CN105437957A - 风驱车船及其逆风、横风行驶方法 - Google Patents

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Abstract

风驱车船具有一组或两组浮升机构，它们通过缆绳与车辆或船舶连接，如浮升机构只有一组，就必须具备不依靠自然风力亦可自主浮升的特征，如浮升机构具有两组，则两组分别运行于上下两个高度不同且风向相反的风层，且两组浮升机构具有能够改变两者迎风面积的比例的特征，两组浮升机构或者分别通过各自的缆绳与车船体连接，或者两组浮升机构之间以缆绳或连杆或支架连接为一体后再通过同一条缆绳与车船体连接。由于地球存在着7组上下逆向的风组，因此，只要操控一组浮升机构进入不同风向的风层，或操控两组浮升机构的迎风面积和迎风角度，就可以实现风驱车船的“顺风”行驶、“逆风”行驶和“横风”行驶，并且可以使船舶实现航行中及时刹车和不抛锚的停泊。

Description

风驱车船及其逆风、横风行驶方法
技术领域
风驱车船暨风驱车船逆风、横风行驶方法，涉及一种以风力为动力的车船暨以风力牵引车船前进的方法。
背景技术
高空风力远比低空风力强大，而且高空风力具有风向稳定、风力持久的特点，因此高空风力应是风驱车船更可靠、更经济的选择。然而，目前由风力直接驱动的车或船都只利用低空风力，对于利用强劲的高空风力直接驱动车船的技术还是空白。
而且，目前为止，风驱车船尚无法实现逆风行驶和横风行驶。这个技术难题不能攻克，也是风驱车船至今水能进入实用阶段的主要原因之一。
风驱车船，尤其是大型风驱车船要真正具备实用价值，就必须突破如何利用高空风力的技术难题，就必须突破如何逆风行驶和横风行驶的技术难题。
发明内容
发明的目的
本发明就是要提供一种风驱车船及风驱车船行驶方法，突破上述两大技术难题。
技术方案
(本技术方案是CN201210101117X的分案，如有不详尽之处，请参阅CN201210101117X的说明书和附图)
风驱车船技术方案：
自身无需具备动力、仅靠空气压力或风力作用即可产生上升力的浮升机构，通过缆绳与车辆或船舶连接；浮升机构可以有一组或两组(同组中可以有一个或一个以上的浮升机构，浮升机构多于一个时，可以各自与车、船连接，也可以先连接在一起，再通过同一缆绳与车、船连接)，如浮升机构只有一组，就必须具备不依靠自然风力亦可自主浮升的特征(比如轻质气囊、飞艇自身因空气压力而具备自主浮升特征，又如风筝与气囊、飞艇或自备动力的旋翼机构、翼环机构等结合后也具备自主浮升特征)，如浮升机构具有两组，则两组分别运行于上下两个高度不同且风向相反的风层，且两组浮升机构具有能够改变两者迎风面积的比例的特征，两组浮升机构或者分别通过各自的缆绳与车船体连接，或者两组浮升机构之间以缆绳或连杆或支架连接为一体后再通过同一条缆绳与车船体连接(这条缆绳的上端与两组浮升机构的连接点可以处在连接两组浮升机构的缆绳或连杆或支架上的任何一点)；浮升机构或者与发电机构连接，或者不与发电机构连接，与浮升机构连接的发电机或者置于浮升机构的内部或外侧(如飞艇、自旋翼机构、翼环机构上的发电机)，或者置于车船内部或外侧(如与往复卸纳筝缆绳8连接的发电机)；发电机直接与车船的电动引擎作电路连接或与蓄电池作电路连接，蓄电池与电动引擎作电路连接。
本方案所谓“自身无需具备动力、仅靠空气压力或风力作用即可产生上升力的浮升机构”有多种，其中包括轻质气囊、飞艇、自旋翼机构、翼环机构、风筝和风筝机构，而风筝和风筝机构则是包括本系列技术方案中的双缆筝和往复卸纳筝在内的一切风筝或风筝机构。
