流体动能转换系统技术方案

一种流体动能转换系统，包括:中央控制系统、流体动能采集与控制装置、与所述流体动能采集与控制装置连接的动能转换输出装置；所述流体动能采集与控制装置包括：至少一对工作伞，分别连接工作伞的伞面两侧的做功绳和方向控制绳、与做功绳端部连接的滚筒、与方向控制绳端部连接的卷扬机；中央控制系统控制卷扬机调整工作伞的方向，一个工作伞处于满帆状态并被流体带动向前运动做功时，控制另一个工作伞至收帆状态并向后回收该工作伞。本发明专利技术的流体动能转换系统将不稳定的高低空风能、水能转换为稳定、可储存和液-气压动力能，并网成本低、损耗少、控制简易且维护费用低，可充分利用现有的各种发电设备，不需要研发新型的发电机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能量转换系统，尤其涉及一种将不稳定的流体动能如风能、水能转换为稳定的、可储存的液-气压动力能，并将这些稳定、可储存、可远距离传输的液-气压动力能再驱动目前市场通用的各类低速、高效能发电机，以获取稳定频率的电源的动能转换系统。
技术介绍
目前，随着社会的发展和进步，人们对能源的需求量也越来越大，而且，传统的能源会产生大量的污染物和碳排放，能源危机和环境危机已经成为当今世界共同面临的难题，开拓新型的清洁能源已经迫在眉睫。而风能、水能等流体动能是清洁的、可再生的能源，利用液体动能发电不会排放废弃物和有害气体等，可有效缓解空气污染、水污染和全球变暖等问题，因此越来越受到世界各国的重视。流体动能的利用是在空中或河流中采集风能或水能，将风能或水能转化为机械能，再将机械能转换为电能或其它形式的可供利用的能量。目前公知的风能利用的方法主要是: 1、地面风力发电。最成熟的是桨叶式风力发电机，设备是由地面上的支架、风向转台、水平轴或垂直轴、桨叶、变速箱、发电机、电力储存或逆变设备等组成。现有水平轴风力发电设备造价高、风能利用率低、维护费用高，最大功率达到兆瓦级就难以再进行提高；因为地面支架高度的限制，不能充分利用距离地面较高的风速；近地面的风速极不稳定，造成桨叶风力发电的电力输出频率波动大，与现有的电网并网运行难度大、成本高。2、闻空风能发电。在万米以上的闻空存在着30米/秒的闻空急流，闻空急流媪涵的风能资源可能满足人类需求一半的能源。风能与风速的平方成正比，与空气的密度成反t匕。在大气对流层风速随着距离地面高度的增加而增大；同时，随着高度的增加，空气密度降低，万米以上高空的空气密度不足地面的25%。高空风能的利用尚未形成商业产品，现有的利用高空风能的风力发电装置结构复杂、放飞高空发电装置受到高空管制、发电效率低、无法利用现有的发电设备、电力输出频率的波动大，与现有的电网并网运行难度大、成本闻。目前高空风能的主要思路: 一是直接将发电机组升到高空，通过电缆把电能传递到地面。如:利用风速和热气球把桨叶式发电机组升到高空，通过电缆把电能传递到地面。但要把庞大的发电机组和电缆升到空中需要较大的升力，使成本大幅度上升，同时其实现技术复杂，日常维护极其困难，难以实施。二是用高强绳索将风筝、转动风轮放飞到高空，通过牵引传动带、高强绳索将风能传至安装在地面的工作台，带动发电机或其他动力装置的方法，但这种方法难以利用现有的电力设备。而且: 转动风轮放飞到高空需要较大的升力，难以实施。用高强绳索将一个或多风筝在高空中所受的力传递到安装在地面的卷扬机或液压往复泵等，直接带动发电机或其他动力装置的方法，如申请号为98109467的中国专利技术专利“柔性风力发电装置”，其主要缺点是不能保证两个风筝的拉线有较大的拉力差，工作效率低；风筝是用构架做的，没有完全“柔性”，风筝自身重量还没有做到最轻；两只风筝是在距离很近的两条绳索上工作，风筝面积不可能做的太大，两个风筝要发生“碰撞”和相互缠绕；两个风筝的同步有待解决。