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筝、筝驱工作机构、筝发电机暨方法

摘要

双缆筝之筝体有泄流口,筝面纳流口边沿的小缆绳归拢为一组连接到缆绳A,筝面上各泄流口边沿上的小缆绳也归拢连接到缆绳A,而泄流口配盖上的小缆绳归拢为另一组连接到缆绳B。其筝体无论在完全纳能状态或完全卸能状态皆可保持直线运动,并可将气流或平流水的作用力完整传递给工作机构,而不是仅传递风力或平流水力的一个分力而已。往复卸纳筝采用双缆筝并将其两根主缆与控缆机的两根往复伸缩缆连接,从而使两筝体作方向相反的直线往复伸缩运动。往复卸纳筝与工作机的动力输入端作动力连接就构成了筝驱工作机构,当采用发电机作为其工作机,如将其筝体置于风中,则为风筝发电机构,将其筝体置于平流水中,则为平流水发电机构。

著录项

  • 公开/公告号CN105545588A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2016-05-04

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 罗琮贵;

    申请/专利号CN201510918556.3

  • 发明设计人 罗琮贵;

    申请日2012-04-10

  • 分类号F03D5/00;F03D5/06;F03D15/10;F03D9/00;F03D9/25;F03B17/06;F03B13/00;

  • 代理机构

  • 代理人

  • 地址 536000 广西壮族自治区北海市海城区银湾花园赤水苑8单元102号

  • 入库时间 2023-12-18 15:46:18

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2023-03-17

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):F03D 5/00 专利号:ZL2015109185563 申请日:20120410 授权公告日:20190122

    专利权的终止

  • 2019-01-22

    授权

    授权

  • 2016-06-01

    实质审查的生效 IPC(主分类):F03D5/00 申请日:20120410

    实质审查的生效

  • 2016-05-04

    公开

    公开

说明书

技术领域

双缆筝,涉及一种风筝或水筝,特别是一种通过收放双缆能够使筝体达到完全纳能状态或完全卸能 状态的风筝或水筝。往复卸纳筝,涉及一种配备了反复按相同长度收放缆绳机构的可以变形的筝机构, 尤其是涉及一种筝体能作间歇性反复变形和整体往复运动的筝机构。筝驱工作机构,涉及一种用风力为 动力带动工作机械的机构。风筝发电机,涉及一种风筝提供动力的发电机构,尤其涉及一种由整体往复 运动的风筝提供动力的发电机构。水筝发电机暨筝式平流水发电方法,涉及一种利用无落差水流发电的 机构既其方法。

背景技术

目前风筝发电机构所采用的筝体中最为科学的当属于卸纳式风筝,卸纳式筝体既能够使迎风面积扩 到最大从而纳风负载运动拖曳缆绳带动发电机构发电,又能使够迎风面积减到最小从而消卸风阻以便于 缆绳将筝体拖回到原位。但是目前的卸纳式风筝只能采用无泄流口的普通筝体,因此其筝体中纳、卸变 形过程中不得不作整体变形,这就使得变形动作过大,因此变形所需时间必然较长,变形引起的筝体破 损率必然较高。变形时间长,则必然造成筝机构动力切换间隙过大,从而有害于平稳发电,并造成更大 的机构损伤;筝体破损率高则必然使维修难度和维修费用增加,并直接增加发电机的停运时间。

目前水力发电似乎只有高位水库电站一枝独秀,无落差的水流能基本没有开发,而高位水库可选址 资源少、建设周期长、投资巨大、对地质、气候和生态环境破坏极大,且其建成之日往往也就是下游人 民头顶巨型“水炸弹”之时,地震、战争和恐怖袭击皆随时可能引发大坝崩溃的灾难性后果。比如三峡 水库,万一崩溃,我国超过三分之一的国力将毁于一旦,数亿黎民将尽成冤魂!即使能确保不崩坝,层 层设置的水坝也已经给生态环境和气候造成严重后果,世界上凡是建有水坝的大江、大河,江河中许多 原有的生物种群都不可避免地灭绝或正在加快灭绝,附近地区乃至全球气候也因之而发生不良变化, 2011年上半年中国长江流域的惨烈干旱不可否认与三峡大坝有极大关系。

过去,人类并不把平流水视为重要水力资源。人类以为平流水不可能廉价、高效、大规模发电,但 是人类又十分需要相对廉价的水电,因此不得已选择了大库容、高水位的水电模式,这将会成为人类背 负的自然界“高利贷”,将来是必然要“还债”的!与人类目前得到的利益相比,治理高位水库带来的 恶性后果可能将要花费十倍、百倍的人力、物力和自然资源。实际上,水力资源并非仅限于有落差、 甚至高落差的水流,无落差水流也是一种水力资源。无落差的水力资源,与高落差水力资源相比,其总 体资源量更大,资源分布范围更广,开发所需投资更小,建设周期更短,维护费用更低,也不存在决堤 的危险,而且水流流向、流速远比低空风力恒定,因此,水流发电实际上是平流水(尤其是海流、洋流) 资源丰富地区目前最应着力开发的一种新能源,但讫今为止人类还缺乏可行的技术手段。

发明内容

发明的目的

本发明系列就是要解决以上风力发电和水力发电所存在的技术难题,并达到以下几个主要目的:

一、提供一种通过双缆控制而实现快速完全变形的筝体。

二、提供一种单筝体或双筝体通过完全变形而实现整体直线往复运动的往复卸纳筝机构,为筝体在直 线往复运动过程中推动发电机构或工作机构提供必要条件。

三、提供一种功率强大的筝驱动的工作机构。

四、提供一种更为高效、稳定的以直线往复运动的风筝为风力载体的、且筝体往复双程皆可带动发电机 发电的风筝发电机。

五、提供一种以直线往复运动的水筝为水力载体的无落差平流水筝发电机;暨其方法。这种发电机构与 高位水库发电机构相比,单机容量更胜一筹,但造价低得多、建设期短得多、经济效益好得多,并且绝 对决堤之忧,也没有枯水期的限制。

双缆筝的技术方案:

双缆筝,筝面与多根小缆绳连接,其中一部份小缆绳合拢连接到一根较大的缆绳A,另一部份合拢 连接到一根较大的缆绳B,其特征是:筝体有泄流口,同一筝面上的泄流口数量为一个或多于一个,筝 面纳流口边沿的小缆绳归拢为一组连接到缆绳A,筝面上各泄流口边沿上的小缆绳也归拢连接到缆绳A, 而泄流口配盖上的小缆绳归拢为另一组连接到缆绳B;泄流口的总面积最小不小于纳流口面积的10%。

泄流口的总面积(指同时打开的泄流口面积)最大可超过纳流口面积的90%(如图13、图14、图8、 图9),最小不小于纳流口面积的10%;

本技术方案的筝体泄流口,不同于跳伞运动中用于控制伞体运动方向和下降速度的可开、闭的气孔, 跳伞运动要求其可开、闭的气孔不能太大,否则会因下降速度过快而失控坠毁,而本技术方案的筝体泄 流口则可以有尽可能大的泄流口,只有泄流口足够大,才能达到最佳卸能效果,本技术方案筝体泄流口 的面积应该把握这样一个尺度:既能最大程度地卸流,又能保持适当的风阻,使筝体缆绳维持起码的张 紧度,以利于筝体下一轮顺利变回到完全纳能状态,如果张紧度不够,可能会使缆绳散乱纠缠。另外, 泄流口数量在一个以上的筝面实际上是由两个或两个以上处于同一层面的有泄流口筝面并联而成,因此 有这种筝面的筝体称之为并联式筝体。有泄流口的筝面在同一层面并联可以形成并联式筝面,而无泄流 口的筝面不可连接成并联式筝面,因为无泄流口的筝面并联成一个大筝面之后,大筝面中部众多的缆绳 使得其无法变形完全卸流的形态,不可能达到本方案以双缆操纵使筝体完全卸、纳的特征);

一个筝体或者只有一个筝面,或者有多于一个的筝面,多于一个的筝面依次排列、呈层叠状组合在 一起,头一个筝面的小缆绳分别归拢为两组,分别连接到缆绳1、缆绳2,其余筝面的小缆绳分别与前 一个筝面相应部位的小缆绳一对一地直接相连或隔着伞衣与这些小缆绳的根部点对点相连(例如图13、 图14所示),或者隔着筝面或泄流口的配盖与这些小缆绳的根部点对点相连(因此这些筝面如果有泄流 口,那么前后筝面的各个泄流口和必须是一一对应的,各个泄流口的配盖也必须是一一对应的,这样才 能使各层筝面上的泄流口统一打开、统一关闭);

这种由多个处于不同层面的筝面串接在一起形成的筝体可称为串连式筝体。这种串联式筝体,无论 串联多少个单筝体,都只有头一个筝体的小缆绳会直接连接到缆绳1、缆绳2,第二个筝体的小缆绳只 能与头一个筝体相应部位的小缆绳相连,第三个筝体的小缆绳分别与第二个筝体相应部位的小缆绳相 连,余者类推。无论是何种结构的筝体,无论是筝面有口的或无口的筝体,也无论是单筝体或并联式筝 体,都可以组合成串联式,不过参与到同一个串联式里的各个筝体的形状和大小最少应该互相之间不遮 挡气流或水流,并且能在缆绳1、缆绳2的操控下整齐划一地作完全变形,比如说,上风头第一个筝体 比第二个筝体小,第二个筝体比第三个小,依次扩大,这样的形式就很好,好就好在使前后两个相邻筝 体的距离能够相对缩短(否则就须要拉开更大的距离才能保证各个筝体接受到最大风力),凡后一筝体 与前一筝体之间的最小距离以两个原则为尺度:一、前一筝体不影阻碍后一筝体接纳最大气流、水流; 二、后一筝体的小缆绳的长度足够其筝体变形到完全卸能状态);