有两组浮升机构的风驱车船，要实现“逆风”行驶，必须将其中一组置于两股上下排列的逆向风组的上层风中，另一组置于该风组的下层风中，且两组浮升机构必须能够改变它们的受风面积的比例(直接改变两者或其中之一的迎风面积，或改变它们的迎风角度从而达到改变迎风面积的目的)。通过改变上下两组浮升机构的迎风面积或迎风角度，就可以使两组浮升机构接受的风力失衡，接受风力较大的一组就会牵引车船朝已方风向前进。当处于上位的一组接受风力较大时，就会牵引车船作“逆风”行驶，当然，此处所谓“逆风”，其实只是逆低空风而已，就高空风而言，车船还是顺风的。
轻质气囊或飞艇自身(不依靠风筝)改变迎风面积的方法：
方法一：给轻质气囊或飞艇设置空气室(不必充装轻质气体)，空气室有放气口和进气口，放气口有能够遥控或自动控制开关，进气口连接充气机，充气机可以安置于轻质气囊或飞艇上，也可安置于车、船上(需要扩大迎风面积时就充气，需要缩小迎风面积时就放气)；
方法二：是给它们配置能够充压和抽空气体的压缩机，压缩机即可安置于气囊、飞艇上，也可以安置于车、船上，压缩机与轻质气囊或飞艇的气囊之间有管道连接。利用压缩机使上下两组浮升机构之一的轻质气囊扩大或缩小(直接充加或抽出气体)，或在使一组浮升机构的气囊扩大的同时，使另一组浮升机构的轻质气囊缩小(将需要缩小的气室中抽出的气体直接充压到需要扩大的气囊中)。
要使风筝的迎风面积能够改变，就必须通过操控缆绳使风筝变形，其中最为方便和高效的是方案是采用本系列技术方案中的“双缆筝”或往复卸纳筝的筝体作为浮升机构。
轻质气囊、飞艇和风筝结构简单、廉价、耐用，采用为能够改变迎风面积的浮升机构是最佳方案，故作详细介绍；其他类型的浮升机构亦可改变迎风面积和迎风角度，篇幅关系不在此一一介绍。
只有一个或一组浮升机构的风驱车船，也可以作所谓“逆风”行驶，前提条件是：浮升机构必须能够实现自主上升。浮升机构降到下层风中就能“顺风”牵引车船行驶，浮升机构上升到上层风中就能“逆风”牵引车船行驶。气囊、飞艇由于比重轻于空气，因此它的升力完全自主，与风力无关，而自旋翼机构和翼环机构只要输入电源也可以在无风条件下主动上升，也属于自主浮升机构，因此它们都是能够实现“逆风”牵引车船行驶的浮升机构。但是风筝不同，它必须依靠足够强大的风力才能上升，它并不属于自主浮升机构。因此，只有与轻质气囊等自主浮升机构相结合的风筝方可实现可操控的“逆风”行驶。两个逆向风层之间会有一个风力很慢的或乱流的过渡层，如果，既无自主浮升机构牵引，又无巧遇上升风流，仅靠风筝自身是很难飞到上层风中去的。
只有一个或一组自主浮升机构的风驱车船，在连接浮升机构和车船的缆绳上必须配置有缆绳收放机。此处所谓缆绳收放机并非本文“控缆机技术方案”中的控缆机，而是单纯收短或放长缆绳的机构，比如常见的绞缆卷扬机就属于这种缆绳收放机。配置缆绳收放机的目的：一是将缆绳随时放长或缩短到适宜长度，以免过长时纠缠机械，过短时阻碍浮升机构上升；二是控制浮升机构的高度，使之不过分上升而脱离自己的风层；三是可以直接将轻质气囊、飞艇等从上层风中拉下到下层风中。缆绳收放机在筝体需要上升到上层风中去时放长缆绳8，筝体需要下降到下层风中时回收缆绳8，注意：两个缆绳收放机37同时放长或同时回收相同长度的缆绳
如果浮升机构是往复卸纳筝的筝体，那么缆绳收放机既可以置于缆绳8的任何一点上(即收放缆绳8)，也可以置于缆绳1、缆绳2任何一点上(缆绳1、缆绳2上皆要设置有缆绳收放机，并且要同时、同向、同长度收放缆绳1、缆绳2)，不过还是以设置于缆绳8上比较适宜。
如果浮升机构是往复卸纳筝的筝体，那么往复卸纳筝与车船的连接方法：
往复卸纳筝的缆绳8或者直接与船舶推进器的动力输入端连接，或者与船舶的发电机动力输入端连接，发电机或者直接连接电动引擎，或者连接蓄电池，蓄电池连接电动引擎；筝体可以配置有轻质气囊，该气囊的浮力足以将筝体带到上下逆向风组的上风层中，或者仅仅与车、船上的其他工作机输入端连接。
如无需要追求上述所谓“逆风”行驶效果，那么只需将筝体固定在低空即可。但是，在低空，风力常常有驟停、骤减，使筝体失速坠落，因此最好采用以下两种方式：
