Система и способ для отправки в полет аэродинамических профилей энергетического крыла, в частности для ветрового электрогенератора

Авторы патента:

F03D5/00 - Прочие ветряные двигатели (регулирование F03D 7/00)

Владельцы патента RU 2655432:

КАЙТ ДЖЕН РЕСЕРЧ С.Р.Л. (IT)

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. Управляемое устройство (17) сцепления/расцепления является по меньшей мере одним электрoмагнитным крюком, и элемент сцепления, расположенный на профиле (7) крыла, является связанным элементом, выполненным из металлического материала с возможностью магнитного соединения с электрoмагнитным крюком, и при этом профиль (7) крыла содержит по меньшей мере одну измерительную систему (19), предпочтительно ультразвукового типа (21), выполненную с возможностью высокочастотной триангуляции относительных положений автономных буксирующих летательных аппаратов (11) и профиля (7) крыла. Изобретение направлено на обеспечение автономного взлета или отправки в полет профилей крыла при малых скоростях ветра. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к системе и способу для отправки в полет аэродинамических профилей крыла для ветрового электрогенератора.

Известны различные области применения техники, в которых возникает необходимсть отправки в полет профиля крыла, например в кайтинге при условиях отсутствия ветра у земли. Одной такой областью применения техники является получение электрической энергии от ветровых электрогенераторов, в которых используют полет профилей крыла, например раскрытых в публикациях WO2008004261, WO2007122650, EP1672214, WO2008120257: фактически, хотя на некоторых высотах всегда имеется ветер с нужными параметрами для поддержания полета таких профилей, у земли ветер может являться недостаточным для обеспечения автономного взлета или отправки в полет профилей крыла без внешнего содействия.

Поэтому задачей настоящего изобретения является решение вышеупомянутых проблем существующей техники созданием системы и способа для ветрового электрогенератора, которые обеспечивают отправку в полет аэродинамических профилей крыла также при недостаточной скорости ветра у земли, посредством по меньшей мере одного автономного буксирующего летательного аппарата, предпочтительно состоящего из квадрокоптера, который осуществляет отправку в полет такого профиля, поднимая его на высоту, где имеется достаточная скорость ветра для поддержания полета и/или для полета самого профиля.

Вышеупомянутые и другие решаемые задачи и преимущества изобретения, которые становятся понятными из следующего описания, получают с помощью системы для отправки в полет аэродинамических профилей крыла по п. 1 формулы изобретения.

Кроме того, вышеупомянутые и другие решаемые задачи и преимущества изобретения получают с помощью способа отправки в полет аэродинамических профилей крыла по п. 7 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления и нетривиальные вариации настоящего изобретения являются предметом изобретения по зависимым пунктам формулы изобретения.

Все указанные пункты формулы изобретения являются частью представленного описания.

Совершенно очевидно, что многочисленные вариации и модификации (например, относящиеся к форме, размерам, устройствам и частям с эквивалентными функциями) можно выполнять без отхода от объема изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.

Настоящее изобретение более подробно описано ниже в некоторых предпочтительных вариантах осуществления, являющихся не ограничивающими примерами, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.

На фиг.1, 2 и 3 показывают некоторые этапы способа отправки в полет согласно настоящему изобретению посредством системы настоящего изобретения.

На фиг.4 показан альтернативный вариант осуществления системы для отправки в полет согласно настоящему изобретению.

Как можно видеть, показанная на фигурах система 1 для отправки в полет аэродинамических профилей 7 крыла, в частности для ветрового электрогенератора 5, содержит:

по меньшей мере один профиль 7 крыла, функционально соединенный посредством соответствующих управляющих соединительных тяг 9, известных в технике, с подходящими лебедками или другими механизмами управления (не показано) полетом связанного профиля 7 крыла;

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 такого профиля 7 крыла.

Предпочтительно расцепляющееся соединительное средство 13 состоит по меньшей мере из одного тянущего троса 15, имеющего первый конец, соединенный с автономным буксирующим летательным аппаратом 11 и второй противоположный конец, причем первый конец оборудован управляемым устройством 17 сцепления/расцепления, выполненным с возможностью сцепления/расцепления с соответствующим устройством на профиле 7 крыла, например расположенным на служащем для прикрепления крае самого профиля 7 крыла. В предпочтительной альтернативе, показанной, в частности, на фиг. 4, возможно оборудование управляемого устройства 17 сцепления/расцепления расположенным на задней кромке 18 профиля 7 крыла для обеспечения отправки в полет профиля 7 крыла, при этом данное устройство по достижении требуемой высоты полета и отцеплении от автономного буксирующего летательного аппарата 11 может получить скорость падения в правильном направлении под действием силы тяжести и легко выйти из возможной ситуации срыва потока.

