CN115030863A - 一种角度可变的伞型风力装置及伞型风能转换*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及高空风能领域，公开了一种角度可变的伞型风力装置及伞型风能转换***。该伞型风力装置包括缆绳、伞面和伞绳，缆绳悬浮在空中并与地面形成俯仰角度，伞面的边缘通过伞绳连接在缆绳上。该伞型风力装置还包括调节装置，调节装置用于改变伞面相对于缆绳的偏离角度，使缆绳受到偏离其轴线的作用力，调整缆绳相对于地面的俯仰角度。本方案用于解决缆绳的俯仰角度调整的问题，达到提高伞型风能转换***的做功效率的效果。

Description

一种角度可变的伞型风力装置及伞型风能转换***

技术领域

本发明涉及高空风能领域，更具体地，涉及一种角度可变的伞型风力装置及伞型风能转换***。

背景技术

风能是一种清洁的可再生能源，将高空风能充分能利用起来为人类所用，是科学研究工作者一直关注的热点话题。高空风及高空风能的特点是：风速大、平均能量密度高、地域分布广、稳定性高、常年不断。高空风能的利用是在高空中采集风能，将风能转化为机械能，最后将机械能转换为电能或其它形式的能量。

高空风能的采集和利用是全世界范围内的新兴研究领域，高空风能的采集和控制的难度高，导致很多普通的高空风力动力***产生的电能小而且不稳定。世界上利用高空风能进行发电的方式主要有两种：一种是将发电机悬置于高空中；另一种是将发电机设置在地面。发电机悬置于高空的发电***，受制于空中***的重量和体积不能过大等因素，发电机悬置于高空的发电***的空中部分不能实现很好的控制和大容量的发电。高空风筝型发电的发电机设置在地面，可风筝型高空风能发电***的风筝既是平衡体又是做功体，在平衡和做功之间相互影响，不能实现很好的做功效果。

公开号为CN102220938B的中国专利公开了伞型风力装置及风能动力***，该伞型风力装置包括做功绳、做功伞、平衡伞和升力引导体。做功伞在风力作用下打开并拉动做功绳上升实现做功，即风能转换。该风能动力***包括上述伞型风力装置、卷扬机和做功装置。卷扬机连接伞型风力装置，卷扬机的输出轴连接做功装置，并为做功装置提供动力。该专利的伞型风力装置控制容易，且做功伞的开合不会影响空中平衡***的稳定性。搭在该伞型风力装置的风能动力***的空中部分具有良好的稳定性能和控制性能，且地面部分做功机械传递能量的稳定性能都得到了很大的提高。

但上述伞型风力装置及风能动力***存在以下不足：做功伞、平衡伞只能沿做功绳的轴向提供作用力，升力引导体也只能沿竖直向上提供作用力，因此缆绳相对于地面的俯仰角度，即缆绳的姿态不能实现有效控制。风力较小时，做功绳近似90°垂直于地面；风力较大时，缆绳的姿态较倾斜，俯仰角度较小。做功绳的俯仰角度取决于外部风力环境。另一方面，在做功伞与做功绳之间的安装角度固定不变的前提下，做功绳具有不同俯仰角度时，做功伞在打开上升过程中的有效迎风面积也相应不同。做功伞的有效迎风面积最大时，做功伞才能获得最大的做功效率。为了提高做功伞的做功功率，缆绳的俯仰角度需要变得可控。因此，现有技术需要一种可以调节缆绳的俯仰角度的装置。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术至少一项的不足，提供一种角度可变的伞型风力装置及伞型风能转换***，用于解决缆绳的俯仰角度调整的问题，达到提高伞型风能转换***的做功效率的效果。

本发明采取的技术方案是，一种角度可变的伞型风力装置，包括缆绳、伞面和伞绳，缆绳悬浮在空中并与地面形成俯仰角度，伞面的边缘通过伞绳连接在缆绳上。该伞型风力装置还包括调节装置，调节装置用于改变伞面相对于缆绳的偏离角度，使缆绳受到偏离其轴线的作用力，调整缆绳相对于地面的俯仰角度。

