Мобільна екотехнологічна енергетична установка

Винахід відноситься до техніки захисту навколишнього середовища і може бути використаний для охорони повітряного басейну, наприклад, при інтенсифікації провітрювання уранових рудників, полігонів сміттєвих смітників, кар'єрів, нафтохімічних комплексів, ставків-відстійників з отрутними рідкими відходами, вугільних териконів, площадок зі шламом каналізаційних стоків і т.п. Аналоги винаходу - енергоустановка, електрогенератори якої виконані з керованим струмовим шаром (кн. Афонин А. А. Розробка і впровадження електромеханічних перетворювачів безпосереднього привода. - К.: РДЭНТП, 1991р.); енергоустановка у виді вітроагрегату з надувними оболонками-лопатами, закріплених на кільцевій стрічці (пат. Японії №62-231889,1978р.). Недоліки аналогів - звужені функціональні можливості. Прототип винаходу - енергоустановка у виді вітроагрегату з вітроколесами, закріплених на тросі, що зв'язує аеростат із землею (а. с. СРСР №1550207, 1988р.). Недоліки прототипу — недостатня економічність і ефективність. В основу винаходу поставлена задача підвищення економічності й ефективності при розширенні функціональних можливостей шляхом того, що мобільна екотехнологічна енергетична установка містить вітроколеса з електрогенераторами й аеропідйомний елемент, при цьому електрогенератори виконані струмошаровими з перемежованими сфероїдними дисками статорів і роторів, причому статорні диски виконані опукло-вгнутими, а роторні диски -двоопуклими, при цьому електрогенератори встановлені з кроком по висоті і кожний з них виконаний без вала, із зовнішніми і внутрішніми роторними дисками, на яких закріплені лопати відповідно зовнішнього і внутрішнього вітроколеса, причому центрування роторних дисків виконано за допомогою надувних трубчастих кільцеподібних елементів з пружно-еластичного термостійкого матеріалу, розміщених у гофрів на увігнутій поверхні статорних дисків і циліндричній станині електрогенератора, з'єднаних із джерелом надування й утворюючих у надувному стані ковзний контакт із відповідним ділянкою поверхні роторних дисків, при цьому електрогенератори дистанціювані друг від друга вертикальними відтягненнями у виді кабель-тросів, рівномірно розташованих по окружності циліндричної станини електрогенераторів і запасованих на барабани автоматичних лебідок на поверхні землі, причому аеропідйомний елемент виконаний у виді газонаповненого відкритого тора з двоопуклим поперечним перерізом, що зв'язаний перехресними відтягненнями з верхнім електрогенератором, при цьому середній діаметр тора не більше діаметра циліндричної станини електрогенераторів, а зверху і знизу тора рівномірно по його середній окружності розташовані допоміжні вітроколеса, попарно з'єднані центральним валом, на якому закріплені роторні диски додаткового струмошарового електрогенератора, що перемежовуються статорними дисками, причому всі зазначені диски виконані опукло-вгнутими, при цьому диски електрогенератора верхнього вітроколеса встановлені опуклою стороною протилежно дискам електрогенератора нижнього вітроколеса, причому допоміжні вітроколеса постачені датчиками частоти обертання, з'єднаними з перетворювачем сигналів, який через мікропроцесорний блок автономного керування по заданій програмі зв'язаний із джерелом живлення з можливістю переключення додаткових електрогенераторів на руховий режим, при цьому поверхня тора у верхній частині облицьована приймачами сонячного випромінювання. Загальна ознака прототипу і винаходу - вітроколеса з електрогенераторами й аеропідйомний елемент. Сутність винаходу пояснюється кресленням на Фіг.1, де показаний перетин установки уздовж її вертикальної осі, доповнене збільшеним зображенням (вузол 1) струмошарового електрогенератора у виді сфероїдних дисків, а цифрами позначені: 1 - вітроколеса (1а, 16 -відповідно, зовнішнє і внутрішнє вітроколесо); 2 електрогенератори; 3 - аеропідйомний елемент; 4 - сфероїдні диски статорів; 5 - сфероїдні диски роторів (5а, 56 