Электростанция гирляндная
Изобретение относится к области энергетики. Электростанция гирляндная содержит смонтированные на двух трубчатых валах 1 движители 2, сформированные в прямолинейно-горизонтальные гирлянды 3, которые исходят веером от здания электростанции 4, и вращающие электрогенераторную установку 5. Внутренние концы 7 трубчатых валов 1 каждой гирлянды 3 жестко связаны между собой. Корпус 8 электростанции имеет карусельный тип, установлен вокруг вращающей электрогенераторную установку центральной оси и выполнен в виде трубчатых валов 1, внутренние концы 7 которых жестко связаны между собой посредством ступицы 9. Наружные концы 12 трубчатых валов, содержащие движители, расположены попарно диаметрально противоположно и объединены в прямолинейно-горизонтальные гирлянды 3. Каждый движитель выполнен в виде энергетической установки, представляющей собой покрытый с внешней стороны диэлектриком шар - реактор 13 с соплами 14 и 15, со светоотражающей внутренней поверхностью, оснащенный источниками света 21, и соленоидами 22, 23, 24, расположенными в передней, задней и в боковой частях стенок сферы реактора 13, оснащенной вынесенными за пределы реактора источниками инертного газа 26, компрессорами 29 с воздуховодами 27 для создания вакуума в реакторе, и системой электропитания 31, связанной с электрогенераторной установкой 5. Переднее сопло 14 каждой энергетической установки выполнено с клапаном 16, заднее сопло 15 - с диафрагмой 17. Использование изобретения позволит повысить мощность, надежность и мобильность. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства.
Известен движитель в виде энергетической установки, содержащей корпус с соплом и системой электропитания, который выполнен в форме шара, покрытого с внешней стороны кожухом с диэлектриком, и представляет собой реактор со светоотражающей внутренней поверхностью, оснащенный источниками света, инертного газа и соленоидами, расположенными вертикально, причем один из соленоидов расположен в боковой части стенок сферы реактора, второй - в стенке верхней части верхней полусферы реактора, а третий - в стенке нижней части нижней полусферы, при этом источники света сориентированы в одну сторону по периметру горизонтально вдоль стенок реактора в его центральной части, источник инертного газа оснащен форсунками, а система электропитания вынесена за пределы энергетической установки, корпус выполнен, по меньшей мере, с одним соплом, выполненным с диафрагмой, причем соленоиды расположены симметрично относительно оси симметрии Х-Х, а источники света установлены под приливами, расположенными по периметру горизонтально вдоль стенок реактора в его центральной части (см. патент РФ на п.м. №61364, МПК F03H 1/00, опубл. 2007.02.27).
Однако известная энергетическая установка имеет недостаточные эксплуатационные возможности.
Данный недостаток обусловлен тем, что она создана только для получения движения автономно самой установки и отсутствуют переходящие звенья для перевода ее в разряд электростанции для использования электроэнергии для различных хозяйственных нужд.
Известна ветряная гирляндно-горизонтальная электростанция, содержащая ветродвижители, смонтированные на опорных столбах, объединенных в несколько прямолинейно-горизонтальных гирлянд, вращающих каждая только свой электрогенератор, а на валу каждого ветродвижителя смонтировано несколько универсальных турбин, состоящих каждая из двух трехлопастных пропеллеров, кромки лопастей которых выполнены гибкими, при этом каждый пропеллер вырезан из заготовки круглой формы из тонкого упругого кордового полотна так, что три прямых разреза от кромки круга к его центру на длину 2/3 его радиуса выполнены под углом 120° друг к другу, причем не прорезанная часть круга является ступицей пропеллера, а три уголковые кромки лопастей из образовавшихся шести от этих разрезов отогнуты к центру ступицы, чередуясь через одну, образуют три полуцилиндрические насаженные на вал лопасти пропеллера, причем в центре ступицы выполнено отверстие для насадки лопастей пропеллера на вал и по одному отверстию выполнено на трех уголковых кромках лопастей, все кромки отверстий с обеих сторон усилены кордовыми шайбами, а второй пропеллер установлен своей тыльной стороной к тыльной стороне первого пропеллера, его угловые кромки загнуты в другую сторону, при этом лопасти первого пропеллера симметричны с лопастями второго относительно разделяющей пропеллеры плоскости, при монтаже пропеллеров устанавливают три ограничительные втулки длиной 1/3 радиуса круглой заготовки: одна втулка между тыльными сторонами пропеллеров и по одной втулке между уголковыми кромками лопастей каждого пропеллера и их ступицами, оба пропеллера турбины скреплены между собой двумя шпильками, а два угольника с наружных торцевых сторон турбины скрепляют болтами оба ее пропеллера с валом ветродвижителя. (См патент РФ №2231680 МПК F03D 3/00, оп.27.04.2007.)