配有盖的泄流口边沿及其配盖的边沿为硬质的、不可变形的边框;泄流口边框及其配盖边框形状一 至;配盖边框大于、等于或略小于泄流口边框;配盖边框或者处于泄流口内侧,即泄流口与纳流口之间, 或者处于泄流口外侧,即与纳流口分置于泄流口两旁,或者处于泄流口之内,与泄流口边框周边相贴或 大致相贴;

筝体或者配设流体室,或者不配设流体室;流体室或者是形如现有滑翔伞隔间的开口式流体室,或 者是形如现有滑翔伞隔间但无开口的封闭式流体室,或者是吊挂或附贴于筝体的封闭式流体室;封闭式 流体室内所充装流体的比重小于流体室外流体的比重,一般来说,用于水筝的流体室充装空气或比重轻 于水的液体即可,用于风筝的流体室则应充装氦气、氢气等轻质气体。设置流体室的目的在于使筝体能 够稳定停留于设定高度的风层或设定深度的水层而不致于当风(或水流)过慢或停机检修时筝体下坠(下 沉)。流体室可以是连接到筝体的独立的一部份(如气囊),也可以依附于筝体甚至成为筝体的一部份(如 隔间);对于有电机而无车轮的控缆机整体随风筝或水筝同步往复运动的,流体室可以连接到控缆机通 过控缆机,或者在控缆机和筝体两处皆设置流体室。

现有的滑翔伞、降落伞往往设有本方案所称的“开口式流体室”,那是两层伞衣夹着的空气室,滑翔 伞运动界一般称之为“隔间”。滑翔伞的隔间由伞体的上层伞衣面料、下层伞衣面料和沿翼展方向有规 律分布的数十个成形翼肋构成。上下层伞衣面料与翼肋缝合后,两层面料与各翼肋之间便形成了一个个 用于储存空气的气室。隔间迎风的前沿开有风口、而后缘是完全封闭的,因此伞体与空气做相对运动时, 空气由开口进入隔间,因隔间后缘封闭而不能排出,在空气冲压力作用下,伞衣内腔产生一定的压力, 使这种柔性伞衣保持一定的刚性和形状。在翼肋上的不同部位,还开有大小及数量不等的通气孔,目的 是使各隔间的空气可横向流动,用于平衡整个伞体内部的压强,以利于保持整个伞体形状,避免伞体充 气时因部分受力不匀而塌陷。本技术方案中,如果流体室为隔间状,那么开口式隔间的走向应与现有滑 翔伞、降落伞的隔间走向一样,隔间之间也须要同样地设置通气孔,但如果是封闭式隔间,其隔间走向 就可以不同,并且隔间之间也可以不开通气孔。

筝体增加流体室的好处:由于增加了悬浮能力,因此筝体的材料就可以不仅限于轻薄、柔软面料, 也可以选用重量虽大但强度更高、价格更低的材料,用这种材料(比如说硬质塑料甚至钢材)制作筝体 的骨架甚至全部,就可以降低筝体制作及维护成本、提高抗风、抗浪能力并延长其运行年限;由于有了 悬浮能力,因此可以将筝体放流于水中,从而利用无落差水流的能量发电,并且可以将筝体设定于流力 最大、最稳定的水层,使之获得最大能量;筝体潜水的好处还在于避免与船舶相撞,并避开水面风浪的 破坏,便于在恶劣气候条件下继续运行。另外,隔间式流体室可以对筝体起到骨干支撑作用,从而提高 筝体强度、延长筝体寿命。

配置了轻质气囊(流体室)的风筝尤其适宜于低空运行,因为低空风力往往时有时无,当风力停歇 时,筝体还会浮在低空,待风力再起时立即可进入工作状态,省去再次放飞的麻烦,而没配置轻质气囊 的风筝会飘落下来。一般在2000米以上的风力就可以维持筝体稳定持续运行,筝体一般已经没有必要 配置轻质气囊,到5000米以上风力已经极为强大,筝体已经可以得到极大动力。如果需要将筝体放飞 到平流层,就应该配置轻质气囊,那会有得于风筝顺利直达平流层。平流层不但有强劲的风力,而且风 速、风向和温度都十分稳定,也没有雨、雪、雷电,是最佳的风电场。

在本技术方案中,所谓筝体,指筝面和小缆绳的组合体;所谓泄流口,指设置于筝面上且在需要卸 能(即减轻风或水流对筝面的作用力)时能够打开,在需要纳能(即增加风或水流对筝面的作用力)时 能够关闭的口;所谓纳流口,指筝体周边边缘或边框围成的一个大口,对风筝、降落伞来说也就是纳风 口,风从这个口进入然后被伞衣兜着从而得到足够的气流推力或水流推力。需要留意的是,即使是无泄 流口的筝面,也可以有排气孔(或称排气口),排气孔不同于无泄流口,它不需要闭合,可以自始至终 保持开启状态,其作用是防止筝体摇摆,使筝体保持直线运动轨迹。排气孔一般应设置于筝面受力的中 心点;泄流口一般应设置于排气孔旁边,但是,当筝面中心部位必须设置泄流口而且泄流口有配盖,那 么排气孔应设置在泄流口的配盖上;设置泄流口必须做到:所有泄流口打开后筝体能够保持平稳而不走 偏。

对一些筝面比较平直的筝体来说,纳流口不一定真的象一个口,凡筝面整体边缘或边框即是纳流口, 对有泄流口的筝面来说,所谓筝面整体边缘或边框是指整个筝面的外周边缘或边框而不是泄流口的边缘 或边框。

另外,本文在后面几个技术方案中多处用到“单筝体”一词,这个词非仅指只有一个筝面的筝体, 也指通过并联式或串联式或并联式加串联式组合在一起并由同一组缆绳1、缆绳2操控的多筝面筝体。

还有,图13、图14所示仅为串联式筝体的一种形式,并非说明串连式筝体只能由此种特定的单筝 体组合而成,凡本方案中的各种双缆筝和其他通过操控两组小缆绳能够实现变形的筝体皆可组合为串连 式筝体。

一种往复卸纳筝技术方案

基础技术方案:

其包括前文所述的双缆筝和任一种能使两根缆作方向相反的往复伸缩运动的控缆机。

优先方案一:

其包括前文所述的双缆筝和具有如下特征的控缆机:

其一端有一条缆绳,即缆绳C,其另一端有两条缆绳,即缆绳A缆绳B,两端的缆绳皆以控缆机的 支架为起点向外延伸,且两端的缆绳延伸方向相反但处于同一个平面;缆绳C直接与控缆机的支架连接; 缆绳A、缆绳B,其中一条缆绳的一端固定于往复运动端,该往复运动端与控缆机的支架相连,另一条 缆绳的一端,或者与同一往复运动端相连,或者与控缆机的同一支架上的另一个往复运动端连接,该往 复运动端与前一个往复运动端运动时间相同而运动方向相反,或者固定于控缆机的同一支架或该控缆机 的支架的固定件上;

往复运动端,或者是往复旋转轮,往复旋转轮通过轴A与轮A作动力连接;或者是链条,链条绕过 往复旋转链轮,其两端分别与缆绳A、缆绳B的一端连接,往复旋转链轮通过轴A与轮A作动力连接; 或者是齿条,齿条的齿与往复旋转齿轮的齿啮合,往复旋转齿轮通过轴A与轮A作动力连接;或者是液 压伸缩杆,伸缩杆的根部与液压传动机构连接,液压传动机构与轮A或轴A作动力连接;

轮A或轴A与动力机构作动力连接,轴A的两端与控缆机的支架连接;

动力机构或者是带动缆绳A、缆绳B和缆绳C交替产生反向牵引力的机构,或者是电动机。

优先方案二:

其包括前文所述的双缆筝和具有如下特征的控缆机:

其一端有两条缆绳,两条缆绳分别为缆绳A和缆绳B,所述控缆机的另一端有一条缆绳C,缆绳C 直接与控缆机的支架连接,两端的缆绳都相对所述支架向外延伸,两端的缆绳延伸方向相反并且处于同 一个平面;

缆绳A的一端固定于往复运动端A,往复运动端A,或者是往复旋转轮,往复旋转轮与动力轴A作 动力连接;或者是往复伸缩链条,往复伸缩链条绕过往复旋转链轮,往复旋转链轮与动力轴A作动力连 接;或者是往复伸缩齿条,往复伸缩齿条与往复旋转齿轮相啮合,往复旋转齿轮与动力轴A作动力连接; 或者是往复伸缩杆,往复伸缩杆的根部与液压传动机构连接,液压传动机构与动力轴A作动力连接;

缆绳B的一端,或者与往复运动端A相连;或者与所述支架上的一个往复运动端B连接,往复运动 端B与往复运动端A的运动时间相同而运动方向相反;或者固定于所述支架上;

