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专利号: 202111259120X
申请人: 重庆交通大学绿色航空技术研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.往复式伞梯发电装置,其特征在于:包括通过系留绳依次连接的第一伞梯(1)、第一转向器(2)、第一驱动器(3)、收放器(4)、第二驱动器(5)、第二转向器(6)和第二伞梯(7);所述第一转向器(2)用于第一伞梯(1)和第一驱动器(3)之间的系留绳转向;所述第二转向器(6)用于第二伞梯(7)和第二驱动器(5)之间的系留绳转向;所述第一伞梯(1)和第二伞梯(7)通过交错升降使系留绳带动第一驱动器(3)和第二驱动器(5)运行;所述第一驱动器(3)和第二驱动器(5)用于带动发电机发电;所述收放器(4)用于控制系留绳收放;还包括主控制器(8);所述第一伞梯(1)包括通过系留绳依次连接第一浮空器(9)、第一小伞(10)、第一中伞(11)和第一大伞(12);所述第一大伞(12)通过系留绳连接第一转向器(2);所述第一浮空器(9)通过充气产生向上的升力;所述第一小伞(10)、第一中伞(11)和第一大伞(12)通过风流产生向上的升力;所述第一小伞(10)、第一中伞(11)和第一大伞(12)均具有升力依次增加的收缩姿态、半张开姿态和完全张开姿态,且均通过主控制器(8)控制;所述第一小伞(10)、第一中伞(11)和第一大伞(12)在完全张开姿态时受到的升力依次增加;所述第一转向器(2)和第二转向器(6)均包括转向箱(28);所述转向箱(28)内设有第一定滑轮(29)、第二定滑轮(30)和第三定滑轮(31);所述第一定滑轮(29)位于第二定滑轮(30)的水平左侧;

所述第三定滑轮(31)位于第二定滑轮(30)的竖向下侧;所述系留绳依次穿过第一定滑轮(29)和第二定滑轮(30)之间、第三定滑轮(31)和第二定滑轮(30)之间,且系留绳贴绕在第二定滑轮(30)上;所述第一驱动器(3)和第二驱动器(5)均包括驱动箱(39);所述驱动箱(39)上贯穿有相互平行的输入轴(40)和输出轴(41);所述输入轴(40)一端固定有第一绞盘(42),另一端固定有第二绞盘(43);所述第一绞盘(42)上绕有连向第二定滑轮(30)和第三定滑轮(31)之间的系留绳;所述第二绞盘(43)上绕有连向收放器(4)的系留绳;所述第一绞盘(42)和第二绞盘(43)收放系留绳方向相反;所述驱动箱(39)内的输入轴(40)上设有单向齿轮(44)和单向链轮(45);所述驱动箱(39)内的输出轴(41)上设有与单向齿轮(44)啮合的固定齿轮(46)、与单向链轮(45)通过链条(47)连接的固定链轮(48);所述单向齿轮(44)和单向链轮(45)驱动旋转方向相反;所述输出轴(41)连接发电机;所述收放器(4)包括两个与第一驱动器(3)和第二驱动器(5)一一对应的收放单元(49);所述收放单元(49)包括控制电机(50)、第三绞盘(51)和支架(52);所述第三绞盘(51)设置在支架(52)上;所述控制电机(50)的输出轴(41)通过第一连接器(53)可拆卸连接第三绞盘(51)的中心轴的输入端;两个收放单元(49)的第三绞盘(51)的中心轴的输出端通过第二连接器(54)可拆卸连接;所述第三绞盘(51)上绕有连向对应的第二绞盘(43)的系留绳;两个收放单元(49)的第三绞盘(51)同步转动时,两个第三绞盘(51)收放系留绳方向相反;所述控制电机(50)和主控制器(8)电连接。

