一種開口可調的傘型風力裝置及其調節方法與流程

2023-06-07 19:37:21

本發明涉及風能轉換領域，尤其是涉及一種開口可調的傘型風力裝置及其調節方法。

背景技術：

風能是一種清潔的可再生能源，將高空風能充分能利用起來為人類所用，是科學研究工作者一直關注的熱點話題。高空風及高空風能的特點是：風速大、平均能量密度高、地域分布廣、穩定性高、常年不斷。高空風能的利用是在高空中採集風能，將風能轉化為機械能，最後將機械能轉換為電能或其它形式的能量。

申請號為201110151527.0的中國發明專利公開了一種傘型風力裝置，包括：與地面成一角度設置的做功繩；從下至上依次連接在做功繩上的控制箱、滑筒、做功傘和平衡裝置，且控制箱固定做功繩上且無線連接中央控制裝置；連接在做功傘的傘形邊緣與滑筒之間的若干細繩；連接在控制箱與滑筒之間，且由控制箱控制其伸長量變化的傘控制繩。該發明主要是通過控制箱控制傘繩的拉緊和放鬆來實現做功傘的開合，該方法非常簡單，但在實現做功傘的空中開合穩定性較差，且在實施過程往往因開傘需要收卷較長的控制繩而導致佔用過多做功時間，進而導致發電效率降低。同時，本申請人也對該方法做出了改進，即申請號為201110322204.3的中國發明專利，公開了一種傘型風能轉換裝置及系統，所述裝置包括：軌道繩；從下至上依次固定連接在軌道繩上的下控制箱、下擋塊和上擋塊，下控制箱通過至少一根傘控制繩與滑筒連接；傘形邊緣與滑筒之間連接若干細繩的做功傘；上控制箱與鏈條嚙合傳動；當下控制箱到達相對地面的工作下限位置時，發出第一提示信號使下控制箱收短傘控制繩，使做功傘在風力作用下開傘；當下控制箱到達相對地面的工作上限位置時，發出第二提示信號使下控制箱釋放傘控制繩，且使上控制箱沿鏈條下行，帶動做功傘的頂部下行移動而使做功傘收攏。該發明使做功傘在空中的開合更穩定，能夠有效防止做功傘開合時繩具過多而出現纏繞現象，可以實現穩定的大功率風能轉換。但是該控制做功傘開合的方法主要是通過上控制箱在鏈條上上下傳動及下控制箱收放傘繩實現，並不能迅速實現做功傘開合，並沒有完全解決過多佔用做功時間的問題。

申請號為201510008981.9的中國發明專利公開了一種氣囊式傘型風能轉換裝置及系統，包括套接在軌道繩上的活塞杆、活塞與活塞筒，由上控制箱及滑筒式下控制箱配合調節控制；上下氣囊式做功傘之間用牽引繩串聯若干中間傘。做功傘中的氣囊主要功能為：利用分布在傘面上充氣後的氣囊與活塞杆、活塞及活塞筒配合形成一個基本框架結構，使做功傘能主動的、有規律的打開，再加傘控制繩、細繩、上下控制繩和牽引繩組合形成一個有特定形狀的籠狀骨架結構，使整個做功傘形成一個多傘面的受風做功體，串聯上述多個氣囊式傘型風能轉換裝置可實現風電能成規模的、大功率的轉換。在氣囊式做功傘下降時，氣囊中的氣體由活塞杆、活塞與活塞筒組成的密閉空間儲存，便於氣囊式做功傘有規律的收攏。但該發明結構複雜，不僅設置了具有多個傘面的做功傘，而且開合傘的過程還包括氣囊的充氣放氣過程，該設計容易給開合傘一定的困難，阻礙做功傘的快速開合，降低風能轉換效率。