动力轴A的两端可旋转地安装于所述支架上,动力轴A上设置两个动力轮A并能在两个动力轮A的 驱动下旋转,两个动力轮A是棘轮机构或超越离合器,两个动力轮A的外周是齿轮,两个动力轮A负载 旋转方向相反,两根轨道并列安装在地台上,两条轨道的旁边对应于两个动力轮A的运动轨迹处各铺设 一段与两个动力轮A的齿轮相啮合的固定齿条,所述支架的两臂上各安装两个与对应的轨道相偶合的轨 道滑轮。

优先方案三:

其包括前文所述的双缆筝和具有如下特征的控缆机:

其一端有两条缆绳,两条缆绳分别为缆绳A和缆绳B,所述控缆机的另一端有一条缆绳C,缆绳C直 接与控缆机的支架连接,两端的缆绳都相对所述支架向外延伸,两端的缆绳延伸方向相反并且处于同一 个平面;

缆绳A的一端固定于往复运动端A,往复运动端A,或者是往复旋转轮,往复旋转轮与动力轴A作 动力连接;或者是往复伸缩链条,往复伸缩链条绕过往复旋转链轮,往复旋转链轮与动力轴A作动力连 接;或者是往复伸缩齿条,往复伸缩齿条与往复旋转齿轮相啮合,往复旋转齿轮与动力轴A作动力连接; 或者是往复伸缩杆,往复伸缩杆的根部与液压传动机构连接,液压传动机构与动力轴A作动力连接;

缆绳B的一端,或者与往复运动端A相连;或者与所述支架上的一个往复运动端B连接,往复运动 端B与往复运动端A的运动时间相同而运动方向相反;或者固定于所述支架上;

动力轴A的两端可旋转地安装于所述支架上,动力轴A上设置两个动力轮A并能在两个动力轮A的 驱动下旋转,两个动力轮A是棘轮机构或超越离合器,两个动力轮A负载旋转方向相反,动力轴A通过 两个动力轮A与两个单向旋转的电动机作动力连接,两个所述电动机的旋转方向相反。

优先方案四:

其包括前文所述的双缆筝和具有如下特征的控缆机:

其一端有两条缆绳,两条缆绳分别为缆绳A和缆绳B,所述控缆机的另一端有一条缆绳C,缆绳C 直接与控缆机的支架连接,两端的缆绳都相对所述支架向外延伸,两端的缆绳延伸方向相反并且处于同 一个平面;

缆绳A的一端固定于往复运动端A,往复运动端A,或者是往复旋转轮,往复旋转轮与动力轴A作 动力连接;或者是往复伸缩链条,往复伸缩链条绕过往复旋转链轮,往复旋转链轮与动力轴A作动力连 接;或者是往复伸缩齿条,往复伸缩齿条与往复旋转齿轮相啮合,往复旋转齿轮与动力轴A作动力连接; 或者是往复伸缩杆,往复伸缩杆的根部与液压传动机构连接,液压传动机构与动力轴A作动力连接;

缆绳B的一端,或者与往复运动端A相连;或者与所述支架上的一个往复运动端B连接,往复运动 端B与往复运动端A的运动时间相同而运动方向相反;或者固定于所述支架上;

动力轴A的两端可旋转地安装于所述支架上,动力轴A上设置两个动力轮A并能在两个动力轮A的 驱动下旋转,两个动力轮A是与动力轴A固定相连的齿轮或皮带轮,两个动力轮A分别由两个单向旋转 的电机的主动轮驱动,所述主动轮为棘轮机构或超越离合器,两个所述电动机的旋转方向相反。

运用以上各技术方案,应注意在两筝运行之初设定一筝体处于往复运动的最远端,其筝面垂直于风 向,而另一筝体处于往复运动的最近端,其筝面平行于风向。往复飞行卸纳的筝体如果需要在平流水中 运行,或者需要在风力经常停歇的地方运行,筝体最好能设置轻质气囊或其他类型的流体室,气囊或流 体室的浮力应作用于筝体的重心的上方;有电机型控缆机如果需要随风筝运行于空中或水中,也应配置 轻质气囊或其他浮力适合的流体室。

往复卸纳筝的工作原理,也就是筝体之所以能够完全卸纳并往复运动的原理,请参阅 CN201210101117X的“控缆机技术方案”中“轴5的动力源是缆绳1、缆绳2和缆绳8的牵引力时,控 缆机的工作原理”部份有详细说明。

有三点需要特别说明:

一、虽然说明书附图中的各个往复卸纳筝皆有缆绳绕过导向滑轮13而改变方向,但这仅仅是为了表 示往复卸纳筝的每根缆绳都可改变走向而已,并非表示凡往复卸纳筝必须有缆绳改变走向。

二、在本方案中,将双缆筝或其他通过收放两根主缆绳能改变筝体形状和筝体受风面积的双缆风筝 或双缆水筝统称双缆筝,将控缆机或其他能够使两根缆反复反向伸缩运动(包括绝对运动和相对运动) 的收放缆机构统称控缆机。所谓反复反向伸缩运动,即是此伸彼缩、此缩彼伸的运动,既可以是两缆同 时且反向的往复伸缩运动,也可以是其中一缆往复伸缩运动造成的两缆相对运动。而所谓伸缩运动,可 以理解为“蛇行”,即缆绳中的任一段,它的运动轨迹都在其横截面的垂线上。

三、由于本方案中筝体往复运动的轨迹必须力求达到尽可能完美的直线状态,但是在风力较猛烈等 情况下,筝体往往会发生较大摇摆,解决此种问题的方法:给筝设置在纳能运动过程中专用于消除筝体 摇摆的排气孔,这种排气孔与泄流口不一样,它一般应设置于筝体受力的中心点,并且自始至终要保持 敞开状态(也可以利用处于中心部位的泄流口作为这种排气孔,或将图40、41中的缆绳8的穿过孔44-1 开大一些,利用其作为此种排气孔)。

筝驱工作机构的技术方案:

筝驱工作机构,筝或伞作为动力机构与工作机连接,其特征是,前文所述的任一种往复卸纳筝或者 通过缆绳C,或者通过高杆或筝支架与工作机的动力输入端作动力连接,连接方式:

如果通过缆绳C连接,则缆绳C或者直接连接工作机的动力输入端,或者通过传动机构连接工作机 的动力输入端;如果通过高杆连接,则筝体连接高杆的顶端,而高杆或者以底端与棘轮机构、超越离合 器连接,或者以底端之外的其他部位与往复摆动点或往复伸缩点连接;如果通过筝支架连接,筝支架的 下端有轮,筝体连接筝支架的上端,而筝支架下部连接工作机的动力输入端,或由轮连接工作机的动力 输入端。

筝体或者处于风中,或者处于平流水中。

工作机(或传动机构)的动力输入端的种类最少有如下三种:

一、轴或轴上的轮(比如轴式发电机与转子联动的轴或轴上的轮);

二、往复摆动杆或往复摆动点(比如用于拨动某些棘轮机构的往复摆动杆);

三、直线往复运动点(比如直线往复运动而切割磁力线的发电模块,又如活塞式抽提水机中带动活 塞往复运动抽提水的伸缩杆)。

往复卸纳筝与工作机的动力输入端的连接方式:

一、摆杆连接式(摆杆即如图24、图25之高杆27,连接后实际上构成摆杆式风筝机构):

(一)高杆27底端连接只能单向负载运动的棘轮机构、超越离合器或其他功能类似的机构的外周连 接,例如图26,且不限于此图采用的推动式棘爪,比如也可采用钩式棘爪,双比如也可将杆27底端直 接连接到棘轮或超越离合器的外轮圈,而棘轮或超越离合器的内轮圈与工作机的动力输入轴连接,再比 如高杆27底端连接弧形齿条,弧形齿条的齿与只能单向负载运动的棘轮机构、超越离合器或其他功能 类似的机构外周的齿相啮合,等等;

(二)高杆27以底端之外的其他部位与往复摆动点或往复伸缩点连接,以高杆27的摆动直接牵引 往复摆动点或往复伸缩点作往复运动。

二、支架连接式(支架即图23之可移动支架28,连接后实际上形成车载式风筝机构):

(一)支架28下部直接连接工作机的动力输入端,比如将发电模块安装在支架28而与之相对运动 切割磁力线的另一发电模块安装在支架往复运动的轨迹上;

(二)由轮10连接工作机的动力输入端,比如将动力输入轴作为轮10的轴,轮10采用只能单方向 负荷运动的棘轮机构或超越离合器,棘轮机构或超越离合器的内周与该轴连接,该轴与发电机转子等工 作机作动力连接。轮10既可以是象火车轮那样的滑轮(轨道也象火车轨道),也可以是齿轮(轨道也必 须是与齿轮相啮合的齿条状轨道)。

三、缆绳连接式(最少有以下三种):

(一)缆绳8与动力输入轴(轴上的轮18-2)的连接方法(如图36、图37、图38):

或者缆绳8缠绕轮18-2,或者缆绳8所连接的链条、齿条与轮18-2相啮合(此时轮18-2的外周是 与之相啮合的齿),或者缆绳8所连接的传动机构与轴18-1或轮18-2作动力连接(此处所谓“缆绳8所 连接的链条、齿条”或“缆绳8所连接的传动机构”,是已经成为缆绳8中的一段的链条、齿条或传动 机构,实际上是它们的两端分别连接同一缆绳8中的一段,将已经截为两段的缆绳8重新连接起来);