2.根据权利要求1所述的往复式伞梯发电装置,其特征在于:所述第二伞梯(7)包括通过系留绳依次连接第二浮空器(13)、第二小伞(14)、第二中伞(15)和第二大伞(16);所述第二大伞(16)通过系留绳连接第二转向器(6);所述第二浮空器(13)通过充气产生向上的升力;所述第二小伞(14)、第二中伞(15)和第二大伞(16)通过风流产生向上的升力;所述第二小伞(14)、第二中伞(15)和第二大伞(16)均具有升力依次增加的收缩姿态、半张开姿态和完全张开姿态,且均通过主控制器(8)控制;所述第二小伞(14)、第二中伞(15)和第二大伞(16)在完全张开姿态时受到的升力依次增加。

3.根据权利要求2所述的往复式伞梯发电装置,其特征在于:还包括主电源(17)和主无线模块(18);所述主电源(17)、主无线模块(18)分别和主控制器(8)电连接;所述第一小伞(10)、第一中伞(11)、第一大伞(12)、第二小伞(14)、第二中伞(15)和第二大伞(16)均包括伞控制器(19)、伞无线模块(20)、伞电源(21)、电动伸缩杆(22)、顶盘(23)、底盘(24)、若干个上支撑架(25)和若干个下支撑架(26);所述伞无线模块(20)、伞电源(21)、电动伸缩杆(22)分别和伞控制器(19)电连接;所述电动伸缩杆(22)固定端设有顶盘(23),伸缩端设有底盘(24);若干个上支撑架(25)一端和若干个下支撑架(26)一端一一对应铰接;若干个上支撑架(25)另一端和顶盘(23)铰接;若干个下支撑架(26)另一端和底盘(24)铰接;若干个上支撑架(25)和若干个下支撑架(26)外裹有蒙皮;所述主无线模块(18)和所有的伞无线模块(20)无线连接。

4.根据权利要求3所述的往复式伞梯发电装置,其特征在于:所述第一小伞(10)、第一中伞(11)、第一大伞(12)、第二小伞(14)、第二中伞(15)和第二大伞(16)上均设有高度传感器(27);所述高度传感器(27)与对应的伞控制器(19)电连接;所述第一大伞(12)和第二大伞(16)上均设有拉力传感器;所述拉力传感器用于监测第一大伞(12)与第一转向器(2)之间系留绳上的拉力或第二大伞(16)与第二转向器(6)之间系留绳上的拉力;所述第一大伞(12)的拉力传感器与第一大伞(12)的伞控制器(19)电连接;所述第二大伞(16)的拉力传感器与第二大伞(16)的伞控制器(19)电连接。

5.根据权利要求1所述的往复式伞梯发电装置,其特征在于:所述转向箱(28)顶部设有感应筒(32);所述感应筒(32)内设有两个相对设置的行支架(33)和两个相对设置的纵支架(34);两个行支架(33)和两个纵支架(34)围成矩形框;所述系留绳穿过矩形框;一个行支架(33)上设有若干个排成一排的第一激光发射器(35),另一个行支架(33)上设有若干个和第一激光发射器(35)一一对应的第一激光接收器(36);一个纵支架(34)上设有若干个排成一排的第二激光发射器(37),另一个纵支架(34)上设有若干个和第二激光发射器(37)一一对应的第二激光接收器(38);所述第一激光发射器(35)、第一激光接收器(36)、第二激光发射器(37)、第二激光接收器(38)和主控制器(8)电连接。

6.往复式伞梯发电方法,其特征在于:采用如权利要求2所述的往复式伞梯发电装置,具体包括上升步骤、正常工作步骤、升力提升步骤、非正常工作步骤和下降步骤;