本方案中，伞面相对于缆绳的偏离角度为伞面的中心轴线与缆绳的轴线之间的夹角。以伞绳与缆绳的结合点为例进行受力分析，缆绳沿其轴线方向上对结合点施加的向上的拉力为第一作用力。伞绳对结合点施加的向上的拉力为第二作用力。第二作用力的方向与伞面在风力作用下产生的作用力的方向相同。伞面在风力作用下产生的作用力的方向近似为伞面的中心轴线方向。由于伞面相对于缆绳具有偏离角度，则第二作用力相对于第一作用力具有相同的偏离角度。第一作用力与第二作用力的合力为第三作用力。显然，第三作用力的方向偏离第一作用力的方向，即第三作用力方向与缆绳的轴线方向不重合。因此，缆绳在第三作用力的驱动下开始偏转，得以改变其与地面的俯仰角度。调节装置不断改变伞面相对于缆绳的偏离角度，进而不断改变第二作用力的方向，当第三作用力的方向与缆绳的轴线方向重合时，缆绳达到新的平衡状态，缆绳拥有新的俯仰角度。由此可得，缆绳与地面的俯仰角度取决于第三作用力与地面的夹角，而第三作用力的方向取决于第二作用力的方向，最后第二作用力的方向则取决于伞面相对于缆绳的偏离角度。伞面相对于线缆的偏离角度可以通过调节装置实现线性调节。因此，本方案通过调节装置可控地改变伞面相对于缆绳的偏离角度，使线缆在第三作用力的驱动下产生偏转，进而解决缆绳的俯仰角度调整的问题。

优选地，所述调节装置包括第一驱动器、调节绳和第一铰链；第一驱动器安装在所述伞面的顶部，调节绳的一端收卷于第一驱动器，调节绳的另一端固定在所述缆绳上；或第一驱动器安装在缆绳上，调节绳的一端收卷于第一驱动器，调节绳的另一端固定在伞面的顶部；第一铰链位于伞面的下方，第一铰链用于连接所述伞绳与缆绳，使两者可相互转动。

本方案中，第一驱动器可以设置在伞面的顶部或缆绳上。第一驱动器收卷调节绳。调节绳、缆绳、伞面与伞绳之间形成一个三角形。当第一驱动器增加调节绳的伸出长度时，在风力作用下和重力作用下，伞面绕第一铰链旋转并远离缆绳，伞面相对于缆绳的偏离角度增大；当第一驱动器收回调节绳的伸出长度时，调节绳拉动伞面靠近缆绳，伞面相对于缆绳的偏离角度减小。调节绳的最大伸出长度决定了伞面相对于缆绳的最大偏离角度。第一驱动器通过记录调节绳的伸出长度，即可计算得到伞面相对于缆绳的偏离角度，进而实现调节装置对伞面的偏离角度的可控调节。

进一步，所述第一铰链包括锁止器，锁止器用于固定所述伞绳与所述缆绳之间的转角。由于调节绳从第一驱动器伸出后只能提供拉力，当存在风力干扰的情况下，伞面通过伞绳可能会绕第一铰链在其具有的偏离角度范围内反复摆动，进而影响调节装置对伞面的偏离角度的可靠控制。在第一铰链上内置锁止器，可以有效地固定伞绳相对于缆绳的角度，进而避免伞面反复摆动的情况

可选地，所述调节装置为伺服电机，伺服电机安装所述伞面下方的所述缆绳上，伺服电机的输出轴与所述伞绳固定连接。伺服电机安装在伞绳和缆绳的结合点位置。伺服电机通过控制其输出轴的转角，即可获得伞绳与缆绳之间的转角，进而计算得到伞面相对于缆绳的偏离角度，实现调节装置对伞面的偏离角度的可控调节。

可选地，所述调节装置包括第二驱动器、第三驱动器、第二铰链和第三铰链；第二驱动器和第三驱动器安装在所述伞面下方的所述缆绳上；第二铰链和第三铰链安装在伞面的边缘；部分所述伞绳的一端收卷于第二驱动器，其另一端通过第二铰链与伞面连接；部分所述伞绳的一端收卷于第三驱动器，其另一端通过第三铰链与伞面连接。