缆绳8如以缠绕方式与轮18-2连接,那么或者只缠绕一个轮18-2(如图36),或者先按正方向缠绕 第一个轮18-2,然后依次绕过两个导向滑轮13后,再按反方向缠绕第二个轮18-2(如图37、图38), 缆绳8缠绕于各轮的缆段不短于单个筝体整体往复运动直线距离的两倍,该缆段的中点与各轮的圆周弧 面牢固连接;轮18-2是由内层圈、外层圈及中间机构组成的只能单向转动的内啮式棘轮机构、超越离合 器或其他功能类似的机构,同一轴上的内啮式棘轮机构、超越离合器或其他功能类似的机构的外层圈都 只能带动内层圈向相同方向作单向旋转,而内层圈与轴固定相连、同步旋转(这就保证筝体纳能飘流阶 段缆绳拉动外层圈时,外层圈必然拉动内层圈,而筝体卸能溯流而上阶段缆绳拉动外层圈时,外层圈必 然空转而不可能拉动内层圈);往复卸纳筝缆绳8如以其所连接的链条绕过轮的方式与轮18-2连接,那 么或者只绕一个轮18-2,或者先按正方向绕过第一个轮18-2,然后依次绕过两个导向滑轮13后,再按 反方向绕过第二个轮18-2,链节呈十字形相扣的链条,链轮为与链条相啮合的具有十字形齿坑的齿轮(这 种链条的节为环状,环环相扣而连接成链,任意两个相邻的链环皆垂直相扣呈十字形结构,任意相邻两 节中,必有一节平卧、一节侧卧;链环可以是矩形、圆角矩形、圆形、椭圆形、圆角菱形等,链条中所 有的环或者形状、尺寸完全统一,或者虽不完全统一,但呈现有规律的变化,凡是间隔相同节数后,形 状和尺寸完全相同的环就会重复出现;动力输出轮外周皆呈凹槽状,凹槽内顺序排列凹陷状齿坑,各齿 坑首尾相接排满一周,任意两个相邻的齿坑中,必有一个齿坑较宽、较浅,正好容纳任意相邻两链节中 平卧的一节,而另一个齿坑较窄、较深,正好容纳任意相邻两链节中侧卧的一节。之所以要采用这种链 节之间呈十字形相扣的链条,是因为这种链条才可以向任意方向弯折,从而适应缆绳变向机构或筝体随 风改变方向的需求。

动力输入轴18-1可以是水平走向或垂直走向,轴18-1如果是垂直走向而缆绳8又必须先后缠绕轴 18上的两个轮,那么缆绳)在此两轮之间所绕过的两个导向滑轮13的轴与它们的固定点之间或者通过 一段弹簧连接、或者通过一段缆绳连接,或者通过不少于两个的环或链节呈十字形相扣连接,并且两 个导向滑轮13不处于同一水平面(只需上下稍微错开一点即可,当然也可上下拉大距离,总之,目的 是使缆绳8的从外延伸至轴18-1和从轴18-1延伸至外的这两段缆段既能够皆与轴18-1垂直,又能够互 不平行,即它们既能不在同一平面,它们的投影又能形成一个角度从而使同一缆绳8牵引的双筝体即使 处于风向的同一垂直线上,也能够拉开距离)。

在图36、图37、图38中,全部的筝体的缆绳8皆连接到同一条轴18-1,当筝体数量太多,该轴就 有可能过长,过长的轴就必须造得很粗大,否则可能会断裂,但是轴造得过于粗大笨重之后必然浪费钢 材并会无谓地消耗筝的动力。因此当风筝很多,轴又不能太长的情况下,可以将轴18-1截为数段,各段 分轴并列排开,与主轴之间用皮带或链条等方式作动力连接,各段分轴皆与若干风筝连接即可。

风力突然改变时可能会引起往复卸纳筝损伤,或引起轴18-1的转速突然明显减慢或加快而影响机构 工作稳定性,为防止这些不良情况发生,可以在轴18-1上加装贯性轮。

(二)缆绳8直接与往复摆动杆上的一点作固定连接,连接点最好尽量远离摆动杆支点。

(三)缆绳8直接与直线往复运动点作固定连接(中如与往复伸缩杆上的点连接,或直接以往复伸 缩杆作为缆绳8中的一段,使缆绳8与伸缩杆连成一线)。

缆绳变向机构:缆绳(包括缆绳8和缆绳1、缆绳2)在其需要改变走向之处绕过导向滑轮13或其 他能使缆绳改变走向且不影响缆绳顺畅伸缩运动的物体从而改变走向(比如其他形式的轮或轴,又比如 与缆绳接触面为圆弧状且接触面磨擦系数很小的物体)。改变缆绳走向的主要有三个作用:一是改变筝 体的走向,使双筝体往复卸纳筝的两个筝体能够由同一流向的风或水流推动而互相对拉(如果没有缆绳 变向机构,这两个筝体就只能分别置于流向相反的风或水流中才能形成相互对拉);二是两筝体之间的 距离拉开,使它们在此进彼退、此退彼进的对拉运动中不至于互相碰撞、纠缠;三是绕过不能穿越的坚 壁、难以跨越的鸿沟或不得凌驾于其上的机构。

筝体随风转向机构的种类(最少可以有如下五种):

一、滑轮式:例如图15、图21、图22:导向滑轮13的轴连接一个物体的一端,该物体另一端与地 面、甲板或基座连接(该物体可以是包括弹簧、缆绳、或不少于两个环节的链条在内的一切可向各个方 向弯折的物体)。此种转向机构可以让筝体作超过360°的转向。

二、塔台式:例如图27、图30、图32、图34:导向滑轮13的轴与该轮的支架27-9连接,支架27-9 与滑轮车环状支架27-7连接,支架27-7与轨道滑轮27-4、27-5连接,轨道滑轮27-4与置于塔架27顶 端的环形轨道27-6偶合连接、轨道滑轮27-5与置于塔架27内壁的环形轨道27-6偶合连接,缆绳8从 孔27-8穿入绕过轮30和轮13,轮30至轮13之间的缆绳8上可以有防扭缆接头8-1(如果风向变化不 是十分频繁,就不用防扭缆接头);塔、架或空心的台、基、高杆27的底端与地面或甲板相连。图30、 图32和所示的转向机构可以让筝体作超过360°的转向,而图34所示的转向机构只能让筝体在180° 范围内转。图27和图30是同一个转向机构,只不过前者作了整体表现,后者仅作局部表现而已。

图27是顶端配置有风筝转向滑轮车的塔、架、台基或高杆27与滑轮车环状支架27-7组合而成风筝 转向机构侧剖面示意图;图28是图27所示机构的转向滑轮车与塔、台或高杆顶端连接方式俯视图;图 29是图27所示机构的转向滑轮车支架27-7的侧视图,其中AB是滑轮车支架的外环,CD和EF是滑轮 车支架的内环。

三、轴承式:以上述第二种筝体随风转向机构为基础,将环状支架27-7、轨道滑轮27-4、27-5和与 它们相偶合的两条环形轨道27-6简化为一个轴承:导向滑轮轮13与轴承的内圈(或外圈)连接,塔、 台或高杆顶端与轴承的外圈(或内圈)连接,塔、台或高杆底端与地面、甲板或基座连接,缆绳8从轴 承中间的孔穿过之后绕过导向滑轮轮30,变为水平走向。此种方式其实是第二种方式的简化版,其优点 是简单实用,但一般更适用于中小型风筝的转向,而作为大型、超大型风筝的转向机构则显得过于单薄, 因为大型、超大型风筝的缆绳8将会十分粗大、沉重。

四、台盘式:如图23、图24、图25:此三图中都没有画出台盘或基座,但此三图的一切相关机构 (包括工作机)必须全部与台盘或基座连接,并且台盘下安装有不少于三个的轮,轮的轴向指向环状轨 道的圆心,轮与圆环状轨道偶合;

图23中高杆27的底端与支架28连接,支架28下端之四角与轨道轮10连接,轨道轮10与轨道11 连接,轨道11与台盘连接;

摆动式高杆与台盘的连接方式(见于图24、图25):高杆27的底端与轴承27-1的外周连接,轴承 27-1内周与轴27-2连接,轴27-2的两端与台盘连接,或高杆27底端与轴27-2连接,轴27-2两端各与 一个轴承的外周(或内周)连接,两个轴承的内周(或外周)各自与台盘连接);

摆动式高杆27的特点是随筝体往复运动而作前后往复摆动,如果用38或图25中的杆27与筝的组 合体替换图24中的杆27和筝的组合体(此时杆27上部的用于转向的轴承27-1已经没有存在价值,应 以取消为好),就会得到另外两种同样与地面形成摆动式连接的可以往复卸纳的筝机构,除此之外,筝 体和高杆的组合方式还可以有许多种,凡是符合筝体能够完全变形和往复运动原则的组合,都可以用于 替换图24中的筝体和高杆的组合体,在此不再赘述。

图24、图25的工作机的动力输入轴既可以与缆绳8连接(由缆绳8牵引旋转),也可以与轴27-2 连接(方法是用棘轮机构、赶超离合器或其他功能类似的机构取代上述“摆动式高杆与台盘的第二种连 接方式”中的轴承,高杆27连接棘轮机构、赶超离合器或其他功能类似的机构的外层,棘轮机构、赶 超离合器或其他功能类似机构的内层与工作机的动力输入轴连接,或高杆27连接棘轮机构、赶超离合 器或其他功能类似的机构的内层,棘轮机构、赶超离合器或其他功能类似机构的外层与工作机动力输入 轴作动力连接)。此法也可实现超过360°的转向。