所述上升步骤具体为:向第一浮空器(9)和第二浮空器(13)充气,使第一浮空器(9)和第二浮空器(13)上升;当第一浮空器(9)通过系留绳拉动第一小伞(10)升空后,主控制器(8)第一小伞(10)为完全张开姿态,第一小伞(10)通过系留绳拉动第一中伞(11)升空后,主控制器(8)控制第一中伞(11)为完全张开姿态,第一中伞(11)通过系留绳拉动第一大伞(12)升空后,主控制器(8)控制第一大伞(12)为半张开姿态;当第二浮空器(13)通过系留绳拉动第二小伞(14)升空后,主控制器(8)控制第二小伞(14)为完全张开姿态,第二小伞(14)通过系留绳拉动第二中伞(15)升空后,主控制器(8)控制第二中伞(15)为完全张开姿态,第二中伞(15)通过系留绳拉动第二大伞(16)升空后,主控制器(8)控制第二大伞(16)为半张开姿态;当第一伞梯(1)和收放器(4)之间的系留绳绷直后,收放器(4)释放第一伞梯(1)和收放器(4)之间的系留绳,使第一伞梯(1)达到设定工作高度;当第二伞梯(7)和收放器(4)之间的系留绳绷直后,收放器(4)释放第二伞梯(7)和收放器(4)之间的系留绳,使第二伞梯(7)达到设定工作高度;

所述正常工作步骤具体为:当第一伞梯(1)和第二伞梯(7)达到设定工作高度后,主控制器(8)控制第一中伞(11)和第二中伞(15)为半张开姿态;主控制器(8)控制第一大伞(12)为完全张开姿态,第二大伞(16)为收缩姿态,第一伞梯(1)升力大于第二伞梯(7)升力;第一伞梯(1)上升,使第一伞梯(1)通过系留绳带动第一驱动器(3)正向运行,同时带动收放器(4)释放第一伞梯(1)侧的系留绳,收放器(4)同步收纳第二伞梯(7)侧的系留绳,使收放器(4)通过系留绳带动第二驱动器(5)反向运行,第二伞梯(7)下降;第一大伞(12)和第二大伞(16)达到设定极限高度后,主控制器(8)控制第二大伞(16)为完全张开姿态,第一大伞(12)为收缩姿态,第二伞梯(7)升力大于第一伞梯(1)升力;第二伞梯(7)上升,使第二伞梯(7)通过系留绳带动第二驱动器(5)正向运行,同时带动收放器(4)释放第二伞梯(7)侧的系留绳,收放器(4)同步收纳第一伞梯(1)侧的系留绳,使收放器(4)通过系留绳带动第一驱动器(3)反向运行,第一伞梯(1)下降;第一伞梯(1)和第二伞梯(7)通过循环交错升降使系留绳带动第一驱动器(3)和第二驱动器(5)不断运行,从而使发电机不断发电;

所述升力提升步骤具体为:在正常工作步骤中,当第一伞梯(1)和第一转向器(2)之间的拉力或第二伞梯(7)和第二转向器(6)之间的拉力低于设定拉力时,主控制器(8)控制第一大伞(12)为完全张开姿态,第二大伞(16)为收缩姿态时,主控制器(8)控制第一中伞(11)为完全张开姿态,第二中伞(15)为收缩姿态;主控制器(8)控制第二大伞(16)为完全张开姿态,第一大伞(12)为收缩姿态时,主控制器(8)控制第二中伞(15)为完全张开姿态,第一中伞(11)为收缩姿态;当第一伞梯(1)和第一转向器(2)之间的拉力或第二伞梯(7)和第二转向器(6)之间的拉力不低于设定拉力时,恢复正常工作步骤;

所述非正常工作步骤具体为:当第一伞梯(1)和第一转向器(2)之间的系留绳方向或第二伞梯(7)和第二转向器(6)之间的系留绳方向超过设定改变频率,则主控制器(8)控制第一大伞(12)和第二大伞(16)为收缩姿态;

所述下降步骤具体为:主控制器(8)控制第一大伞(12)和第二大伞(16)为收缩姿态,第一中伞(11)和第二中伞(15)为半张开姿态;收放器(4)收回第一伞梯(1)和收放器(4)之间的系留绳、第二伞梯(7)和收放器(4)之间的系留绳;当第一大伞(12)和第二大伞(16)低于设定回收高度时,主控制器(8)控制第一中伞(11)和第二中伞(15)为收缩姿态;当第一大伞(12)和第二大伞(16)到达地面时,主控制器(8)控制第一小伞(10)和第二小伞(14)为收缩姿态。