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专利号: 2018107533791
申请人: 浙江中超新材料股份有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种水轮机式发电的环境观测台,其特征在于:包括水轮发电机(1)、活塞装置(2)、氦气球(3)、风力检测装置(4)、支架(5)、翅膀(6)、电动机(7)、太阳能薄膜、单片机(9),水轮发电机(1)固定在地面上,水轮发电机(1)上设置有活塞装置(2),活塞装置(2)包括绳子(201)、活塞杆(202)、弹簧(203)、下腔室(204)、通气管(205)、上腔室(206),通孔(207),绳子(201)一端与活塞杆(202)固定,另一端固定有氦气球(3),在氦气球(3)的顶部装有风力检测装置(4),侧面装有一个支架(5),在该支架(5)的两端装有一对塑料板制成的翅膀(6),翅膀(6)与支架(5)的连接处装有电动机(7),电动机(7)可带动翅膀(6)进行旋转,两边的翅膀(6)根据各自旋转的角度使氦气球(3)在风力的作用下进行转动,风可带动氦气球(3)移动,从而拉伸活塞装置(2)上的绳子(201),产生动力使水轮发电机(1)发电,当风力减小时,活塞装置(2)通过弹簧的回拉作用又将拉出的绳子(201)收回,此时也可产生动力并发电,氦气球(3)和翅膀(6)表面附有一层太阳能薄膜,产生的电能可储存在地面的蓄电池内并供空中各部分装置用电。

2.根据权利要求1所述的一种水轮机式发电的环境观测台,其特征在于:水轮发电机

(1)采用现有技术,水轮发电机(1)采用交流发电机,交流发电机上装有电压调节器,电压调节器是通过动态调节励磁电流的大小来实现发电机输出电压的稳定,保证交流发电机输出电压不受转速和用电设备变化的影响,使其保持稳定,以满足用电设备的需要水轮发电机(1)工作原理:转轮(101)通过主轴与发电机转子联轴,转轮(101)转动可带动转子旋转并切割发电机定子磁力线圈,利用电磁感应原理在发电机线圈中产生电流,同时交流发电机可双向发电,即转子的转动方向可为双向,当转子在任意方向转动时发电机都可进行发电。

3.根据权利要求1所述的一种水轮机式发电的环境观测台,其特征在于:活塞装置(2)由绳子(201)、活塞杆(202)、弹簧(203)、下腔室(204)、通气管(205)、上腔室(206)、通孔(207)组成,活塞杆(202)顶端上固定有一根绳子(201),上腔室(206)底部固定有一个弹簧(203),弹簧(203)顶端与活塞(202)底部连接,活塞杆(202)可进行高低伸缩,活塞套底部有一处通孔(207),使活塞杆(202)底部空间与活塞套外部空间相通,绳子(201)本身为一根电缆,绳子(201)长度不低于50米,下腔室(204)内设置有水轮发电机(1)的转轮(101),同时设有一个通气管(205),通气管(205)与外界大气相通,可协调大气压强,下腔室(204)内留有一部分空间,上腔室(206)底部通有两个管道与下腔室(204)连接,两个管道各装有一个单向阀,且引导方向相反,一个管道引导下腔室(204)的水进入上腔室(206)内,另一个管道引导水从上腔室(206)进入下腔室(204);活塞装置(2)工作原理:使用一定的外力可拉动绳子(201),拉出的同时带动活塞杆(202)向上滑动,此时由于下部空间空气压力的变化,使下腔室(204)的一部分水被吸入到上腔室(206)内,由于活塞杆(202)拉伸高度有限,所以只能吸入一部分水,使上腔室(206)不能被水充满,吸入的过程中,水经过了转轮(101),转轮(101)受到单方向的水流冲击后开始旋转,从而带动水轮发电机(1)转子转动,从而使水轮发电机(1)工作产生电流,当拉绳子(201)的外力减小时,弹簧(203)回弹的拉力将活塞杆(202)重新拉回,在拉回的同时,活塞杆(202)可将上腔室(206)内部的水压回下腔室(204)内,此时水再次经过转轮(101),使转轮(101)转动,从而使转子旋转,产生电流;上腔室(206)空间为完全封闭,下腔室(204)顶部通有一个通气管,当活塞杆(202)拉伸到最顶部时,上腔室(206)不能被水注满,同时下腔室(204)还留有一部分水,此时,下腔室(204)的水位高于管道的最底部,当活塞杆(202)压到最底时,上腔室(206)没有水,下腔室(204)的水没有满,水不会从通气管中溢出;使用两个单向阀可保证转轮(101)受到的水流冲击方向为单一方向。

4.根据权利要求1所述的一种水轮机式发电的环境观测台,其特征在于:氦气球(3)采用橡胶材质制作,氦气密度小于空气,充满气球后,可使气球产生很大的浮力,氦气球(3)可进行漂浮。

