Спосіб спорудження висотної башти вітроенергетичної

Реферат: Спосіб спорудження висотної башти вітроенергетичної, на верхній частині якої монтують карусельну вітроелектростанцію, що спочатку включає створення в полегшеному конструктивному варіанті опорних елементів башти, які прискорено монтують і на яких потім створюють вітроелектростанцію, що вводять в експлуатацію. Вироблену електроенергію станції використовують для монтажу і добудови всього іншого комплексу конструктивних елементів башти. UA 70871 U (54) СПОСІБ СПОРУДЖЕННЯ ВИСОТНОЇ БАШТИ ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНОЇ UA 70871 U UA 70871 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вітроенергетики. Відомі і широко розповсюджені впродовж 20-го століття висотні спорудження різного призначення, в тому числі і в галузі вітроенергетики. Цей процес продовжується, динамічно прогресуючи і в 21-му столітті. Головний недолік висотної вітроенергетики полягає в тому, що ВЕУ і споживачі вироблюваної нею електроенергії розділені між собою в просторі на великій відстані, внаслідок чого необхідні значні фінансово-матеріальні витрати на створення і утримання додаткових конструкторських і технологічних заходів, які забезпечують постачання електроенергії її споживачам. Цей недолік усувається рішенням висотної ВЕУ, яке зафіксоване заявками в Укрпатент на видачу відповідних патентів БАШТА ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНА № а 2011 10388 та БАШТА ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНА № а 2011 11209, автори А.В.Сирота і М.Д.Чорномиз. Зокрема, в цих рішеннях карусельна ВЕУ утворюється безпосередньо на верхній частині висотної споруди, що являє собою декілька окремих башт, на які ВЕУ спирається. В цих рішеннях, з усуненням найбільш суттєвих недоліків традиційних ВЕУ, забезпечується головна перевага перед ними поєднання на одному висотному об'єкті вироблення електроенергії і її споживання, що забезпечує цілий ряд додаткових переваг, абсолютно недоступних традиційним висотним об'єктам подібного роду. Але вказані рішення, що прийняті за прототип, залишають в собі недолік, придатний для всіх висотних споруд. А саме, чим більша висотність, тим більші матеріально-фінансові витрати на їх будівництво, в тому числі особливо енергетичні витрати, перш за все електроенергії. Задача запропонованого рішення полягає в тому, щоб ліквідувати даний недолік прототипу. Задача досягається тим, що в способі спорудження висотної башти вітроенергетичної, на верхній частині котрої монтується карусельна вітроелектростанція, згідно корисної моделі, спочатку створюють в полегшеному конструктивному варіанті опорні елементи башти, які прискорено монтують і на яких потім створюють вітроелектростанцію, що включається в експлуатацію і електроенергія нею вироблена використовується для монтажу і добудови всього іншого комплексу конструктивних елементів башти. Сутність корисної моделі та її ефективність пояснюється кресленням з одинадцяти фігур, де на перших семи фігурах показано, що маємо спорудити, а на останніх трьох фігурах представлено сутність способу, яким це спорудження відбувається. Отже, висотна вітроенергетична башта, яку маємо побудувати являє собою наступне. На фігурі 1 вертикальний розріз, на фігурі 2 план, на фігурі 3 розріз Б-Б на фігурі 1, на фігурі 4 та 5 вузли ВЕУ, на фігурі 6 загальний вигляд в аксонометрії, на фігурі 7 те ж саме, але без кільцевої платформи. ВЕУ з запропонованою баштою, включає власну опорну конструкцію 1 та шість додаткових башт 2, 3, 4, 5, 6, 7, розташованих на основі 17 (хоч кількість цих додаткових опорних башт може бути іншою, в залежності від конкретних умов). Всі башти, як окремі опорні елементи, об'єднані в єдину опорну конструктивну систему через перехідні мости між баштами радіальними 14 та круговими 15, розташованими періодично по висоті через п'ять поверхів. Кільцева платформа-ротор 9, з періодично встановленими на ній вітровловлювачів 8, спирається на шість додаткових опор 2, 3, 4, 5, 6, 7. Спирання здійснюється способом "магнітної левітації" через магнітну систему 10 встановлену