以上專利所採用的方案都是通過傘體的打開和合起兩種方式來改變傘體的受風面積，傘體的迎風面積只有最大和最小兩種情況，在使用過程中缺乏可調節性，具有一定的局限性。

技術實現要素：

為克服現有的技術缺陷，本發明提供了一種結構簡單、通過調節傘體開口大小來改變裝置的迎風面積的傘型風力裝置。

本發明還提供了一種傘型風力裝置調節開口的方法。

為實現本發明的目的，採用以下技術方案予以實現：

一種開口可調的傘型風力裝置，包括：

纜繩；

固定於纜繩上的傘頭裝置；

頂部中心套於與纜繩上的傘體；

套於纜繩上並與傘體的頂部中心連接的傘尾裝置；

套接於纜繩且位於傘頭裝置和傘尾裝置之間的開口調節裝置；

所述傘頭裝置通過第一傘繩與傘體的邊緣連接；所述開口調節裝置通過第二傘繩與傘體的邊緣連接，所述開口調節裝置用於調節傘體的開口大小。

本發明採用了開口調節裝置收卷第二傘繩來實現傘型風力裝置的開口的調節，從而實現調整裝置的迎風面積，進而調節裝置的拉力大小。本方案提供的傘型風力裝置結構簡單，僅需通過開口調節裝置即可改變傘型風力裝置的迎風面積，調節傘型風力裝置的拉力，該調節方法簡單高效，容易控制，同時非常容易實現。

其中，所述開口調節裝置包括通訊裝置、動力裝置、控制裝置和收卷裝置；所述通訊裝置用於接收控制信號；所述動力裝置用於為開口調節裝置提供動力；所述控制裝置用於讀取通訊裝置接收到的控制信號，並控制收卷裝置的轉動；所述收卷裝置通過第二傘繩與傘體的邊緣連接，用於收卷或放出第二傘繩。

進一步地，所述收卷裝置包括用於收卷所述第二傘繩的捲軸，以及設置在所屬捲軸外圍一圈的多個隔離體，且相鄰的所述隔離體之間至多有一根所述第二傘繩。本方案中，收卷裝置通過捲軸收卷第二傘繩來調節傘體的開口大小，同時由於第二傘繩的數量較多，為防止傘繩打結，本方案在捲軸的周圍設置一圈隔離體，該隔離體用於將每一根第二傘繩分隔開，使得在收卷第二傘繩的過程中，每根第二傘繩的收卷位置，能有效防止傘繩出現打結現象。

優選地，所述隔離體為轉軸。本方案設計隔離體為轉軸，在收卷第二傘繩時，轉軸可隨著第二傘繩的運動而轉動，從而減少第二傘繩與隔離體的摩擦，進而能夠減少第二傘繩的在收卷過程中的磨損，提高第二傘繩的耐用性。

進一步地，所述收卷裝置的個數為兩個，且兩所述收卷裝置的轉向相反。設置兩收卷裝置的轉向相反是為了平衡卷揚機收卷第二傘繩時的扭矩，提高裝置的穩定性。

進一步地，兩所述收卷裝置為上下設置。

優選地，第二傘繩為偶數根，均勻地與兩所述收卷裝置連接。第二傘繩均勻地與兩收卷裝置連接有利於開口調節裝置收卷第二傘繩時保持穩定，進而能保持裝置在高空中的穩定性。另外，第二傘繩均勻地與兩收卷裝置連接可以是交錯地與兩收卷裝置連接。

作為本發明的另一種優選方案，所述開口調節裝置包括通訊裝置、動力裝置、行走裝置和控制裝置；所述通訊裝置用於接收控制信號；所述動力裝置用於為開口調節裝置提供動力；所述行走裝置用於開口調節裝置在纜繩上行走；所述控制裝置用於讀取通訊裝置接收到的控制信號，並控制行走裝置的運作。

優選地，所述開口調節裝置的動力裝置為蓄電池裝置和/或太陽能發電裝置和/或動能發電裝置。動力裝置採用以上方案能有效利用各種能源發電為開口調節裝置提供動力，通過一種或幾種方式協同，在節約能源的同時，也能保證始終為開口調節裝置提供穩定的動力來源。

優選地，所述傘頭裝置與所述第一傘繩連接的部分為周向轉動裝置；所述傘尾裝置為滑筒。所述周向轉動裝置是周向可自由旋轉的裝置，如軸承等；所述滑筒能在纜繩上滑動且不磨損纜繩。本方案適用於開口調節器通過收卷第二傘繩來調節傘體大小的情況。