Недостатком известной электростанции является низкий КПД, надежность, и ограниченные эксплуатационные возможности.
Данный недостаток обусловлен тем, что при высокой ветровой нагрузке и шторме не исключены поломки. Оптимальная ветровая нагрузка для работы такой электростанции достигается далеко не в каждой географической зоне.
Известна также принятая за прототип парусная ветряная гирляндно-горизонтальная электростанция, содержащая четыре паруса на каждом ветродвижителе, смонтированных на его валу, являющихся рабочими лопастями, причем движители сформированы в гирлянды, вращающие тихоходные электрогенераторы, ветродвижители смонтированы на трубчатых опорных столбах, а горизонтальные прямолинейные гирлянды исходят веером от здания электростанции, причем каждая гирлянда содержит трубчатые валы, концы которых жестко связаны между собой зажимами, образуя общие силовые валы (см. патент РФ.№2184266, МПК F03D 3/00, оп.27.06.2002).
Недостатком известной электростанции является низкая надежность, мобильность, мощность и техника безопасности.
Данный недостаток обусловлен тем, что при слабой ветровой нагрузке парусная ветряная гирляндно-горизонтальная электростанция имеет небольшую мощность и низкий КПД или вообще неработоспособна, наличие парусов при сильной ветровой нагрузке значительно снижает технику безопасности, а также ее мобильность.
Техническим результатом, обеспечиваемым настоящим изобретением, является повышение мощности, надежности и мобильности, а также техники безопасности и эксплуатационных возможностей, позволяющих использовать ее в отдаленных труднодоступных районах.
Поставленная цель достигается тем, что электростанция гирляндная, содержащая смонтированные, по меньшей мере, на двух трубчатых валах движители, сформированные в прямолинейно-горизонтальные гирлянды, которые исходят веером от здания электростанции, вращающие электрогенераторную установку, при этом концы трубчатых валов каждой гирлянды жестко связаны между собой, согласно изобретению представляет собой вращающийся корпус карусельного типа, установленный вокруг вращающей электрогенераторную установку центральной оси, выполненный в виде трубчатых валов, внутренние концы которых жестко связаны между собой посредством ступицы, являющейся центральной частью упомянутого корпуса, закрепленной на центральной оси, а наружные концы трубчатых валов, содержащие движители, расположены попарно диаметрально противоположно и объединены в прямолинейно-горизонтальные гирлянды, причем каждый движитель выполнен в виде энергетической установки, представляющей собой покрытый с внешней стороны диэлектриком шар - реактор с одним и более соплами, со светоотражающей внутренней поверхностью, оснащенный источниками света, и соленоидами, расположенными в передней, задней и в боковой частях стенок сферы реактора, оснащенной вынесенными за пределы реактора источниками инертного газа, компрессорами с воздуховодами для создания вакуума в реакторе, и системой электропитания, связанной с электрогенераторной установкой, при этом переднее сопло каждой энергетической установки выполнено с клапаном, заднее - с диафрагмой, а центральная ось выполнена в виде вала, ступица выполнена куполообразной и в ее полости купола установлены источники инертного газа и компрессоры с воздуховодами для создания вакуума в реакторе, система электропитания выполнена в виде аккумуляторных батарей, источники света энергетической установки сориентированы в одну сторону по периметру вертикально вдоль стенок реактора в его центральной части, кроме того, она также может быть выполнена гирляндно-вертикальной, содержащей смонтированные, по меньшей мере, на двух трубчатых валах движители, сформированные в прямолинейно-вертикальные гирлянды, вращающие электрогенераторную установку.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