由于风能是波动的，自身无动力处于漂浮状态的风筝不可以固定在一个风速稳定的位置。申请号为200710084662中国专利技术专利“风筝发电方法”与申请号为201110151527中国专利技术专利“伞型风力装置及风能动力系统”的共同缺点均是:当风速过小的时候无法驱动其直接连接的发电机或其他动能装置，而当风速过大时又极易对其直接连接驱动的动能装置造成损坏；风筝异向返程不发电，属于间断式输出电力。风能波动与间断式输出，均造成电力输出频率的极大波动，需要适合的多个间歇发电的高空风力发电机组的功率合流方法(见申请号201010602590专利技术)或研制新型的发电机，与现有的电网并网运行难度大、成本高。风筝工作期间在异向返程通过变速箱拖动绳索拉回时，需由外部提供能量的电动机带动，能耗大。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的缺陷，提供一种将流体多变的动能转换为稳定、可储存的，液-气压能的流体动能转换系统，实现对流体中工作伞稳定可靠的控制性能，为做功的发电机及其他机械传递频率稳定的能量。本专利技术的技术方案如下:一种流体动能转换系统，包括:中央控制系统、流体动能采集与控制装置、与所述流体动能采集与控制装置连接的动能转换输出装置。所述流体动能采集与控制装置包括:至少一对工作伞，即工作伞一和工作伞二、分别连接所述工作伞一伞面两侧的做功绳一和方向控制绳一、分别连接所述工作伞二伞面两侧的做功绳二和方向控制绳二、滚筒一和滚筒二、分别与所述方向控制绳一和方向控制绳二端部连接的卷扬机一和卷扬机二。所述做功绳一和做功绳二的端部分别缠绕于所述滚筒一和滚筒二，所述滚筒一和滚筒二的转轴与所述动能转换输出装置连接，流体带动所述工作伞一或工作伞二移动从而带动所述滚筒一和滚筒二正向转动做功。所述中央控制系统控制所述卷扬机一和卷扬机二分别回收或放松所述方向控制绳一和方向控制绳二以调整所述工作伞一和工作伞二的方向至满帆状态或收帆状态；所述中央控制系统通过卷杨机控制工作伞一或工作伞二至满帆状态并被流体带动向前运动做功时，该中央控制系统通过卷杨机控制另一个工作伞至收帆状态并向后回收该工作伞。所述滚筒一的转轴通过联动齿轮一连接联动轴一一端，该联动轴一的另一端固定有联动轴齿轮一；所述滚筒二的转轴通过联动齿轮二连接联动轴二一端，该联动轴二的另一端固定有联动轴齿轮二 ；所述联动轴齿轮一和联动轴齿轮二相互啮合，使得所述滚筒一和滚筒二之间反向转动。所述动能转换输出装置包括机械能输出轴，该机械能输出轴的两端固定有传动齿轮，所述滚筒一的转轴上安装有单向传动齿轮一，滚筒二的转轴上安装有单向传动齿轮二，该单向传动齿轮一和单向传动齿轮二分别与所述机械能输出轴两端的传动齿轮配合并在所述滚筒一或滚筒二正向转动时传递转动力矩。所述动能转换输出装置还包括与所述机械能输出轴联动的齿轮变速箱以及由该齿轮变速箱带动的水泵。本专利技术的流体动能转换系统还包括由所述中央控制系统控制的可水平360度转向的转向台，所述滚筒一、滚筒二、卷扬机一和卷扬机二安装在该转向台上。所述转向台安装在地面上。所述中央控制系统包括:PLC程序控制器、安装在所述做功绳和方向控制绳上的拉力感应器以及拉力感应器数据接收机。所述中央控制系统还包括:设在高空的气象站探空仪及其太阳能电源、设在地面的探空仪信号接受天线以及探空仪数据接收机。