Высотная ветроэнергетическая станция воздушного размещения

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Высотная ветроэнергетическая станция воздушного размещения, содержащая магнитоэлектрический генератор, ротор которого расположен вертикально и стационарно в центре неподвижной площадки, а верхний и нижний статоры смонтированы сверху и снизу неподвижной площадки, при этом статоры выполнены в виде колец торовой формы и имеют противоположные направления вращения относительно друг друга, к статорам одним концом прикреплены лопасти, другим концом лопасти шарнирно прикреплены к валу ротора, при этом лопасти и торовые кольца статоров выполнены надувными и наполнены гелием. 3 ил.

 

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим аппаратам, предназначенным для электропитания различных потребителей в районах, отдаленных от каких-либо источников энергии, а также для зарядки аккумуляторных батарей.

Известны ветрогенераторы наземного базирования, включающие ветровое колесо с лопастями и магнитоэлектрический генератор (патенты RU №2130128 и №2131995, а.с. №1737151, кл. F03D 9/00 и ряд других). Основными недостатками этих установок является не постоянство процесса выработки электроэнергии, т.к. частота вращения ротора генератора зависит от местных ветровых наземных воздушных потоков. Известно, что с увеличением высоты размещения ветроколеса по отношению к поверхности земли скорость воздушного потока увеличивается. Например, на высоте 400 м скорость ветра достигает 18 м/с, а на высоте 4,5 м скорость находится в пределах 4-5 м/с (Новиков Э.Н. «Метеорологический режим нижнего 500-метрового слоя атмосферы на телевизионной башне в Останкино». М: Труды ЦВГО, Гидрометиздат, 1982 г.). Сооружать высотные опоры для размещения ветроколеса экономически не выгодно и это подтверждает практика (ветрогенераторы на высоких опорах в промышленности не эксплуатируются).

Известен ветрогенератор (патент RU №2168062, кл. F03D 9/00), содержащий ветроколесо на опоре и магнитоэлектрический генератор, который имеет два идентичных статора. Магнитопроводы статоров выполнены в виде плоских колец, на торцевой части которых установлены и обращены друг к другу плоские обмотки. Ротор ветрогенератора выполнен в виде немагнитного диска с вмонтированными в него постоянными магнитами, при этом диск ротора расположен между обмотками статора. Конструкция такого ветрогенератора эффективна только при наличии постоянных ветровых потоков.

Известна ветровая установка (патент US №6254034, кл. F03D 0005/06), в которой (в воздухе) парят воздушные змеи, соединенные тросом с барабаном, размещенным на земле, перемещение змеев в воздухе производит натяжение троса, который вращает барабан, соединенный с электрогенератором. Наличие разветвленной тросовой системы существенно - усложняет и утяжеляет конструкцию установки, ограничивает высоту подъема воздушных змей из-за тяжести троса. Хаотичное перемещение змеев в воздушном пространстве приводит к переплетению тросов, кроме этого, не исключаются случаи падения змеев на землю (при отсутствии ветра).

