一种卷扬式伞型风能开合方法技术

本发明专利技术涉及高空风能领域，公开了一种卷扬式伞型风能开合方法

【技术实现步骤摘要】
一种卷扬式伞型风能开合方法、转换装置以及发电系统


[0001]本专利技术涉及高空风能领域，更具体地，涉及一种卷扬式伞型风能开合方法
、
转换装置以及发电系统
。

技术介绍

[0002]高空风能是一种分布广泛
、
储量丰富的可再生清洁能源
。
有研究指出：高空的风能与风速的立方成正比，一般来说风速增加1倍，风能增加8倍，因此高空风能可高出地面风能的数十倍乃至成百上千倍
。
在较为理想的高空位置，高空风电的理论发电时间可以达到全年时间的
95
％，年发电时间高达
8200
小时以上，即使是小功率的
10
兆瓦级高空风能发电系统的年发电时间也在
5000
小时以上
。
因此，高空风能发电具有平均能量密度高
、
地域分布广
、
稳定性高
、
单位成本低等优点
。
[0003]常见的一种高空风能发电系统包括伞型风能转换装置
(
或高空风筝
)、
主缆绳
、
卷扬机和发电机
。
伞型风能转换装置在空中打开并保持稳定，在高空风力作用下上升并拉动主缆绳，主缆绳上拉时带动地面的卷扬机转动，进而带动发电机发电，实现风能转换为机械能，机械能转换为电能的过程
。
伞型风能转换装置上升到终止高度后需要闭合，然后由卷扬机收卷主缆绳，拉动伞型风能转换装置下降回到起始高度，进而重新在空中打开，进行下一轮发电过程，以此往复
。
具体可参考中国专利
CN102220938B
‑
伞型风力装置及风能动力系统
。
[0004]伞型风能转换装置需要反复地打开和闭合，简单
、
高效
、
可靠的开合方式显得尤为重要
。
中国专利
CN106523273B
‑
一种双驱动式伞型风能转换装置及其开合方法，该装置包括：缆绳；固定于缆绳上的挡块；顶部中心套接在缆绳上的伞体；与伞体顶部中心连接的第一驱动器；位于挡块和第一驱动器之间的第二驱动器；第二驱动器与伞体通过伞绳连接，且所述伞绳连接于所述伞体的边缘；第二驱动器和
/
或所述挡块设有能锁定所述第二驱动器和所述挡块的锁定机构
。
该方案主要采用两个驱动器在缆绳上来回运动来实现伞型风能转换装置的开合，伞体开合过程只需几个的动作就能实现伞型风能转换装置的开合，且开合过程中利用风力作用，大大减少了驱动器对电能消耗
。
类似的还有中国专利
CN106523274B
‑
一种单驱动式伞型风能转换装置及其开合方法
。
由于上述方案的驱动器需要在缆绳上来回运动和保持固定，因此对驱动器结构的可靠性要求较高
、
对缆绳的强度和耐磨性要求较高
。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在克服上述现有技术至少一项的不足，提供一种卷扬式伞型风能开合方法
、
转换装置以及发电系统，用于解决伞型风能转换装置的开合问题，达到简单
、
高效
、
可靠的效果
。
[0006]本专利技术采取的技术方案是，一种卷扬式伞型风能开合方法，第一缆绳一端收卷于第一卷筒上，另一端系于做功伞的伞面边缘；第二缆绳一端收卷于第二卷筒上，另一端系于做功伞的伞面顶部；包括以下阶段：
[0007]上升阶段，高空风能驱动做功伞上升，第一缆绳和第二缆绳放绳，第一缆绳拉动第一卷筒旋转，第二缆绳拉动第二卷筒旋转；做功伞上升至一定高度后停止；
[0008]关伞阶段，做功伞继续上升至第一高度，第一缆绳保持放绳，第二缆绳停止放绳，做功伞的伞面边缘继续上升并向上翻折，做功伞闭合；
[0009]下降阶段，电动机带动第一卷筒和第二卷筒同时旋转，第一缆绳和第二缆绳收绳，第一卷筒收卷第一缆绳，第二卷筒收卷第二缆绳，第一缆绳和第二缆绳拉动做功伞下降；做功伞下降至一定高度后停止；
[0010]开伞阶段，做功伞继续下降至第二高度，第一缆绳保持收绳，第二缆绳停止收绳，做功伞的伞面边缘继续下降并向下翻折，做功伞打开；
[0011]所述第一缆绳需要解除锁止状态后才能放绳
。
[0012]本方案的卷扬式伞型风能开合方法适用于上述的地面发电形式的高空风能发电系统，第一卷筒
、
第二卷筒和电动机均固定在主缆绳上
。
做功伞由第一缆绳和第二缆绳进行牵引控制开伞和关伞
。
做功伞在空中完成开伞并保持稳定后，能够拉动主缆绳上升，进而带动地面发电机组发电
。
本方案的开合方法具体包括以下阶段：
[0013]上升阶段，风力驱动做功伞上升，解锁第一缆绳放绳，做功伞拉动第一缆绳和第二缆绳上升；第一缆绳拉动第一卷筒旋转，第二缆绳拉动第二卷筒旋转