五、固定式:以上述第四种方式为基础,将其环状轨道及轨道轮取消,让台盘直接置于地上或直接 用地面代替台盘。此种方式结构大为简化,但只适用于风向基本不变的地区。

以上六种方式,第一种最为简单实用,适用于高空风筝和低空风筝,但更适用于高空风筝(因为高 空风力持续不断,风筝不会停止运行);第二、第三种相对复杂,但同样适用于高空风筝和低空风筝, 而且在风力停歇再起时能够使低空风筝取得初始高度,易于放飞(如配置轻质气囊则无需再次放飞); 第四种筝体随风转向机构(尤其是图23所示的方式)比较复杂,但它适用于与高杆同步摆动的筝体(图 24)和滑轮车承载作往复运动的筝体(图23)的转向,这两种筝体的优点是无需放飞、结构紧凑、牢固 可靠,非常适用于只需小型筝体驱动电机等工作机的家庭和小农场对象使用(尤其是图24所示的方式)。

筝驱工作机构的筝可以运行在风中或平流水中。

筝驱工作机构的工作机种类:可以是车船、机械、发电机构或其他各种需要接入动力的设备。

风筝发电机技术方案:

筝体在风中运行并带动发电机运转发电,其特征是:以前文所述的筝驱工作机构为基础,用发电机 作为其工作机,并且其筝体在风中运行。

水筝发电机技术方案:

其动力翼片在水流冲击下带动发电机运转,其特征是:具有前文所述的筝驱工作机构,该筝驱机构 的工作机是电机,并且其筝体在平流水中运行。

风筝发电机或水筝发电机有如下四种结构形式:

飞筝式:风筝运行于持续稳定的风中,筝体无需设置轻质气囊,完全依靠风力长期飞翔于空中而不 飘落。该类机主要运用于高空风电领域,因为进入5000米高空风力很少会突然停歇。如果采用有电机 式控缆机,并且该控缆机随筝体运行于空中,则应给控缆机配置轻质气囊,或采取类似效果的措施,使 其不致于拖坠筝体下沉。

浮囊式:风筝运行于经常停歇的风中,因此有必要设置轻质气囊,依靠气囊的浮力确保其在风力停 歇或风力极小期间不飘落,以免除反复放飞风筝之苦。浮囊式主要运用于低空风力发电。其控缆机如运 行于空中,亦应配置轻质气囊。

摆杆式:风筝与高杆27固定连接并带动高杆27摆动。具体结构详见本方案实施例三。

车架式:风筝或直接、或通过高杆27与支架28固定连接并带动支架28往复进退,而支架28装有 轮,形如车。具体结构详见本方案实施例四。

轮盘式:

以上四式风筝发电机中,往复卸纳筝与发电机(或传动机构)的动力输入端的连接方式,详见于“筝 驱工作机构的技术方案”中的“往复卸纳筝与工作机(或传动机构)的动力输入端的连接方式”。

水筝发电机的技术方案:

筝驱工作机构技术方案中的筝驱工作机构为基础,以发电机作为其工作机并将其筝体在平流水中运 行。

本方案的水筝发电机分为如下三类:

岸基式:发电机安置于岸上。缆绳8或缆绳1、2必须转弯,一般用于江河平流水发电(比如,图 38所示)。

底基式:发电机安置于水底的地面。直接将筝驱工作机构整套移植到水下即可,并且以发电机当作 该筝驱工作机构的工作机(比如,图37所示)。

潜浮式:发电机置于潜艇或密闭浮筒内,或发电机固定于潜艇或浮筒外侧,浮筒以锚链固定于水流 中(比如,图39、图40、图41所示)。主要用于洋流、海浪和大江、大河的平流水力发电。潜浮式水 筝发电机平时应潜入水下,悬浮在设定的深度,但必要时也可以上浮,当其上浮到水面工作时,实际上 就变成了船舶,因此也可以用船舶来代替潜艇或密闭浮筒,不过船舶只能永远浮在水上,而潜艇或浮筒 只在人员换班或潜艇检修时才有必要上浮,上浮时也不影响正常发电,而当其潜到水下数米以下时,任 何狂风巨浪就都不会防碍其照常运转,也不会对它造成损伤,因此潜浮子能够实现全年度、全天候不间 断发电。

潜浮式水筝发电机的发电机轴向可以朝向任何方向,但是如果发电机轴向不垂直于水流方向,则应 让缆绳绕过一个导向滑轮或其他磨擦系数较小的物体,调整到与轴向垂直后再与轴连接。潜浮式可以采 用单个往复筝或多个往复筝驱动发电机,机型必须能将各筝体的距离拉开,以免相邻筝体相互碰撞、纠 缠。

只有一个双筝体往复卸纳筝的潜浮式水筝发电机最少有以下两种方式:

第一种(如图39),通过扩大艇身使各筝体相互间的距离拉开。

第二种(如图40、图41),使用两筝体在一条直线上往复运动的双筝体往复卸纳筝。

具有多个双筝体往复卸纳筝的潜浮式水筝发电机,最少有以下一种方式(如图42):详见于“水筝 发电机实施例三”。

水面下的水层由于没有水面上的风浪干扰,因此水流更平稳,并且有的比上层水流速更快,因此无 论是何种机型的水筝发电机,最好都将筝体设定悬浮于水面之下,并且最好能找到水下最流速最快的水 层,那样将会得到最大的推动力。

设定筝体运行于固定深度的方法:给筝体设置浮力适宜的气囊或其他流体室。所谓浮力适宜,指浮 力正好足以使筝体悬浮于设定的深度,既不过于上浮,也不过于下沉;如果采用有电机型的控缆机并让 它随筝体作往复运动,那就应该给它也设置气囊或其他流体室,使它也筝体一同悬浮于相同的深度。

筝式平流水发电方法:

涉及一种利用洋流、海流、潮汐、江河水流等无落差水流能的方法,其特征是:包括前文所述的筝 驱工作机构,将所述筝体设置在无落差水流中,以筝体作为水流能的受体,筝体处于纳能状态时牵引缆 绳顺流而下,用缆绳拉动发电机运转发电,筝体顺流而下到往复运动轨迹终点时筝体变形为卸能状态, 此时由缆绳牵引逆流而上回到起点,回到起点时筝体再次变形为纳能状态,开始新一轮的往复运动,如 此周而复始。

所谓纳能状态,指筝体迎水面积达到最大时的形状、体态,亦是在同等水流条件下可以接受到最大 水流动能的形状、体态;所谓卸能状态,指筝体迎水面积达到最小时的形状、体态,亦是在同等水流条 件下可以最大程度减少水流对筝体冲击动能的形状、体态。

有益效果

双缆筝的有益效果:

现有的许多双缆风筝也能通过操控双缆实现筝体变形,但往往变形程度较小,筝体受风面没有显著 的变化,而本双缆筝的筝体既可将迎风面缩小到极至,又可将迎风面扩大到极至,其形体变化之大,受 风面积变化之大都极为显著。变到极大时筝体必然拦截、承载最大的气流或水流能量,可以在完全纳能 状态下运行,此过程筝体的牵引力最大;变到极小时筝体必然基本上完全不拦截、不承载气流或水流的 能量,可以在完全卸能状态下运行,此时筝体受到最小的阻力,不用施加太大牵引力就可以使之极轻松 地逆流而上回到原位,因此本发明比一般的筝体更适合用作工作机构或发电机构的动力源。

由于本发明的筝体处于完全纳能状态时筝面垂直于气流或水流方向,处于完全卸能状态时筝面平行 于气流或水流方向,因此在用作工作机构的动力源时,不管处于其中哪一种状态,其运动方向皆与气流 或水流的方向处于同一直线上,不会发生大弧度曲线漂移。因此本双缆筝,用于带动工作机构时,将会 是直接地、基本上百分之百地将气流或水流的作用力传输给工作机构,而不是仅仅传输曲线漂移时切线 方向的一个分力而已!

