Аэроэнергостат

Изобретение относится к области высотной ветроэнергетики. Аэроэнергостат содержит воздухоплавательный модуль в составе мягкой газонаполненной оболочки, подвешенный под оболочкой ветросиловой блок, воздушно-винтовые электрические авиадвигатели переменной тяги и встречного вращения, привязные тросы и трос-кабель, протянутые от модуля до причального узла, включающего наземную тумбу. Ветросиловой блок включает свободно раскачивающуюся скобу, по центру горизонтальной полки которой установлена гондола с электрогенератором и радиально-лопастной турбиной, надетой с подветренной стороны гондолы на ось вращения, совпадающую с направлением ветра. Оболочка выполнена сигарообразной формы, включает баллонет с компрессором и притянута бандажными лентами к горизонтальной композитной платформе, имеющей выполненные с ней за одно целое продольный киль, носовые и кормовые оперения, трансмиссионный механизм изменения угла атаки авиадвигателей на набегающий ветер и подвеску ветросилового блока. Авиадвигатели установлены на кормовых оперениях симметрично относительно продольной оси симметрии сигарообразной оболочки, также симметрично расположены в носовых оперениях встроенные в них шарниры, к втулкам которых присоединены концы привязных тросов. Подвеска ветросилового блока представляет из себя прикрепленную снизу и поперек платформы перпендикулярно направлению ветра мостовую ферму, оконечности нижней горизонтальной балки которой равноудалены от продольной оси сигарообразной оболочки и имеют цилиндрические шарниры, к втулкам которых подвешены боковины скобы ветросилового блока, снаружи сигарообразной оболочки на уровне ее продольной оси закреплены датчики давления ветра, один датчик установлен на наветренном носу оболочки, а остальные датчики равномерно расставлены вдоль ее боковин. Наземная тумба имеет выступающую вверх ось вращения, соосные лебедки и трос-кабельную бухту, чьи приводные механизмы управляются программно, на вертикальную ось вращения наземной тумбы причального узла сначала надето ведомое зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с ведущей зубчатой шестеренкой, относящейся к реверсивному исполнительному механизму, а затем насажена горизонтальная балка, по центру которой находится трос-кабельная бухта, а на равноудаленных оконечностях балки располагаются лебедки. Изобретение направлено на устойчивое зависание воздухоплавательного модуля с ветросиловым блоком в заданной точке приземной атмосферы на высоте скоростных ветров, прежде всего непосредственно над причальным узлом аэроэнергостата, а также беспрепятственное перестроение модуля на боковой ветер. 4 ил.

 

Применяется для генерации энергии ветра в электроэнергию промышленных мощностей, достигаемых на высоте скоростных слоев атмосферы.

Настоящее энергетическое устройство относится к ветряным установкам, радиально-лопастная турбина которых имеет ось вращения, совпадающую с направлением ветра.

В прогнозе, опубликованном в 2018 году, агентством информации Минэнерго США указано на признаки скорой стагнации в американской и мировой ветроэнергетики наземного базирования, основанные на исчерпании благоприятных атмосферно-климатических пространств на суше для средневысотных ВЭУ промышленной мощности в индустриально развитых странах. Структура инвестиций в возобновляемую мировую энергетику впервые изменилась в пользу солнечной энергетики (+18%) и снизилась в ветровом сегменте (-12%). Дефицит земельных ресурсов, приемлемых для установки и эксплуатации промышленных ВЭУ, явился новейшим фактором сдерживания темпов роста мировой ветроиндустрии. При этом в отрасли продолжают иметь место хронические недостатки энергетических конструкций, прежде всего в части высокой стоимости строительства фундаментов, бетонных и стальных колонн. Известны попытки решить эту проблему посредством создания 150-метровых башен ВЭУ из клееной древесины, предпринятые немецкой компанией Timber Tower и шведским стартапом Mogvion, предложением проекта 200-метровой ветряной установки на фундаменте в виде железобетонного резервуара, заполненного водой, которые не дали положительных результатов. В этой связи ряд стран приступил к активной разработке высотных ветрогенераторов, относящихся к широкому классу систем ветряной энергии (AWE) без наземной опоры с воздушным базированием. При этом доставка и удержание ветрогенераторов в зоне скоростных ветров согласно рабочих концепций осуществляется воздухоплавательными или летательными средствами. Однако испытания таких высотных энергетических систем, проведенных с применением привязных аэростатов, американской компанией Mogenn Power и канадской кампанией Altaerosenergie выявили, что воздухоплавательные модули пилотных образцов мощностью 15 кВт под напором скоростных ветров значительно смещаются от наземных причальных узлов на расстояние 300-600 и более метров. При смене направленности ветра модули описываю круги, радиус которых равен упомянутым смещениям и таким образом установки занимают неприемлемо большие по площади территории, которые подлежат выводу из полезного оборота земель. Столь же нежелательные результаты дали пилотные проекты энергетического «воздушного змея» от компании Joby Energy и летающего крыла Wing 7, компания-разработчик которого Makani Power в результате признала, что их аппарат не целесообразно применять на суше, а только над морскими поверхностями, где территориальный фактор значения не имеет.