5.根据权利要求1所述的一种水轮机式发电的环境观测台,其特征在于:氦气球(3)连有绳子(201),绳子(201)另一端连有活塞杆(202),氦气球(3)自身的浮力对绳子(201)产生了一个拉力,又活塞装置(2)的弹簧对绳子(201)有一个回收的拉力,当氦气球(3)浮力将绳子(201)拉出一定的长度,即氦气球(3)漂浮到一定的高度时,弹簧(203)回收的拉力和氦气球(3)的浮力相互抵消,从而使氦气球(3)在不受外力的情况下停止向上漂浮;氦气球(3)可在空中漂浮,当有风时,氦气球(3)在风力的作用下开始移动,从而拉动绳子(201),使活塞杆(202)向上滑动,使水流动来带动转轮(101)转动,使水轮发电机(1)产生电流,当风停止或风力减小时,弹簧(203)的拉力会将活塞杆(202)回拉,在向下的同时也会使水流经过转轮(101),产生动力,从而使水轮发电机(1)发电。

6.根据权利要求1所述的一种水轮机式发电的环境观测台,其特征在于:氦气球(3)顶部设置有风力检测装置(4),可检测风向及风力的大小,检测到的数据通过无线通讯模块传送至后台的计算机进行计算,根据检测的风力大小及风向信息,计算出翅膀(6)的旋转角度,根据计算的结果,计算机通过无线通讯模块发出相应信息到单片机(9),单片机(9)发出命令到电动机(7),电动机(7)开始工作使翅膀(6)旋转,旋转后,在风力的作用下氦气球(3)整体进行旋转,旋转时,风力检测装置(4)继续检测风向的信息,当检测到翅膀(6)可与风力方向呈垂直状态时,单片机(9)发出指令到电动机(7),使翅膀(6)旋转到原来的角度。

7.根据权利要求1所述的一种水轮机式发电的环境观测台,其特征在于:氦气球(3)侧面连接有一个支架(5),支架(5)的位置与氦气球(3)的直径平行,当氦气球(3)漂浮在空中时,支架(5)与地面平行、与绳子(201)垂直,支架(5)长度不低于氦气球(3)直径;在支架(5)的两端装有一对塑料板制成的翅膀(6),当当氦气球(3)漂浮在空中时,翅膀(6)与地面呈垂直状态,支架(5)和翅膀(6)之间通过轴连接的方式连接,支架(5)和翅膀(6)的连接处有一个可旋转的轴,同时在支架(5)两端分别装有一个电动机(7),该电动机(7)与旋转轴相连接,可通过电动机(7)的运转来带动旋转轴旋转,从而旋转轴带动翅膀(6)进行旋转;氦气球(3)的翅膀(6)可使整体的受力面积增大以及改变氦气球(3)的受力方向,当有风时,若风力方向与翅膀(6)呈垂直状态,则此时氦气球(3)整体受力面积最大,受到的风力也最大,可最有效地利用风力所带来的动力,氦气球(3)可最大限度的向风吹拂的方向飘动,即可最大限度的拉动绳子(201),产生最有效的动力使转子转动,使水轮发电机(1)发电;若风力方向与翅膀(6)不呈垂直状态,单片机(9)经过信息的收集计算,发出命令使电动机(7)发动,使旋转轴旋转,带动翅膀(6)旋转,根据风向的变化,使两边翅膀(6)旋转一定的角度,来改变翅膀(6)的受风方向,当某一端翅膀(6)旋转一定角度后,其受力面积减小,相对的另一端的翅膀(6)受力面积较大,此时两边的受力面积不相同,受力面积大的一边,受到的风力越大,则这一端受到风力的作用后,会使氦气球(3)整体进行一定的旋转,当旋转到两边的翅膀(6)可与风力方向垂直时,单片机(9)发出命令使电动机(7)再次发动,使翅膀(6)旋转到与地面垂直的位置。

8.根据权利要求1所述的一种水轮机式发电的环境观测台,其特征在于:氦气球(3)的支架(5)上设置有一个摄像头(8),摄像头(8)采用现有技术,可防水防晒,可捕捉监控区域内的所有画面并传输到后台计算机中,由于摄像头(8)设置在氦气球(3)上,氦气球(8)所处位置离地面高,观测范围广,可在大范围的环境中设置少量该装置便可覆盖大面积监测范围同时在风力的作用下,氦气球(8)位置会有一定的移动,移动后可扩大监测范围;摄像头(8)实时监控地面上所发生的情况,若发生盗窃情况,可调用监控数据来查看盗窃人的去处,观测到的数据通过无线通讯模块传送至后台,后台的工作人员可通过摄像头(8)采集的数据来观测实际的情况,以及时应对突发情况,同时摄像头(8)具有提前预防,对犯罪分子有威慑和警示的作用;若发生火灾、洪水等自然灾害情况,通过计算机分析图像数据后,计算机通过无线通讯模块发出红色信号到人工管理的后台,提醒工作人员发生了自然灾害,以及时应对发生的情况;氦气球(3)表面附有一层太阳能薄膜,产生的电能通过电缆绳子(201)储存在地面的蓄电池内,同时太阳能薄膜经过太阳照射产生电能可供氦气球(3)上的各用电装置使用。