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является мобильная ветроэнергетическая станция воздушного размещения (патент RU №2159356, кл. F03D 9/00). Станция состоит из набора энергетических модулей, соединенных между собой крыловидными проставками. Каждый энергетический модуль выполнен в виде тела вращения, внутри модуля установлен энергетический узел с быстроходным ветроколесом, вал которого соединяется с генератором посредством редуктора. Для повышения эффективности работы внутреннее пространство каждого энергетического модуля состоит из двух участков: сужающегося - для разгона воздушного потока и расширяющегося, выполненного в форме струи воздушного потока. В зоне второго участка установлен обтекающий модуль. Станция поднимается в воздушное пространство за счет наполнения модулей легким газом (гелием) и удерживается на высоте с помощью тросовой системы, являющейся одновременно электрическим кабелем, по которому вырабатываемая электроэнергия подается на подстанцию, расположенную на земле. К недостаткам указанного прототипа можно отнести низкую эффективность его работы, т.к. наибольшее количество вырабатываемой энергии будет иметь место только при параллельном расположении станции направлению воздушного потока. Кроме этого, неравномерность вращения ветроколеса в каждом модуле может привести к нарушению ориентации станции по отношению к направлению потока воздуха, а небольшое изменение направления потока воздуха приводит к закручиванию и колебанию станции в воздушном пространстве. Удержание станции из нескольких модулей определенной ориентации на заданной высоте затруднительно и не исключается ее прижатие к земле. Конструкция энергетического модуля включает два участка (входящий и выходящий), причем для вытяжки воздушного потока из эжекторной полости необходима подача дополнительного потока воздуха, который бы увлекал его. Все это усложняет конструкцию и снижает надежность ее работы. Наличие в атмосфере осадков приводит к неустойчивости станции, т.е. к отклонению от горизонтального расположения станции, что может привести к ее опрокидыванию и обрыву тросов и кабеля. Этому также способствует неравномерность поступления воздуха по окружности в выходное отверстие эжектора, вследствие чего теряется устойчивость станции. При изменении направления ветра станция поворачивается из-за наличия специального руля, что приводит к перекручиванию тросов.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности использования ветроэнергетических установок, обеспечение стабильной выработки электроэнергии и надежной подачи ее к наземным потребителям.

Сущность заявленного изобретения выражается в следующей совокупности признаков, достаточных для достижения указанной выше задачи.

Согласно изобретению, высотная ветроэнергетическая станция воздушного размещения состоит из магнитоэлектрического генератора, ротор которого расположен вертикально и стационарно в центре неподвижной площадки, при этом ротор генератора размещен вертикально и стационарно неподвижной площадки, а верхний и нижний статоры генератора смонтированы сверху и снизу неподвижной площадки, при этом статоры выполнены в виде колец торовой формы и имеют противоположные направления вращения относительно друг друга, причем к статорам одним концом прикреплены лопасти, а другим концом лопасти шарнирно прикреплены к валу ротора, при этом лопасти и торовые кольца статоров выполнены надувными и наполнены гелием.

На валу ротора могут быть смонтированы несколько пар статоров для увеличения мощности станции.

На фиг. 1 показана схема общего вида ветроэнергетической станции, на фиг. 2 - вид сверху и на фиг. 3 - вид снизу по стрелке А фиг. 1.

Ветроэнергетическая станция воздушного размещения состоит из неподвижной площадки 1, в центре которой вертикально и стационарно расположен ротор 2 магнитоэлектрического генератора. Площадка 1 имеет тросы 3 для крепления станции к земле на определенной, заданной высоте. Сверху и снизу площадки 1 смонтированы статоры 4 и 5 магнитоэлектрического генератора, которые выполнены надувного типа в виде колец торовой формы. От ротора 2 вырабатываемая электроэнергия подается кабелем 6 к наземным потребителям, причем кабель 6 прикреплен к одному из тросов 3. К статорам станции 4 и 5 одним концом прикреплены надувные лопасти 7 и 8, другим концом лопасти 7 и 8 шарнирно прикреплены к валу ротора 2.

Работа ветроэнергетической станции осуществляется следующим образом. Станция тросами 3 крепится к земле, торовые кольца статоров 4 и 5 и лопасти 7 и 8 наполняются легким газом - гелием и станция поднимается вверх на заданную высоту (высота ограничивается заданной длиной тросов 3). При наличии ветра поток воздуха воздействует на лопасти 7 и 8 и статоры 4 и 5 начинают вращаться в противоположных направлениях: верхний 4 по часовой стрелке, а нижний 5 - против часовой стрелки или наоборот. Такое вращение статоров 4 и 5 позволяет стабилизировать станцию в воздушном пространстве, при этом исключается кручение станции и тросы 3 не будут переплетаться с кабелем 6. Вырабатываемая электроэнергия (известный способ работы магнитоэлектрического генератора) по кабелю 3 поступает к наземным потребителям. При этом допускается применение как постоянных магнитов, так и электромагнитов. На неподвижный вертикальный вал ротора 2 станции можно монтировать несколько двойных статоров, что позволит увеличить количество вырабатываемой станцией электрической энергии, без увеличения размеров всей станции в горизонтальном направлении. При этом будет обеспечиваться стабилизация всей ветроэнергетической станции в пространстве независимо от количества двойных статоров.