Известен аэростат ветроэнергетический (патент RU 2662101 С1, 11.12.2017), который содержит воздухоплавательный модуль, связанный тросами и трос-кабелем с наземным причальным узлом. Радиально-лопастная турбина модуля входит в состав ветросилового блока из мультипликатора и электрогенератора в корпусе гондолы и рамы с горизонтальной перекладиной.

Ветросиловой блок свободно подвешен под аэростатной оболочкой и при его промышленной мощности обладает столь значительным весом, что напор атмосферного потока до критической скорости ветра в 45 м/с не в состоянии изменить положения блока, при котором ось вращения турбины перестанет совпадать с направлением ветра. Для выравнивания направленности оси вращения турбины на ветер может использоваться трос-кабель, который в зависимости от обстоятельств натягивается или стравливается с барабана трос-кабельной бухты. Благодаря наличия на подветренной стороне шаровидной аэростатной оболочки по меньшей мере одного воздушно-винтового электрического авиадвигателя с переменной тягой, направленной против ветра, модуль противостоит напору на него ветряного потока, чем уменьшается его смещение от наземного причального узла в 2-3 раза по сравнению с известными пилотными аналогами. Соответственно существенно сокращается площадь территории, выводимой из полезного оборота земель под безопасную эксплуатацию высотной установки. Вместе с тем возможности прототипа ограничены наклоном тросовых связей воздухоплавательного модуля с причальным узлом, который не должен иметь к поверхности земли угол более 60-70°. В противном случае велика вероятность, что при перестроении модуля на изменившееся направление атмосферного потока произойдет скрещивание, перехлест и скручивание тросов, нарушение устойчивой пространственной ориентации модуля, а с ним и оси вращения турбины на ветер. Таким образом данное устройство по многом решает земельную проблему энергетических аппаратов воздушного базирования, но не устраняет ее полностью.

Напор скоростных ветров на аппараты системы AWE является основной причиной нежелательно больших смещений их высотных модулей от причальных узлов и на прямую зависят от парусности газонаполненных оболочек, которая может быть уменьшена за счет придания оболочкам улучшенных аэродинамических качеств при использовании продольно вытянутых горизонтально сигарообразных аэростатов, в которых возникает однако необходимость подавления продольной неустойчивости оболочек упомянутой конфигурации, склонных раскачиваться в нестабильных атмосферных потоках. В аэростате ветроэнергетического назначения (патент US 20110101692 А, 05.05.2011) в целях обеспечения продольной стабильности воздухоплавательного аппарата имеется аэродинамическое крыло, на оконечностях которого установлены гондолы с электрогенераторами и радиально-лопастными турбинами, насаженными с подветренных сторон силовых блоков на осях вращения, что должны совпадать с направлением ветра. Этой же цели служит оперения и рули, установленные в хвостовой части оболочки. Крыло с массивными ветросиловыми блоками, горизонтальные хвостовые оперения, а также вертикальные хвостовые рули крепятся непосредственно к мягкой газонаполненной оболочке, что создает в ней внутренние разрушающие напряжения и условия для утечек легкого газа. Жесткие каркасные кольца внутри аэростата (Fig. 4) поддерживают форму оболочки по центру масс воздухоплавательного модуля, но не способствуют прочности и герметичности узлов крепления. Натяжение и гладкость поверхности газонаполненной оболочки поддерживается баллонетом, в который закачивается забортный воздух. Атмосферные потоки могут набегать с разным напором на широко раздвинутые от оболочки турбины, тем самым нарушая ориентацию воздухоплавательного аппарата на ветер. Вынос ветросиловых на обе стороны от оболочки имеет свой прочностной предел, что исключает использование длинно лопастных турбин, без чего не возможна ветряная генерация промышленных мощностей.

Информационный поиск показал, что в качестве прототипа заявленного изобретения может быть также выбрана высотная ветроэнергетическая установка с турбиной вертикально-осевой системы (WO 2013189503 А2, опубл. 27.12.2013). Устройство имеет ряд существенных недостатков, обусловленных выбором шаровидной формы газонаполненной оболочки, которая не обладает оптимальным аэродинамическим качеством, применением ортогонально-лопастной турбины на вертикальной оси вращения (VAWT) с низким КПД преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, местами размещения и крепления воздушно-винтовых двигателей непосредственно на боковинах оболочки. В результате оболочка утяжелена необходимостью иметь жесткий внешний каркас с листовой обшивкой. Чтобы оторвать такую оболочку вместе с ветросиловым блоком от земли и поднять воздухоплавательный модуль на уровень скоростных высотных ветров требуется большой объем легкого газа. При этом увеличивается габариты оболочки и возрастает ее парусность. В результате воздушно-винтовые двигатели потребляют больше энергии для преодоления воздухоплавательным модулем напора ветра и удержания его над причальным узлом, для создания и поддержания устойчивой вертикальной ориентации оси вращения ортогонально-лопастной турбины, как необходимого условия эффективной работы систем VAWT.