Предпочтительно управляемое устройство 17 сцепления/расцепления является по меньшей мере одним электрoмагнитным крюком, и элемент зацепления, расположенный на профиле 7 крыла, является связанным элементом, выполненным из металлического материала, с возможностью магнитного соединения с электрoмагнитным крюком. Очевидно длина, например, включенного в состав тянущего троса 15 между 4 м и 6 м является самой подходящей для обеспечeния свободы маневра в полете автономного буксирующего летательного аппарата 11, исключающей влияние потока, создаваемого его винтами на профиль 7 крыла.

Как показано, в частности, на фиг. 4, также возможно в варианте, где профили 7 крыла имеют относительно большие размеры и вес, применение для отправки в полет профиля 7 крыла объединенного действия двух или больше автономных буксирующих летательных аппаратов 11: в таком случае для сохранения неизменной геометрии профиля 7 крыла, которое может подвергаться искривлению под действием объединенной силы тяги, приложенной в разные точки собственного прикрепления или к заднему краю 18 двумя или больше автономными буксирующими летательными аппаратами 11, профиль 7 крыла системы 1 согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать по меньшей мере одну измерительную систему 19, например ультразвукового типа 21, которая выполняет высокочастотную триангуляцию относительных положений автономных буксирующих летательных аппаратов 11 и профиля 7 крыла.

В предпочтительном варианте осуществления системы 1 по настоящему изобретению таким автономным буксирующим летательным аппаратом 11 является вертолет с одним или несколькими винтами, например квадрокоптер, октокоптер, мультикоптер и т.д., предпочтительно с электропитанием. Фактически электрическое питание автономного буксирующего летательного аппарата 11 является особенно подходящим, поскольку маневр для отправки в полет профиля 7 крыла можно совершить за несколько минут и, поэтому, согласованно с энергeтической автономностью аппарата 11, возможно обеспечение автономного возврата аппарата 11 к подходящей подзаряжающей установке по завершении отправки в полет и отцепления от профиля 7 крыла. Для такой цели система 1 согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать по меньшей мере одну площадку посадки, хранения и подзарядки (не показано) по меньшей мере одного из таких автономных буксирующих летательных аппаратов 11.

Настоящее изобретение дополнительно относится к способу отправки в полет аэродинамических профилей 7 крыла, в частности для ветрового электрогенератора 5, предпочтительно посредством системы 1 согласно настоящему изобретению, описанной выше, система 1, в частности, содержащая по меньшей мере один профиль 7 крыла, функционально соединена посредством соответствующих управляющих соединительных тяг 9, известных в технике, с подходящими лебедками или другими механизмами управления (не показано) полетом связанного профиля 7 крыла, и по меньшей мере один автономный буксирующий летательный аппарат 11 выполнен с возможностью соединения расцепляющимся соединительным средством 13 по меньшей мере с одним профилем 7 крыла и отправки в полет профиля 7 крыла. В частности, способ согласно настоящему изобретению содержит следующие этапы:

установку в стартовое положения срыва потока профиля 7 крыла (например, как показано на фиг. 1), с подведением по меньшей мере одного автономного буксирующего летательного аппарата 11 к профилю 7 крыла;

сцепление профиля 7 крыла с автономным буксирующим летательным аппаратом 11 посредством расцепляющегося соединительного средства 13 (как показано, например, на фиг. 2);

транспортировку в полете профиля 7 крыла на буксире за автономным буксирующим летательным аппаратом 11 с выполнением подходящего разматывания связанных управляющих соединительных тяг 9 (как показано, например, на фиг. 3);

после достижения профилем 7 крыла высоты со скоростью ветра, достаточной для поддержания в полете и/или полета профиля 7, отцепление автономного буксирующего летательного аппарата 11 от профиля 7 крыла.

Способ согласно настоящему изобретению может содержать этап возврата такого автономного буксирующего летательного аппарата 11 на место посадки, хранения и подзарядки.

Совершенно ясно, что настоящее изобретение дополнительно относится по меньшей мере к одной компьютерной программе, содержащей программный код, который при работе в компьютере автономно обеспечивает автоматическое выполнение всех или части этапов упомянутого выше способа.

