用于将来自飞行器的风转换成电力的系统和方法

摘要

提供了一种用于通过由飞行器所引起的风来产生能量的系统。所述系统包括一个或多个风轮机，所述一个或多个风轮机被构造成通过捕获由所述飞行器引起的风来产生电力。所述一个或多个风轮机中的每个均包括：转子，所述转子被安装为用于围绕轴线旋转；以及多个叶片，所述多个叶片联接到所述转子。

说明书

背景技术

本文中描述的主题总体涉及风轮机，并且更特别地涉及用于将来自飞行器的风转 换成电力的系统和方法。

使用风轮机通过风来产生能量是众所周知的。通常，由于其高效率，已经使用高 速桨式涡轮。这样的高速涡轮一般很大，并且一般包括机舱，该机舱被安装用于具有 显著高度和直径的顶上单个塔架。这样的涡轮可以是单向的，并且被竖立以利用穿过 定位有涡轮的地点的常见风流。通常，这些风轮机被部署在开阔场地或台地中，尽可 能远离风减缓障碍物，以允许风以最佳速度冲击风轮机的翼面或叶片。另外，风轮机 被尽可能地提升到地面之上，以使翼面远离风减缓地面效应。

然而，在风力发电领域需要有在机场可以容易输送并安装且能够捕获飞行器所引 起的风的相对紧凑的风轮机单元。

发明内容

在所提供的本公开的一个方面中，提供了一种用于通过由飞行器所引起的风来产 生能量的系统。所述系统包括一个或多个风轮机，所述一个或多个风轮机被构造成通 过捕获由所述飞行器引起的风来产生电力。所述一个或多个风轮机中的每个均包括： 转子，所述转子被安装用于围绕轴线旋转；以及多个叶片，所述多个叶片联接到所述 转子。

在所提供的本公开的另一方面中，提供了一种用于使用风轮机通过由飞行器所引 起的风来产生能量的方法。所述方法包括：确定所述飞行器是正准备起飞还是正准备 降落；以及基于所述飞行器正准备起飞或正准备降落的指示来调整所述风轮机的一个 或多个参数，其中所述风轮机包括：转子，所述转子被安装为用于围绕轴线旋转；以 及多个叶片，所述多个叶片联接到所述转子。

在所提供的本公开的又一方面中，提供了一种用于通过由飞行器所引起的风来产 生能量的风轮机。所述风轮机包括：转子，所述转子被安装为用于围绕轴线旋转；多 个叶片，所述多个叶片联接到所述转子；以及处理器。所述处理器被编程以接收所述 飞行器正准备起飞或正准备降落的指示，并且基于所述飞行器正准备起飞或正准备降 落的指示来调整所述风轮机的一个或多个参数。

附图说明

图1是放置在机场跑道的任一端处的风轮机的例证性示例。

图2是例示了在操作一个或多个风轮机中使用的示例性系统的框图。

图3至图5是示例性风轮机的立体图。

图6是描绘了使用风轮机通过由飞行器所引起的风来产生能量的方法的流程图。

具体实施方式

在起飞时从飞行器发动机排出的空气(例如，喷气流)可以产生超过300mph(英 里每小时)的“风”。起飞时所排出的空气/风的速度在发动机紧后面是最大的。例如， 起飞之前在跑道的一端处，飞行员通常在其轮制动器接合的情况下将其发动机加速至 全功率，以便在跑道的另一端处实现期望的空气速度从而起飞。对于所有起飞的飞机， 起飞的该发动机加速位置一般是相同的。在跑道上的该加速位置的紧后面，以超过 300mph的速度排出空气/风。该高速空气/风施加巨大的力并且包含许多内在动力。 类似地，在降落期间由飞行器下压的空气/风(例如，下降气流)的速度也施加巨大 的力和内在动力。在降落期间由飞行器下压的空气/风的力在跑道的紧前面是显著的， 因为来自飞行器的下降气流在碰到地面之前已经几乎没有高度或时间来分散。因此， 为了利用由这些飞行器引起的风，并且参照图1，本公开的各实施方式提供了风轮机 100，风轮机100位于机场跑道104的边缘102处或附近。这使风轮机100能够利用 在起飞和降落时由飞行器产生的风。然而，虽然图1例示了风轮机100位于跑道104 的端部102处的地点，但由本文教导所指导的本领域普通技术人员将认识到，风轮机 100可位于沿着或靠近跑道104的各种地点处，以便于捕获由飞行器产生的空气。