与现有技术相比较，本专利技术的流体动能转换系统的优点是:通过成对的工作伞交替在满帆状态下由流体带动向前运动做功和在收帆状态下收回，可将不稳定的高低空风能、水能转换为稳定、可储存的液-气压动力能，这些稳定、可储存、可远距离传输的液-气压动力能再驱动目前市场通用的各类低速、高效能发电机，就可以获取稳定频率的电源，发电输出的频率自由可调、稳定,并网成本低,并且不存在拖垮电网的风险,能量转化率高,风能电能的转化率超过60% ;由于工作伞的方向控制绳和做功绳均完全分离不缠绕，损耗少，控制简易，维护费用低；对在低、中、高空各个高度层次、不同风速的风能均可以利用，风能利用率高；工作伞升空、运行期间，除了转向电机在风向发生转变的时候需要启动外，其他系统均不耗能，耗能极低；系统结构简单，高空系统与地面系统可以实现一体化、自动化控制；可以充分利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体动能转换系统，包括:中央控制系统、流体动能采集与控制装置、与所述流体动能采集与控制装置连接的动能转换输出装置；其特征在于：所述流体动能采集与控制装置包括：至少一对工作伞，即工作伞一（10）和工作伞二（20）、分别连接所述工作伞一（10）伞面两侧的做功绳一（11）和方向控制绳一（12）、分别连接所述工作伞二（20）伞面两侧的做功绳二（21）和方向控制绳二（22）、滚筒一（13）和滚筒二（23）、分别与所述方向控制绳一（12）和方向控制绳二（22）端部连接的卷扬机一（14）和卷扬机二（24）；所述做功绳一（11）和做功绳二（21）的端部分别缠绕于所述滚筒一（13）和滚筒二（23），所述滚筒一（13）和滚筒二（23）的转轴与所述动能转换输出装置连接，流体带动所述工作伞一（10）或工作伞二（20）移动从而带动所述滚筒一（13）和滚筒二（23）正向转动做功；所述中央控制系统控制所述卷扬机一（14）和卷扬机二（24）分别回收或放松所述方向控制绳一（12）和方向控制绳二（22）以调整所述工作伞一（10）和工作伞二（20）的方向至满帆状态或收帆状态；所述中央控制系统通过卷杨机控制工作伞一（10）或工作伞二（20）至满帆状态并被流体带动向前运动做功时，该中央控制系统通过卷杨机控制另一个工作伞至收帆状态并向后回收该工作伞。...

【技术特征摘要】
1.一种流体动能转换系统，包括:中央控制系统、流体动能采集与控制装置、与所述流体动能采集与控制装置连接的动能转换输出装置；其特征在于: 所述流体动能采集与控制装置包括:至少一对工作伞，即工作伞一(10)和工作伞二(20)、分别连接所述工作伞一(10)伞面两侧的做功绳一(11)和方向控制绳一(12)、分别连接所述工作伞二( 20 )伞面两侧的做功绳二(21)和方向控制绳二( 22 )、滚筒一(13 )和滚筒二( 23 )、分别与所述方向控制绳一(12 )和方向控制绳二( 22 )端部连接的卷扬机一(14)和卷扬机二(24)； 所述做功绳一(11)和做功绳二(21)的端部分别缠绕于所述滚筒一(13)和滚筒二(23)，所述滚筒一(13)和滚筒二(23)的转轴与所述动能转换输出装置连接，流体带动所述工作伞一(10)或工作伞二(20)移动从而带动所述滚筒一(13)和滚筒二(23)正向转动做功； 所述中央控制系统控制所述卷扬机一(14)和卷扬机二(24)分别回收或放松所述方向控制绳一(12)和方向控制绳二(22)以调整所述工作伞一(10)和工作伞二(20)的方向至满帆状态或收帆状态；所述中央控制系统通过卷杨机控制工作伞一(10)或工作伞二(20)至满帆状态并被流体带动向前运动做功时，该中央控制系统通过卷杨机控制另一个工作伞至收帆状态并向后回收该工作伞。2.根据权利要求1所述的流体动能转换系统，其特征在于:所述滚筒一(13)的转轴通过联动齿轮一(15)连接联动轴一(16) —端,该联动轴一(16)的另一端固定有联动轴齿轮一(17);所述滚筒二(23)的转轴通过联动齿轮二(25)连接联动...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄稼跃，冯轩，
申请(专利权)人：黄稼跃，
类型：发明
国别省市：