В отличие от аналогов и прототипа, в конструктивные элементы которых входят паруса и гибкие пропеллеры из кордового полотна, выполнение заявленной конструкции электростанции, которая может содержать неопределенное количество энергетических установок, каждая из которых выполнена в форме шара, покрытого с внешней стороны кожухом с диэлектриком, и представляет собой реактор со светоотражающей внутренней поверхностью, оснащенный источниками света, инертного газа и соленоидами, с системой электропитания, которая вынесена за пределы энергетической установки, позволяет получить электроэнергию в отдаленных, находящихся далеко от мест заправки топливом, труднодоступных районах, например на дрейфующих станциях, полярных островах и т.д., что говорит о высоких эксплуатационных возможностях заявляемой электростанции гирляндной. Энергоустановки такой электростанции гирляндной могут иметь различные размеры и изготавливаться серийно, а затем поставляться в любые глубинки и труднодоступные для поставки топлива районы, т.е. имеют высокие эксплуатационные возможности и возможность получить любую мощность, в зависимости от количества гирлянд с движителями. Полученная в реакторе энергетической установки заявляемой электростанции гирляндной ионизированная плазма и ее длительное использование исключает большой расход инертного газа (топлива), т.е. его запасов, что повышает КПД и снижает общий вес энергетической установки. Вращение плазмы (плазменный ветер), создаваемое фотонами света в магнитном поле, вызывает бетатронное излучение, которое является препятствием образования высокой температуры, что также повышает технику безопасности и эксплуатационные качества заявляемой электростанции гирляндной, которая может иметь различные размеры сферы реактора движителя и различное количество движителей (гирлянд), в зависимости мощности, которую требуется получить от нее, от области и места применения. С учетом того, что любая сфера реактора легко транспортируема, кроме того, выход за пределы энергетической установки ионизированной плазмы не создает опасности для окружающей среды, поэтому заявляемая электростанция экологически безопасна и надежна в эксплуатации и при транспортировке. Выполнение вращающихся частей электростанции гирляндной в виде вращающегося корпуса карусельного типа, установленного вокруг вращающей электрогенераторную установку выполненной в виде вала центральной оси, повышает надежность всего вращающегося корпуса и одновременно его долговечность, а также увеличивает срок службы электростанции гирляндной. В совокупности с упомянутыми признаками, в том числе известными, а именно наличием трубчатых валов, внутренние концы которых жестко связаны между собой посредством ступицы, являющейся центральной частью упомянутого корпуса, закрепленной на выполненной в виде вала центральной оси, и с учетом того, что наружные упомянутые концы трубчатых валов содержат движители, которые расположены попарно диаметрально противоположно и объединены в прямолинейно-горизонтальные гирлянды, а движителями, в свою очередь, являются упомянутые выше энергоустановки, достигается одновременно повышение мощности, надежности и мобильности, а также техники безопасности и эксплуатационных возможностей, позволяющих использовать заявляемую электростанцию гирляндную в отдаленных труднодоступных районах, например в Российских глубинках. Заявляемое изобретение может быть использовано при реализации национальных проектов с получением технического результата, заключающегося в получении энергии в районах страны с труднодоступной транспортной сетью, например в районах Тюменской области, Алтая, Красноярского края и т.д.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналоге и прототипе заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог-прототип, характеризующийся признаками, идентичными признакам заявляемого изобретения «Электростанция гирляндная», а определение прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «новизна», согласно действующего законодательства.
