[發(fā)明專利]機翼風(fēng)箏風(fēng)電站

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710066816.4
• 申請日: 2007-01-22
• 公開（公告）號: CN101230840A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃金倫
• 申請（專利權(quán)）人: 黃金倫
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D5/00
• 代理公司: 北京一格知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 鐘廷良

本發(fā)明屬于風(fēng)電領(lǐng)域，一種機翼風(fēng)箏風(fēng)電站。

現(xiàn)有風(fēng)電技術(shù)都建在地面、山頂、淺海灘，但受風(fēng)能密度、風(fēng)速的限制，地球上可安裝風(fēng)電機組的區(qū)域很有限，然而高空的常年風(fēng)能很可觀，該設(shè)法向高空要風(fēng)能。

1、發(fā)明目的和依據(jù)：在5-7km高空建立可長期停留、運作的風(fēng)電站；根據(jù)以往的經(jīng)驗，從諸多風(fēng)箏中篩選出最具穩(wěn)定性和大升力的大蜈蚣風(fēng)箏為基礎(chǔ)，再用航空氣動技術(shù)改造、創(chuàng)新的方案；

2、必須具備優(yōu)異的經(jīng)濟因素和實用價值，首期應(yīng)用容量＞2MW；正常運轉(zhuǎn)的總小時數(shù)應(yīng)該等于或大于地面風(fēng)電站壽命；

3、解決長度10km，重量大于50噸的風(fēng)箏鋼索及回送地面的電纜懸掛方案；

4、充分利用現(xiàn)有先進技術(shù)，使發(fā)電系統(tǒng)基于模糊邏輯的智能控制技術(shù)，和控制槳距角、預(yù)測風(fēng)輪氣動特性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，使得高空低溫環(huán)境中的發(fā)電設(shè)備有更高的效率和重量比，用數(shù)碼變頻發(fā)電技術(shù)，不用齒輪箱等新技術(shù)的集合運作，達到最大能量獲取。

方案：圖1示意圖，機翼風(fēng)箏k1、k2、k3它們的機翼全都同一型號，圖2是其中一部分的實際結(jié)構(gòu)。

圖1表示機翼風(fēng)箏k1是一具單獨用一根很長的(例如10km)的高強度鋼絲繩a1，是三具機翼風(fēng)箏中放得最高，(h＞7.5km)。機翼風(fēng)箏k2的箏繩a2很粗，因為它由高強度鋼絲繩和三根電纜組合在一起；機翼風(fēng)箏k2為承擔(dān)這一很重的架空懸掛電纜和鋼索的箏繩a2，，所以用了許多張機翼k來提高升力；箏繩a2在機翼k處分成三條箏三繩ja(圖2)，箏三繩ja在翼盤j的圓周上分為三點固聯(lián)，即一條在翼盤j的中垂線至高點，另外兩條對稱分布在中垂線左右、翼盤下半部。每一條箏三繩ja包含一條電纜和一條承受拉力的鋼絲繩和電子智能控制用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)線。這些箏三繩ja在機翼風(fēng)箏k2的最高處末尾再會合成一根箏繩，連接住機翼風(fēng)箏k3的箏繩a3(圖1)，就在這連接點上同時用4根箏繩a5連接住風(fēng)筒4，這4根箏繩a5每根都可包含拴系鋼絲繩、電纜、電子智能網(wǎng)絡(luò)線。風(fēng)筒4用聚合物基復(fù)合材料中的硼/環(huán)氧復(fù)合材料，它的重量輕、強度、剛度很高，彈性模量大；并且風(fēng)筒4用圓錐形的筒體，只承受張力，由于材料可承受的張力比彎曲應(yīng)力強，因此風(fēng)筒雖然很大，但可制成較薄較輕的筒體，再配上筒翼4a、4b都有襟翼，尾舵4c，所以只要給它一個迎風(fēng)牽系力，它自己會維持水平留在空中；4d是筒身左右兩側(cè)對稱布置的自動卸載風(fēng)門，即在風(fēng)速大到超額超載時，筒內(nèi)風(fēng)壓會克服風(fēng)門的彈簧關(guān)閉力，逐次推開風(fēng)門而泄風(fēng)減壓，并維持筒內(nèi)最高額定風(fēng)壓，全負荷運轉(zhuǎn)風(fēng)力發(fā)電機組。

風(fēng)筒4的作用：a、提高能流密度(即風(fēng)能密度)。b、安裝風(fēng)力發(fā)電機組5。因為從風(fēng)能中可獲取的能量與風(fēng)速的三次方成正比，所以應(yīng)用風(fēng)筒4的聚風(fēng)作用，來保證高空氣流風(fēng)速較低時也能使風(fēng)力發(fā)電機組獲得較高的風(fēng)速、發(fā)揮最大功率、高效率發(fā)電的目的。

上述提到箏三繩ja，箏繩a5中都包含有輸電纜，這并不意味著非用三根、四根電纜不可，只因用三根、四根繩對機翼風(fēng)箏、風(fēng)筒的控制牽引和受力分布均衡的目的出發(fā)；而輸電電纜可根據(jù)空中、地面的綜合經(jīng)濟因素而決定用交流或直流輸電。

圖1的機翼風(fēng)箏k1、k3都也有很多張機翼k(圖2)組成，只因畫面有限，才畫小、畫少。圖1的箏繩a4的作用是連接三具箏繩a1、a2、a3形成合力，穩(wěn)住對風(fēng)筒4的拴系力。

機翼風(fēng)箏結(jié)構(gòu)(圖2)：有多張同一規(guī)格的機翼k，翼盤j，用箏三繩ja連接而成，機翼k的單只翼長約1.5m，左右兩只翼用三根鋁合金管膠合固連在一起，中間一根管ka起樞軸作用，貫穿翼盤j的上肩部；用高強度細鋼絲拉動(或松馳)兩旁邊的管梁kb、kc，使機翼k以ka為軸略作調(diào)整迎角變化，達到適合不同風(fēng)速時的最佳升力(由電子智能網(wǎng)絡(luò)自動控制)。

翼盤j的Φ0.6m左右，所以機翼k的總翼展3.6m左右，機翼框用聚合物基復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)，再用模型法充填蜂窩泡沫塑料形成附合氣動力學(xué)的翼型，外粘玻璃纖維復(fù)合材料蒙皮，再噴涂半導(dǎo)電的面膜層，能通低壓電溶化高空低溫冰霜(由電子智能自動控制)。左右翼組裝：用上述三根ka、kb、kc管梁直接插入機翼框架孔中膠固。翼盤j的框架、蜂窩泡沫、蒙皮也按機翼一樣制造，總之力求重量輕，升力大，整體結(jié)構(gòu)具有較大的比強度和比剛度。