В составе аэростатов ветроэнергетического назначения важную роль выполняют причальные узлы, поскольку они призваны, в том числе, минимизировать условия для скрещивания и перехлеста привязных тросов. Из развития воздухоплавательной техники известен аэростатно-плавательный ветрогенератор (патент RU 2576103 С1, 27.01.2015), чей причальный узел содержит наземное основание-тумбу с центральной свободно вращающейся вертикальной осью, на верхний, выступающей из тумбы конец которой насажена платформа с лебедками и трос-кабельной бухтой. Поворот платформы с оборудованием на ней осуществляется на упомянутой оси, когда ветер на рабочей высоте воздухоплавательного модуля меняет свое направление и модуль делает круговое пространственное перестроение, через привязные троса увлекая за собой платформу причального узла. Поворотная платформа причальной базы аэростата с ветряным ротором (патент US 4470563 А, 11.09.1984) отличается тем, что имеет консольную часть (Fig 7, 12), выдвинутую за пределы наземной опорной тумбы в подветренную сторону.

Сущность технических решений состоит в том, что в составе воздухоплавательного модуля аэроэнергостата используется сигарообразная оболочка улучшенной обтекаемости и малой парусности. Однако для такой формы газонаполненной оболочки является характерным продольная неустойчивость в турбулентных потоках скоростных ветров. Эта проблема в предлагаемом устройстве решается с помощью оптимизации размещения аэродинамических стабилизаторов и воздушно-винтовых электрических авиадвигателей переменной тяги со встречным вращением и изменяемым углом атаки на набегающий ветер. Специальной системой совместной ориентации высотного модуля и оборудования наземного причального узла устраняется вероятность скрещивания, перехлеста и скручивания привязных тросов, когда модуль, устойчиво зависший непосредственно над причальным узлом, перестраивается на боковой ветер. Применением горизонтальной композитной платформы ликвидированы условия возникновения локальных напряжений в мягком материале оболочки и ее разгерметизации, в противном случае возникающие при использовании газонаполненной оболочки в качестве крепежной базы.

Целью изобретения является устойчивое зависание воздухоплавательного модуля с ветросиловым блоком в заданной точке приземной атмосферы на высоте скоростных ветров, прежде всего непосредственно над причальным узлом аэроэнергостата, а также беспрепятственное перестроение модуля на боковой ветер.

Поставленная цель достигается тем, что используемая в составе воздухоплавательного модуля аэроэнергостата мягкая газонаполненная оболочка сигарообразной формы притянута бандажными лентами к горизонтальной платформе, композитная структура которой усиливает прочность и жесткость конструкции, уменьшая при этом ее вес на 20-30%. Платформа служит крепежной базой для носовых оперений со встроенными цилиндрическими шарнирами, кормовых оперений с воздушно-винтовыми электрическим авиадвигателями переменной тяги и встречного вращения с их общим трансмиссионным механизмом изменения угла атаки на набегающий ветер, продольного киля и поперечной, свисающей в плоскости перпендикулярной направлению ветра, мостовой фермы для подвески ветросилового блока, включающего свободно раскачивающуюся скобу, по центру горизонтальной полки которой установлена гондола с внутри корпусным электрогенератором и радиально-лопастной турбиной, одетой с подветренной стороны гондолы на ось вращения, совпадающую с направлением ветра. К втулкам шарниров носовых оперений присоединены и натянуты вниз привязные троса. Трос-кабель свисает от ветросилового блока, а боковины скобы подвешены к втулкам цилиндрических шарниров, которые предусмотрены на оконечностях нижней горизонтальной балки мостовой фермы. Снаружи сигарообразной оболочки на уровне ее продольной оси закреплены датчики давления ветра, из которых один датчик установлен на наветренном носу оболочки, а остальные датчики равномерно расставлены вдоль ее боковин. Состав причального узла дополнен зубчатой передачей вращения от реверсивного исполнительного механизма на вертикальную ось с насаженной на нее горизонтальной балкой, по центру которой располагается трос-кабельная бухта, а по краям установлены лебедки. Механические приводы оборудования на поворотной балке управляются программно.

На фиг. 1 показан общий вид аэроэнергостата; на фиг. 2 - вид со стороны ветра на воздухоплавательный модуль устройства; на фиг. 3 - вид снизу на тот же модуль (без ветросилового блока); на фиг. 4 - вид сверху на причальный узел аэроэнергостата.