本方案中，伞绳分为两组，第一组通过第二驱动器和若干第二铰链连接一侧的伞面与缆绳，第二组通过第三驱动器和若干第三铰链连接另一侧的伞面与缆绳。第二驱动器收卷第一组伞绳，第三驱动器收卷第二组伞绳。缆绳从伞面的中心穿过。当第一组伞绳与第二组伞绳长度相同时，伞面的中心轴线与缆绳的轴线相重合，伞面相对于缆绳的偏离角度为零。当第一组伞绳比第二组伞绳长时，伞面的中心轴线与缆绳的轴线的夹角为正夹角，伞面的偏离角度为正偏离角度，缆绳姿态将更倾斜，缆绳的俯仰角度将变小；当第一组伞绳比第二组伞绳短时，伞面的中心轴线与缆绳的轴线的夹角为负夹角，伞面的偏离角度为负偏离角度，缆绳姿态将更垂直，缆绳的俯仰角度将变大。第一组伞绳与第二组伞绳的长度差值决定了伞面相对于缆绳的最大偏离角度。第二驱动器和第三驱动器分别通过记录第一组伞绳和第二组伞绳的伸出长度，即可计算得到伞面相对于缆绳的偏离角度，进而实现调节装置对伞面的偏离角度的可控调节。

可选地，还包括太阳能薄膜，太阳能薄膜覆盖在所述伞面的上表面，太阳能薄膜用于采集太阳能发电，为所述调节装置供电。

可选地，还包括风力发电装置，风力发电装置嵌入安装在所述伞面上，风力发电装置用于采集风能发电，为所述调节装置供电。

本方案还提供一种伞型风能转换***，包括升力引导体、做功伞梯和做功装置，升力引导体用于固定连接缆绳的顶部末端；做功伞梯用于连接在缆绳上，收集高空风能并将其转换为机械能；做功装置用于安装在地面，收集缆绳传递的机械能。该***采用上述的一种角度可变的伞型风力装置。

本方案的伞型风能转换***通过采用一种角度可变的伞型风力装置作为平衡伞，使缆绳相对于地面的俯仰角度可控可调，进而使缆绳上的做功伞梯始终能获得最大的有效迎风面积，达到提高伞型风能转换***的做功效率的效果。具体地，升力引导体对缆绳施加的竖直向上的拉力和伞面对缆绳施加的第二作用力，两者共同决定了缆绳的俯仰角度。当伞面相对于缆绳的偏离角度为零时，缆绳姿态将逐渐垂直，缆绳的俯仰角度将逐渐恢复90°；当伞面相对于缆绳具有正偏离角度时，缆绳姿态将逐渐倾斜，缆绳平衡后将具有一个固定的俯仰角度；当伞面相对于缆绳的正偏离角度增大时，缆绳姿态将更倾斜，缆绳的俯仰角度将变小。***通过获取做功伞梯周围的风力方向，计算出最佳的缆绳的俯仰角度并通过调节装置进行调整，使做功伞梯的有效迎风面积最大，进而提高做功伞梯的做功效率。

进一步，所述做功伞梯包括第一做功伞、第二做功伞和第三做功伞中的至少一种；第一做功伞通过其自身伞面的打开和关闭来改变迎风面积；第二做功伞通过调节其自身伞面的开口大小来改变其迎风面积；第三做功伞通过调节其自身伞面的角度来改变其迎风面积。

本方案中，角度可变的伞型风力装置还可进一步改造为第三做功伞。做功伞的空中姿态可以理解为其伞面在空中的倾斜情况。第三做功伞的伞面可摆动地与缆绳连接，通过调节装置的驱动改变伞面的空中姿态，从而改变其有效迎风面积，克服单个做功伞仅有单一迎风面积的缺陷，提高调节做功伞梯的总迎风面积的灵活性。迎风面积具有连续可调的区间，***输出更稳定；另一方面，第三做功伞无须进行开合，脱离了伞面开合装置对伞型风力装置尺寸的限制，可设置为更大的直径，提高单个做功伞的迎风面积上限，从而提高风能转换效率。第三做功伞的一种做功方式如：第三做功伞通过调节装置增大其有效迎风面积，拉动缆绳完成上行做功；待上升至工作上限位置后，第三做功伞通过调节装置减少其有效迎风面积，在其自身重力和缆绳的拉动下，完成下行回收。