безпосередньо на кільцевій платформі, та магнітну систему 11, встановлену зверху на вказаних шести додаткових опорах. Для утримання кільцевої платформи від горизонтальних переміщень на ній створена магнітна система 12, яка взаємодіє з магнітною системою 13, встановленої на тих же шести додаткових опорах. В результаті кільцева платформа 9 перебуває в повітряному просторі без безпосереднього механічного контакту з опорними конструкціями, які забезпечують стабільну її орієнтацію в одних і тих же координатах в процесі її обертання навкруг вертикальної вісі 18 всієї вітроенергетичної башти, створеної з центральної башти 1 та шести додаткових башт 2, 3, 4, 5, 6, 7. Що стосується конструктивного і технологічного оформлення вироблення електроенергії, ми його умовно не показуємо, вважаючи, що ця задача надійно і ефективно вирішується любим відомим способом. Але наголошуємо, що в нашому конкретному випадку всі ці способи базуються на ідеї створення магнітоелектричного генератора, в якому зазначена система "магнітної левітації" одночасно являється складовою частиною цього генератора. Хоч не виключаються і інші варіанти, які можуть бути виявлені в процесі більш ґрунтовної проробки. Але, незважаючи на всю множину подібних рішень, ідея самого принципу залишається незмінною, і вона досить ефективно і надійно опрацьована і досліджена. Це ж саме стосується з йому струму з генератора, і всіх інших елементів ВЕУ, які повинні забезпечувати регулювання стабільних і надійних параметрів електроенергії, що виробляється, та надійного її накопичення і 1 UA 70871 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зберігання. Тобто йдеться про відповідні контролери, інвертори, та акумулюючи пристрої. Що стосується магнітних систем 10, 11, 12, 13, які забезпечують потрібну "магнітну левітацію", то їх розташування в загальній системі ВЕУ, і варіанти створення можуть бути різними в тому смислі - з постійних магнітів, чи електромагнітів, не виключаючи в тому числі сумісне використання і тих, і других. Вибір варіанта і відповідного рішення залежить від параметрів ВЕУ в усіх її компонентах, враховуючи діаметр кільцевої платформи, масу, та швидкість її обертання. Отже, маємо загальні конструктивні і технологічні особливості висотного об'єкту, який потрібно побудувати. Зрозуміло, що, подібна споруда (припустимо висотою 300-400 метрів, і навіть значно більше, враховуючи досягнутий рівень висотного будівництва), це величезний за трудомісткістю та витратою матеріалів комплекс, де всю масу матеріалів і обладнання необхідно транспортувати по висоті в процесі всього будівництва з першого до останнього його дня. Тому, щоб розпочати саме будівництво і продовжувати його в потрібному темпі, необхідно ще до початку будівництва забезпечити його належною потужністю, переважно електричною, яка буде живити всі підйомно-транспортні пристрої (крани і все інше), що здійснюють відповідне транспортуванні і переміщення матеріалів і всіх інших пристроїв і обладнання, з котрих створюється наша висотна споруда. Зрозуміло, що потужність підйомно-транспортних робіт зростає по мірі росту висоти споруди в процесі її будівництва. Тому, електроенергетичний фактор цього будівництва набуває надзвичайного значення, без котрого практично неможливо висотне будівництва здійснювати. А це означає, що найважливішим в цьому процесі являється належне електрозабезпечення, яке з самого початку вимагає підводу на будмайданчик максимальної електричної потужності, хоч цей максимум набуває необхідності тільки на завершальній стадії будівництва. Так що, згідно вище зазначеної задачі корисної моделі, переходимо до пояснення його головної сутності, яка усуває традиційні негативи застосування і використання електроенергії при спорудженні висотних споруд розглянутого типу - див. фігури 8, 9, 10, 11. Отже, на відміну від традиційних способів будівництва таких будівель, спочатку споруджується в прискореному темпі конструктивно полегшена висотна конструкція, яка має центральну опорну колону 19 та шість зовнішніх опорних колон 20, 21, 22, 23, 24 і 25. Всі колони мають між собою горизонтальні лінійні