優選地，所述傘頭裝置與所述第一傘繩連接的部分為周向轉動裝置；所述傘尾裝置固定於纜繩上，且與所述傘體連接的部分為周向轉動裝置。本方案既適用於開口調節器通過收卷第二傘繩來調節傘體大小的情況，也適用於開口調節器通過在纜繩上運動來調節傘體大小的情況。

一種開口可調的傘型風力裝置的調節方法，具體為：傘頭裝置固定於纜繩上，傘體在風力作用下為打開狀態，且傘體的邊緣通過第二傘繩與開口調節裝置的收卷裝置連接，開口調節裝置通過控制收卷裝置收卷或放出第二傘繩來調節傘體的開口大小。本方法是傘型風力裝置的一種調節方法，主要是通過開口調節裝置的收卷裝置收卷第二傘繩的長度來調節傘體的開口大小，從而調節傘體的迎風面積，該方法非常簡單，易於實現，且穩定性好。

一種開口可調的傘型風力裝置的調節方法，具體為：傘頭裝置固定於纜繩上，傘體在風力作用下為打開狀態，且傘體的邊緣通過第二傘繩與開口調節裝置的收卷裝置連接，開口調節裝置通過在纜繩上的上下運動來調節傘體的開口大小。本方法是傘型風力裝置的另一種調節方法，主要是固定第二傘繩的長度，通過開口調節裝置在纜繩上運動來調節傘體的迎風面積，方法簡單，容易實現。另外，該調節方法更加穩定。

進一步地，第二傘繩與纜繩呈直角時，傘體開口最大，該位置為開口調節裝置的停止點；開口調節裝置沿纜繩向下行走時，傘體的開口縮小；開口調節裝置沿纜繩向上行走時，傘體的開口增大。本方案設置傘體開口最大時作為開口調節器行走的起點和終點，則開口調節器只需沿纜繩向下運動即能縮小傘體的開口，而之後若是需要將傘體開口調大，只需控制開口調節器向上運動即可，當運動至第二傘繩基本與纜繩成直角時為終點，即傘體開口最大處。

與現有技術比較，本發明提供了一種開口可調的傘型風力裝置，該裝置結構簡單，僅通過開口調節裝置即可改變傘型風力裝置的迎風面積，調節傘型風力裝置的拉力。同時本發明還提供了兩種開口可調的傘型風力裝置的調節方法，兩種方法都是利用了開口調節裝置，其調節方法簡單高效，容易實現。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的傘體完全打開的示意圖；

圖2為本發明實施例1的傘體調小的示意圖；

圖3為本發明實施例1的開口調節裝置的結構示意圖。

附圖說明：1. 纜繩；2. 傘頭裝置；3. 傘體；4. 傘尾裝置；5. 開口調節裝置；6. 第一傘繩；7. 第二傘繩；501. 通訊裝置、動力裝置和控制裝置；502. 收卷裝置；511. 電機。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明實施方式作進一步詳細地說明。

實施例1

一種開口可調的傘型風力裝置，包括：纜繩1；固定於纜繩上的傘頭裝置2；頂部中心套於與纜繩1上的傘體3；套於纜繩1上並與傘體3的頂部中心連接的傘尾裝置4；套接於纜繩1且位於傘頭裝置2和傘尾裝置4之間的開口調節裝置5。其中，傘頭裝置2通過第一傘繩6與傘體3的邊緣連接；開口調節裝置5通過第二傘繩7與傘體3的邊緣連接，開口調節裝置5用於收放第二傘繩7。

如圖3所示，開口調節裝置5包括：通訊裝置、動力裝置、控制裝置和收卷裝置502。其中，所述通訊裝置用於接收控制信號；所述動力裝置用於為開口調節裝置提供動力；所述控制裝置用於讀取通訊裝置接收到的控制信號，並控制收卷裝置的轉動；所述收卷裝置通過第二傘繩與傘體的邊緣連接，用於收卷或放出第二傘繩。收卷裝置502的個數為兩個，在開口調節裝置5上為上下設置且兩收卷裝置的轉向相反。控制裝置包括電機511，電機511控制收卷裝置502的轉動。

優選地，為防止第二傘繩7在收卷時纏結在一起，包括用於收卷所述第二傘繩7的捲軸，以及設置在所屬捲軸外圍一圈的多個隔離體，且相鄰的所述隔離體之間至多有一根所述第二傘繩7，如此可將第二傘繩7分開收卷。