现在参照图2，提供了例示在操作风轮机100中使用的示例性系统200的框图。 系统100包括计算装置202、网络204以及经由网络204联接到计算装置202的(例 如，如图1中示出的)风轮机100。网络204可包括(但不限于)因特网、局域网(LAN)、 广域网(WAN)、无线LAN(WLAN)、网状网络和/或虚拟专用网络(VPN)。

计算装置202包括用于执行指令的处理器206以及存储装置208。在一些实施方 式中，可执行指令存储在存储装置208中。存储装置208是允许存储并恢复诸如可执 行指令和/或其它数据的信息的任何装置。例如，存储装置208可存储计算机可读指 令，用于确定并响应于动力输出水平，和/或用于接收并处理输入(例如，目标动力 输出水平、航班时刻、天气情况等等)。另外，存储装置208可被构造成存储飞行器 信息，诸如在起飞以及降落时由飞行器引起的风速，和/或适用于本文中描述的方法 的任何其它数据。在一个实施方式中，存储装置208可远离计算装置202。在另一实 施方式中，数据和计算机可执行指令可存储在云服务、数据库或可由计算装置202 访问的其它存储区中。这样的实施方式减少了计算装置202的计算和存储负担。

在一些实施方式中，计算装置202包括用于向用户呈现信息的至少一个演示装置 210。演示装置210是能够向用户传递信息的任何部件。演示装置210可包括(但不 限于)显示装置(例如，液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器或“电 子墨水”显示器)和/或音频输出装置(例如，扬声器或耳机)。在一些实施方式中， 演示装置210包括输出适配器，诸如视频适配器和/或音频适配器。输出适配器操作 性地联接到处理器206并被构造成操作性地联接到输出装置，诸如显示装置或音频输 出装置。

在一些实施方式中，计算装置202包括用于接收来自用户的输入的输入装置212。 输入装置212可包括例如键盘、指示装置、鼠标、输入笔、触敏面板(例如，触摸板 或触摸屏)、位置检测器和/或音频输入装置。诸如触摸屏的单个部件可充当演示装置 210的输出装置和输入装置212两者。计算装置202还包括通信接口214，通信接口 214被构造成通信地联接到一个或多个风轮机控制器216和/或一个或多个其它计算 装置202。

如图2中示出的，每个风轮机100包括风轮机控制器216。虽然风轮机控制器216 被示出为与风轮机100定位，但是替代地，风轮机控制器216可定位在风轮机100 的外侧。例如，风轮机控制器216可经由网络202通信地联接到风轮机100。

在一个实施方式中，风轮机控制器216包括处理器218。处理器218可包括处理 单元，诸如(但不限于)集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、微计算机、可编 程逻辑控制器(PLC)和/或任何其它可编程电路。处理器218可包括多个处理单元(例 如，采取多核构造)。通过用适当的指令为处理器218编程，风轮机控制器216能构 造成执行本文中描述的操作/工艺(例如，下面描述的工艺600)。例如，通过将操作 编码为一个或多个可执行指令以及将可执行指令提供给联接到处理器218的存储装 置220中的处理器218，可对处理器218编程。存储装置220可包括(但不限于)一 个或多个随机存取存储器(RAM)装置、一个或多个存储装置和/或一个或多个计算 机可读介质。在一个实施方式中，存储装置220可远离风轮机控制器216。在另一实 施方式中，数据和计算机可执行指令可存储在云服务、数据库或可由风轮机控制器 216访问的其它存储区中。这样的实施方式减少了风轮机控制器216的计算和存储负 担。

风轮机100还可包括与风轮机控制器216通信联接的一个或多个风传感器222。 风传感器222被构造成提供预测的风速或实际风速以及风关于风轮机100的方向。风 传感器222可实时、周期性(例如，每分钟、每五分钟或每小时)或者根据要求来提 供风数据。

现在参照图3，提供了根据一个实施方式或本公开的风轮机100的立体图。如图 3中示出的，风轮机100具有柱形结构，该柱形结构包括具有与之联接的多个叶片304 的水平轴或转子302。叶片304沿着转子302的长度(沿着轴线305延伸)成排地联 接到转子302，并且围绕转子302的圆周间隔开。由本文教导所指导的本领域普通技 术人员将认识到，转子302可具有使风轮机100能够如本文中描述地运行的任何合适 数量的叶片304。此外，转子叶片304可具有使风轮机100能够如本文中描述地运行 的任何合适的长度。

