CN201714574U - 高效率高空风筝发电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种减少电缆拖曳耗能，大幅增加风能转换效率的高空风筝发电机，由一对高空风筝、发电机组成，高空风筝由线缆拖曳，工作时处于对流层中上层(距地面6000m-15000m)，高空风筝上安装有飞行姿态调节装置，飞行姿态调节装置可接收地面的控制信号调节高空风筝的迎风角；两个高空风筝的线缆联动，当一个高空风筝上升时另一个风筝下降；线缆与发电机转子联动，高空风筝上下移动时，线缆带动发电机转子转动。本实用新型不需要将高空发电的电能输送到地面的电缆，也就减少了能量在拉动电缆上的损失，并且通过无线技术控制高空风筝地飞行姿态，解决了传统工艺中使用控制绳控制高空风筝地弊端，提高了能量的转化效率。

Description

高效率高空风筝发电机 
技术领域
本实用新型属于风能利用技术领域，尤其是涉及一种高空风筝发电的方法及其设备。 
背景技术
现有的风能发电装置，大都是由塔架、螺旋桨、发电机组成；靠螺旋桨的叶片接触风力后产生的不平衡力矩使螺旋桨转动，带动发电机发电。这种风力发电装置风能利用率低；塔架高度有局限，只能利用近地表面的风能，发电功率不高，并且工艺复杂，成本较高。 
后有人提出利用风筝捕捉高空的风能，一种是制作大型风筝携带螺旋桨、发电机升入高空并使用电缆将发电机产生的电能输送到地面。在这种方法中，风筝需拖曳大量的电缆和发电机、螺旋桨等设备，负重较大，升空高度有限，能量转化效率低；并且主要发电设备在高空不利于维护。 
另一种是将发电机置于地面，并使用一个高空风筝的线缆带动发电机的转子发电，并且在地面安装一卷扬机用于在高空风筝下降时回收线缆，这种方法只能在风筝上升阶段产生电能，并且在还需要消耗能源使用卷扬机回收风筝，因此风能利用率教低。 
实用新型内容
为弥补现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种减少电缆拖曳耗能，大幅增加风能转换效率的高空风筝发电机。 
本实用新型由一对高空风筝、发电机组成，所述高空风筝工作时处于对流层中上层(距地面6000m-15000m)，高空风筝由线缆拖曳，高空风筝上安装有飞行姿态调节装置，所述飞行姿态调节装置可接收地面的控制信号调节高空风筝的迎风角，从而改变高空风筝对线缆的 拉力；所述两个高空风筝的线缆联动，当一个高空风筝上升时另一个风筝下降；线缆与发电机转子联动，高空风筝上下移动时，线缆带动发电机转子转动； 
对流层中上层气流强劲且稳定，有利于发电机持续稳定发电。 
所述高空风筝可以是软体风筝、飞翼风筝或旋翼风筝。 
使用飞翼风筝时，飞翼风筝上有水平副翼。 
通过飞行姿态调节装置改减小空风筝a的迎风角，减少高空风筝a对线缆的拉力；增大高空风筝b的迎风角，高空风筝b拉动线缆向高空风筝b端移动，并带动发电机转子转动发电；同理，减小高空风筝b的迎风角，增大高空风筝a的迎风角可使线缆向高空风筝a端移动，反方向带动发电机转子转动发电，如此反复即可将高空风能转换成电能。 
所述高空风筝上安装有微型风力发电机，所产生电力做为高空风筝上飞行姿态调节装置的工作能源。 
本实用新型的发电机安装在地面，不需要将高空发电的电能输送到地面的电缆，也就减少了能量在拉动电缆上的损失，并且通过无线技术控制高空风筝地飞行姿态，解决了传统工艺中使用控制绳控制高空风筝地弊端，提高了能量的转化效率。 
附图说明
图1本实用新型结构原理图 
图2本实用新型实施例中飞翼风筝示意图 
图中：1-高空风筝、2-发电机、3-线缆、4-副翼、5-微型风力发电机、6-线缆轨道 
具体实施方式
实施例1 
本实施例中高空风筝使用飞翼风筝，风筝尾端有副翼，飞行姿态调节装置用于控制副翼的摆动。 
两个上述飞翼风筝使用线缆拖曳，所述线缆使用高强度高分子复合材料制成。两个风筝的线缆缠绕在同轴并排安装的线轮上。传动机构将线轮的轴与发电机转子连接，即线轮转动时可带动电动机转子转动。 
使用氢气球或氦气球将两风筝带上空中，使用飞行姿态调节装置改变副翼的角度使风筝可以独自停留在空中，然后将氢气球或氦气球与风筝分离。 
继续改变副翼角度，使两个风筝继续上升到距地面6000m-15000m的对流层中上层，直至把两端线缆拉直。 
然后改变风筝a的副翼角度使之迎风角减小，风筝a对线缆的拉力减小，因此风筝b将拉动线缆继续上升并带动线轮转动，从而带动发电机转子转动，产生电能。 
当风筝b上升到一定高度时，飞行姿态调节装置同时改变风筝a、2的迎风角度，使风筝a表面垂直于气流方向，风筝b平行于气流方向，风筝b开始下降，风筝a上升并通过线缆带动发电机发电。如此交替往复，完成整个不间断发电过程。 
实施例2 
本实施例中的飞翼风筝没有实施例1中的副翼，而是通过改变飞翼风筝上固定线缆的位置，而达到改变飞翼风筝迎风角的目的。(如图所示) 
在风筝的中轴位置安装一线缆轨道，线缆通过一步进电机安装在轨道上，风筝上的微型风力发电机供给步进电机电能，步进电机可带动线缆沿轨道前后移动。 
固定线缆位置由风筝后端向前端移动时，迎风角增大，反之减小。 
如有必要，本实施例中改变飞翼风筝上固定线缆的位置的方法可以与实施例1中在飞翼风筝上安装副翼的方法同时使用。 
实施例3 
本实施例中采用旋翼风筝代替上述实施例中的飞翼风筝，飞行姿态调节装置改变旋翼的桨矩，从而改变风筝因风阻力产生的牵引力。 
使用风筝接力的方式将旋翼风筝带上空中，即在地面先使用小型风筝带动较大型的风筝飞上空中一定高度，使大型风筝产生的拉力足以拉动旋翼风筝，然后大型风筝再拉动旋翼风筝带上空中。使用飞行姿态调节装置改变旋翼的桨矩使风筝可以独自停留在空中，然后将大型风筝与旋翼风筝分离。 
控制飞行姿态调节装置，使两个风筝往复上下运动带动发电机产生电能。 

Claims (4)

1.高效率高空风筝发电机，由一对高空风筝、发电机组成，其特征在于，所述高空风筝由线缆拖曳，工作时处于距地面6000m-15000m的对流层中上层，高空风筝上安装有飞行姿态调节装置，所述飞行姿态调节装置可接收地面的控制信号调节高空风筝的迎风角；所述两个高空风筝的线缆联动，当一个高空风筝上升时另一个风筝下降；线缆与发电机转子联动，高空风筝上下移动时，线缆带动发电机转子转动。
2.如权利要求1所述高效率高空风筝发电机，其特征在于所述高空风筝上安装有微型风力发电机，所产生电力做为高空风筝上飞行姿态调节装置的工作能源。
3.如权利要求1所述高效率高空风筝发电机，其特征在于所述高空风筝可以是飞翼风筝或旋翼风筝。
4.如权利要求3所述高效率高空风筝发电机，其特征在于，飞翼风筝上有水平副翼。 
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