Лопасти 7 и 8 станции, как и торовые кольца статоров, выполнены из одного эластического материала и также наполняются легким газом - гелием. Поверхность надувных лопастей 7 и 8 будет достаточно большой (по сравнению с рассмотренным прототипом), что также повышает вырабатываемую электрическую мощность. При этом вращение статоров 4 и 5 предложенной ветроэнергетической станции будет происходить при меньших скоростях ветра, чем у прототипа.

Для увеличения относительной скорости перемещения катушек генератора по отношению к магнитам можно осуществить их вращение по отношению друг к другу в противоположных направлениях, а также размещая магниты на больших радиусах от оси вращения ротора 2. При этом можно размещать большое количество магнитов и катушек.

Неподвижная площадка 1 имеет форму круга или других симметричных фигур, например креста, может быть использована для установки на ней различных приборов и устройств (видеокамеры, источники света, сигнальные лампы и др.).

Вертикальное расположение ветроэнергетической станции в пространстве будет стабильным и не зависящим от направления ветра и его резких изменениях направления.

Заявленное техническое решение, как показал анализ патентной информации, соответствует критерию «изобретательский уровень».

Конструкция предложенной ветроэнергетической станции не требует каких-либо новых технологий изготовления, поэтому она соответствует критерию «промышленная применяемость».

Таким образом, применение ветроэнергетической станции воздушного размещения позволяет обеспечивать электроэнергией потребителей в любом месте, что очень важно, например, при проведении аварийно-спасательных работ в труднодоступных местах в условиях чрезвычайной ситуации.

Высотная ветроэнергетическая станция воздушного размещения, содержащая магнитоэлектрический генератор, отличающаяся тем, что ротор магнитоэлектрического генератора расположен вертикально и стационарно в центре неподвижной площадки, а верхний и нижний статоры смонтированы сверху и снизу неподвижной площадки, при этом статоры выполнены в виде колец торовой формы и имеют противоположные направления вращения относительно друг друга, к статорам одним концом прикреплены лопасти, другим концом лопасти шарнирно прикреплены к валу ротора, при этом лопасти и торовые кольца статоров выполнены надувными и наполнены гелием.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к мобильным ветроустройствам для обеззараживания обочин разбрызгиванием. Мобильное ветроустройство для обеззараживания обочин разбрызгиванием содержит ветроколесо на вертикальной трубчатой оси с закрепленными на ней стаканом-дозатором и телескопической штангой.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэлектроагрегат сегментного типа содержит башню, ветроколесо с горизонтальной осью вращения и роторными элементами, поворотное основание со ступичным узлом и стабилизатором, статорные элементы.

Изобретение относится к ветроколесам ветросиловых и ветроэлектроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения. Ветроколесо ветроэлектрогенератора содержит втулку, спицы, парусные лопасти.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии. Изобретение направлено на улучшение эксплуатационных характеристик за счет уменьшения массы, применения широко распространенных чашечных магнитопроводов.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано, например, в качестве преобразователя механической энергии воздушного потока (например, энергии набегающего воздушного потока при использовании на подвижных локальных объектах, энергии ветра при использовании на неподвижных локальных объектах), в электрическую энергию постоянного тока.

