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专利号: 2021114026967
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:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种利用太阳能与风能发电的飞行装置,其特征在于,它包括:发电风机组(4),发电风机组(4)包括具有筒体结构的壳体(16),壳体(16)两端均呈开口状,壳体(16)内安装有风机叶片(18),风机叶片(18)沿壳体(16)的轴线方向布置多个,风机叶片(18)上装配连接有发电机组(31),发电风机组(4)用于将风能转化为电能;

太阳能发电机翼(3),设于发电风机组(4)的两侧,太阳能发电机翼(3)的上端面上安装有柔性太阳能薄膜电池组(15),太阳能发电机翼(3)通过柔性太阳能薄膜电池组(15)将光能转化为电能;

浮空气囊(2),浮空气囊(2)安装在发电风机组(4)上,浮空气囊(2)用于为飞行装置提供辅助浮力;

所述发电风机组(4)和太阳能发电机翼(3)上均设置有电力接口,发电风机组(4)和太阳能发电机翼(3)通过电力接口对外输出电能。

2.如权利要求1所述的利用太阳能与风能发电的飞行装置,其特征在于,所述太阳能发电机翼(3)的下端面上设置有第一装置箱(5),所述第一装置箱(5)位于所述发电风机组(4)的一侧,所述第一装置箱(5)的内部安装有雷电传感器模块(20)、气囊传感器模块(21)、风机传感器模块(22)和扩展模块(23),所述雷电传感器模块(20)用于监测高空环境的雷电情况,所述气囊传感器模块(21)用于监测浮空气囊(2)内的气压,所述风机传感器模块(22)用于监测发电风机组(4)的转速,所述扩展模块(23)用于接收和处理监测数据,并对外发出处理后的数据。

3.如权利要求2所述的利用太阳能与风能发电的飞行装置,其特征在于,所述雷电传感器模块(20)包括用于监测雷电的闪电定位仪(401)、用于避雷的避雷器元件(402)以及用于监测电流的电流监测计(403),所述气囊传感器模块(21)包括用于向浮空气囊(2)内输送氦气的氦气机(501)以及用于监测浮空气囊(2)内气压的压力计(502),所述风机传感器模块(22)包括用于监测风机叶片(18)转速的转速计(601)以及用于监测风机叶片(18)通道振动的通道振动监测仪(602),所述扩展模块(23)包括用于GPS定位的GPS定位器(701)、用于监测飞行装置空中移动的速度的空速计(702)以及用于接收和处理监测数据的中央控制处理器(703),第一装置箱(5)内各传感器元件通过线路连接中央处理器(703),所述中央处理器(703)通过数据线路(7)连接数据存储器(14),所述数据存储器(14)用于连接地面控制计算机(13),以将数据传输给地面控制计算机(13)。

4.如权利要求3所述的利用太阳能与风能发电的飞行装置,其特征在于,所述太阳能发电机翼(3)的下端面上还设置有第二装置箱(6),所述第二装置箱(6)位于所述发电风机组(4)未设置第一装置箱(5)的一侧,第二装置箱(6)的内部安装有湿度传感器模块(25)、风传感器模块(26)和飞行姿态传感器模块(27),所述湿度传感器模块(25)用于监测高空环境的温湿度数据,所述风传感器模块(26)用于监测高空环境的风力数据,所述飞行姿态传感器模块(27)用于监测飞行装置的姿态。

5.如权利要求4所述的利用太阳能与风能发电的飞行装置,其特征在于,所述湿度传感器模块(25)包括用于监测雨量的雨量计(101)、用于监测温湿度的温湿计(102)和干湿球温度计(103)、用于监测气压的气压计(104),所述风传感器模块(26)包括用于监测风速的风速计(201)、用于监测风向的风向标(202)以及用于监测风力的风力计(203),所述飞行姿态传感器模块(27)包括用于监测飞行装置姿态的陀螺仪(301)和水平仪(303)、用于监测高度的高度计(302),第二装置箱(6)内各传感器元件通过线路连接中央处理器(703),以将监测的数据传递给中央处理器(703)。

6.如权利要求1-5任一所述的利用太阳能与风能发电的飞行装置,其特征在于,所述发电风机组(4)上安装有降落伞装置盒(1),所述降落伞装置盒(1)内容纳有降落伞(28),飞行装置下落时通过降落伞装置盒(1)实现降落。

7.如权利要求6所述的利用太阳能与风能发电的飞行装置,其特征在于,所述降落伞装置盒(1)通过缆绳(29)连接降落伞(28),降落伞(28)需要被打开时,降落伞装置盒(1)通过释放缆绳(29)来打开降落伞(28)。

8.一种如权利要求1-7任一所述的利用太阳能与风能发电的飞行装置的发电系统,其特征在于,所述飞行装置连接有电力牵引缆绳(8),所述电力牵引缆绳(8)的一端连接发电风机组(4)和太阳能发电机翼(3)的电力接口,其另一端连接发电站(12),以将电能输送至发电站(12)。

9.如权利要求8所述的利用太阳能与风能发电的飞行装置的发电系统,其特征在于,所述电力牵引缆绳(8)与发电站(12)之间还设置有卷扬机(9),所述卷扬机(9)用于收卷或释放连接于飞行装置的电力牵引缆绳(8),卷扬机(8)还通过电力牵引缆绳(8)依次连接旋转平台(10)、稳压器(11)和发电站(12),以将电力输送给发电站(12)。

10.一种如权利要求9所述的利用太阳能与风能发电的飞行装置的发电系统的发电方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、飞行装置升空时,采用动力或/和无动力的方式进行升空,待飞行装置到达预定高度后,太阳能薄膜电池组(15)与发电风机组(4)共同发电,利用转速计(601)的信号数据反馈,通过地面控制计算机(13)控制风机叶片(18)的转速保持合理状态,此时飞行装置达到稳定工作状态,电力牵引缆绳(8)稳定地向地面输出电能;

S2、在稳定发电过程中,雷电传感器模块(20)、气囊传感器模块(21)、风机传感器模块(22)、扩展模块(23)、湿度传感器模块(25)、风传感器模块(26)、飞行姿态传感器模块(27)全部正常运转,各传感器模块监测装置运行状况,并将监测数据通过数据线路(7)向地面控制计算机(13)反馈情况,以便进行调节;

S3、当遇到突发状况或需正常回收飞行装置时,启动卷扬机(9)收卷电力牵引缆绳(8),使飞行装置高度逐步下降;当有突发状况导致飞行装置掉落时,飞行姿态传感器模块(27)将监测数据传递至中央控制处理器(703),以便反馈信号控制降落伞装置盒(1)释放降落伞(28)。