本双缆筝的并列式和串联式筝体,不但可以保证制作面积超过数千平米的超大型单筝体,而且同时 可以保证超大型筝体能够在完全纳能状态和完全卸能状态之间反复变形。

本双缆筝也适用于收集水流的能量推动工作机构或发电机构。

往复卸纳筝的有益效果:

双缆筝和控缆机结合为一体,使筝体可以在不断的往复运动中反复进行有规律的、间歇性的完全变 形——从完全纳能状态变为完全卸能状态,又从完全卸能状态变为完全纳能状态的筝体。筝体在最大纳 能即最大负载状态下随气流或水流往下风、下水方向运动,然后在最大卸能即最小负载状态下逆流而上 回归原位,使筝体得以作下一轮完全纳能状态运动。筝体在完全纳能状态和完全卸能状态皆完全保持或 基本保持直线运动,直接地、基本上百分之百地将气流或水流的作用力传输给工作机构,而不象现有一 些风筝工作机构的筝体那样,由于大弧度曲线漂移,因此仅能传输给筝体曲线漂移时“擦边球”式的、 切线方向的一个分力!并且本机构的筝体每次变形时间和过程很短,而筝体直线往复运动的时间和过程 很长(两者可以相差数倍、数十倍乃至百倍)。

筝驱工作机构的有益效果:

一、使风力和平流水力直接推动各种机械设备运转,并且可以适应多种不同的要求,同时使风筝发 电和水筝发电在技术层面上具备了取代火电、核电的动力前提。

二、筝体能够以最正面、最直接、最高效的直线运动方式推动工作机。

三、筝体变形过程很短,筝体负载运行的过程基本上是筝面垂直于风向的拉力最大的过程,筝体卸 载复归原位的过程基本上是筝面平行于风向的抗力功耗最小的过程,因此较之其他风筝发电机,本机构 采集和转化风能的效率更高。

四、能以多至成十上百个大型、超大型往复筝牵动同一工作机(实际上远不必用如此大的数量),从 而确保输入工作机的能量可以达到和超过世上最大型汽轮机能量。

五、用导向滑轮取代了现有一些风筝机构庞大而复杂的风筝转向和缆绳缓冲机构。

风筝发电机的有益效果:

一、承袭了筝驱工作机构的一切优点。

二、能以多至成十上百个大型、超大型往复筝牵动同一发电机(实际上远不必用如此大的数量),从 而使单机发电容量可望达到世界上最大的单机容量。

三、风筝发电机用导向滑轮取代了现有一些风筝机构的庞大而复杂的风筝转向和缆绳缓冲机构,同 时也拉开了风筝之间的距离,结构更简单、运行更可靠。

四、其低空风筝发电机与现有的塔式风轮发电机相比,不但成百倍地提升集风机构的有效集风面积 从而使低空风电最大单机发电容量赶超火电或核电的最大单机容量,而且大大提升塔(杆)高度、大大 降低建造安装施工难度、大大减少建设投资,因为风筝的重量很轻,而且不需要直接压在塔身上,一座 单薄的钢架式高塔或一根高杆就足以支撑整个集风机构,至于它的抗风能力可以通过拉钢缆的方式得到 保证,即是在塔顶或塔的中段与地面之间拉上钢缆(钢缆与地面的连接点和塔基、塔顶之间构成一个三 角形)。

水筝发电机暨筝式平流水发电方法的有益效果:

一、利用洋流、海流、潮汐、江河的水流发电,既适用于小河、小沟的小规模发电,也适用于大江、 大海的大规模、超大规模发电,只要有一条大江、一股海流或一泊潮汐就可能建立起发电量超过目前世 界上任何一家水电站、火电站、核电站的水流发电站!而且其资源总量之大、分布之广、工程建设周期 之短、投资需求之少、经济效益之高、安全性能之可靠是高位水库发电技术完全不可比的!

二、能以多至成十上百个筝体共同牵引一个发电机,因此其单机发电容量能够轻松超越世上最大型 水轮发电机、达到世上最大型汽轮发电机水平。

三、既可取得超大型火电厂、核电厂和水电站的发电量,又完全没有碳排放,完全杜绝核泄漏或水 库崩坝的隐患,完全杜绝水库截流造成的地球生态危机,同时大大降价发电成本,不但节能效益、环保 效益和社会效益高,而且具备强大的经济竞争力,具备取代相当部份火电、核电和高落差水电的技术潜 力和社会需要!

四、我国经济发达地区(即用电最大的地区)皆在沿海,而煤碳产地和风电产地多在西部,西煤东 运和西电东输多年来无时不在遭遇运输瓶颈和电网瓶颈,而本技术将会使沿海发达地区通过海流、洋流 发电,完全满足电力需求并大大降低电价。

五、可以按需设定筝体入水深度,因此既可取得最佳水流动力,又可避开恶劣气象条件的影响和破 坏,从而实现全天候不间断发电。

六、由于海流、洋流不存在所谓枯水期,因此可以实现全年度不间断发电。

附图说明

(一)附图标记:

1:筝体两根主缆绳之一

1-1:归拢到缆绳1的小缆绳

2:筝体两根主缆绳之

2-1:归拢到缆绳2的小缆绳

3:往复旋转轮

4:轮

5:轴

6:电动机

6-1:电动机主动轮

6-2:电动机主动轴

7:控缆机的支架

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型控缆机

7-2:未加装车轮的有电机型控缆机

7-3:未加装车轮但配置有轻质气囊的有电机型控缆机

7-4:加装了车轮并垂直于地面的有电机型控缆机

8:与缆绳1、缆绳2对拉的缆绳

8-1:防扭缆接头

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

9-1:泄流口

9-2:泄流口的配盖

9-2-1:泄流口的风袋式配盖

9-3:连接泄流口配盖边框与泄流口边框的环、扣或轴承

9-4:泄流口配盖的轴

9-5:泄流口的配盖的一个边

9-6:泄流口的配盖的一个边

9-7-1:泄流口的配盖的一个边上的一段

9-7-2:泄流口的配盖的一个边上的一段

9-8:两个泄流口边沿间的假想的中心分隔线

9-9:筝体中轴线或中轴线的平行线

9-10:筝体的轻质气室

10:轨道滑轮

10-1:有电机型控缆机需要置于地面安装的车轮

11:轨道

12:齿条

12-1:齿条的第一个齿

12-2:齿条的最后一个齿

13:导向滑轮

14:缆绳1和缆绳2

15:流体室

16:能使缆绳作往复伸缩的物体或机构

17:链条或齿条或传动机构

18:发电机

18-1:与发电机转子的轴心联动的轴

18-2:连接在轴18-1上的轮

18-3:联轴器或不变速传动机构或变速传动机构或其他换能机构

19:导向滑轮架

19-1:浮筏

20:岸线

21-1:连接导向滑轮架19和跨江缆绳21的缆绳

21:横跨两岸的缆绳或横杆

22:跨江缆绳或横杆的固定点

23:浮筏

24:浮筏的牵引缆

25:船的甲板

25-1:船体

26:硬质框架

27:塔、架或空心的台、基、高杆

27-1:轴承

27-2:轴承的轴(与台盘29相连)

27-3:高杆的筒壁或塔架的架壁

27-4:轨道滑轮

27-5:轨道滑轮

27-6:贴附于塔、架或空心的台、基、高杆的顶端或内壁的环状轨道

(如果该顶端或内壁是平滑的圆环状,那就可以代替环状轨道而不必另置轨道)

27-7:滑轮车的环状车架

27-8:用于缆绳穿过的孔

27-9:导向滑轮13的支架

28:筝支架

28-1:潜艇或密封浮筒与支架28之间的连杆

29:台盘

30:处于下位的导向滑轮

31:环

32:牵引缆

34:锚链或锚缆。

35:锚链或锚缆与水底地面的连接点

36:潜艇或密封浮筒

36-1:气囊或气室

36-2:水底拴接固定点

36-3:缆绳、链条或连杆

37:缆绳收放机

37-1:缆绳收放机的绞缆轮

38:棘轮

39:棘轮的轴心(也是工作机的动力输入轴)

40:棘爪

41:棘爪与摇杆(即高杆)27的连接点

42:摇杆27的支点,即高杆27底端的轴承

43:锥形齿轮

44-1:下游筝体的缆绳8的穿过孔

44-8:上游筝体的缆绳8

45-8:下游筝体的缆绳8

46:筝体随风转向机构

(二)图面说明

图1是一种无电机式控缆机的正视图;

图2、图3、图4分别是三种有电机型控缆机的正视图;

图5、图6、图7分别是三种筝面无泄流口的双缆筝的透视图;

图8、图9是两种筝面有泄流口但泄流口没有配盖的双缆筝的侧视图;

图10、图11、图12是三种有泄流口且泄流口有配盖的双缆筝的侧视图;

图13是并联式双缆筝示意图;

图14是串联式双缆筝示意图;

图15是无电机型控缆机与筝体连接示意图,小图是缆绳导向轮(13)的特写;

图16是置于空中的有电机型控缆机与筝体连接示意图,小图是缆绳导向轮(13)的特写;

图17是置于地面的有电机型控缆机与筝体连接示意图,小图是缆绳导向轮(13)的特写;

图18、图19、图20分别是三种双筝体往复卸纳筝的结构示意图;

图21、图22是两种单筝体往复卸纳筝的结构示意图;

图23是车载式风筝机构的结构示意图;

图24、图25两种摆杆式往复卸纳筝机构的结构示意图;

图26是摆杆式风筝机构的摆杆底端与棘轮机构的一种连接方式示意图;

图27是塔台(或高杆)式往复卸纳筝机构整体侧视图;

图28是图27所示机构的风筝转向滑轮车(与塔台或高杆顶端的连接方式)俯视图;

图29是风筝转向滑轮车的侧视图(其中AB线段表示滑轮车支架的外环,CD和EF两线段分别表 示滑轮车支架内环上、下两层);

图30是一种塔台式筝体随风转向机构的俯视图;

图31是图30所示的筝体随风转向机构中的往复卸纳筝的侧视图;

图32是一种塔台式筝体随风转向机构的俯视图;

图33是图32所示的筝体随风转向机构中的往复卸纳筝的侧视图;

图34是一种塔台式筝体随风转向机构的俯视图;

图35是图34所示的筝体随风转向机构中的往复卸纳筝的侧视图;

图36是一种具有多组往复卸纳筝的风筝发电机结构示意图;

图37是一种具有多组往复卸纳筝的风筝发电机结构示意图;

图38是具有多组往复卸纳筝的水筝发电机的结构示意图;

图39是只有一组往复卸纳筝的潜浮式水筝发电机结构示意图;;

图40是只有一组往复卸纳筝的潜浮式水筝发电机整体结构示意图(两筝体的运动轨迹基本在同一条 直线上);

