Вітроенергетична установка, що літає

Реферат: UA 119950 U UA 119950 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до нетрадиційної енергетики, а саме до виробництва пристроїв, що виробляють електроенергію, і може бути використана при виготовленні вітроенергетичних установок легше за повітря. Відома система літальних апаратів легше за повітря, яка призначена для вироблення електроенергії за рахунок використання енергії вітру. Система містить два аеростати з вітрилами, ширяючих в небі на безпечній відстані один від одного. Аеростати сполучені між собою міцним канатом довжиною в десятки, сотні метрів. Канат перекинутий через блок, що встановлений на осі електрогенератора, а електрогенератор встановлений на вершині горба або на даху будинку. Аеростати парять, але на одному з них розкрите вітрило, а на іншому складено. Вітер надуває розкрите вітрило, несе аеростат, той тягне канат за собою, і канат обертає шків на осі електрогенератора, одночасно підтягаючи до нього другий аеростат, зі складеним вітрилом. Коли перший аеростат вибере всю довжину каната, його вітрило складається, а на другому, що виявився поблизу електрогенератора, - розкривається. Тепер під дією вітру від блока віддаляється другий аеростат, а канат підтягує до електрогенератора перший аеростат. Таким чином, забезпечується безперервне обертання ротора генератора і вироблення електроенергії. Якщо вітер змінить напрям, вся система повернеться по вітру, як флюгер. Якщо трапиться повне безвітря, то аеростати просто будуть парити в повітрі нерухомо. Звичайно, змінюватися може і сила вітру, а отже, і частота обертання ротора електрогенератора, але компенсувати ці обурення справа лише техніки [див. статтю: Гольберг Б. Електростанція на повітряних зміях // Винахідник і раціоналізатор.-1992. - № 9-10. - С14]. Основним суттєвим недоліком відомої системи енергозабезпечення складність приводу обертання ротора одного електрогенератора через використання для цього аж двох аеростатів, що, наочно, не рентабельно. Така система має дуже високу вартість, що неминуче відіб'ється в гірший бік і на собівартості електроенергії, що виробляється нею. Найбільш близькою за своєю суттю та ефектом, що досягається, і яка приймається за прототип, є вітроенергетична установка, що літає, яка виконана у вигляді дирижабля з суцільним циліндричним корпусом, що звужується на кінцях і оснащеним рулями управління польотом, а також двома вітродвигунами, встановленим на пілонах на зовнішніх бічних поверхнях дирижабля симетрично відносно його подовжньої осі. Коли дирижабль знаходиться у небі, вітровий потік, що набігає, обертає повітряні гвинти вітроенергетичних установок (вітродвигунів), електрогенератори яких виробляють електричний струм, який по проводах передається на землю споживачам [див. авторське свідоцтво СРСР № 1413371 з класу F24F 5/00 яке опубліковане 30.07.1988 року у Бюл. № 28]. Основним суттєвим недоліком відомої вітроенергетичної установки є недосконалість конструкції її корпусу, а саме, - виконання його великим за діаметром. Це необхідно для того, щоб в ньому вистачало об'єму для заповнення корпусу газом легше за повітря, який забезпечує паріння дирижабля у небі. Через значну товщину корпусу дирижабля, вітродвигуни вимушено розміщувати на пілонах по обидві сторони від корпусу дирижабля, оскільки останній через непомірні розміри створює непереборну "повітряну тінь", тобто порушує стабільність і напрям (прямолінійність) повітряного потоку, що набігає. Другим суттєвим недоліком відомого технічного рішення є те, що в конструкції використано два вітродвигуни, зокрема два вітроколеса з двома електрогенераторами, які разом збільшують вагу літального апарата, що вимушує дедалі збільшувати розміри дирижабля. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення потужності та летючості вітроенергетичної установки з одночасним зменшенням габаритних розмірів корпусу дирижабля, за рахунок граничного зниження ваги літального апарата, шляхом зміни конструкції корпусу дирижабля та вітроколеса з жорстких на надувні, а також можливості використання вітроколеса великих розмірів за рахунок зміни місця його розташування. Поставлена задача вирішується тим, що вітроенергетична установка, що літає, яка виконана у вигляді дирижабля з суцільним циліндричним корпусом, що звужується на кінцях і оснащений рулями управління парінням, а також вітродвигуном, згідно з корисною моделлю вітродвигун встановлений спереду корпусу дирижабля, який разом з вітроколесом виконаний надувним, а також бокові рулі управління парінням мають аеродинамічний профіль для утворення підіймальної сили, крім того, обтічник вітроенергетичної установки, що літає, зв'язаний електрокабелем з землею. Завдяки тому, що корпус та вітроколесо виконані надувними, сама вітроенергетична установка у "здутому" стані дуже компактна та може без проблем перевозитися транспортними засобами у будь-яке місце. Після наповнення корпусу дирижабля та лопатей вітроколеса газом, система стає легше за повітря та самостійно піднімається у небо та парить там. Причому вона автоматично розгортається "за вітром" відносно електрокабелю, який її утримує. 