音乐会的录像或安全录像，全部具有通过计算机系统对云12的控制。

移动云系统10可以像真实的云一样运行，因为它们可以收缩和弯曲并且像真实的云一样移动。例如，云12的移动有助于消散由PV电池30吸收的热量，从而改善它们的性能。他们以不同的程度在所有的轴上都有运动，并且几乎像天然云一样灵活。云12的形状和设计有助于从各个角度吸收来自太阳的光，并且可以使PV电池30以更有效的形式工作。固定的垂直光伏(PV)电池板，例如用于玻璃窗上的那些，当它们从太阳获得太多的热时效率会下降，并且需要将其背面冷却，以避免光伏活性的损失。利用本发明的云系统10，即使轻轻地暴露并振荡其顶层和底层(以及四面)并用作自然通风机，热量就会消散，并且更好地缓和温度用于最大化光伏效率。

本领域技术人员将理解，已经对本发明的优选实施例进行了详细描述，但是在不脱离本发明的原理的情况下可以进行某些修改。

Claims (27)

1.一种移动云系统，其包括：

升高到地平面上方的多个面板，所述多个面板的每一个包括气球或柔性材料薄片，其中所述面板的相邻面板互连，以形成大致水平延伸的网格模式；

一个或多个锚；以及

一根或多根缆绳，所述一根或多根缆绳在所述锚和所述多个面板之间延伸。

2.如权利要求1所述的移动云系统，其中所述缆绳从所述多个面板的周边上的一个或多个点延伸。

3.如权利要求1所述的移动云系统，其中所述锚位于所述多个面板的覆盖区的外部。

4.如权利要求1所述的移动云系统，其中所述气球用比空气轻的气体充气。

5.如权利要求1所述的移动云系统，还包括围绕所述面板的至少一个延伸的框架结构。

6.如权利要求5所述的移动云系统，还包括一个或多个将所述框架结构附接到所述至少一个面板的框架连接件。

7.如权利要求5所述的移动云系统，其中所述框架结构由能够弯曲的材料制成。

8.如权利要求1所述的移动云系统，其中所述柔性材料薄片的至少一个包括一个或多个光伏电池的膜。

9.如权利要求1所述的移动云系统，其中所述气球的至少一个包括固定到所述气球表面的一个或多个光伏电池的膜。

10.如权利要求1所述的移动云系统，其中所述多个面板通过所述锚拴到地面，并且其中所述多个面板通过所述气球升高到地平面上方。

11.如权利要求1所述的移动云系统，其中所述多个面板拴到在地面上的一个或多个升高的结构。

12.如权利要求11所述的移动云系统，其中所述升高的结构围绕体育馆的上表面分布。

13.如权利要求1所述的移动云系统，其中所述多个面板的一个或多个包括一个或多个发光装置。

14.如权利要求13所述的移动云系统，其中所述发光装置是发光二极管。

15.如权利要求13所述的移动云系统，其中所述一个或多个发光装置是太阳能驱动的。

16.如权利要求1所述的移动云系统，其中所述多个面板的一个或多个包括一个或多个摄像机。

17.如权利要求1所述的移动云系统，其中所述一个或多个摄像机是太阳能驱动的。

18.如权利要求1所述的移动云系统，其中所述锚位于沿着车行道、人行道或者轨道的一侧或者多侧的地方，并且其中所述多个面板升高到相应的所述车行道、人行走道或轨道上方。

19.如权利要求1所述的移动云系统，还包括连接到所述多个面板的至少一个的推进系统。

20.如权利要求19所述的移动云系统，其中所述推进系统包括推进器。

21.如权利要求20所述的移动云系统，其中所述推进器是太阳能驱动的。

22.如权利要求20所述的移动云系统，其中所述推进器是远程控制的。

23.如权利要求19所述的移动云系统，其中所述推进系统包括齐柏林飞艇。

24.如权利要求1所述的移动云系统，其中所述多个面板的一个或多个包括广告材料。

25.如权利要求24所述的移动云系统，其中所述广告材料出现在所述多个面板的所述一个或多个的底表面上。

26.一种用于产生阴凉的方法，其包括：

以水平模式在地面上敷设多个面板，其中所述面板的至少一个包括处于未充气状态的气球；

将所述多个面板的相邻面板互连；

使用一根或多根缆绳将所述面板的至少一个拴到地面；

用比空气轻的气体将气球充气；

允许所述多个面板升高到地面上方；以及

延伸所述缆绳的长度，使得所述多个面板升高到所需的高度。

27.如权利要求26所述的方法，其中使用连接到所述多个面板的至少一个的推进系统来使所述多个面板移动。