Настоящий аэроэнергостат состоит из воздухоплавательного модуля и причального узла, соединенных привязными тросами 1 и трос-кабелем 2. В свою очередь воздухоплавательный модуль включает мягкую сигарообразную оболочку 3, наполненную легким газом, содержащую баллонет 4 в комплектации с компрессором 5 и притянутую бандажными лентами 6 к горизонтальной композитной платформе 7, имеющей выполненные за одно целое с ней продольный киль 8, носовые оперения 9 с цилиндрическим шарнирами 10, кормовые оперения 11 с воздушно-винтовыми электрическими авиадвигателями 12 переменой тяги и встречного в вращения с их общим трансмиссионным механизмом 13 изменения угла атаки на набегающий ветер, подвеску ветросилового блока, состоящего из скобы 14, гондолы 15 с электрогенератором и радиально-лопастной турбины 16, одетой с подветренной стороны гондолы на ось вращения, совпадающую с направлением ветра. Подвеска ветросилового блока представляет из себя свисающую от платформы в плоскости, перпендикулярной направлению ветра, мостовую ферму 17, оконечности нижней горизонтальной балки которой имеют цилиндрические шарниры 18. При этом шарниры носовых оперений, шарниры мостовой фермы, а также авиадвигатели кормовых оперений попарно раздвинуты и смещены симметрично от продольной оси сигарообразной оболочки. От втулок шарниров подвески отходят боковины скобы ветросилового блока, а к втулкам шарниров носовых оперений присоединены привязные троса, протянутые до лебедок 19. Трос-кабель свисает от ветросилового блока до трос-кабельной бухты 20, которая вместе с лебедками соосно установлена на горизонтальной балке 21 причального узла, способной поворачиваться на вертикальной оси 22, чей опорой служит наземная тумба 23. Повороты балки осуществляются реверсивным исполнительным механизмом 24, который передает вращение на ось причального узла, используя при этом собственную ведущую зубчатую шестеренку 25 и ведомое зубчатое колесо 26, установленное на части оси, выступающей из тумбы между этим наземным основанием и балкой. Команды на реверсивный исполнительный механизм поступают через процессор от датчиков давления ветра на газонаполненную оболочку. Датчики расставлены на поверхности оболочки на уровне ее продольной оси так, что один датчик 27.1 находится на наветренном носу оболочки, а остальные равномерно расположены с одной боковины (датчики 27.2-27.6) и второй боковины оболочки (датчики 27.7-27.11).

Аэроэнергостат работает следующим образом. Запуск установки осуществляется, когда ветер устойчив и имеет преимущественное для данной местности направление. Мягкая оболочка заполняется легким газом до приобретения воздухоплавательным модулем положительной плавучести, а во внутренний баллонет закачивается компрессором забортный воздух, что придает оболочке законченную сигарообразную форму с натянутой обтекаемой поверхностью. Троса и трос-кабель синхронно стравливаются с барабанов лебедок и трос-кабельной бухты, пока воздухоплавательный модуль не достигнет сильных ветров, имеющих скорость 25-30 м/с на рабочих высотах в диапазоне 300-600 метров от земли. В процессе подъема модуль благодаря своей продольно-вытянутой форме самостоятельно ориентируется на ветер, а включенные авиадвигатели работают так, что не допускают большого смещения модуля от причального узла. Все это время датчик на наветренном носу оболочки передает процессору неизменную информацию, что давление ветра на него превышает показатели боковых датчиков. В этом режиме исполнительный механизм причального узла получает команду от процессора развернуть через зубчатую передачу ось вращения узла так, что горизонтальная балка с оборудованием на ней становится перпендикулярной направлению ветра и до новой команды сохраняет это положение. На рабочей высоте модуль стабилизируется в режиме зависания в приземной атмосфере непосредственно над причальным узлом, при котором натянутые привязные троса располагаются вертикально. Встречное вращение воздушных винтов авиадвигателей устраняет реактивный момент, а тихоходная турбина с радиально-направленными лопастями не оказывает существенного влияния на пространственную устойчивость модуля. Скоростной напор ветра вращает турбину, механическая энергия поступает в электрогенератор, где преобразуется в электрическую энергию, направляемую по трос-кабелю в контроллер, аккумуляторную батарею, инвертор, а затем к внешним потребителям. Часть выработанной энергии возвращается на собственные нужды высотной ВЭУ, питает авиадвигатели и ее прочее электрооборудование. Затраты энергии на это снижаются в 5-6 раз благодаря обтекаемости и малой парусности сигарообразной оболочки по сравнению с шаровидной формой в прототипе.

За счет работы авиадвигателей с регулируемой тягой, надлежащего управления исполнительным механизмом причального узла за весь период вывода воздухоплавательного модуля на уровень скоростных ветров неизменной направленности и работы ветросилового блока там в режиме фиксированного зависания непосредственно над причальным узлом не происходит скрещивания, перехлеста и скручивания трос-кабелей, дестабилизирующих пространственную устойчивость высотной установки воздушного базирования. Поперечная устойчивость воздухоплавательного модуля регулируется с помощью причальных тросов, а продольная нестабильность сигарообразной оболочки гасится изменениями угла атаки авиадвигателей на набегающий ветер, осуществляемыми их общим трансмиссионным механизмом.