1 UA 119950 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Завдяки тому, що вітроколесо та корпус виявилися легше за повітря, діаметр корпусу дирижабля зменшений, а отже, з'являється технічна можливість розташування вітроколеса попереду корпусу, оскільки останній не чинить помітного опору повітряному потоку. Завдяки тому, що корпус дирижабля вітроколесо розташовано попереду корпусу дирижабля, його діаметр не залежить від розмірів корпусу, а отже, може бути збільшений на будь-яку потрібну величину, та саме так "підібрати" бажану потужність вітроенергетичної установки. Причому, при збільшенні діаметра вітроколеса, його вага практично не збільшується, оскільки воно виконано надувним. До того ж, надувне вітроколесо має власну підіймальну силу, що дозволяє ще зменшити розміри корпусу дирижабля. Завдяки тому, що бокові рулі управління парінням мають аеродинамічний профіль, вони утворюють підіймальну силу, що ще у більшій мірі дозволяє зменшити габаритні розміри самого дирижабля. Таким чином, сукупність суттєвих ознак, отриманих завдяки внесенню принципових змін у конструкцію вітроенергетичної установки, що літає, зокрема зміні місцезнаходження вітроколеса, виконання конструкції надувною та "не прив'язаність" діаметра вітроколеса до розмірів корпусу дирижабля, дозволило підвищити потужність вітроенергетичної установки, що літає, та спростити її конструкцію, тобто досягти певного технічного результату, сформульованого у постановці задачі. Подальша суть запропонованого технічного рішення пояснюється кресленням, на якому зображена запропонована вітроенергетична установка, що літає, вигляд в плані. Запропонована вітроенергетична установка, що літає, містить дирижабль з циліндричним корпусом 1, на передньому торці якого розташоване вітроколесо 2. Зовні центральна частина вітроколеса 2 закрита обтічником 3. До одного обтічника 3 приєднаний електрокабель 4, який одночасно слугує тросом, який з'єднує вітроенергетичну установку з землею та утримує її у небі. Ось 5 обертання вітроколеса 2, зв'язана з електрогенератором 6, який розташований у центрі корпусу 1 дирижабля. Діаметр вітроколеса 2 перевищують діаметр корпусу 1 дирижабля. Корпус 1 дирижабля та вітроколесо 2 виконані надувними. Бокові рулі 7 управління парінням дирижабля мають аеродинамічний профіль для утворення підіймальної сили. Хвостовий руль 8 попереджає "бовтанку" (коливання) дирижабля у горизонтальній площині. Подальша суть запропонованого технічного рішення пояснюється спільно з принципом роботи пропонованої вітроенергетичної установки, що літає. Вітроенергетичну установку, що літає, у згорнутому вигляді привозять, наприклад вантажівкою, до місця експлуатації підготовлюють до запуску, зокрема, закріплюють кінець електрокабеля 4 на землі (опорі), вітроколесо 2 (лопаті) та корпус 1 дирижабля заповнюють газом, що дозволяє перевести вітроенергетичну установку у робочий стан (викликати паріння). Після цього вітроенергетичну установку відпускають і вона підіймається у небо до рівня, який їй дозволяє довжина електрокабелю 4. У небі вітроенергетична установка парить у повітряному потоці і природно налаштовується (розгортається) "на вітер" відносно електрокабеля 4 (тросу). Вітер обертає вітроколесо 2, ось 5 обертання якого примусово обертає ротор електрогенератора 6. Обертання ротора електрогенератора 6 забезпечує вироблення електрогенератором електричного струму, який по електрокабелю 4 передається на землю і, далі, споживачам. Стабілізацію паріння забезпечують рулі 7 і 8. Суттєва відмінність заявленого об'єкта від раніше відомих, полягає в тому, що вітроколесо та корпус дирижабля виконані надувними, а діаметр вітроколеса перевищує діаметр корпусу дирижабля. Вказані відмінності, у сукупності, дозволяють, підвищити потужність вітроенергетичної установки, що літає, спростити конструкції та зменшити її вартість, а отже не залучати додаткових засобів для утримування установки у повітрі. Жодна летюча вітроенергетична установка не може мати вказані властивості, оскільки вони не містять у своєму складі всіх суттєвих ознак, притаманних заявленому технічному рішенню. До технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: підвищення потужності вітроенергетичної установки за рахунок збільшення діаметра вітроколеса; відсутність повітряного опору з боку корпусу дирижабля за рахунок граничного зменшення його діаметра; максимальне зменшення ваги за рахунок виконання вітроколеса та корпусу дирижабля надувними; висока транспортабельність та зручність зберігання з цієї ж причини; наявність підіймальної сили за рахунок виконання бокових рулів управління парінням аеродинамічного профілю. 2 UA 119950 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Вітроенергетична установка, що літає, яка виконана у вигляді дирижабля з суцільним циліндричним корпусом, що звужується на кінцях і оснащений рулями управління парінням, а також вітродвигуном, яка відрізняється тим, що вітродвигун встановлений спереду корпусу дирижабля, який разом з вітроколесом виконаний надувним, а також бокові рулі управління парінням мають аеродинамічний профіль для утворення підіймальної сили, крім того, обтічник вітроенергетичної установки, що літає, зв'язаний електрокабелем з землею. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3