图41是图40所示水筝发电机的下游筝体9-B的缆绳8穿过上游筝面9-A示意图);

图42是具有多组往复卸纳筝的潜浮式水筝发电机结构示意图(发电机与潜艇、往复卸纳筝组合形式 示意图);

图43是图42所示的潜浮式水筝发电机的滑轮车支架与潜艇组合形式示意图。

具体实施方式

一、双缆筝实施例

双缆筝实施例一:如图5所示,筝面无泄流口,筝体基本平直,筝体中轴线或中轴线的平行线与筝 体边沿的两个相交点上的和两个相交点连线上的小缆绳归拢为一组连接到缆绳1,筝体边沿上的其他小 缆绳归拢为另一组连接到缆绳2。

双缆筝实施例二:如图6所示,筝面无泄流口,筝体边沿的小缆绳归拢为一组连接到缆绳1,筝面 中部的小缆绳归拢为另一组连接到缆绳2。

双缆筝实施例三:如图7所示,筝面无泄流口,筝体长方形,筝体相对较长的两个边沿的缆绳分别 归拢为两组,其中一组连接到缆绳1,另一组连接到缆绳2。

双缆筝实施例四:如图8所示,筝面有泄流口且只有一个泄流口,纳流口边沿的小缆绳归拢为一组 连接到缆绳1,泄流口边沿上的小缆绳(这些小缆绳与泄流口边沿固定连接)归拢为另一组连接到缆绳 2(这种筝的工作原理:在需要收纳风能或水流能时,收回缆绳2而相对放开缆绳1,泄流口即会在风压 作用下基本收拢而筝体鼓起,从而达到纳能效果;卸能时收紧缆绳1而放松缆绳2,泄流口自然会完全 张开)。

双缆筝实施例五:如图9所示,筝面有泄流口且只有一个泄流口,纳流口边沿的小缆绳归拢为一组 连接到缆绳1,泄流口边沿上等距离连接有环,小缆绳2-1顺序穿过各个环且其两端皆归拢在一起连接 到缆绳2(此种筝的工作原理:要收纳风能或水流能时,收回缆绳2而相对放开缆绳1,泄流口即会在 风压作用下完全收拢而筝体鼓起,从而达到纳能效果;卸能时收紧缆绳1而放松缆绳2,泄流口自然会 完全张开)。

双缆筝实施例六:如图10所示,筝体纳流口边沿的小缆绳归拢为一组连接到缆绳1,而缆绳2与风 袋式配盖9-2-1的袋底部连接;左上方的小图是用于表现风袋式配盖9-2-1在盖上泄流口(使筝体收纳风 能)后的形态,而主图中表现的风袋式配盖9-2-1则是它在缆绳1的牵引下离开泄流口(亦即是开盖卸 能)时的形态。

在此实施例中,筝面只有一个泄流口且泄流口配有盖(风袋式配盖9-2-1),泄流口9-1的边沿及其 配盖9-2-1的边沿皆为硬质的、不可变形的边框;泄流口边框及其配盖边框形状一至;配盖边框大于、 等于或略小于泄流口边框;配盖边框处于泄流口内侧,即泄流口与纳流口之间。风袋式配盖的边框可以 是硬质、不可变形的或软质、可变形的;风袋边框必须是硬质、不可变形的,但风袋其他部份必须是软 质的、可变形的。此实施例的筝体及其纳流口、泄流口的边框既可以是硬质的,也可以是软质的,不过, 如果泄流口的边框是软质的,就必须特别注意:选用的材质不能有伸缩性,而且泄流口边框的周长必须 小于配盖边框的周长,否则在筝体需要收纳风能时,泄流口会在风力作用下自然扩张,使配盖边框无法 与泄流口贴合而不能达到最大纳能效果,甚至可能会被风或水流挤脱出筝体之外,那就会使整个筝机构 完全失去往复卸纳的功能。

双缆筝实施例七:如图11所示,筝面只有一个泄流口,泄流口配有盖9-2,该配盖的一个边沿通过 两个环或扣9-3与主筝体连接,与这个边沿相对的另一条边上的小缆绳归拢为一组连接到缆绳2,纳流 口的小缆绳归拢为一组连接到缆绳1;泄流口边沿及其配盖的边沿为硬质的、不可变形的边框,甚至整 个主筝体和整个配盖都可以是硬质不可变形的;泄流口边框及其配盖边框形状一至;配盖边框大于、等 于或略小于泄流口边框;配盖边框或者处于泄流口内侧,即泄流口与纳流口之间,或者处于泄流口外侧, 即与纳流口分置于泄流口两旁,或者处于泄流口之内,与泄流口边框周边相贴或大致相贴(如果配盖9-2 处于泄流口外侧或处于泄流口之内,那么缆绳1、缆绳2的收放度必须非常精确,否则配盖就无法“堵 住”泄流口,从而使整个筝机构无法正常工作)。

双缆筝实施例八:如图12所示,与上一实施例基本相同,不同之处是:上一实施例的配盖是“单开 门”,配盖只有一块,而本实施例是“双开门”,配盖有两块,两块配盖合拢时完全堵住泄流口,两块配 盖有各处的“门轴”,两块配盖边沿上的小缆绳归拢为一组一同连接到缆绳2。

双缆筝实施例九:如图13所示,筝面上有多个泄流口,各泄流口皆有配盖9-2;各泄流口及各配盖 皆有硬质的、不可变形的边框;筝体纳流口边沿(即整个大筝体的边沿)的小缆绳1-1归拢为一组连接 到缆绳1,筝面上各泄流口边沿上的或两个泄流口边沿之间小缆绳1-1也归拢连接到缆绳1(实际上是将 组成大筝体的各个小筝体的纳流口边沿的缆绳连接到缆绳1),泄流口配盖9-2上的小缆绳2-1归拢为另 一组连接到缆绳2,这种大筝体实际上相当于多个较小的筝体并排缝合为一个较大的筝体,因此称之为 并联式筝体(之所以只将筝体有口的小筝并联而成的大筝称为并联式筝体,而不将无口的小筝并联而成 的较大筝体列入并联式,是因为后者大筝面中部必然也有众多小缆绳,这些小缆绳使得筝体无法变形为 完全平行于风向的形态,也无法变为其他能够完全卸流的形态,这些缆绳与筝体之间的结构特征不可能 达到本方案以双缆操纵使筝体可卸、可纳的目的);设计、制作这种并联式筝体必须注意尽可能地扩大 泄流口总面积与大筝体总面积的比值,否则就可能达不到完全卸能的效果。

双缆筝实施例十:如图14所示,多个筝体依次排列、呈层叠状组合在一起,头一个筝体的小缆绳分 别归拢为两组,分别连接到缆绳1、缆绳2,其余筝体的小缆绳分别与前一个筝体相应部位的小缆绳一 对一地直接相连或隔着伞衣与这些小缆绳的根部点对点相连。这种串接在一起的筝体可称为串连式筝 体。这种串联式筝体,无论串联多少个单筝体,都只有头一个筝体的小缆绳会直接连接到缆绳1、缆绳 2,第二个筝体的小缆绳只能与头一个筝体相应部位的小缆绳相连,第三个筝体的小缆绳分别与第二个 筝体相应部位的小缆绳相连,余者类推。无论是何种结构的筝体,无论是筝面有口的或无口的筝体,也 无论是单筝体或并联式筝体,都可以组合成串联式,不过参与到同一个串联式里的各个筝体的形状和大 小最少应该要求参与串联的各个筝体互相之间不遮挡气流或水流,并且能在缆绳1、缆绳2的操控下整 齐划一地作完全变形)。

二、往复卸纳筝实施例

往复卸纳筝实施例一:如图15所示,这是一个单筝体往复卸纳筝,其控缆机末端的缆绳8与一个能 使缆绳作往复伸缩的物体或机构16连接(如图22所示),而控缆机的缆绳1、缆绳2分别与本系列技术 方案的双缆筝或其他通过收放两根主缆绳能改变筝体形状和筝体受风面积的双缆筝的缆绳1、缆绳2相 应对接,从而使控缆机和双缆筝有相同的缆绳1和缆绳2;对接后的缆绳1、缆绳2分别绕过导向滑轮 13从而改变缆绳走向,使之向高空延伸,使筝体得以在高空飞行;在此实施例中,控缆机是一个无电机 型的控缆机,它的轨道置于地面上并与地面固定连接。

轮13的轴与其固定点之间或者通过一段弹簧连接,或者通过一段缆绳连接,或者通过不少于两个的 环或链节呈十字形相扣连接,或者通过弹簧或缆绳与呈十字形相扣不少于两节的环或链的组合连接,目 的是在风向或水流方向变化时导向滑轮13能够顺应筝体走向的改变,使缆绳始终能够顺畅地绕过轮13 作往复运动(这一点也适用于以下所有的往复卸纳筝实施例,以下实施例不再重述)。

工作原理:当筝体处于纳能状态时,强大的风力或水力使筝体向下风头或下游飘流运动,到达终点 转换为卸能状态后筝体失去强大的动力,无法抗衡缆绳8末端弹簧等物的拉力,被迫溯流而上回到起点 重新开始新一轮的纳能飘流(这一点也适用于往复卸纳筝实施例二、实施例三,在此两例中不再重述)。