Характер работы предлагаемого устройства при изменениях направленности ветра на время становится иным. На датчики одной из боковин аэростатной оболочки начинает действовать напор ветра, сначала равный, а затем превышающий давление ветра на носовой наветренный датчик. Сигналы об этом поступают в процессор, который дает команду реверсивному исполнительному механизму причального узла развернуть балку с лебедками и трос-кабельной бухтой через зубчатую передачу в положение, продольной осью перпендикулярное новому направлению ветра. Информацию о том, что такой поворот балки осуществлен как надо процессор получает от носового наветренного датчика, давление воздуха на который возвращается к показателю, превышающему напор ветра на боковые датчики. В это же время и с такой же направленностью происходит самостоятельное пространственное перестроение воздухоплавательного модуля, а авиадвигатели продолжают выполнять свои функции, подавляя продольные раскачивания и колебания сигарообразной оболочки, поддерживая зависание модуля в воздухе непосредственно над причальным узлом с сохранением вертикального натяжения привязных тросов без их скрещивания, перехлеста и скручивания. После перечисленных действий ветросиловой блок установки возобновляет работу в рабочем режиме. При порывистом изменении направления ветра поворот балки может запаздывать от пространственного перестроения воздухоплавательного модуля. Управляющая программа осуществляет тогда торможение скорости разворота модуля за счет кратковременного переключения авиадвигателей в режим работы с разной тягой.

В исключительных случаях, при которых боковой ветер воздействует на носовую часть газонаполненной оболочки с силой на столько превышающей его напор на кормовую часть оболочки, продольный киль платформы действует неэффективно и воздухоплавательный модуль разворачивается в нежелательную сторону кормой на ветер. В этом случае подветренный относительно бокового ветра авиадвигатель выдает большую мощность, чем наветренный авиадвигатель, который может кроме этого переводиться в реверсивный режим вращения..

Аэроэнергостат за счет устойчивого зависания в воздухе высотного модуля непосредственно над причальным узлом без наклона тросовых связей впервые решает проблему воздухоплавательных аппаратов, предельно сокращая производственные площади территорий, выделяемых под размещение ветроэнергетических устройств с выводом земельных ресурсов из полезного оборота. Настоящая система улучшает в этом показатели конструкций наземного базирования, которые забирают под себя огромные территории. Новейший ветроэнергетический комплекс Markbygden onshore wind project на севере Швеции из 1100 ветряков в составе трех ветропарков по завершению строительства раскинется на пространстве 450 кв. км, что составляет 40 гектар землеотвода под сооружение одной башни с радиально-лопастной турбиной промышленной мощности.

Аэроэнергостат, содержащий воздухоплавательный модуль в составе мягкой газонаполненной оболочки, подвешенный под оболочкой ветросиловой блок, воздушно-винтовые электрические авиадвигатели переменной тяги и встречного вращения, привязные тросы и трос-кабель, протянутые от модуля до причального узла, включающего наземную тумбу, отличающийся тем, что ветросиловой блок включает свободно раскачивающуюся скобу, по центру горизонтальной полки которой установлена гондола с электрогенератором и радиально-лопастной турбиной, надетой с подветренной стороны гондолы на ось вращения, совпадающую с направлением ветра, оболочка выполнена сигарообразной формы, включает баллонет с компрессором и притянута бандажными лентами к горизонтальной композитной платформе, имеющей выполненные с ней за одно целое продольный киль, носовые и кормовые оперения, трансмиссионный механизм изменения угла атаки авиадвигателей на набегающий ветер и подвеску ветросилового блока, при этом авиадвигатели установлены на кормовых оперениях симметрично относительно продольной оси симметрии сигарообразной оболочки, также симметрично расположены в носовых оперениях встроенные в них шарниры, к втулкам которых присоединены концы привязных тросов, при этом подвеска ветросилового блока представляет из себя прикрепленную снизу и поперек платформы перпендикулярно направлению ветра мостовую ферму, оконечности нижней горизонтальной балки которой равноудалены от продольной оси сигарообразной оболочки и имеют цилиндрические шарниры, к втулкам которых подвешены боковины скобы ветросилового блока, снаружи сигарообразной оболочки на уровне ее продольной оси закреплены датчики давления ветра, при этом один датчик установлен на наветренном носу оболочки, а остальные датчики равномерно расставлены вдоль ее боковин, при этом наземная тумба имеет выступающую вверх ось вращения, соосные лебедки и трос-кабельную бухту, чьи приводные механизмы управляются программно, на вертикальную ось вращения наземной тумбы причального узла сначала надето ведомое зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с ведущей зубчатой шестеренкой, относящейся к реверсивному исполнительному механизму, а затем насажена горизонтальная балка, по центру которой находится трос-кабельная бухта, а на равноудаленных оконечностях балки располагаются лебедки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам, радиально-лопастные турбины которых имеют оси вращения, совпадающие с направлением ветра, и направлено на уменьшение собственного веса воздухоплавательного модуля аэроэнергостата, обеспечение при этом высокой прочности и жесткости модуля, достаточными для подъема на высоту скоростных ветров массивного ветросилового блока большой промышленной мощности.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Вертикально-осевая ветротурбина содержит ветроротор с базой для лопастей и лопастями, закрепленный на вертикальном валу, оперение, покрытие нерабочей стороны ветроротора, соосное с валом и выполненное с возможностью ориентации по ветру оперением в горизонтальной плоскости, противовесы оперения и покрытия, снабжена профилированным в виде антикрыла держателем противовеса покрытия, находящимся снизу ветроротора.