1. 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,

отличающаяся тем, что управляемое устройство (17) сцепления/расцепления является по меньшей мере одним электрoмагнитным крюком, и элемент сцепления, расположенный на профиле (7) крыла, является связанным элементом, выполненным из металлического материала с возможностью магнитного соединения с электрoмагнитным крюком, и при этом профиль (7) крыла содержит по меньшей мере одну измерительную систему (19), предпочтительно ультразвукового типа (21), выполненную с возможностью высокочастотной триангуляции относительных положений автономных буксирующих летательных аппаратов (11) и профиля (7) крыла.

2. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что управляемое устройство (17) сцепления/расцепления расположено вдоль задней кромки (18) профиля (7) крыла.

3. Система (1) по п.1, отличающаяся тем, что отправке в полет профиля (7) крыла помогают совместными действиями два или больше автономных буксирующих летательных аппарата (11).

4. Система (1) по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что автономный буксирующий летательный аппарат (11) является вертолетом с одним или несколькими винтами и предпочтительно квадрокоптером, октокоптером или мультикоптером.

5. Система (1) по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что автономный буксирующий летательный аппарат (11) имеет электропитание.

6. Система (1) по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере одну площадку посадки, хранения и подзарядки по меньшей мере одного из автономных буксирующих летательных аппаратов (11).

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.

Ветряная турбина для электромобиля // 2649175

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.

Многомодульная высотная ветровая энергетическая установка // 2642004

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.

Аэростатно-привязная ветротурбина // 2639419

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Аэростатно-привязная ветротурбина, содержащая воздухоплавательный модуль положительной плавучести из четного числа газонаполненных баллонов, уложенных поперек на арочной мостовой ферме, ветросиловые блоки, каждый с гондолой в составе планетарного мультипликатора и генератора, а также с радиально-лопастным ротором, ось вращения которого совпадает с направлением ветра, тросовые и трос-кабельная связи с наземным причальным узлом, на поворачивающейся платформе узла находятся трос-кабельная бухта и программно управляемые лебедки.

Устройство для преобразования ветра // 2638232

Изобретение относится к устройству по преобразованию ветра в электрическую энергию. Устройство по преобразованию энергии ветра, содержащее опорно-несущую конструкцию, с преобразователями и аккумуляторами электрической энергии.

Крыло с двумя режимами работы // 2637606

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.

Высотная ветроэнергетическая станция воздушного размещения // 2637161

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.

Парусная горизонтальная ветросиловая турбина // 2631587

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.

Ветровая система для преобразования энергии посредством перемещения на рельсе модулей, буксируемых кайтами, и процесс для выработки электрической энергии посредством такой системы // 2615549

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.

Наземно - генераторный воздухоплавательный ветродвигатель // 2612492

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.

Высотная ветровая энергетическая установка // 2656175

Изобретение относится к устройству привязных аэростатных комплексов, предназначенных для подъема ветроэнергетических установок и обеспечения их работы на больших высотах. Высотная ветровая энергетическая установка содержит привязной аэростат, лопастной ветряной двигатель, блок генератора электрической энергии и кабель-трос. Лопастной ветряной двигатель состоит из двух соосных винтов противоположного вращения, механически связанных между собой и с блоком генератора электрической энергии, состоящим из генератора, исполнительного устройства системы управления и мультипликатора, при этом лопастной ветряной двигатель с помощью разъема верхнего шарнирного сочленения подвешен к узлу привязи аэростата, а с помощью разъема нижнего шарнирного сочленения соединен с кабель-тросом, причем исполнительное устройство системы управления выполнено с возможностью изменения углов атаки винтов по отношению к набегающему потоку в диапазоне от 0 до 50°. Изобретение направлено на автоматическую ориентацию установки по направлению ветра. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Аэровысотная ветроэнергетическая установка со сдвоенным виндротором // 2656521

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. В центральной части аэростатной оболочки имеется сквозное симметричное относительно ее вертикальной оси отверстие, где неподвижно симметрично относительно продольной и вертикальной оси аэростатной оболочки закреплен электрогенератор, который имеет два выхода вала с закрепленными на каждом из них симметрично относительно электрогенератора ортогональными турбинами, причем верхние концы гибких тросовых связей прикреплены к кромке овального днища аэростатной оболочки и расположены соосно с нижними концами гибких тросовых связей с зафиксированными на поверхности лебедками симметрично относительно ее вертикальной оси, а количество гибких тросовых связей с зафиксированными на поверхности лебедками не менее трех. Изобретение направлено на увеличение количества вырабатываемой электроэнергии от ветра в высотных скоростных слоях атмосферы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.