一、如果往复卸纳筝是通过缆绳8与推进器或发电机动力输入端连接，那么只需给筝体配置轻质气囊即可。
二、如果往复卸纳筝是通过高杆27与推进器或发电机动力输入端连接，那么，最好是采用“筝驱工作机构技术方案”中“如果往复卸纳筝通过高杆27连接工作机(或传动机构)的动力输入端，那么高杆27与工作机动力输入端的连接方法”中所述的第一、第二种。如此，实际上构成了一种风帆车或风帆船，不过它与传统的帆船不同，它是以筝体为“帆”，以高杆27为桅杆，而且它的桅杆在风中可以不断前后摆动，摆动过程就可以直接带动船舶推进器，或直接带动发电机，通过电源驱动电动引擎。
有上下两组浮升机构的风驱车船，与只有一组浮升机构的风驱车船相比，优点是能够快速转换牵引方向，尤其是可实现船舶航行中及时刹车，并且不抛锚也可停泊。
本技术方案能够实现“顺风”牵引、“逆风”牵引和“横风”牵引行驶的原理详见于“风驱车船逆风行驶方法”。
风驱车船逆风、横风行驶方法：
将浮升机构放飞于上下风层风向相反的空域，并将浮升机构和车、船之间用缆绳连接起来，浮升机构是包括权利要求5所述的双缆筝和运行于风中的权利要求6所述的往复卸纳筝的筝体在内的一切自身无需具备动力、仅靠空气压力或风力作用即可产生上升力的机构或物体；或者只放飞一个或一组浮升机构，通过放长或回收缆绳而改变浮升机构的悬停高度，让浮升机构悬停于下层风中，从而利用下层风力牵引车、船顺风行驶，或让浮升机构悬停于上层风中，从而利用上层风牵引车、船朝着与下层风向相反的方向行驶；或者放飞两个或两组浮升机构，让一个或一组浮升机构悬停于低层风中，让另一个或另一组浮升机构悬停于高层风中，然后或通过操控改变上下两个或两组浮升机构的受风面积的比例，让受风面积相对较大的那个或那组浮升机构必然地牵引车、船朝着自己所在风层的风向行驶，或操控两个或两组浮升机构的迎风面同时朝向同一侧并且形成一个小于180°而大于0°的角(角度一般以60°至120°之间为宜)，从而对车、船形成一个垂直于风向的牵引力(比如两个浮升机构，一个处于平流层西风之中，一个处于平流层东风之中，同时操控其中一个的迎风面朝向西南、另一个的迎风面朝向东南，就可以牵引车船横风向南行驶，同理，如果同时操控这两个浮升机构的迎风面分别朝向西北、西南，就可以横风牵引车船向北行驶)。
地球对流层内在南北半球皆有低纬度信风带、中纬度西风带、极地东风带，而这三个风带的上层风和下层风是方向相反的，另外，在对流层之上的平流层低部盛行强劲的西风，而平流层西风之上则盛行东风。由于地球存在着此7组上下逆向的风组，因此本方法肯定是可行的；由于地球存在着此7组上下逆向的风组笼罩了地球的大部份表面积，因此可应用本方法的海域和地域也是极其广阔的。
此处所谓“浮升机构”与“风驱车船技术方案”所述之“浮升机构”相同。
风驱车船暨风驱车船逆风、横风行驶方法的有益效果：
一、打破风力牵引车船只能作“顺风牵引”的陈规，实现“逆风牵引”和“横风牵引”。
二、不但能够直接利用风力牵引车船，还能够同时发电驱动电动引擎或给蓄电池充电，利用航行或停泊时存储的电力。
三、停泊装卸时，也可以继续给车、船的蓄电池输入强大电能。
四、超越两个环流圈之间的海域或地域时，可以完全不依靠风力牵引，车船在风力牵引航行阶段所发电力在蓄电池里有充足的储备。
五、十分适宜于建造大型船舶，因为无论同时用双动力牵引，还是只用高空风力牵引，或只用电动引擎牵引，船的速度都会比现有任何大型船舶快。
六、节省大量化石能源，并大大有利环保。
附图说明
(一)附图标记：
1：筝体的两根主缆绳之一
2：筝体的两根主缆绳之二
7-1：无电机式控缆机或加装了车轮并且安置于地面的有电机的控缆机
7-3：未加装车轮但配置有轻质气囊的有电机型控缆机
8：与缆绳1、缆绳2对拉的缆绳