Изобретение относится к устройствам для снижения уровня смога. Устройство для снижения уровня смога содержит воздушный коллектор, соединенный с воздуховодом, выполненные в виде единой конструкции, имеющей входное нижнее и выходное верхнее отверстия и установленной вертикально или наклонно на стене дома или склоне горы или на аэростатах.

Изобретение относится к водоподъемным установкам с приводом от ветродвигателя. Водоподъемная ветроустановка, содержащая ветротурбину, выполненную вертикально-осевой, при этом на оси ветротурбины жестко закреплено колесо с переменным рабочим профилем, по поверхности которого перемещается каток, размещенный на свободном конце шатуна, причем вторым концом шатун закреплен на подвижной опоре, а сам шатун, на который воздействует возвратная пружина, кинематически связан со штангой, которая нижним концом связана с плунжерным насосом, расположенным в водоносном слое.

Изобретение относится к системам автономного электроснабжения. Система автономного электроснабжения содержит ветротурбину переменной скорости вращения, фотоэлектрический преобразователь, преобразующий световую энергию в электрическую энергию постоянного тока, приводной дизель, механически связанный с аксиальным многофазным бесконтактным синхронным генератором, аккумуляторную батарею, выполненную с возможностью соединения через выпрямитель с выходом аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора и имеющую возможность подключения к потребителям постоянного тока и через инвертор к потребителям переменного тока, тепловой преобразователь, трехвходовую аксиальную генераторную установку, механически связанную с приводным дизелем и имеющую механический, световой и тепловой входы, и сумматор тепловой энергии с первым и вторым входами, выход которого подсоединен к тепловому входу трехвходовой аксиальной генераторной установки, при этом ветротурбина жестко связана с механическим входом трехвходовой аксиальной генераторной установки, выход фотоэлектрического преобразователя соединен со световым входом трехвходовой аксиальной генераторной установки, а выход теплового преобразователя подсоединен к первому входу сумматора тепловой энергии, при этом аккумуляторная батарея выполнена с возможностью подключения через выпрямитель к выходу трехвходовой аксиальной генераторной установки, а приводной дизель сообщен с блоком утилизации тепла, выход которого подключен ко второму входу сумматора тепловой энергии.

Изобретение относится к области энергетики. Ветроустановка для теплоснабжения производственных и бытовых объектов, содержащая башню с поворотной головкой и установленным на ней ветроколесом, горизонтальный вал которого является одновременно входным валом теплогенератора, выполненного в виде шестеренчатого насоса, имеющего всасывающий и нагнетающий трубопроводы, на последнем из которых установлено дросселирующее устройство, а также содержащая прямой и обратный трубопроводы контура циркуляции жидкости теплоприемника.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветровая автоматическая двухгенераторная электростанция имеет одну турбину с сорока лопастями, установленными под углом 30° относительно вала турбины, лопасти выполнены расширенными от ступицы к ободу, к которому присоединен раструб-конфузор, который имеет возможность увеличивать скорость поступающего в турбину ветра на 30-50%, турбина снабжена ступицей, которая установлена на валу и закреплена на нем, вал турбины соединен с основным электрогенератором, выполненным с возможностью работы при силе ветра от 3 до 10 м/с, на валу находится центробежная регулируемая муфта сцепления, выполненная с возможностью включения в работу второго электрогенератора при скорости ветра выше 8-10 м/с, на валу имеется шкив тормозного останавливающего устройства, станция имеет механизм с возможностью автоматического торможения электрогенераторов при ураганах.

Изобретение относится к области энергетики. Горная автономная воздушно-тяговая установка, содержащая воздуховод, представляющий собой последовательно соединенные сегменты из труб разного диаметра, таким образом, что диаметр труб с каждым соединением постепенно уменьшается от максимального в месте забора воздуха до минимального в месте установки воздушного двигателя, при этом нижняя часть воздуховода помещена в геотермальную емкость, а входное отверстие воздуховода расположено вне геотермальной емкости, причем побудитель воздуха установлен в верхней части воздуховода и выполнен в виде нагнетателя воздуха, состоящего из лопастей, приводимых в движение потоком ветра.