进一步，所述做功装置包括卷扬机装置和发电机，卷扬机装置用于收卷所述缆绳的底部末端；所述缆绳拉动卷扬机装置旋转，进而驱动发电机发电。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本方案的伞型风力装置通过调节装置可控地改变伞面相对于缆绳的偏离角度，使线缆在第三作用力的驱动下产生偏转，进而解决缆绳的俯仰角度调整的问题。本方案的伞型风能转换***通过采用一种角度可变的伞型风力装置作为平衡伞，使缆绳相对于地面的俯仰角度可控可调，进而使缆绳上的做功伞梯始终能获得最大的有效迎风面积，达到提高伞型风能转换***的做功效率的效果。

附图说明

图1为本发明实施例1的伞面与缆绳小偏离角度时的结构示意图。

图2为本发明实施例1的伞面与缆绳大偏离角度时的结构示意图。

图3为本发明的伞绳与缆绳的结合点的受力分析图。

图4为本发明实施例2的伞面与缆绳零偏离角度时的结构图。

图5为本发明实施例2的伞面与缆绳正偏离角度时的结构图。

图6为本发明实施例3的结构示意图。

图7为本发明实施例3的第三做功伞的做功示意图。

标号说明：伞型风力装置100、缆绳10、伞面20、伞绳30、调节装置40、第一驱动器41、第二驱动器42、第三驱动器43、第一铰链44、第二铰链45、第三铰链46、调节绳47；

升力引导体200、做功伞梯300、第一做功伞310、第二做功伞320、第三做功伞330、做功装置400。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1、2、3所示，本实施例为一种角度可变的伞型风力装置，包括缆绳10、伞面20和伞绳30，缆绳10悬浮在空中并与地面形成俯仰角度，伞面20的边缘通过伞绳30连接在缆绳10上。该伞型风力装置还包括调节装置40，调节装置40用于改变伞面20相对于缆绳10的偏离角度，使缆绳10受到偏离其轴线的作用力，调整缆绳10相对于地面的俯仰角度。

本方案中，伞面20相对于缆绳10的偏离角度为伞面20的中心轴线与缆绳10的轴线之间的夹角。以伞绳30与缆绳10的结合点为例进行受力分析，缆绳10沿其轴线方向上对结合点施加的向上的拉力为第一作用力。伞绳30对结合点施加的向上的拉力为第二作用力。第二作用力的方向与伞面20在风力作用下产生的作用力的方向相同。伞面20在风力作用下产生的作用力的方向近似为伞面20的中心轴线方向。由于伞面20相对于缆绳10具有偏离角度，则第二作用力相对于第一作用力具有相同的偏离角度。第一作用力与第二作用力的合力为第三作用力。显然，第三作用力的方向偏离第一作用力的方向，即第三作用力方向与缆绳10的轴线方向不重合。因此，缆绳10在第三作用力的驱动下开始偏转，得以改变其与地面的俯仰角度。调节装置40不断改变伞面20相对于缆绳10的偏离角度，进而不断改变第二作用力的方向，当第三作用力的方向与缆绳10的轴线方向重合时，缆绳10达到新的平衡状态，缆绳10拥有新的俯仰角度。由此可得，缆绳10与地面的俯仰角度取决于第三作用力与地面的夹角，而第三作用力的方向取决于第二作用力的方向，最后第二作用力的方向则取决于伞面20相对于缆绳10的偏离角度。伞面20相对于线缆的偏离角度可以通过调节装置40实现线性调节。因此，本方案通过调节装置40可控地改变伞面20相对于缆绳10的偏离角度，使线缆在第三作用力的驱动下产生偏转，进而解决缆绳10的俯仰角度调整的问题。

优选地，所述调节装置40包括第一驱动器41、调节绳47和第一铰链44；第一驱动器41安装在所述伞面20的顶部，调节绳47的一端收卷于第一驱动器41，调节绳47的另一端固定在所述缆绳10上；或第一驱动器41安装在缆绳10上，调节绳47的一端收卷于第一驱动器41，调节绳47的另一端固定在伞面20的顶部；第一铰链44位于伞面20的下方，第一铰链44用于连接所述伞绳30与缆绳10，使两者可相互转动。