елементи зв'язку 26 та 27, які періодично розташовані по висоті будівлі. На опорні колони вказаного типу спирається кільцева платформа-ротор 9 вітроелектростанції. Монтаж такої висотної конструкції можна здійснювати любим відомим способом, але наше рішення від усіх цих можливих відомих способів відрізняється тим, що застосування цих способів являється лише початковим етапом спорудження висотної вітроенергетичної башти розглянутого типу. Саме тому, незалежно від способу, який буде застосований для спорудження вказаної конструктивно спрощеної висотної конструкції, ця конструкція після її завершення дозволяє найбільш ефективно забезпечувати електричне постачання для подальшого будівництва вітроенергетичної башти, повний конструктивнотехнологічний комплекс котрої представлений на перших шести фігурах представленого креслення. Це означає, що, якщо в повному об'ємі матеріально-фінансових і енергетичних витрат створення вказаної полегшеної конструкції становить не більше 10 % від витрат на всю висотну вітроенергетичну башту, то решта 90 % витрат на будівництво цієї башти практично не містить витрат на електроенергію, котра необхідна для спорудження башти. Тому, що вся потрібна для будівництва електроенергія виробляється безпосередньо на об'єкті будівництва. Це позитивний фактор, який досі ніде і ніколи не мав місця, на спорудженні жодної висотної будівлі в світовій практиці. Переоцінити цей позитив навряд чи можливо, якщо зважити, що він переходить в подальшу історію існування побудованої нашим способом вітроенергетичної башти. Цей позитив може бути додатково посиленим і на стадії самого будівництва вітроенергетичної башти. Йдеться про те, що спорудження полегшеної конструктивнотехнологічної конструкції, показаної на фігурах 8, 9, 10, 11, можна здійснювати вітчизняним способом нарощування. Тобто, монтаж і вивірення всієї електроенергетичної системи 9 відбувається безпосередньо на землі, а потім опорні колони 19, 20, 21, 22, 23, 24 і 25 монтуються знизу вверх і здійснюється їх послідовний підйом, доки верхівка цієї конструкції не досягне верхнього проектного рівня. Що це дає? А те, що початок виробки потрібної для будівництва електроенергії суттєво прискорюється, що дозволяє до мінімуму звести початкову електропотужність або потужність любого іншого виду енергії, яка потрібна для початку будівництва вітроенергетичної башти. Більше того, потужність електроенергетичної установки 9 може бути такою, що її вистачить не тільки безпосередньо на будівництво самої вітроенергетичної башти, але буде значно перевищувати цю потребу. Це означає, що вже в процесі будівництва такої споруди, вона стає енергогенеруючим об'єктом, потужність котрого може використовуватись для суміжного з будівництвом регіону. Причому цей позитивний 2 UA 70871 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фактор, як вже було зазначено, залишається на всю майбутню історію існування вітроенергетичної башти, яка в остаточному підсумку стає енергетичною знахідкою практично вже з самого початку її створення, витрати на яке мінімальні, а будівництвом регіону. Причому цей позитивний фактор, як вже було зазначено, залишається на всю майбутню історію існування вітроенергетичної башти, яка в остаточному підсумку стає енергетичною знахідкою практично вже з самого початку її створення, витрати на яке мінімальні, а додатковий постійний економічний і екологічний ефект стає максимальними настільки, що ситуація всіх без виключення міських умов, де буде застосовуватись наше рішення в повному його комплексі, взагалі не має прецеденту. Маємо пояснити також наступні певні особливості запропонованої технології будівництва вітроенергетичної башти розглядає мого типу. Як було зазначено, створення полегшеної прискорено змонтованої конструкції, показаної на фігурах 8, 9, 10, 11 це лише створення початкової основи для подальшого спорудження вітроенергетичної башти, майбутні контури котрої позначені штрих-пунктирними лініями, див. фіг.8. І на цій основі утворюються спеціальні крани любого потрібного типу, які забезпечують транспортування вверх всіх потрібних