專利名稱：高空風能利用的方法
高空風能利用的方法本發明涉及一種風能利用方法，特別是一種使用風箏來獲得高空風能的方法。 目前公知的風力設備只能架設在地面或用高塔將風輪升至空中，由于風輪的安裝高 度非常有限，無法獲取比地面大許多倍的高空風能，且設備制造成本較高。本發明的目的是提供一種能夠方便的獲取高空風能，其設備造價低廉的高空風能利 用的方法。本發明是這樣實現的，風能捕獲采用了轉動風輪，它的斷面結構是s型，是由兩個 軸線錯開近似半圓的柱型葉片組成，這種風輪在目前常規使用時是垂直安裝于地面，屬 于垂直軸風力機。由于這種風力機在轉動時會圍繞風輪產生不對稱旋轉氣流，致使轉軸 位置出現一個側向推力，這個側向力隨著轉速的增高而加大，對于大型風力機的運行有 較大的危害，因而在某種程度上影響了它的普遍使用。如果把這種風輪水平放置，在風 力使風輪朝上轉動時，這個側向推力就變成了向上的力，即成為了升力， 一種轉輪式風 箏就是利用這個原理制成。本發明類似于這種轉輪風箏，它是在風輪上加裝了傳動輪，并把風箏的牽引線改為了環型傳動帶或傳動鏈，當風力使轉輪風箏升至高空時，s型風 輪帶動上傳動輪轉動，風輪在捕獲風能的同時，也為系統提供了非常有益的升力。這個 升力在保證本身不會落下的同時，還通過上傳動輪及安裝在地面的下傳動輪將牽引傳動 帶或傳動鏈拉緊，并把旋轉力由高空傳送到地面，相應的負荷設備如發電機等可連接在 地面傳動輪上。由于上述方案，大大降低了風力設備的制造和運行成本，有效的利用了高空風能。以下結合說明書附圖對本發明作詳細的說明。圖l是本發明工作示意圖。圖2是轉動風輪的局部剖視示意圖。 圖3是轉動風輪的A—A剖視示圖。圖中1、牽引風箏2、風輪端軸3、牽引線4、牽引架5、支撐片6、 8、傳動 帶 7、 20、 21、風輪9、平衡裝置10、垂直翼11、水平翼12、上傳動輪13、 轉動軸14、支架15、工作臺16、軸套17、中心軸18、下傳動輪19、牽引傳 動帶(鏈)22 、帶輪在
圖1中，風輪(20) (7) (21)上有帶輪(22)，通過與帶輪(22)相應傳動帶(6)(8)可使各 風輪相互連接，風輪(7) (20)中間的支撐片(5)是為了增加風輪的強度而設計的。為了保 證各風輪在強風時也能穩定工作，可在每個風輪上加裝以軸(2)為圓心活動的平衡裝置 (9)，在風力的作用下，水平翼(11)使平衡裝置(9)處于近似水平的狀態，垂直翼(10)可讓 各風輪保持正對來風，以減少風輪(20) (7) (21)發生左右擺動及傾斜的情況。下部的傳動輪(18)通過轉動軸(13)，支架(14)安裝在工作臺(15)上，中心軸(17)固定在地面，(16)是固定在平臺上與中心軸(17)配合的軸套。當風向變化時，工作臺(15)可在牽 引傳動帶(鏈)(19)的牽引下以中心軸(17)為圓心隨風轉動，使上下傳動輪(12) (18)始終保 持直線狀態。本發明在使用單個風輪時，風能驅動風輪(21)轉動的同時直接驅動上傳動輪(12)轉 動，如使用串式風輪，風輪(7)(20)獲得的轉動力矩需經兩端的帶輪(22)及連接皮帶(6)(8) 和風輪(21)傳遞到上傳動輪(12)上。通過與上傳動輪(12)相配合，具有牽引和傳輸動力兩 個功能的牽引傳動帶(鏈)(19)，帶動下傳動輪(18)轉動，從而完成了從高空捕獲能量，再 傳送至地面的過程。安裝在工作臺(15)上的負荷設備可通過與下傳動輪(18)相連接的變 速齒輪連接，也可直接連在與傳動輪(18)—體的轉軸(13)上。在地面的風力較弱時，單獨放飛重量相對較大的風輪風箏會有一定的困難，這時可 通過圖1中上部的牽引風箏(1)來完成。上部牽引風箏(1)的牽引線(3)固定在牽引架(4)上， 牽引架(4)的端部有與風輪(20)兩端的轉軸(2)相對應的軸孔，風輪(20)可在牽引架中自由 轉動。初始放飛時，先把相對小型且容易放飛的牽引風箏(l)放飛到高空，借助高空較大 的風力，再將風輪(7)(20)(21)拉升到能夠正常運轉的髙度，牽引繩(3)的長度要根據風力 情況確定。在風力較大的風場可以省去牽引風箏(l)。為了方便制作與放飛，兩類風箏都 宜選用串式，各風箏串的組合數量可以根據風力機的功率確定，單個或由幾十個甚至更 多的組合均可。選擇牽引傳動帶(鏈)(19)的時候，應盡可能不選金屬鏈，因金屬鏈相對 較重，用金屬鏈把風輪放飛到上千米的高空是不現實的，而且金屬鏈有導電性易引發雷 電事故，所以金屬傳動鏈只能在低空使用。實際應用中，為了便于風輪(7)(20)(21)的收放，可在靠近牽引架(4)位置的牽引線(3) 上再連接一條輔助拉線，當牽引風箏(1)的牽引線拉緊牽引架(4)的時候，這一拉線逐步 放出，使整串風輪慢慢升起，在收回風箏時則將拉線逐步收回，避免放飛和收回過程中 損壞風輪(7)(20)(21)。當各風輪正常轉動進入工作狀態后，這時的輔助拉線應放松，但 仍要在適當的位置加以固定，以防止各風輪的傳動帶脫出或斷裂導致整個風箏被風吹走 的事故發生。由于高空的風力有時會非常大，為了增加風能設備的機械強度，風箏均應避免使用 軟織物，宜選用玻璃鋼和碳纖維。為了適應不同的風力，下傳動輪(18)可以由多個不同 直徑的輪組合而成，以方便調整風能設備的輸出轉速。
權利要求
1. 一種高空風能利用的方法，其技術特征是上傳動輪能夠在風輪的帶動下與風輪一起轉動，轉動能量經上傳動輪及相配合的牽引傳動帶(鏈)傳至下傳動輪輸出。
2. 根據權利要求1的高空風能利用方法，其技術特征是轉動風輪可通過上部的 牽引風箏提升到高空。
3. 根據權利要求1的高空風能利用方法，其技術特征是風輪可通過兩側的帶輪 及傳動帶連接成風輪串。
全文摘要
一種高空風能利用的方法，它是通過放飛高空的轉動風輪的方式獲取風能，當高空風力使風輪轉動時，與風輪一體的上傳動輪同時轉動，通過牽引傳動帶(鏈)將轉動能量傳至安裝在地面工作臺的下傳動輪，發電機或其他負荷設備可連接在下傳動輪上。
文檔編號F03D5/00GK101245766SQ200710077648
公開日2008年8月20日 申請日期2007年2月12日 優先權日2007年2月12日
發明者李撫立 申請人:李撫立