відповідно, зовнішні і внутрішні роторні диски); 6 - трубчасті кільцеподібні елементи; 7 - циліндрична станина; 8 вертикальні відтягнення; 9 - автоматичні лебідки; 10 - поверхня землі; 11 - перехресні відтягнення; 12 - допоміжні вітроколеса (12а, 126 - відповідно, верхнє і нижнє допоміжне вітроколесо); 13 - центральний вал; 14 - роторні диски додаткового струмошарового генератора; 15 - додатковий струмошаровий електрогенератор; 16 - статорні диски додаткового струмошарового генератора; 17 - приймачі сонячного випромінювання; 18 -обмотки; 19постійні магніти. Мобільна екотехнологічна енергетична установка, що містить вітроколеса 1 з електрогенераторами 2 і аеропідйомний елемент 3, виконана таким чином. Електрогенератори 2 виконані струмошаровими з перемежованими сфероїдними дисками статорів 4 і роторів 5. Статорні диски 4 виконані опукло-вгнутими, а роторні диски 5 - двоопуклими. Електрогенератори 2 установлені з кроком по висоті і кожний з них виконаний без вала, із зовнішніми 5а і внутрішніми 5б роторними дисками, на яких закріплені лопати відповідно зовнішнього 1а і внутрішнього 16 вітроколеса. Центрування роторних дисків 5 виконано за допомогою надувних трубчастих кільцеподібних елементів 6 з пружноеластичного термостійкого матеріалу, розміщених у гофрів на увігнутій поверхні статорних дисків 4 і циліндричній станині 7 електрогенератора 2, з'єднаних із джерелом надування й утворюючих у надувному стані ковзний контакт із відповідним ділянкою поверхні роторних дисків 5. Електрогенератори 2 дистанціювані друг від друга вертикальними відтягненнями 8 у виді кабель-тросів, рівномірно розташованих по окружності циліндричної станини 7 електрогенераторів 2 і запасованих на барабани автоматичних лебідок 9 на поверхні землі 10. Аеропідйомний елемент 3 виконаний у виді газонаповненого відкритого тора з двоопуклим поперечним перерізом, що зв'язаний перехресними відтягненнями 11 з верхнім електрогенератором 2. Середній діаметр тора 3 не більше діаметри циліндричної станини 7 електрогенераторів 2, а зверху і знизу тора 3 рівномірно по його середній окружності розташовані допоміжні вітроколеса 12, попарно з'єднані центральним валом 13, на якому закріплені роторні диски 14 додаткового струмошарового електрогенератора 15, що перемежовуються статорними дисками 16, причому всі зазначені диски 14, 16 виконані опукло-вгнутими. Диски 14, 16 електрогенератора 15 верхнього вітроколеса 12а встановлені опуклою стороною протилежно дискам 14, 16 електрогенератора 15 нижнього вітроколеса 126. Допоміжні вітроколеса 12 постачені датчиками частоти обертання, з'єднаними з перетворювачем сигналів, який через мікропроцесорний блок автономного керування по заданій програмі зв'язаний із джерелом живлення з можливістю переключення додаткових електрогенераторів 15 на руховий режим. Поверхня тора 3 у верхній частині облицьована приймачами сонячного випромінювання 17. Статорні 4, 16 і роторні 5, 14 диски постачені відповідно обмотками 18 і постійними магнітами 19, розташованими сегментно. Установка працює таким чином. При обертанні вітроколіс 2, 12 виникаючими між статорними 4 (16) і роторними 5 (14) дисками електромагнітними силами в обмотках 18 наводиться електричний струм. При цьому обертання вітроколіс 12 стійко за рахунок оптимальної форми аеропідйомного елемента 3, а вітроколіс 2 - за рахунок формованих вітроколесами 12 могутніх висхідних повітряних потоків, у свою чергу засмоктуючих навколишній атмосферне повітря в отвір тора 3. Завдяки елементам 6, 8, 11, установка володіє високою Здатністю, що демпфірує, а завдяки сфероїдним дисковим статорам 4, 16 і роторам 5, 14 - великою міцністю і надійністю при мінімальній масі. Винахід реалізують тим, що як матеріал елемента 6 використовують, наприклад, зносостійку, термоміцну тканину "PSV" (Нідерланди), а лопат вітроколіс 2, 12 - лопати списаних вертольотів. Показники техніко-економічної ефективності винаходу: - енергоємність, - надійність, - оптимальні малогабаритні показники.