По мнению заявителя сущность заявляемого изобретения «Электростанция гирляндная» не следует главным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на достигаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения «Электростанция гирляндная» критерию "изобретательский уровень".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемой электростанции гирляндной, может быть многократно использована в производстве аналогичных электростанций, например, при реализации национальных проектов с получением технического результата, заключающегося в получении энергии в районах страны с труднодоступной транспортной сетью, а также на автономных транспортных средствах, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».
Сущность заявляемого изобретения «Электростанция гирляндная» поясняется примером конкретного выполнения, где
- на фиг.1 изображена схема электростанции гирляндно-горизонтальной;
- на фиг.2 изображен один из движителей - энергетическая установка - электростанции гирляндно-горизонтальной;
- на фиг.3 изображен корпус карусельного типа гирляндно-горизонтальной электростанции (вид сверху);
- на фиг.4 изображена схема электростанции гирляндно-вертикальной с двумя движителями;
- на фиг.5 изображена схема электростанции гирляндно-вертикальной с восемью движителями.
Электростанция гирляндная состоит из смонтированных на двух трубчатых валах 1 двух движителей 2, которые сформированы в прямолинейно-горизонтальные гирлянды 3, исходящие веером от здания электростанции 4, вращающие электрогенераторную установку 5 посредством оси - вала 6. Внутренние концы 7 трубчатых валов 1 каждой гирлянды 3 жестко связаны между собой. Электростанция гирляндно-горизонтальная включает также вращающийся корпус 8 карусельного типа, закрепленный на вращающей электрогенераторную установку 5 центральной оси, выполненной в виде вала 6. Таким образом, вращающийся корпус 8 выполнен в виде двух трубчатых валов 1, внутренние концы 7 которых жестко связаны между собой посредством ступицы 9, являющейся центральной частью вращающегося корпуса 8. Ступица закреплена в верхней 10 и нижней 11 частях на центральной оси, выполненной в виде вала 6. На наружных концах 12 трубчатых валов 1 установлены попарно диаметрально противоположно расположенные движители 2, объединенные в прямолинейно-горизонтальные гирлянды 3. Каждый движитель 2 выполнен в виде энергетической установки, представляющей собой реактор 13, выполненный с соплами 14 и 15. Переднее сопло 14 выполнено с электромагнитным клапаном 16, заднее сопло 15 выполнено с диафрагмой 17. Корпус 18 реактора выполнен из тугоплавкого материала, покрытый снаружи кожухом 19 в виде защитной оболочки, выполненной из диэлектрика. Оболочка 20 внутренней сферы реактора выполнена со светоотражающей внутренней поверхностью с источниками света 21 и с расположенными симметрично относительно оси симметрии У-У каждой энергетической установки соленоидами 22, 23, 24. Соленоид 22 расположен в боковой части стенок реактора, по существу, соленоид 22 как бы охватывает собой внутреннюю сферу реактора за исключением ее передней и задней частей. Соленоид 23 расположен в стенке передней части сферы реактора, по существу, он расположен на оси симметрии У-У и охватывает сопло 14, которое выполнено с электромагнитным клапаном 16. Соленоид 24 расположен в задней части сферы реактора, по существу, он тоже расположен на оси симметрии У-У сферы реактора и охватывает сопло 15, выполненное с диафрагмой 17. Источники света 21 установлены под приливами 25, расположенными по периметру вдоль внутренних стенок реактора в его центральной части и сориентированы в одну сторону. Вынесенные за пределы энергетической установки источники инертного газа 26 связаны посредством воздуховодов 27 с форсунками 28, а компрессоры 29 для создания вакуума в реакторе 13 посредством воздуховодов 27 связаны с внутренней полостью 30 реактора 13. Система электропитания энергетических установок 31 расположена внутри здания электростанции 4 и представляет собой аккумуляторные батареи, связанные с электрогенераторной установкой 5.
