基于triz理论的风筝发电装置的创新设计课件

基于TRIZ理论的风筝发电装置的创新设计 团队 萃智之家 汇报人 赵小林 学院和班级 船舶工程学院20080118班 指导老师 史冬岩马勇 小组成员 王宇 韩颖骏金善勤 作品来源 准备发表的专利 风能是清洁的可再生能源 取之不尽 用之不竭 大力发展风电 这已经成为世界上的共识 现成能量资源 HarbinEngineeringUniversity 目前风力发电装置主要是安装在低空的水平轴风力发电机在发电过程中会产生较大的噪音 并且低空风能密度小 HarbinEngineeringUniversity 距地面大约500米至1 2万米的中高空中 有足够全世界使用的风能 高空风速度很快 可以在全球范围内迅速蔓延 同时比地面风更易于预测 如果将这些风能全部转变为电能 则可以满足全世界百倍的电力需求 21世纪什么最贵 可再生资源 又是一种待开发的新能源 为实现中高空风能发电 提高风能发电的安全性 降低故障率 并解决风能发电带来的噪音问题 本文基于创新设计理论TRIZ设计了一种新型的风筝发电装置 中高空风速大 风能密度大 但将相对笨重的风能发电装置升到空中技术难度较大 不安全 中高空环境相对恶劣 容易使风能发电装置产生故障并且维修不方便 矛盾11 在现有技术条件下 如果想提高风力发电的功率 如果在低空 则需要增加发电叶片的尺寸 2 如果要将风力发电装用塔架方式将其架到高空 需要的塔架高度会增大 技术难度高 中高空环境相对恶劣 装置容易损坏 一旦坏掉维修困难 并且后期的管理与维修难度较大 以上矛盾为技术矛盾 HarbinEngineeringUniversity 还是有困难啊 HarbinEngineeringUniversity 技术矛盾中的特性描述为相应的39个通用工程参数 提高风力发电的功率 第39条 功率 增加发电叶片的尺寸 第3条 动物长度 需要的塔架高度会增大 第23条 物质损耗 高空环境相对恶劣 装置容易损坏 第35条 适应性 维修困难 第34条 可修复性 后期的管理与维修难度较大 第38条 自动化程度 HarbinEngineeringUniversity 矛盾2风筝发电装置的模型在具体实施过程中还有许多问题 由于风向在一段时间内基本保持不变 所以转盘所受到的风筝的拉力都是朝一个方向 要想让转盘转起来 转盘所受的主动力矩必须大于阻力矩 而要想改变力矩的大小 要么改变力的大小 改变风筝的拉力 要么改变力臂的大小 改变转杆的长度 在现有技术条件下 改变力臂更容易实现 但由于转盘的转动 某一位置时的主动力矩在下一个位置可能变成阻力矩 所以转盘不会转动起来 如何解决 转换成物理矛盾既希望转杆长 又希望转杆段 当转杆在主动力矩的位置时 希望转杆长些 以便增大主动力矩 当转杆在阻力矩的位置时 希望转杆段些 以便减小阻力矩 HarbinEngineeringUniversity 解决矛盾 我们可以利用分离原理中的空间分离原理来解决矛盾 如图4为分离原理与40个发明原理的关系 HarbinEngineeringUniversity 原理4非对称法提示将整个转盘转动的轨迹从对称的圆形变为非对称的 原理7套叠法提示将转杆做成可以收缩的套叠的形式 总结 这些原理建议的解决方法是可以在转盘边加一椭圆形限位板 当转杆转到椭圆形限位板范围之内时 转杆由于受到压缩会收缩 这样在椭圆形限位板范围之内的转杆的长度会小于在椭圆形限位板范围之外的转杆的长度 从而导致两边力矩不同 转盘会转动起来 伞状风筝 绳索 HarbinEngineeringUniversity 齿轮 发电机 中心轴 固定装置 可伸缩转杆 转盘 椭圆形限位板 可伸缩支撑腿 HarbinEngineeringUniversity 限位突起 限位轮 长杆 圆柱形弹簧 第一级转杆 风筝平衡器 风筝平衡器 第二级转杆 限位孔 滚轮 可动插销 条形弹簧 可动插销 在未遇到椭圆形限位板3之前处于自然伸长状态 由于可动插销19阻止了第一级转杆16与第二级转杆11之间的相对运动 所以即使受到绳索22的拉力作用也不会收缩 限位突起12会阻止长杆18被拉出 预先反作用法 动态法 条形弹簧 可动插销 当遇到椭圆形限位板3时 圆柱形滚轮9会在椭圆形限位板3上滚动 减少摩擦力 由于受到椭圆形限位板3的挤压 长杆18会向里推进 推动可动插销19转动 取消了阻止 第二级转杆11会向第一级转杆16内收缩 从而可伸缩转杆1的总长度会减少 预先作用法 HarbinEngineeringUniversity 可伸缩支撑腿5下部分埋入地下进行固定 可以调节高度 从而改变转盘2所在平面与绳索22的夹角 在保证绳索22不会相互缠绕的基础上 可以尽量减少转盘2所在平面与绳索22的夹角 从而增大绳索22拉力F在转盘2所在平面上的分力 非对称法 椭圆形限位板3垂直于转盘2所在的平面并且可以以中心轴7为中心公转 当风向改变时 可以人工或电脑控制调节椭圆形限位板3与绳索22拉力在水平方向分力的夹角 最佳方位为图10所示 椭圆