Аеростатна вітроелектрична установка

Аеростатна вітроелектрична установка, що містить аеростат, основу, генератор з валом, розташований на основі, трос, одним кінцем зв’язаний з аеростатом, а другим – з валом генератора, яка відрізняє ться тим, що додатково містить пружину крутіння, наприклад спіральну або торсіонну, один кінець якої жорстко закріплений, а інший кінець зв’язаний з валом генератора, при цьому трос намотаний на вал генератора. (19) (21) a200506211 (22) 23.06.2005 (24) 26.08.2008 (46) 26.08.2008, Бюл.№ 16, 2008 р. (72) ДРОНЬ МИКОЛА МИ ХАЙЛОВИЧ, UA, ХОРОЛЬСЬКИЙ ПЕТРО ГЕОРГІЙОВИЧ, UA, ЛАПКО ДМИТРО ПАВЛОВИЧ, U A (73) ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОН АЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) UA 73027, C2, 16.05.2005 SU 1550207, A1, 15.03.1990 JP 6133499, 13.05.1994 US 4486669, 04.12.1984 3 крізь кільцевий магнітопровід статора з індукційною обмоткою на ньому, виходи якої з'єднані із споживачем, в тросі по всій довжині розподілені постійні магніти з кроком, що перевищує товщину магнітопроводу, в зазорі між тросом та магнітопроводом на одному із них або на обох нанесено захисне антифрикційне немагнітне покриття, наприклад, із фторопласту. Суть винаходу продемонстровано на кресленнях. На фіг. 1 зображено схема пристрою; на фіг.2 зображено вигляд збоку по фіг. 1, на фіг. 3 зображено схему похідного варіанту пристрою; на фіг. 4 зображено схему розвинутого варіанту базового пристрою; на фіг. 5 зображено поперечний переріз магнітопроводу цього варіанту пристрою. Так, на фіг. 1 показано аеростат 1, зв'язаний з генератором 2 тросом 3. Вал 4 генератора 2 зв'язаний з спіральною пружиною 5. На фіг. 3 показано аеростат 1, зв'язаний тросом 3 з п'єзогенератором 6 через пружину 7. На фіг. 4 показано аеростат 1, зв'язаний тросом 3 з пружиною 7. По всій довжині троса З розподілені постійні магніти 8. Трос проведений крізь кільцевий магнітопровід статора 9. На фіг. 5 показано фрагмент пристрою з фіг. 3, а саме: кільце магнітопроводу 9 з нанесеною на нього обмоткою 10, жилою троса 11, постійним магнітом 8 та антифрикційною прокладкою 12. Робота вітроелектричної установки здійснюється таким чином. У базовому варіанті (фіг. 1) наповнюють аеростат 1 легким газом. Він піднімається і розкручує генератор 2, який виробляє електричний струм. Водночас закручується спіральна пружина 5. Із зміною висоти (спуск - підйом) та переміщеннями аеростата по висоті із зміною напрямку вітр у змінюється і довжина троса. Завдяки пружині 5 трос завжди напинається і це заставляє із зміною його довжини обертатися вал генератора. В зв'язку із нестаціонарністю атмосфери та коливальним характером системи „аеростат - трос - вал генератора - пружина" генератор видає імпульси струму різної довжини і форми (імпульсна обгинаюча може бути заповнена коливаннями різної амплітуди і фази). Кінетичну енергію вітру сприймає аеростат, вона перетворюється у його рух і придає йому кінетичну енергію. Вітродвигун складається з таких елементів: 1) аеростат - елемент, що сприймає вітер (як лопать вітроколеса); 2) трос - елемент передачі руху на вал генератора (як маточина вітроколеса, трансмісія); 3) пружина - накопичувач енергії (замість лопаті у деяких вітроелектричних установках). Заявлена установка створена саме для використання окремих поривів вітру і нестабільності атмосфери, чого не можуть традиційні вітроелектричні установки. Умови роботи аеростатної вітроелектричної установки відповідають перехідним режимам роботи традиційних вітроелектричних установок, які генерують електричну енергію лише в сталому режимі після закінчення перехідних процесів для певних діапазонів швидкості вітру. 83812 4 Якщо аеростат зупиниться на певній висоті, то генерації електричної енергії не буде. Але оскільки атмосфера дуже нестабільна за часом, то такі зупинки матимуть короткочасний характер. Заявлена установка генеруватиме електричну енергію при опусканні аеростату, навіть при відсутності натягу тросу. Відсутність натягу в такому разі не буде протидіяти розтискуванню пружини і гальмувати вал генератора. Натяг тросу буде вторинним ефектом від розтискування пружини. Очевидно, що пружина, як пружина крутіння, повинна бути заневолена з одного кінця, інакше вона не зможе виконувати свою функцію. В заявленій аеростатній вітроелектричній установці пружина не використовується для перетворення енергії вітру, вона навпаки протидіє цьому. Пружина працює на генерацію електричної енергії і при відсутності вітру потрібно лише опускання аеростату, що може бути після закінчення пориву вітр у, при його повній відсутності - тільки внаслідок нестабільності атмосфери (зміни щільності і температури повітря, що приводить до зміни балансу між архімедовою силою і гравітаційною силою Землі). Гранична висота підйому аеростата визначається граничними для даної місцевості і часу використання аеростатної вітроелектричної установки вітровими і термодинамічними умовами атмосфери. Довжина тросу завжди може бути вибрана в конкретній конструктивній реалізації з деяким запасом, що прийнято в техніці. Якщо для конкретної розробки буде необхідним на валу залишок тросу, то його обов'язково забезпечать. При відсутності необхідності в цьому залишку трос повністю розкрутиться лише при граничних термодинамічних і вітрових умовах атмосфери, коли сума архімедової, аеродинамічної, гравітаційної сил та сили натягу дозволить аеростату піднятися на граничну висоту. Граничний характер умов вказує, що вони будуть реалізуватися рідко. До того ж атмосфера нестабільна в часі, тому найчастіше буде ситуація, коли на валу завжди буде намотана частина троса. У похідному варіанті (фіг. 2) після підйому аеростату 1 нестаціонарність атмосфери та коливальний характер системи „аеростат - трос - пружина - п'єзогенератор" приведе до зміни натягу тросу і породження імпульсів струму п'єзогенератором 6 або батареєю таких п'єзогенераторів. У розвинутому варіанті базового пристрою (фіг. 3) початковий підйом аеростату 1, а потім зміни його підйомів та спусків в залежності від напрямку рівнодіючої сили (від підйомної сили та сил земного притягання і натягу пружини), викличуть переміщення постійних магнітів 8 крізь статор 9. Магніти-індуктори 8 почергово проходять крізь магнітопровід статору 9 і наводять у в обмотці 10 (фіг.4) електрорушійну силу п ульсуючого постійного стр уму. Таким чином, вирішена задача розробки пристрою для максимального використання енергії вітру і нестабільної атмосфери, які приводять до змін координат розташування аеростату, що проявляється у зміні відстані (довжини троса) між аеростатом і місцем його кріплення (валом генератора). 5 83812 Джерела інформації 1. Ветроустановка: А.с. № 1550207 СССР, МПК 5 А 03 В 3/02. 2. Высотная ветроустановка: А.с. № 1382989 СССР, МПК 4 F 03 D 11/00. Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 6 3. Ветроэлектрическая установка. А.с. № 1176103 СССР, МПК 4 F 03 D 11/00. /O. H. Малинин, В. А. Сапожков (СССР). - № 3655585/25-06; Заявлено 24.10,83; Опубликовано 30.08.85, Описание изобретения. - 3 с. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601