。
做功伞上升至一定高度后，锁止第一缆绳放绳，第一缆绳拉紧做功伞，做功伞停止上升
。
此时，做功伞在空中完成开伞并保持稳定，可以向外发出完成开伞的信号
。
[0014]关伞阶段，在接收到关伞的信号后，解锁第一缆绳放绳，风力驱动做功伞继续上升至第一高度
。
第二卷筒停止旋转，第二缆绳停止放绳并拉紧做功伞的伞面顶部；风力驱动做功伞的伞面边缘继续上升并向上翻折，第一缆绳保持放绳，第一卷筒保持旋转，直至做功伞完成闭合
。
做功伞闭合后，锁止第一缆绳放绳
。
[0015]下降阶段，电动机启动并带动第一卷筒和第二卷筒同时旋转，第一卷筒收卷第一缆绳，第二卷筒收卷第二缆绳；第一缆绳和第二缆绳同时拉动闭合后的做功伞下降
。
做功伞下降至一定高度后，电动机关闭，第一缆绳和第二缆绳停止收绳，做功伞停止下降
。
此时，做功伞在空中完成关伞，可以向外发出完成关伞的信号
。
[0016]开伞阶段，在接收到开伞的信号后，电动机再次启动，第一缆绳和第二缆绳同时拉动闭合后的做功伞继续下降至第二高度
。
第二卷筒停止旋转，第二缆绳停止收绳，风力驱动做功伞的伞面顶部向上运动；同时电动机保持带动第一卷筒旋转，第一缆绳保持收绳并拉动做功伞的伞面边缘继续下降并向下翻折，做功伞完成打开
。
做功伞打开后，电动机关闭，第一卷筒停止旋转，第一缆绳停止收绳
。
[0017]本方案通过位于伞面边缘的第一缆绳和位于伞面顶部的第二缆绳之间差异化的收绳时机
、
放绳时机，利用传统的卷筒
、
电动机组合工作，使做功伞借助风力作用实现打开和闭合；并通过适时对第一缆绳的放绳锁止，使做功伞能够保持开伞的状态和关伞的状态；进而解决了伞型风能转换装置的开合问题本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种卷扬式伞型风能开合方法，其特征在于，第一缆绳一端收卷于第一卷筒上，另一端系于做功伞的伞面边缘；第二缆绳一端收卷于第二卷筒上，另一端系于做功伞的伞面顶部；包括以下阶段：上升阶段，高空风能驱动做功伞上升，第一缆绳和第二缆绳放绳，第一缆绳拉动第一卷筒旋转，第二缆绳拉动第二卷筒旋转；做功伞上升至一定高度后停止；关伞阶段，做功伞继续上升至第一高度，第一缆绳保持放绳，第二缆绳停止放绳，做功伞的伞面边缘继续上升并向上翻折，做功伞闭合；下降阶段，电动机带动第一卷筒和第二卷筒同时旋转，第一缆绳和第二缆绳收绳，第一卷筒收卷第一缆绳，第二卷筒收卷第二缆绳，第一缆绳和第二缆绳拉动做功伞下降；做功伞下降至一定高度后停止；开伞阶段，做功伞继续下降至第二高度，第一缆绳保持收绳，第二缆绳停止收绳，做功伞的伞面边缘继续下降并向下翻折，做功伞打开；所述第一缆绳需要解除锁止状态后才能放绳
。2.
根据权利要求1所述的一种卷扬式伞型风能开合方法，其特征在于，还包括锁止机构，锁止状态时，所述第一缆绳只能收绳；解锁状态时，所述第一缆绳能够收绳和放绳
。3.
根据权利要求2所述的一种卷扬式伞型风能开合方法，其特征在于，所述锁止机构位于所述做功伞与所述第一卷筒之间，所述第一缆绳串接锁止机构后收卷于第一卷筒上
。4.
根据权利要求1所述的一种卷扬式伞型风能开合方法，其特征在于，所述做功伞的伞面边缘系于所述第一缆绳上；其中一处通过滚轮连接至主缆绳上，做功伞沿主缆绳上升和下降
。5.
一种卷扬式伞型风能转换装置，其特征在于，固定于主缆绳上并采用如权利要求1所述的卷扬式伞型风能开合方法进行开伞和关伞；包括双筒缆绳卷扬装置；所述双筒缆绳卷扬装置包括卷扬本体和安装在卷扬本体上的所述第一卷筒
、
所述第二卷筒
、
卷扬转轴
、
切换组件；所述第一卷筒
、
切换组件和第二卷筒依次并列套设于卷扬转轴上；所述切换组件切换为第一状态时，第一卷筒与卷扬转轴同步转动；切换组件切换为第二状态时，第二卷筒与卷扬转轴同步转动；切换组件切换为中间状态时，第一卷筒
、
第二卷筒与卷扬转轴同步转动；卷扬转轴与所述电动机连接
。6.
根据权利要求5所述的一种卷扬式伞型风能转换装置，其特征在于，所述切换组件包括第一齿轮
、
第二齿轮
、
第三齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建军，李锐，
申请(专利权)人：广东高空风能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：