往复卸纳筝实施例二:如图16,这也是一个单筝体往复卸纳筝,其控缆机末端的缆绳8与一个能使 缆绳作往复伸缩的物体或机构16连接(如图21所示),缆绳8绕过固定在地面上的导向滑轮13,从而 改变缆绳8的走向,使之从水平走向改变为垂直走向,而控缆机的缆绳1、缆绳2分别与本系列技术方 案的双缆筝或其他通过收放两根主缆绳能改变筝体形状和筝体受风面积的双缆筝的缆绳1、缆绳2相应 对接,从而使控缆机和双缆筝有相同的缆绳1和缆绳2,对接后的缆绳1、缆绳2直接将控缆机带飞到 空中,控缆机随筝体同步往复运动,可以给控缆机配置轻质气囊,使其能随筝体作水平方向的往复运动。 在此实施例中,控缆机是一个有电机型的控缆机,它不与地面接触,是直接随筝体升上高空或直接随 筝体沉入水中的(如图16);如果沉入水中,应给控缆机作防水密封处理,以防电机和轴承进水,并且 筝体和控缆机都应附设有空气囊或其他浮力机构。

往复卸纳筝实施例三:如图17所示,控缆机是一个有电机型的控缆机,它的支架7上安装有车轮 10-1,它的车轮与地面接触,因此可在地面运动(如图17);除控缆机不同之外,本实施例与实施例一 结构相同。

往复卸纳筝实施例四:如图18所示,这是一个双筝体对拉的往复卸纳筝,由两个单筝体往复卸纳筝 的缆绳8对接组成,其中的两个控缆机7-1可以是无电机式控缆机或加装了车轮并且安置于地面的有电 机型控缆机整体,也就是说用两个往复卸纳筝实施例一或两个实施例三或一个实施例一、一个实施例三 组合(两机的缆绳8对接)即成为本实施例。

必须将两个筝体设置为:一个在往复运动轨迹的起点并处于纳能状态时,另一个必须在往复运动轨 道的终点并处于卸能状态。(这点也适用于往复卸纳筝实施例五、六、七,以下不再重述)

往复卸纳筝实施例五:如图19所示,这是一个双筝体对拉的往复卸纳筝,由两个单筝体往复卸纳筝 的缆绳8对接组成,其中的两个控缆机7-2是随筝体运行于空中或水中的有电机型控缆机,也就是说本 实施例的双筝体往复卸纳筝由两个实施例二的单筝体往复卸纳筝组成。

往复卸纳筝实施例六:如图20所示,这是一个双筝体对拉的往复卸纳筝,由两个单筝体往复卸纳筝 的缆绳8对接组成,运行于地面的控缆机7-1既可以是无电机型,也可以是有电机型。

往复卸纳筝实施例七:以上述复卸纳筝实施例四、实施例五或实施例六为基础,在其整体机构的两 个单筝体往复卸纳筝的缆绳8对接过程中加入链条或齿条或传动机构17,即两条缆绳8不是直接对接, 而是通过链条、齿条或传动机构17得以连接。

三、筝驱工作机构的实施例

实施例一:往复卸纳筝通过缆绳8与工作机的动力输入端作动力连接,具体连接方式详见于“筝驱 工作机构技术方案”中“往复卸纳筝与工作机(或传动机构)的动力输入端的连接方式”中的“缆绳连 接式”(如图36、图37、图38)。

实施例二:往复卸纳筝通过可摆动的高杆27与工作机的动力输入端作动力连接,具体连接方式详见 于“筝驱工作机构技术方案”中“往复卸纳筝与工作机(或传动机构)的动力输入端的连接方式”中的 “摆杆连接式”(如图24、图25)。

实施例三:往复卸纳筝通过可移动的支架28与工作机的动力输入端作动力连接,具体连接方式详见 于“筝驱工作机构技术方案”的“往复卸纳筝与工作机(或传动机构)的动力输入端的连接方式”中的 “支架连接式”(如图23)。

四、风筝发电机实施例

实施例一(飞筝式风筝发电机):由任意一种往复卸纳筝的缆绳8缠绕发电机的动力输入轮18-2,可 以用一个往复卸纳筝的缆绳8与一个发电机组合,也可以用几个、几十个往复卸纳筝与一个发电机组合 (如图36、图37,在此两图中,凡是由同一条缆绳8连接起来的两个筝体必有一个处于纳能状态面另 一个处于纳能状态)。各筝体皆运行于高空(因此可以采用飞筝式),各筝体的缆绳从空中延伸至地面, 先绕过导向滑轮13(如果是缆绳8,则导向滑轮13只有一个,如果是绳1、缆绳2,则导向滑轮13有 两个,两缆各绕过其中一个),再以水平走向延伸至轮18-2。

往复卸纳筝缆绳8与发电机的连接方法:详见于“筝驱工作机构技术方案”中“往复卸纳筝与工作 机动力输入端的连接方式”之“三、缆绳连接式”之(一)。

为使筝体能够随风转向,需要设置筝体随风转向机构,具体设置方法详见“筝驱工作机构”所述的 “随风转向机构的种类”。

实施例二(浮筝式风筝发电机):结构与实施例一相同,但筝体运行于低空。要防止低空风力停歇 时筝体飘落(重新放飞很费时间和人力),只需给各筝体配置轻质气囊(成为浮囊式)即可。

实施例三(摆杆式风筝发电机实施例):由任意一种往复卸纳筝的筝体与可摆动的高杆27固定连接 并带动高杆27摆动,连接方法如图24或图25;而该高杆27的底端与发电机动力输入端的连接,连接 方法如图26所示;往复卸纳筝的缆绳8,或与另一往复卸纳筝的缆绳8连接,或与一往复运动机构或物 体连接,缆绳8在需要改变走向的地方绕过导向滑轮13即可。

实施例四(车架式风筝发电机):由任意一种往复卸纳筝的筝体或直接、或通过高杆27与支架28固 定连接,连接方法如图23;支架28装有轮,而支架28的底端与发电机动力输入端的连接,连接方法有 三种:一、直接将轮10作为发电机的动力输入轮(即转子轴上的轮);二、将轮10与发电机的动力输 入轮作动力连接;三、将两个相对运动时能够相互切割磁力线发电的模块分别安装在两条轨道11之间 和车架28的底盘上(车架28往复运动即使两模块相互切割发电)。往复卸纳筝的缆绳8,或与另一往复 卸纳筝的缆绳8连接,或与一往复运动机构或物体连接,缆绳8在需要改变走向的地方绕过导向滑轮13 即可。

五、水筝发电机实施例

实施例一(多筝体的岸基式平流水筝发电机,如图38所示):由多个往复卸纳筝的缆绳8连接(同 一个)发电机动力轴上的轮18-2,方法是每个往复卸纳筝的缆绳8皆先后缠绕两个轮18-2(先按正方向 缠绕发电机动力轴上的第一个轮18-2,然后依次绕过两个导向滑轮13后,再按反方向缠绕第二个轮 18-2);缆绳8与轮18-2的缠绕连接方法、导向滑轮13的设置方法和其他细节与风筝发电机实施例一相 同。在图38中,凡是由同一条缆绳8连接起来的两个筝体必有一个处于纳能状态面另一个处于纳能状 态。

导向滑轮13至往复卸纳筝的筝体之间:筝体的缆绳从水中延伸至水面浮筏19-1,浮筏19-1与三角 架19固定在一起,两个导向滑轮(13)吊挂在导向滑轮架19上,缆绳21-1和一端连接三角架19,另 一端连接跨江缆绳21;绳1、缆绳2分别绕过导向滑轮架19上的两个导向滑轮13后延伸向地面,再延 伸至轮18-2,在此过程中如有必要(需要绕开地形障碍物或拉开筝体之间的距离)可以再绕过一个或多 个导向滑轮。

实施例二(双筝体潜浮式平流水筝发电机,如图39所示):在潜艇或浮筒36内设置发电机18,两 筝体通过缆绳8连接发电机转子轴上的轮18-2(方法与实施例一相同),潜艇或浮筒36通过缆绳、铁链 或连杆36-3与固定中水底的拴接点连接。为保证两筝体不相撞、不纠缠,利用导向滑轮13将两筝体的 距离拉开。

实施例三(双筝体潜浮式平流水筝发电机,如图40所示);结构与上一实施例基本相同,不同之处 是:为了在保证两筝体不相撞、不纠缠的前提下缩小潜艇或浮筒的体积,采用了两筝体在一条直线上运 行的模式,下游筝体的缆绳45-8必须从上游筝体的中心部位穿过,因此上游筝体的中心部位开有穿过孔 44-1(如果筝面设置有排气孔,也可以用排气孔代替孔44-1)。

实施例四(多筝体潜浮式平流水筝发电机,如图42、图43所示):给潜艇或浮筒配置一个有足够宽 度的滑轮车支架28,支架28上等距离安装导向滑轮13,各筝体的缆绳8绕过各自的导向滑轮后再与发 电机轴连接;滑轮车支架28与潜艇或浮筒36连接(虽然图43中的滑轮车支架28处于潜艇与筝体之间, 但滑轮车支架并非仅限设置于此,它可以处于潜艇的前、后、左、右、上、下,也可以将潜艇包容于支 架之中,通过连接与潜艇或浮筒连接固定即可);如果滑轮车支架28的重心与潜艇或浮筒36的重心不 重叠而使潜艇或浮筒36倾侧,那么给支架28配置适宜的气囊或空气室36-1即可,这就是图43设置有 两个对称的气室36-1的原因。

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