Изобретение относится к области электротехники и энергетики. Устройство автономного электропитания содержит ветрогенератор, преобразователь солнечной энергии в электрическую, блок заряда аккумуляторных батарей, аккумуляторные батареи, выходы которых присоединены через инвертор напряжения и распределительное устройство к нагрузке, и узел управления, при этом дополнительно введены блок заряда суперконденсаторов и блок суперконденсаторов, при этом блок заряда суперконденсаторов подключен входом параллельно блоку заряда аккумуляторных батарей к ветрогенератору и преобразователю солнечной энергии в электрическую, а выходом соединен с входом блока суперконденсаторов, выход которого соединен с входом блока заряда аккумуляторных батарей.

Изобретение относится к ветро-фотоэлектрическим станциям. Энергетическая установка содержит центральную башню и ротор с поворотными лопастями, размещенными между жесткими кольцевыми дисками и выполненными с возможностью вращения вокруг вертикальных осей посредством приводов поворота, элементы связи кольцевых дисков со ступицами ротора, установленными с возможностью вращения вокруг продольной оси центральной башни, и кольцевой понтон, размещенный с возможностью вращения вокруг центральной башни и скрепленный с нижним кольцевым диском, батарею фотоэлектрических модулей, закрепленной на верхнем кольцевом диске на его верхней периферийной поверхности, имеющей в каждой ее точке отклонение нормали в сторону от оси вращения ротора на 5°…45°, зависимый инвертор, установленный на роторе, и токопередающий узел, установленный соосно с центральной башней.

Изобретение относится к области нетрадиционной энергетики. Способ преобразования энергии воздушного потока во вращательное движение ветроэнергетической установки, заключающийся в том, что устанавливают основную ось ветроэнергетической установки перпендикулярно направлению движения воздушного потока и на некотором расстоянии от основной оси помещают крылья, оси которых параллельны основной оси, вокруг которой каждое крыло под действием воздушного потока совершает вращательное движение по круговой орбите и колебательное движение вокруг собственной оси.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Способ преобразования кинетической энергии ветра на летающей ветроэнергетической установке заключается в том, что в состав летающей ветроэнергетической установки включен пропеллер с множеством лопастей и возможностью их вращения, этот пропеллер обеспечивает подъем летающей ветроэнергетической установки и имеет устройство разворота лопастей на угол атаки относительно направления ветра.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Высотная ветроэнергетическая установка содержит ортогональную турбину с лопастями и электрогенератором, соединенными с земной опорой посредством тросов и электрического кабеля.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Аэроэнергостат наземно-генераторный содержит в составе воздухоплавательного модуля выполненные за одно целое аэростатную оболочку, крепежное базовое кольцо, прижатое к днищу оболочки меридианными лентами, опорную раму в плоскости, перпендикулярной ветру, к горизонтальной перекладине которой подвешена гондола с радиально-лопастной турбиной, ось вращения которой совпадает с направлением ветра, гибкий вал, привязные тросы, силовой блок из мультипликатора и генератора, свободно раскачивающийся внутри вертикальных стоек, причальную тумбу с расположенной на ней поворотной платформой с двумя соосными лебедками.

Изобретение относится к энергетическим установкам, работающим от ветра. Аэровысотная ветроэнергетическая установка состоит из турбинно-генераторного блока, поднятого над поверхностью аэростатной оболочкой положительной плавучести в виде полой горизонтально расположенной двояковыпуклой линзы, соединенной гибкими тросовыми связями с зафиксированными на поверхности лебедками.

Изобретение относится к устройству привязных аэростатных комплексов, предназначенных для подъема ветроэнергетических установок и обеспечения их работы на больших высотах.

Изобретение относится к системе для отправки в полет аэродинамических профилей крыла для ветрового электрогенератора. Система (1) для отправки в полет аэродинамических профилей (7) крыла для ветрового электрогенератора (5), содержащая: по меньшей мере один профиль (7) крыла, функционально соединенный через управляющие соединительные тяги (9) с лебедками, по меньшей мере один автономный буксирующий летательный аппарат (11), выполненный с возможностью соединения расцепляющимся соединительным средством (13) по меньшей мере с одним профилем (7) крыла и отправки в полет профиля (7) крыла, причем расцепляющееся соединительное средство (13) состоит из по меньшей мере одного тянущего троса (15), имеющего первый конец, соединенный с автономным буксирующим летательным аппаратом (11), и второй противоположный конец, соединенный с первым концом, оборудованный управляемым устройством (17) сцепления/расцепления, выполненным с возможностью сцепления/расцепления с элементом сцепления, расположенным на профиле (7) крыла.