Электростанция гирляндная может быть выполнена гирляндно-вертикальной (фиг.4) и содержать смонтированные на двух и более трубчатых валах движители, сформированные в прямолинейно-вертикальные 32 гирлянды, вращающие электрогенераторную установку 5, при этом центральная ось выполнена в виде вала, направленного в стороны двух зданий электростанции гирляндной, например, состоящим из двух корпусов 33, 34.
Заявляемая энергетическая установка работает следующим образом.
С помощью компрессоров 29 и воздуховодов 27 создается вакуум в каждом реакторе 13. Во внутренней полости 30 реактора 13 вдоль стенок со светоотражающей внутренней поверхностью плотный поток движущихся фотонов вращается вокруг центра реактора. Рабочим телом в реакторе служит ионизованный газ (плазма). Из форсунок по воздухопроводам 27 из источников инертного газа 26, расположенных в корпусе 8, подается инертный газ, который ионизуется, так как молекулы газа диссоциируют (распадаются) на атомы, а последние под импульсами фотонов в потоке теряют электроны. Плотность светового потока у стенок реактора будет больше, чем в центре, поэтому образовавшаяся плазма (ионизованный газ) будет удерживаться в центре реактора, а при нарастании световой массы фотонов и увеличении массы газа давление в реакторе 13 резко возрастает. После открытия диафрагмы 17 заднего сопла 15 плазма вместе со световым потоком устремится из реактора 13 через сопло 15 во внешнюю среду. Ввиду разницы давлений между верхней и нижней частью внутри реактора, а также ввиду вращения вокруг центральной оси У-У плазма, увеличиваясь в объеме, будет легко и стремительно покидать реактор (эффект воронки). Однако ввиду разной скорости электронов и ионов электронов в нижней части потока будет больше, поэтому в плазме возникает вертикальное электрическое поле и пройдет электрический ток. Так как давление в плазме небольшое, то под действием избыточной электродинамической силы плазма с возрастающей скоростью будет стремиться к оси У-У. Образование плазмы и поток выброса ее из реакторов 13 движителей 2 происходит в течение некоторого времени, поэтому количество выброшенной плазмы в несколько раз больше объема реакторов 13. После выброса определенного количества плазмы система электропитания энергетических установок 31 в виде аккумуляторных батарей, которая вынесена за пределы реактора 13, подает напряжение на катушки соленоидов 22, 23, 24, что создаст магнитные поля, которые будут удерживать плазму. Часть плазмы они задержат в центре реактора, образовав магнитную ловушку, а выброшенные в пространство ионы плазмы заставят навиваться на силовые линии магнитного поля (фиг.3) (описано в книге Л.А. Арцимовича с.130 «Элементарная физика плазмы» М. 1969, третье издание, «Атомиздат», см далее Л.А.Арцимович) и, двигаясь по ним, создавать давление на заднюю часть корпуса 18 реактора 13 энергетической установки, сообщая движущую силу ему и, вращая прямолинейно-горизонтальные гирлянды, вращающемуся корпусу 8 карусельного типа, закрепленного на вращающей электрогенераторную установку 5 центральной оси, выполненной в виде вала 6. Выброс плазмы будет сопровождаться бетатронным излучением, которое будет препятствием для образования высокотемпературной плазмы. Однако энергии плазмы, находящейся в магнитной ловушке, будет достаточно, чтобы определенное время питать всю энергосистему электростанции гирляндной установки, вырабатывать электрический ток и создавать магнитное поле соленоидов. По мере истощения запасов плазмы в магнитной ловушке запас плазмы пополняется впрыскиванием в реактор порции инертного газа. Выброшенная в пространство плазма охлаждается внешней средой и не представляет угрозы для корпуса энергетической установки. Плазма, оставшаяся внутри реактора, будет удерживаться за счет создавшегося эффекта магнитного зеркала. Плазма, выброшенная за пределы энергетической установки, не будет являться частью внутренней системы энергетической установки, а будет искусственной и ионизированной частью внешней среды, создавая, своего рода, «плазменный ветер» (аналогично на с.173 в книге Л.А. Арцимовича). Однако после создания магнитного поля соленоидами энергетической установки она активизируется и, реагируя на магнитное поле, будет атаковать корпус 18 реактора сильнее с определенной (задней) стороны, ввиду того что масса иона больше массы электрона в 1840 раз (с.10 в книге Л.А. Арцимовича), чем и создаст движущую силу «F», которая будет вращать корпус 8 вокруг оси Х-Х, т.е. будет использована для вращения оси 6, выполненной в виде вала, связанной с ротором (не показан) электрогенераторной установки 5 электростанции гирляндной. Ионы и электроны плазмы, выброшенной за пределы корпуса энергетической установки, двигаясь по магнитным силовым полям магнитного поля в противоположном направлении, скапливаясь на противоположных полюсах магнитного поля, создадут вокруг энергетической установки внешнее электрическое поле, которое не даст выброшенной плазме деионизироваться. В то же время внешнее электрическое поле может быть использовано для подзарядки аккумуляторных батарей системы электропитания 31 электростанции гирляндной.