優選地，第二傘繩7為偶數根，均勻地與兩所述收卷裝置502連接。

傘頭裝置2與第一傘繩6連接的部分為周向轉動裝置；傘尾裝置4固定於纜繩1上，且與所述傘體3連接的部分為周向轉動裝置。

另外，傘尾裝置4還可以是滑筒。

一種開口可調的傘型風力裝置的調節方法，具體為：傘頭裝置2固定於纜繩1上，傘體3在風力作用下為打開狀態，且傘體3的邊緣通過第二傘繩7與開口調節裝置5的收卷裝置連接，開口調節裝置5通過控制收卷裝置收卷或放出第二傘繩7來調節傘體3的開口大小。

如圖1所示，傘型風力裝置處於傘體3完全打開的狀態，也就是傘體3開口最大的狀態。傘頭裝置2和傘尾裝置4固定於纜繩1上；傘體3的頂部中心與傘尾裝置4連接，並套接於纜繩1上；傘頭裝置2通過第一傘繩6與傘體3的邊緣連接；開口調節裝置5通過第二傘繩7與傘體3的邊緣連接。此時開口調節裝置5處於未收卷狀態。

當開口調節裝置5的通訊裝置收到地面控制基站調小傘體3開口的命令時，開口調節裝置5的控制模塊讀取控制命令後，控制收卷裝置收卷第二傘繩7，傘體3的開口逐漸變小。如圖2所示，開口調節裝置5通過收卷裝置502收卷第二傘繩7得到的開口較小的傘型風力裝置。

本實施例提供了一種開口可調的傘型風力裝置，該裝置結構簡單，僅通過開口調節裝置即可改變傘型風力裝置的迎風面積，調節傘型風力裝置的拉力。本實施例還提供了一種傘型風力裝置的調節方法，主要是通過開口調節裝置的收卷裝置收卷第二傘繩的長度來調節傘體的開口大小，從而調節傘體的迎風面積，該方法非常簡單，易於實現，且穩定性好。

實施例2

一種開口可調的傘型風力裝置，包括：纜繩1；固定於纜繩上的傘頭裝置2；頂部中心套於與纜繩1上的傘體3；套於纜繩1上並與傘體3的頂部中心連接的傘尾裝置4；套接於纜繩1且位於傘頭裝置2和傘尾裝置4之間的開口調節裝置5。其中，傘頭裝置2通過第一傘繩6與傘體3的邊緣連接；開口調節裝置5通過第二傘繩7與傘體3的邊緣連接，開口調節裝置5用於調節傘體3開口大小。

其中，開口調節裝置5包括通訊裝置、動力裝置、行走裝置和控制裝置；所述通訊裝置用於接收控制信號；所述動力裝置用於為開口調節裝置提供動力；所述行走裝置用於開口調節裝置在纜繩上行走；所述控制裝置用於讀取通訊裝置接收到的控制信號，並控制行走裝置的運作。

傘頭裝置2與第一傘繩6連接的部分為周向轉動裝置；傘尾裝置4固定於纜繩1上，且與所述傘體3連接的部分為周向轉動裝置。

一種開口可調的傘型風力裝置的調節方法，具體為：傘頭裝置固定於纜繩上，傘體在風力作用下為打開狀態，且傘體的邊緣通過第二傘繩與開口調節裝置的收卷裝置連接，開口調節裝置通過在纜繩上的上下運動來調節傘體的開口大小。

其中，第二傘繩7與纜繩1呈直角時，傘體3開口最大，該位置為開口調節裝置5的停止點；開口調節裝置5沿纜繩1向下行走為縮小傘體3的開口，沿纜繩1向上行走為增大傘體3的開口。

本實施例提供了一種開口可調的傘型風力裝置，該裝置結構簡單，僅通過開口調節裝置即可改變傘型風力裝置的迎風面積，調節傘型風力裝置的拉力。本實施例還提高了一種傘型風力裝置的調節方法，主要是固定第二傘繩的長度，通過開口調節裝置在纜繩上運動即可調節傘體的迎風面積，方法簡單，容易實現。另外，該調節方法更加穩定。