Изобретение относится к турбине для электромобиля. Турбина для электромобиля состоит из вала, снабженного диском и генератором, где вал выполнен с возможностью установки под углом; на диске собраны лопасти, которые состоят из опорной балки и верхних крыльев, соединенных между собой вертикальными крыльями; вертикальные крылья выполнены с возможностью вращения на опорной балке и установлены начиная с самого конца лопастей; на каждой лопасти установлены несколько вертикальных крыльев, турбина выполнена с возможностью установки на любой детали электромобиля, которая подвержена воздействию ветра, и установки в нее наполовину или закрыта направляющим крылом, турбина снабжена обтекателем.

Изобретение относится к роторной лопасти (2) ветроэнергетической установки (100). Роторная лопасть (2) содержит носовую часть (4) роторной лопасти, заднюю кромку (6) роторной лопасти, зону комлевой части (28) роторной лопасти для крепления роторной лопасти (2) на ступице ветроэнергетической установки (100), вершину (40) роторной лопасти, при этом роторная лопасть (2) проходит от зоны комлевой части (28) роторной лопасти вдоль продольного направления к вершине (40) роторной лопасти, и роторная лопасть (2) содержит внутри по меньшей мере одно первое полое пространство (18), ближнее к носовой части (4) роторной лопасти, и одно второе полое пространство (20), ближнее к задней кромке (6) роторной лопасти, первое полое пространство (18) нагревается с помощью первого, второе полое пространство (20) нагревается с помощью второго нагревательного средства (30), с целью нагревания носовой части (4) роторной лопасти, соответственно, задней кромки (6) роторной лопасти.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Мобильная машина с повышенными эксплуатационными свойствами содержит кузов, в котором расположены тормозное управление, двигатель с трансмиссией, колеса, взаимодействующие с опорной поверхностью.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для подачи электрической мощности в электрическую сеть энергоснабжения. Способ подачи электрической мощности (Ps) в электрическую сеть энергоснабжения осуществляют (120) посредством по меньшей мере первого и второго ветровых парков (112).

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности относится к ветроэлектростанциям. Ветроэлектростанция содержит воздуховод, состоящий из комплектов, каждый из которых включает сопло в виде конфузора с входной частью, рабочей части, диффузора, в выходной части снабженного направляющими лопатками, ветроколесо, установленное с помощью подшипников и опор в рабочей части, электрогенератор, соединенный посредством передаточного механизма с ветроколесом.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Парусная горизонтальная ветросиловая турбина состоит из двух параллельных стен, скрывающих нижнюю половину ротора от ветра и имеющих вдоль стен отсыпку грунта под углом в 30° к горизонту, крыши в виде навеса ромбообразного сечения, которая накрывает стены с таким расчетом, чтобы между стенами и крышей свободно располагался ротор, состоящий из вала, на котором жестко закреплены две боковины, представляющие из себя звездочки, имеющие 4 и более лучей, концы лучей соединены наружными трубчатыми балками, а внутри боковины ротора соединяются внутренней балкой в виде трубы, соосной с валом ротора и образующей жесткий каркас ротора, который дополнительно имеет кольцевой обод, центрируемый и регулируемый талрепами для поддержки роликовыми опорами всей конструкции ротора, имеющей радиальные лопасти, состоящие из парусов, закрепленных на упругих пластиковых каркасах, способных свободно вращаться вдоль своей оси в шарнирах наружных балок и в шарнирах внутренней балки, проходя сквозь которую, оси парусов заканчиваются рычагами, которые шарнирно объединены тягами управления, имеющими на концах ролики, подпираемые с двух сторон дисками управления, шарнирно связанными с управляющими домкратами, которые работают синхронно по сигналу от датчика силы и направления ветра, изменяя угол атаки и парусность парусов от максимальной до нулевой.

Изобретение относится к ветровой системе для преобразования энергии посредством перемещения на рельсе модулей, буксируемых кайтами. Ветровая система (1) для преобразования энергии, содержит по меньшей мере один кайт (2); по меньшей мере один модуль (5), перемещающийся на по меньшей мере одном рельсе (6; 7), расположенном рядом с землей.