本方案中，第一驱动器41可以设置在伞面20的顶部或缆绳10上。第一驱动器41收卷调节绳47。调节绳47、缆绳10、伞面20与伞绳30之间形成一个三角形。当第一驱动器41增加调节绳47的伸出长度时，在风力作用下和重力作用下，伞面20绕第一铰链44旋转并远离缆绳10，伞面20相对于缆绳10的偏离角度增大；当第一驱动器41收回调节绳47的伸出长度时，调节绳47拉动伞面20靠近缆绳10，伞面20相对于缆绳10的偏离角度减小。调节绳47的最大伸出长度决定了伞面20相对于缆绳10的最大偏离角度。第一驱动器41通过记录调节绳47的伸出长度，即可计算得到伞面20相对于缆绳10的偏离角度，进而实现调节装置40对伞面20的偏离角度的可控调节。

进一步，所述第一铰链44包括锁止器，锁止器用于固定所述伞绳30与所述缆绳10之间的转角。由于调节绳47从第一驱动器41伸出后只能提供拉力，当存在风力干扰的情况下，伞面20通过伞绳30可能会绕第一铰链44在其具有的偏离角度范围内反复摆动，进而影响调节装置40对伞面20的偏离角度的可靠控制。在第一铰链44上内置锁止器，可以有效地固定伞绳30相对于缆绳10的角度，进而避免伞面20反复摆动的情况

本实施例中，伞面20为球形面。伞绳30的一端均匀分布在伞面20的圆形边缘上，伞绳30的另一端汇聚在伞绳30与缆绳10的结合点上，也即所述第一铰链44上。第一驱动器41为小型卷扬机，安装在伞面20的顶部靠近其中心的位置。调节绳47完全收卷于第一驱动器41时，缆绳10嵌入在伞面20中，伞面20相对于缆绳10的偏离角度不为零。

可选地，还包括太阳能薄膜，太阳能薄膜覆盖在所述伞面20的上表面，太阳能薄膜用于采集太阳能发电，为所述调节装置40供电。

可选地，还包括风力发电装置，风力发电装置嵌入安装在所述伞面20上，风力发电装置用于采集风能发电，为所述调节装置40供电。

实施例2

如图4、5所示，本实施例为一种角度可变的伞型风力装置，与实施例1相似的结构不再累述。

可选地，所述调节装置40包括第二驱动器42、第三驱动器43、第二铰链45和第三铰链46；第二驱动器42和第三驱动器43安装在所述伞面20下方的所述缆绳10上；第二铰链45和第三铰链46安装在伞面20的边缘；部分所述伞绳30的一端收卷于第二驱动器42，其另一端通过第二铰链45与伞面20连接；部分所述伞绳30的一端收卷于第三驱动器43，其另一端通过第三铰链46与伞面20连接。

本方案中，伞绳30分为两组，第一组通过第二驱动器42和若干第二铰链45连接一侧的伞面20与缆绳10，第二组通过第三驱动器43和若干第三铰链46连接另一侧的伞面20与缆绳10。第二驱动器42收卷第一组伞绳，第三驱动器43收卷第二组伞绳。缆绳10从伞面20的中心穿过。当第一组伞绳与第二组伞绳长度相同时，伞面20的中心轴线与缆绳10的轴线相重合，伞面20相对于缆绳10的偏离角度为零。当第一组伞绳比第二组伞绳长时，伞面20的中心轴线与缆绳10的轴线的夹角为正夹角，伞面20的偏离角度为正偏离角度，缆绳10姿态将更倾斜，缆绳10的俯仰角度将变小；当第一组伞绳比第二组伞绳短时，伞面20的中心轴线与缆绳10的轴线的夹角为负夹角，伞面20的偏离角度为负偏离角度，缆绳10姿态将更垂直，缆绳10的俯仰角度将变大。第一组伞绳与第二组伞绳的长度差值决定了伞面20相对于缆绳10的最大偏离角度。第二驱动器42和第三驱动器43分别通过记录第一组伞绳和第二组伞绳的伸出长度，即可计算得到伞面20相对于缆绳10的偏离角度，进而实现调节装置40对伞面20的偏离角度的可控调节。