матеріалів, спорядження і обладнання, з котрих створюється вітроенергетична башта. На креслені ці крани позначені позиціями 29, які базуються на зовнішніх опорних колонах 21, 23, і 25, та позицією 30 позначений кран (крани), розташований на опорній колоні 19. Крім того, можуть бути інші види кранів, наприклад крани 28, розташовані з нижньої частини каркасної системи, яка об'єднує верхівки опорних колон всієї полегшеної конструктивної системи, показаної на фігурі 8. Причому, суттєвими і надзвичайно позитивними являється наступні міркування. Зрозуміло, що крани 29 и 30 являються самопересувними по висоті, по мірі збільшення висоти вітроенергетичної башти в процесі її будівництва - це масово розповсюджений технологічний прийом, котрий не має жодної розумної альтернативи в висотному будівництві. Наше ж рішення дозволяє ще більше посилити позитив цього прийому. Йдеться про те, що саме запропонований спосіб дозволяє крім кранів 29 і 30 створювати крани 28, які не тільки мають позитивне значення, як самостійно працюючі підйомно-транспортні засоби, але й суттєво підвищують монтажно-будівельні можливості всього будівництва при роботі цих кранів в комплексі з кранами 29 і 30. Причому ця технологічна перевага запропонованого рішення максимально може проявлятись вже в разі спорудження полегшеної конструкції, представленої на фігурі 8, 9, 10, 11 методом нарощування, про який було сказано вище. Йдеться про те, що крани 28 створюються вже на рівні землі, і починають приймати участь в здійсненні монтажного процесу практично з самого початку будівництва, коли кранів 29 ще нема, а потреба в підйомно-транспортних операцій існує. Не кажучи вже про те, що оперативність кранів 28 (особливо в низовій частині будівництва) незрівнянно вище від кранів 29. Представлені міркування лише ілюструють один з можливих варіантів загального будівельного процесу створення вітроенергетичної башти розглянутого типу. Таких варіантів може бути значно більше, але всі вони базуються на сутності запропонованого способу. Тому, в процесі конкретного проектування об'єктів подібного роду повинно здійснюватись багатоваріантна проробка і дослідження кожного варіанту, щоб оптимізувати проектування найкращим чином. До всього сказаного про позитив кранів 28 необхідно додати декілька слів їх доцільності при облаштуванні перехідних містків з лінійних елементів 26 та 27. Тобто, це облаштування з використанням кранів 28 здійснюється найбільш просто та зручно. До цього необхідно додати, що запропоноване рішення дозволяє розширити функціональні властивості будівлі, що споруджується. Зокрема, на відміну від прототипу перехідні містки між опорними баштами можливо і доцільно облаштовувати у вигляді додаткових корисних об'ємів будівлі. Тобто, утворюються в декілька поверхів (можливо одноповерховій варіант) об'єми споруди, які можуть використовуватись для різного призначення - житлового, соціального, адміністративного, тощо. Завершуючи викладені міркування, наголошуємо на тезі, викладеної в рішеннях прототипу про те, що розглянутий спосіб спорудження висотних вітроенергетичних башт створює основу для переосмислення сутності всього містобудування, яке в традиційному виконанні являється убивчим для навколишнього середовища. Рішення прототипу заклали конструктивнотехнологічну базу припинення цього ганебного становища, а рішення даної заявки ще більше посилює і підвищує безпрецедентну позитивність і продуктивність цієї бази. 3 UA 70871 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб спорудження висотної башти вітроенергетичної, на верхній частині якої монтують карусельну вітроелектростанцію, який відрізняється тим, що спочатку створюють в полегшеному конструктивному варіанті опорні елементи башти, які прискорено монтують і на яких потім створюють вітроелектростанцію, що вводять в експлуатацію, а електроенергію нею вироблену використовують для монтажу і добудови всього іншого комплексу конструктивних елементів башти. 4 UA 70871 U 5 UA 70871 U 6 UA 70871 U 7 UA 70871 U 8 UA 70871 U 9 UA 70871 U 10 UA 70871 U 11 UA 70871 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 12