Изобретение относится к области воздухоплавательного ветродвигателя с наземным размещением генераторного узла. Наземно-генераторный воздухоплавательный двигатель в составе воздухоплавательной части из поперечной опоры для взаимосвязанных газонаполненных баллонов аэростатного модуля положительной плавучести и силового блока с ветряным радиально-лопастным ротором, планетарным мультипликатором, электрогенератором, причального узла, содержащего троса и трос-кабель, наземную тумбу с поворачивающейся платформой, на ней две соосных лебедки.

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветроэнергетической установки (ВЭУ) с использованием ветророторов барабанного типа. Модульная ветроэнергетическая установка, содержащая вертикально установленную поворотную мачту с зафиксированными на ней двумя параллельными траверсами, концы которых соединены вертикальными перекладинами, и по меньшей мере один ветромодуль, состоящий из четырех ветророторов, объединенных в пары и установленных с двух сторон от мачты.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Аэростатно-плавательный ветродвигатель содержит аэростатный модуль положительной плавучести из взаимосвязанных торцами на ветер газонаполненных цилиндрических баллонов, гондолу с планетарным мультипликатором и генератором, осью вращения, совпадающей с направлением воздушного потока, и на ней ветряной ротор, тросовые и трос-кабельные связи с наземным причальным узлом, на поворачивающейся платформе которого закреплены две лебедки и трос-кабельная бухта.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэнергетическая установка содержит по меньшей мере одну аэродинамическую поверхность в виде крыла 1 с внутренним сквозным каналом 2, в котором установлена турбина 5, соединенная с электрическим генератором.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Аэростатное крыло ветроэнергетического назначения содержит аэростатный модуль положительной плавучести из двух газонаполненных оболочковых баллонов в одном уровне, виндротор в составе ветроколеса и генератора, соответственно поднятого выше и опущенного ниже тех же баллонов, троса и трос-кабель, свободно вращающуюся платформу причального узла, установленные на ней две лебедки и трос-кабельную бухту.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветрогенератор, использующий силу ветра, содержащий станину с неподвижной и подвижной частями, генератор с лопастями, обтекатель генератора, кожухи лопастей, флюгер.

Изобретение относится к электроэнергетике. Предложенная аэродинамическая электростанция (АДЭС) содержит по меньшей мере одну аэродинамическую трубу 1 (АДТ), верхняя часть которой сообщена с вентилятором 3, а нижняя - с атмосферой, и размещенные по длине АДТ 1 высокоскоростные аэродинамические агрегаты (ВАДА), каждый из которых включает высокоскоростной аэродинамический двигатель (ВАДД) и соединенный с его валом генератор.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэнергетическая установка содержит неподвижное основание, подвижное основание, башню, стрелу, поперечную ферму с растяжками, две группы тяг с головками с ветроколесами.

Изобретение относится к крылу с двумя режимами работы. Крыло для перехода из арочной формы в неискривленную плоскую форму и обратно, состоящее из трех или больше частей (1-1, 1-2, 1-3) с аэродинамическим профилем крыла, соединенных последовательно и сочлененных друг с другом посредством по меньшей мере одного шарнирного соединения (2, 3), установленного между по меньшей мере одной парой таких смежных частей (1-1, 1-2, 1-3) с аэродинамическим профилем крыла. Изобретение направлено на сохранение неизменной формы профиля крыла. 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Высотная ветроэнергетическая станция воздушного размещения, содержащая магнитоэлектрический генератор, ротор которого расположен вертикально и стационарно в центре неподвижной площадки, а верхний и нижний статоры смонтированы сверху и снизу неподвижной площадки, при этом статоры выполнены в виде колец торовой формы и имеют противоположные направления вращения относительно друг друга, к статорам одним концом прикреплены лопасти, другим концом лопасти шарнирно прикреплены к валу ротора, при этом лопасти и торовые кольца статоров выполнены надувными и наполнены гелием. 3 ил.

Наверх