在一个实施方式中，支撑结构306维持风轮机100的位置并且维持风轮机所面向 的方向。然而，支撑结构306还可用于改变风轮机100的高度并且改变风轮机100 所面向的方向。例如，可调整支撑结构306的高度，使得根据需要使风轮机100提升 或降低。另外，支撑结构306是可旋转的。因此，支撑结构可以在顺时针或逆时针的 任一方向上旋转/转动直到360度，这进而使风轮机100旋转/转动。因此，基于飞行 器或起飞或降落的方向，支撑结构306使风轮机100所面向的方向和/或风轮机100 的高度能够调整，以最大化或最小化由风轮机100捕获的风的量。

在一个实施方式中，风轮机100还包括护罩(shroud)308，用于重定向和/或集 中风流使之或者远离叶片304或者朝向叶片304的一部分，使得来自所引起的经过转 子302的风流的力将最大力施予叶片304。例如，如图4和图5中示出的，护罩308 是可调整的/可旋转的。如图4中示出的，护罩308可围绕转子302的轴线旋转，使 得护罩308的开口402能够使由降落的飞行器引起的风404流过叶片304，同时护罩 308还重定向/阻挡不期望的风406使之远离叶片304。此外，如图5中示出的，护罩 308可围绕转子302的轴线旋转，使得护罩308的开口502能够使由起飞的飞行器引 起的风504流过叶片304，同时护罩308还重定向/阻挡不期望的风506使之远离叶片 304。护罩308的位置可手动或自动调整(例如，由风轮机控制器216)。在一个实施 方式中，护罩308可被设计成使自身基于最强风的方向取向。

转子叶片304的俯仰角度(未示出)(例如，确定转子叶片304相对于风向的视 角)，也可由风轮机控制器216改变。更具体地，增大或减小转子叶片304的俯仰角 度会减小或增大暴露于风的转子叶片表面积的量。在示例性实施方式中，转子叶片 304的俯仰角度被单独控制。这能够进一步控制捕获由飞行器引起的风的优化。

现在参照图6，提供了用于通过由飞行器所引起的风来产生能量的方法600。虽 然方法600在本文中描述为由风轮机控制器216(更具体地是处理器218)执行，但 可使用任何合适的控制器和/或处理器。方法600开始于602：确定飞行器是降落还是 起飞。该信息可由计算装置202访问或接收。即，如上所述，计算装置202存储航班 时刻信息，该信息可以根据需要或者周期性地(例如，每天，每小时，或者当可收到 更新时)发送给风轮机控制器216。基于步骤602中的确定，在步骤604，可调整风 轮机100的一个或多个参数。在一个实施方式中，风轮机100的参数可以是风轮机 100的高度、风轮机100所面向的方向、叶片304的俯仰角度、护罩308的位置和转 子302的最佳旋转速度。因此，可以调整风轮机100的部件/参数，使得捕获由飞行 器引起的风可被优化，而不管飞行器起飞或降落的方向。

本文中使用的示例仅是例证性的，并且并不意在限于这些示例的要素。上述实施 方式提供了一种有效而成本效益的用于通过由飞行器所引起的风来产生能量的系统。 本文中描述的系统、风轮机和方法并不限于本文中描述的具体实施方式，相反，风轮 机和/或系统的部件和/或方法步骤可与本文中描述的其它部件和/或步骤独立而分开 地利用。例如，系统还可与其它系统和方法组合使用，并且并不限于仅与本文中描述 的风轮机和方法实践。相反，可以结合许多其它风轮机应用来实施并利用示例性实施 方式。

虽然本发明的各种实施方式的具体特征可在一些图中示出而在其它图中未示出， 但这仅是出于便利。根据本发明的原理，图中的任何特征可与任何其它图中的任何特 征组合地参考和/或引用。

该书面说明利用示例来披露包括最佳模式的本发明，并且还能够使本领域技术人 员实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的 专利保护范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果 这样的其它示例具有并没有不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或者如果包括 与权利要求书的字面语言无实质差异的等同结构要素，则这样的其它示例旨在权利要 求书的范围内。