CN105089926A - 一种能够建风电场的高空发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够建风电场的高空发电装置。所述高空发电装置包括上端，下端两个气球，两个气球外圆设置多个弧形阻风板，上端，下端气球的弧形阻风板迎风角相反，当气球升入高空无需对准气流来向即可旋转产生动力，遇到气流两个气球作相反方向旋转抵消扭矩使发电装置高空稳定，两个气球旋转产生动力通过传动轴，传动齿轮输送动力至发电机，带动发电机发电，本发明能够充分利用高空气流流速高的优势，构思巧妙，结构合理，简单，制造及使用成本很低，非常实用并可以建风电场。

Description

一种能够建风电场的高空发电装置

技术领域

本发明涉及一种能够建风电场的高空发电装置

背景技术

节能降耗，绿色环保经济发展模式已经成为世界经济发展主题。充分利用风力发电是一大方向。目前，地面高原，山区大型风电场已成规模，但建造成本大，且对风速有较高的要求，电力输送成本也较高。城镇路灯及部分农户小型风电利用已广泛使用，但仍受气流流速不快的限制不太理想。据测量数据显示；由地面向高空越高气流越大，至10千米---12千米，流速可达每秒25----30米，气流流速比地面大1000---2000倍。即使地面微风，高处仍然有较大气流可以利用。因此，风力发电向高空发展潜力巨大确有必要。

高空发电在部分国家已经有实验。国内已经有专利公开。如201310282306、6一种高空发电装置，但该技术存在重大缺陷。经模拟实验证明，其圆环状气球在气流中左右频繁摇摆，致使气流利用很小。空气动力学是建立在实验甚至反复实验基础上的知识，其原因是由以下几种情况导致；1、高空气流流速非线性且不十分恒定使气球不稳定。2、发电机风扇不稳定的转速产生的扭矩忽大忽小使气球晃动。3、环状气球迎风后面紊流或气流涡导致气球晃动。以上3种变化不定的力交替叠加使环状气球产生了较大的晃动力，导致环状气球并不能稳定的对准气流来流。虽然设置了一对档风板用于调整环状气球方向，但档风板两侧气流压力并不能将挡风板固定在来流方向。由于升入空中，多条缆绳不成钢性仍不能将环状气球固定在一个方向。相类似的缺陷的还有CN200810249554、X高空风力发电装置，其转子上设置的柔性叶片也不能恒定对准气流来流，气流利用率低。200810136390链式高空气球风力发电装置，若干风袋对气流的利用率低，各气球之间传动机构复杂，因有传动带也需要定期维护。200720187477、0气球悬挂风力发电设备，用尾翼和系留回转盘随风调整飞艇方位，其结构复杂，制造成本较大，投入产出比很不理想。

该一种能够建风电场的高空发电装置，一根拉绳即可升空，可升至几百米或者几千米高空，充分利用高空气流流速高的特点优势，并无需通过拉绳等设置调整对准气流来向即可旋转发电，构思巧妙，结构合理，简单，无需经常定期维护，制造及使用成本较低，十分实用。可用于建风电场。使用安全性也较高，即如果一个气球意外泄气，另个气球可以保证发电装置不急速坠落给地面带来危险。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就是将固定有弧形阻风板的气球升入高空，充分利用高空高速气流，无需调整对准气流方向，使气球旋转带动发电机发电。并无需经常定期维护。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案。

本发明一种能够建风电场的高空发电装置，包括上端气球。所述上端气球外圆设置多个弧形阻风板，多个弧形阻风板在气流的作用下使气球作逆时针旋转。所述上端气球逆时针旋转，与上端气球同心的气球中心轴旋转。所述上端气球中心轴旋转，通过中心轴齿轮传动给发电机输送动力。为了消除上端气球逆时针旋转产生的扭矩使气球不稳或拉绳扭转，在上端气球下方设置下端气球。所述下端气球外圆设置多个与上端气球迎风角相反的弧形阻风板，下端气球外圆多个弧形阻风板在气流的作用下使下端气球作顺时针旋转。所述下端气球顺时针旋转带动下端气球中心轴旋转，下端气球中心轴旋转通过中心轴齿轮传动给发电机输送动力。所述下端气球与上端气球及多个弧形阻风板同一规格，同一材质，在气流的作用下作同速同心反向旋转，使两气球转矩相互抵消，使整个高空发电装置在高空保持相对稳定。

该一种能够建风电场的高空发电装置，在地面相隔一定距离设置多个，可建中小型风电场。

附图说明

附图1是一种能够建风电场的高空发电装置结构示意图。

附图2是一种能够建风电场的高空发电装置气球外圆设置的多个弧形阻风板示意图。

具体实施方式。

如图所示，本发明一种能够建风电场的高空发电装置，所述高空发电装置包括上端气球置于尼龙绳网内并设置中心轴2。所述中心轴2连接气球上下中心点及多个弧形阻风板1。所述上端气球和下端气球弧形阻风板1、4迎风角相反。上端气球中心轴2在下端气球中心轴5内穿过，用轴承3、6作纵向和横向连接，实现上端气球和下端气球同心旋转。为了使相反方向旋转的上端气球和下端气球输送的动力到发电机是同向，上端气球中心轴伞形转向齿轮16与下端气球中心轴转向齿轮13相对齿安装，扭矩经传动齿轮14、7和15、10，至发电机轴齿轮时变成同向。

为了减轻高空发电装置的重量，所有弧形阻风板用硬度高，抗热强度高的聚甲醛POM塑料或者0、3MM硬质铝合金制造。传动齿轮箱7和发电机外壳用硬质铝合金铸造。拉绳采用内有碳纤维的聚酰胺纤维尼龙绳，或者由多股细钢丝制造的钢丝绳。发电机转子采用中空以有效减轻重量。

为了避免偶然出现的高空气流紊流和气流涡导致高空发电装置整体转动，在齿轮箱17与拉绳12之间设置万向节11消除高空发电装置的整体转动。

最后说明的是：显然，上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以作出其它不同形式的变化或者变动。这里无法也无需对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的一切不脱离本发明精神的变化或者变动方案仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种能够建风电场的高空发电装置。其特征在于；所述能够建风电场的高空发电装置包括可升入高空的两个气球，在高空气流的作用下作相反方向旋转产生动力带动发电机发电。

2.如权利要求1所述的高空发电装置，其特征在于；两个气球一个在上端，一个在下端。所述上端，下端气球外圆都安装有多个弧形阻风板。所述上端下端气球的弧形阻风板迎风角相反遇到气流两个气球作反向旋转。

3.如权利要求1或2所述的高空发电装置，其特征在于；上端气球中心轴在下端气球中心轴穿过并通过轴承连接，两轴同心旋转。

4.如权利1或2所述的高空发电装置，其特征在于；两气球遇到气流作相反向同心旋转其扭矩通过气球中心轴，传动齿轮将扭矩变为同向将动力输送到发电机。

5.如权利要求1或2所述的高空风力发电装置，其特征在于；所述两个气球下端齿轮箱与拉绳之间用万向节连接。