本实施例中，伞面20为球形面。伞绳30的一端分别通过第二铰链45和第三铰链46均匀分布在伞面20的圆形边缘上，伞绳30的另一端分别收卷于第二驱动器42和第三驱动器43。第二驱动器42和第三驱动器43均为小型卷扬机。

实施例3

如图6所示，本实施例为一种伞型风能转换***，包括升力引导体200、做功伞梯300和做功装置400，升力引导体200用于固定连接缆绳10的顶部末端；做功伞梯300用于连接在缆绳10上，收集高空风能并将其转换为机械能；做功装置400用于安装在地面，收集缆绳10传递的机械能。该***采用上述的一种角度可变的伞型风力装置。

本方案的伞型风能转换***通过采用一种角度可变的伞型风力装置作为平衡伞，使缆绳10相对于地面的俯仰角度可控可调，进而使缆绳10上的做功伞梯300始终能获得最大的有效迎风面积，达到提高伞型风能转换***的做功效率的效果。具体地，升力引导体200对缆绳10施加的竖直向上的拉力和伞面20对缆绳10施加的第二作用力，两者共同决定了缆绳10的俯仰角度。当伞面20相对于缆绳10的偏离角度为零时，缆绳10姿态将逐渐垂直，缆绳10的俯仰角度将逐渐恢复90°；当伞面20相对于缆绳10具有正偏离角度时，缆绳10姿态将逐渐倾斜，缆绳10平衡后将具有一个固定的俯仰角度；当伞面20相对于缆绳10的正偏离角度增大时，缆绳10姿态将更倾斜，缆绳10的俯仰角度将变小。***通过获取做功伞梯300周围的风力方向，计算出最佳的缆绳10的俯仰角度并通过调节装置40进行调整，使做功伞梯300的有效迎风面积最大，进而提高做功伞梯300的做功效率。

进一步，所述做功伞梯300包括第一做功伞310、第二做功伞320和第三做功伞330中的至少一种；第一做功伞310通过其自身伞面的打开和关闭来改变迎风面积；第二做功伞320通过调节其自身伞面的开口大小来改变其迎风面积；第三做功伞330通过调节其自身伞面的角度来改变其迎风面积。

如图7所示，本方案中，角度可变的伞型风力装置100还可进一步改造为第三做功伞330。做功伞的空中姿态可以理解为其伞面20在空中的倾斜情况。第三做功伞330的伞面20可摆动地与缆绳10连接，通过调节装置40的驱动改变伞面20的空中姿态，从而改变其有效迎风面积，克服单个做功伞仅有单一迎风面积的缺陷，提高调节做功伞梯300的总迎风面积的灵活性。迎风面积具有连续可调的区间，***输出更稳定；另一方面，第三做功伞330无须进行开合，脱离了伞面开合装置对伞型风力装置尺寸的限制，可设置为更大的直径，提高单个做功伞的迎风面积上限，从而提高风能转换效率。第三做功伞330的一种做功方式如：第三做功伞330通过调节装置40增大其有效迎风面积，拉动缆绳10完成上行做功；待上升至工作上限位置后，第三做功伞330通过调节装置40减少其有效迎风面积，在其自身重力和缆绳10的拉动下，完成下行回收。

进一步，所述做功装置400包括卷扬机装置和发电机，卷扬机装置用于收卷所述缆绳10的底部末端；所述缆绳10拉动卷扬机装置旋转，进而驱动发电机发电。

本实施例中，卷扬机装置和发电机固定在地面上。缆绳10的一端卷绕在卷扬机装置上，缆绳10的另一端系住升力引导体200。缆绳10上从地面往空中依次连接有第一做功伞310、第二做功伞320和第三做功伞330，以及角度可变的伞型风力装置100。卷扬机装置和发电机的具体结构可参考公开号为CN102220938B的中国专利——伞型风力装置及风能动力***。升力引导体200可以是氦气球、风筝等，其作用是在升空的初始阶段吊起缆绳10，引导展开做功伞梯300和伞型风力装置100。第一做功伞310和第二做功伞320的具体结构、工作原理可参考公开号为CN106762399A的中国专利——一种伞型风能转换***及其控制***以及控制方法。