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики. Атмосферная энергетическая установка содержит удерживаемую с земли тросом-кабелем плавующую в воздухе ветроустановку с горизонтальной осью вращения, включающую наполненный гелием цилиндрический баллон, снабженный лопатками и осью, на концах которой расположены электрогенератор и стабилизаторы, выполненный из пленки и принимающий в результате надува гелием цилиндрическую форму баллон, внутри которого вдоль его диаметральной плоскости закреплена тонкопленочная солнечная батарея, образующая плоскость, при этом верхняя часть баллона прозрачная, к нижней части прикреплен груз в виде рейки, а на его торцах имеются диски с полуосями, которыми баллон крепится к оси ветроустановки с помощью тросов-кабелей, соединенных электрически с тонкопленочной солнечной батареей.

Изобретение относится к ветряной турбине для электромобиля. Турбина для электромобиля состоит из вала, установленного вертикально, или горизонтально, или под углом, который с одной стороны снабжен диском, а с другой - связан с генератором, при этом на диске установлены лопасти, частично прикрывающие друг друга, при этом каждая лопасть состоит из балки, крепящейся на диск, на балке установлено верхнее крыло с помощью дуг, установленных с прикрыванием друг друга, начиная с конца лопасти, зафиксированных зажимными болтами и выполненных с возможностью вращения и изменения угла крыла по отношению к ветровому потоку, при этом ширина дуг равна ширине крыла в месте их установки, при этом та часть турбины, которая крутится против ветрового потока, выполнена с возможностью врезки в деталь электромобиля, на которую поступает ветровой поток, или закрыта направляющим крылом.

Изобретение относится к высотным ветроэнергетическим установкам. Многомодульная высотная ветровая энергетическая установка, содержащая привязной аэростат и кабель-трос, на кабель-тросе по высоте подъема последовательно подвешены по меньшей мере два модуля ветряного двигателя, каждый из которых включает соосные винты, расположенные под углом атаки к набегающему потоку, и блок генератора электрической энергии, причем углы атаки соосных винтов и их наклон влево или вправо может регулироваться системой управления совместно с углами атаки винтов остальных модулей.

Изобретение относится к ветрогенераторным установкам. Ветряное колесо содержит лопасти с внутренним каналом, в которых размещен груз, закрепленный у основания с помощью пружины, и постоянные магниты, таким образом, что при увеличении скорости вращения груз удерживается пружиной и первым постоянным магнитом на малом расстоянии от центра вращения, обеспечивая минимальный момент инерции для более быстрого разгона.

Изобретение относится к области высотной ветроэнергетики. Аэроэнергостат содержит воздухоплавательный модуль в составе мягкой газонаполненной оболочки, подвешенный под оболочкой ветросиловой блок, воздушно-винтовые электрические авиадвигатели переменной тяги и встречного вращения, привязные тросы и трос-кабель, протянутые от модуля до причального узла, включающего наземную тумбу. Ветросиловой блок включает свободно раскачивающуюся скобу, по центру горизонтальной полки которой установлена гондола с электрогенератором и радиально-лопастной турбиной, надетой с подветренной стороны гондолы на ось вращения, совпадающую с направлением ветра. Оболочка выполнена сигарообразной формы, включает баллонет с компрессором и притянута бандажными лентами к горизонтальной композитной платформе, имеющей выполненные с ней за одно целое продольный киль, носовые и кормовые оперения, трансмиссионный механизм изменения угла атаки авиадвигателей на набегающий ветер и подвеску ветросилового блока. Авиадвигатели установлены на кормовых оперениях симметрично относительно продольной оси симметрии сигарообразной оболочки, также симметрично расположены в носовых оперениях встроенные в них шарниры, к втулкам которых присоединены концы привязных тросов. Подвеска ветросилового блока представляет из себя прикрепленную снизу и поперек платформы перпендикулярно направлению ветра мостовую ферму, оконечности нижней горизонтальной балки которой равноудалены от продольной оси сигарообразной оболочки и имеют цилиндрические шарниры, к втулкам которых подвешены боковины скобы ветросилового блока, снаружи сигарообразной оболочки на уровне ее продольной оси закреплены датчики давления ветра, один датчик установлен на наветренном носу оболочки, а остальные датчики равномерно расставлены вдоль ее боковин. Наземная тумба имеет выступающую вверх ось вращения, соосные лебедки и трос-кабельную бухту, чьи приводные механизмы управляются программно, на вертикальную ось вращения наземной тумбы причального узла сначала надето ведомое зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с ведущей зубчатой шестеренкой, относящейся к реверсивному исполнительному механизму, а затем насажена горизонтальная балка, по центру которой находится трос-кабельная бухта, а на равноудаленных оконечностях балки располагаются лебедки. Изобретение направлено на устойчивое зависание воздухоплавательного модуля с ветросиловым блоком в заданной точке приземной атмосферы на высоте скоростных ветров, прежде всего непосредственно над причальным узлом аэроэнергостата, а также беспрепятственное перестроение модуля на боковой ветер. 4 ил.

Наверх