9：筝体
9-A：处于纳能状态的筝体
9-B：处于卸能状态的筝体
9-10：筝体的轻质气室
13：导向滑轮
18：发电机
18-1：与发电机转子的轴心联动的轴
25：船的甲板
25-1：船体
27-1：轴承
28：筝支架(风筝或水筝支架)
37：缆绳收放机
37-1：缆绳收放机的绞缆轮。
(二)图面说明
图1是只有一组浮升机构与车船连接的风驱车船的结构示意图；
图2是有两组浮升机构与车船连接的风驱车船结构示意图；
图3是图2所示的风驱车船的缆绳收放机结构示意图。
六、风驱车船的具体实施方式
实施例一：如图1，在船的甲板上设置风筝发电机实施例一或实施例二所述的飞筝式或浮囊式风筝发电机(最好是浮囊式)，导向滑轮13也与甲板连接，筝体9与轻质气囊9-10连接，船的电动机或蓄电池与发电机作电路连接。缆绳C8上连接有两个缆绳收放机37，该两个缆绳收放机的支架安装有轮，轮与甲板或甲板上的轨道连接(目的是使两个缆绳收放机随缆绳C8的伸缩作直线往复运动)。在实际使用中两个缆绳收放机必须同时回收或同时放长缆绳C8，目的是使两个风筝9同时上升到上层风中或同时下降到下层风中，两风筝虽然不断作方向相反的往复运动从而带动发电机发电，并且它们可以改变自己所处的风层，但它们必须始终同处于一个风层里(或同处上层风中，或同处下层风中)。
实施例二：如图2、图3，两个筝体分别处于上、下风层中且走向相反，缆绳收放机37与轴承27-1的外圈(或内圈)连接，轴承27-1的内圈(或外圈)与船的甲板连接，连接点应处于船的前部，这就保证了需要用另一风筝来牵引时(即转换牵引方向时)，筝体的掉头问题。在实际使用中，要牵引船体前进时，必须有一个风筝处于完全纳能状态，另一风筝处于完全卸能状态；船需要停泊时，则应让两个风筝同时处于完全纳能状态或同时处于完全卸能状态。

Claims (2)

1.风驱车船，风帆、风筝通过缆绳牵引船舶或大型车辆行驶其特征是：自身无需具备动力、仅靠空气压力或风力作用即可产生上升力的浮升机构，通过缆绳与车辆或船舶连接；浮升机构可以有一组或两组，如浮升机构只有一组，就必须具备不依靠自然风力亦可自主浮升的特征，如浮升机构具有两组，则两组分别运行于上下两个高度不同且风向相反的风层，且两组浮升机构具有能够改变两者迎风面积的比例的特征，两组浮升机构或者分别通过各自的缆绳与车船体连接，或者两组浮升机构之间以缆绳或连杆或支架连接为一体后再通过同一条缆绳与车船体连接；浮升机构或者与发电机构连接，或者不与发电机构连接，与浮升机构连接的发电机或者置于浮升机构的内部或外侧，或者置于车船内部或外侧；发电机直接与车船的电动引擎作电路连接或与蓄电池作电路连接，蓄电池与电动引擎作电路连接。
2.风驱车船逆风、横风行驶方法，涉及以风帆、风筝利用风力牵引车船前进的方法，其特征是：将浮升机构放飞于上下风层风向相反的空域，并将浮升机构和车、船之间用缆绳连接起来，浮升机构一切自身无需具备动力、仅靠空气压力或风力作用即可产生上升力的机构或物体；或者只放飞一个或一组浮升机构，通过放长或回收缆绳而改变浮升机构的悬停高度，让浮升机构悬停于下层风中，从而利用下层风力牵引车、船顺风行驶，或让浮升机构悬停于上层风中，从而利用上层风牵引车、船朝着与下层风向相反的方向行驶；或者放飞两个或两组浮升机构，让一个或一组浮升机构悬停于低层风中，让另一个或另一组浮升机构悬停于高层风中，然后或通过操控改变上下两个或两组浮升机构的受风面积的比例，让受风面积相对较大的那个或那组浮升机构必然地牵引车、船朝着自己所在风层的风向行驶，或操控两个或两组浮升机构的迎风面同时朝向同一侧并且形成一个小于180°而大于0°的角，从而对车、船形成一个垂直于风向的牵引力。
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