本实施例的工作过程大致如下：升力引导体200和伞型风力装置100在风力的作用下上升，在上升时和之后工作状态，升力引导体200和伞型风力装置100始终保持打开，保持空中部分的平衡和稳定，以及缆绳10相对于地面的俯仰角度。升力引导体200和伞型风力装置100上升带动做功伞梯300开始上升。做功伞梯300在高空中通过多种方式将风能转换为缆绳10的拉动。缆绳10的拉动进一步通过卷扬机装置转化为旋转动力，最终驱动发电机发电。

显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种角度可变的伞型风力装置，包括缆绳、伞面和伞绳，缆绳悬浮在空中并与地面形成俯仰角度，伞面的边缘通过伞绳连接在缆绳上；其特征在于，还包括调节装置，调节装置用于改变伞面相对于缆绳的偏离角度，使缆绳受到偏离其轴线的作用力，调整缆绳相对于地面的俯仰角度。

2.根据权利要求1所述的一种角度可变的伞型风力装置，其特征在于，所述调节装置包括第一驱动器、调节绳和第一铰链；第一驱动器安装在所述伞面的顶部，调节绳的一端收卷于第一驱动器，调节绳的另一端固定在所述缆绳上；或第一驱动器安装在缆绳上，调节绳的一端收卷于第一驱动器，调节绳的另一端固定在伞面的顶部；第一铰链位于伞面的下方，第一铰链用于连接所述伞绳与缆绳，使两者可相互转动。

3.根据权利要求2所述的一种角度可变的伞型风力装置，其特征在于，所述第一铰链包括锁止器，锁止器用于固定所述伞绳与所述缆绳之间的转角。

4.根据权利要求1所述的一种角度可变的伞型风力装置，其特征在于，所述调节装置包括第二驱动器、第三驱动器、第二铰链和第三铰链；第二驱动器和第三驱动器安装在所述伞面下方的所述缆绳上；第二铰链和第三铰链安装在伞面的边缘；部分所述伞绳的一端收卷于第二驱动器，其另一端通过第二铰链与伞面连接；部分所述伞绳的一端收卷于第三驱动器，其另一端通过第三铰链与伞面连接。

5.根据权利要求1所述的一种角度可变的伞型风力装置，其特征在于，所述调节装置为伺服电机，伺服电机安装所述伞面下方的所述缆绳上，伺服电机的输出轴与所述伞绳固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种角度可变的伞型风力装置，其特征在于，还包括太阳能薄膜，太阳能薄膜覆盖在所述伞面的上表面，太阳能薄膜用于采集太阳能发电，为所述调节装置供电。

7.根据权利要求1所述的一种角度可变的伞型风力装置，其特征在于，还包括风力发电装置，风力发电装置嵌入安装在所述伞面上，风力发电装置用于采集风能发电，为所述调节装置供电。

8.一种伞型风能转换***，包括升力引导体、做功伞梯和做功装置，升力引导体用于固定连接缆绳的顶部末端；做功伞梯用于连接在缆绳上，收集高空风能并将其转换为机械能；做功装置用于安装在地面，收集缆绳传递的机械能；其特征在于，还包括如权利要求1至7任一所述的一种角度可变的伞型风力装置。

9.根据权利要求8所述的一种伞型风能转换***，其特征在于，所述做功伞梯包括第一做功伞、第二做功伞和第三做功伞中的至少一种；第一做功伞通过其自身伞面的打开和关闭来改变迎风面积；第二做功伞通过调节其自身伞面的开口大小来改变其迎风面积；第三做功伞通过调节其自身伞面的角度来改变其迎风面积。

10.根据权利要求8所述的一种伞型风能转换***，其特征在于，所述做功装置包括卷扬机装置和发电机，卷扬机装置用于收卷所述缆绳的底部末端；所述缆绳拉动卷扬机装置旋转，进而驱动发电机发电。

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