Электростанция гирляндная может также работать в усиленном лонгированном режиме, когда открытие магнитного клапана 16 переднего сопла 14 позволяет положительным ионам просачиваться из реактора также через его переднее сопло 14, активизируя тем самым процесс ионизации внешней плазмы, увеличивая массу, т.е. и силу давления плазмы на заднюю часть корпусов движителей энергетических установок, а значит усиливая скорость их вращения и скорость вращения оси, выполненной в виде вала 6, вращающей электрогенераторную установку.
Электростанция гирляндная может также работать в форсажном режиме, основанном на цикличном кратковременном изменении полярности переднего соленоида, что влечет за собой более мощный выброс во внешнюю среду положительных ионов газа, что, в свою очередь, способствует активизации общего процесса, но увеличит расход инертного газа.
Использование настоящего изобретения «Электростанция гирляндная» позволит повысить надежность, мобильность и технику безопасности, экологичность, эксплуатационные и функциональные возможности, позволяющие использовать ее в отдаленных труднодоступных районах, например на дрейфующих станциях, отдаленных от мест заправки топливом.
1. Электростанция гирляндная, содержащая смонтированные, по меньшей мере, на двух трубчатых валах движители, сформированные в прямолинейно-горизонтальные гирлянды, которые исходят веером от здания электростанции, вращающие электрогенераторную установку, при этом концы трубчатых валов каждой гирлянды жестко связаны между собой, отличающаяся тем, что она представляет собой вращающийся корпус карусельного типа, установленный вокруг вращающей электрогенераторную установку центральной оси, выполненный в виде трубчатых валов, внутренние концы которых жестко связаны между собой посредством ступицы, являющейся центральной частью упомянутого корпуса, закрепленной на центральной оси, а наружные концы трубчатых валов, содержащие движители, расположены попарно диаметрально противоположно и объединены в прямолинейно-горизонтальные гирлянды, причем каждый движитель выполнен в виде энергетической установки, представляющей собой покрытый с внешней стороны диэлектриком шар - реактор с одним и более соплами, со светоотражающей внутренней поверхностью, оснащенный источниками света, и соленоидами, расположенными в передней, задней и в боковой частях стенок сферы реактора, оснащенной вынесенными за пределы реактора источниками инертного газа, компрессорами с воздуховодами для создания вакуума в реакторе, и системой электропитания, связанной с электрогенераторной установкой, при этом переднее сопло каждой энергетической установки выполнено с клапаном, заднее - с диафрагмой.
2. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что центральная ось выполнена в виде вала.
3. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что ступица выполнена куполообразной.
4. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что в полости купола ступицы установлены источники инертного газа и компрессоры с воздуховодами для создания вакуума в реакторе.
5. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что система электропитания выполнена в виде аккумуляторных батарей.
6. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что источники света энергетической установки сориентированы в одну сторону по периметру вертикально вдоль стенок реактора в его центральной части.
