Автономна система зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки

Реферат: Автономна система зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки містить переважно вертикально-осьову вітроенергетичну установку, розміщену на щоглі, з'єднану з акумуляторною батареєю, блок управління системою освітлення та освітлювальні лампи. Крім цього освітлювальні лампи розташовані в лопатях вертикально-осьової вітроенергетичної установки, аеродинамічні поверхні яких виконані із прозорого або напівпрозорого матеріалу, а внутрішні площини неаеродинамічних поверхонь лопатей покриті світловідбиваючим матеріалом, наприклад алюмінієвою фольгою, при цьому верхня частина щогли виконана такою, що обертається разом із лопатями вітроенергетичної установки, а нижня частина щогли виконана нерухомою і в ній розміщений акумулятор для накопичення електроенергії в денний час доби, а зверху - електрогенератор, нерухомий статор якого розміщений безпосередньо в щоглі, а ротор - на осі обертання частини щогли, що обертається. UA 113625 U про видачу патенту: UA 113625 U UA 113625 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області вітротехніки, а саме до автономних систем освітлення на основі вертикально-осьових вітроенергетичних установок, і може бути використана для перетворення енергії вітру в електроенергію з можливістю її подальшого використання для освітлення місцевості або об'єктів без передачі від освітлювальної установки. Відома вітроенергетична установка ортогонального типу з вертикальною віссю обертання, що містить вал, вертикально встановлені паралельні лопаті аеродинамічного профілю, розташовані на однаковій відстані від осі обертання і пов'язані з валом, електрогенератор [http://energylogia.com/home/avtonomnost/vetroenergetica.html, дата входу на сайт: 8.06.2016 p.] Недоліком відомої конструкції вітроенергетичної установки слід вважати порівняно високу вартість доставки споживачеві отриманої електроенергії при значній віддаленості місць розміщення такої вітроенергетичної установки, оскільки передача електроенергії відбувається по дротах. При цьому, крім виробництва електроенергії, відома установка не здатна виконувати інші додаткові корисні функції. Таким чином експлуатація відомої вітроенергетичної установки не завжди є рентабельною. Найбільш близьким аналогом запропонованої корисної моделі за кількістю суттєвих ознак та технічним результатом, що досягається, є автономна система зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки, яка містить переважно вертикально-осьову вітроенергетичну установку, поєднану з акумуляторною батареєю, блок управління системою освітлення і 9 принаймні одну освітлювальну лампу [див. пат. України № 43411 за класами МПК F21L 13/00, F21S 9/00, F03D 9/00, опублікований 10.08.2009 року в Бюл. № 15]. Одним із основних недоліків відомого технічного рішення є обмежена область застосування - система призначена виключно для освітлення рекламних об'єктів (вивісок та рекламних щитів). Також серед недоліків слід вказати складність і масивність конструкції, а також складність монтажу окремих елементів системи на рекламному об'єкті з використанням кріпильних елементів. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення автономної системи зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки за рахунок спрощення конструкції і підвищення функціональних можливостей, що досягається шляхом удосконалення взаємного розташування елементів енергетичної системи. Поставлена задача вирішується тим, що в автономній системі зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки, що містить переважно вертикально-осьову вітроенергетичну установку, розміщену на щоглі, з'єднану з акумуляторною батареєю, блок управління системою освітлення та освітлювальні лампи, згідно з корисною моделлю, освітлювальні лампи розташовані в лопатях вертикально-осьової вітроенергетичної установки, аеродинамічні поверхні яких виконані із прозорого або напівпрозорого матеріалу, а внутрішні площини неаеродинамічних поверхонь лопатей покриті світловідбиваючим матеріалом, наприклад алюмінієвою фольгою, при цьому верхня частина щогли виконана такою, що обертається разом із лопатями вітроенергетичної установки, а нижня частина щогли виконана нерухомою і в ній розміщений акумулятор для накопичення електроенергії в денний час доби, а зверху - електрогенератор, нерухомий статор якого розміщений безпосередньо в щоглі, а ротор - на осі обертання частини щогли, що обертається. Крім цього, згідно з корисною моделлю, аеродинамічні поверхні лопатей виконані знімними, наприклад, у вигляді кришки аеродинамічного профілю, для можливості заміни освітлювальної лампи. Також, згідно з корисною моделлю, аеродинамічні поверхні лопатей виконані переважно із пластику або склопластику, або скла із гладкою або рифленою поверхнею. Також, згідно з корисною моделлю, як освітлювальні лампи використані люмінесцентні або світлодіодні лампи. Перераховані ознаки запропонованого технічного рішення є суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, а їх сукупність забезпечує досягнення очікуваного технічного результату - розширення функціональних можливостей, зокрема забезпечення освітлення будьяких об'єктів і місцевості, що знаходяться поблизу такої енергетичної системи, покращення споживчих властивостей, спрощення конструкції, забезпечення компактності системи. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає в наступному. За рахунок встановлення освітлювальних ламп безпосередньо в лопатях вітроенергетичної установки, остання, окрім своєї прямої функції (вироблення електроенергії), може бути використана для локального освітлення місцевості (території) в місці її розташування без використання будь-яких додаткових елементів обладнання. Таким чином досягається суттєве спрощення конструкції автономної освітлювальної системи в цілому, зменшення її габаритів, 1 UA 113625 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 порівняно із найбільш близьким аналогом. Також досягається підвищення споживчих властивостей безпосередньо самої вітроенергетичної установки: вона самостійно може виконувати роль рекламного або іншого демонстраційного об'єкта. Також запропоновану вітроенергетичну установку можна використовувати як сигнальний пристрій (маяк), створювати з її допомогою різноманітні світлові ефекти (світлові шоу), інтенсивність яких буде прямо залежати від швидкості обертання лопатей (тобто від швидкості вітру в даний момент часу). При цьому найбільш раціонально використовувати конструкцію вітроенергетичної установки саме ортогонального типу, яка має паралельні лопаті, розташовані на однаковій відстані від осі обертання. Хоча й інші відомі вертикально-осьові конструкції вітроенергетичних установок можуть бути успішно використані для реалізації запропонованого технічного рішення. При цьому немає необхідності передавати отриману електроенергію по дротах до освітлювального приладу - енергія накопичується в акумуляторній батареї, розміщеній в щоглі установки, і згодом використовується для живлення встановлених на лопатях освітлювальних ламп. Вмикання освітлювальних ламп регулюється блоком управління системою освітлення (залежно від потреби - постійно або тільки у темний час доби). За рахунок того, що освітлювальні лампи встановлені у лопатях вітроенергетичної установки, досягається покращення зовнішнього вигляду пристрою, що призводить до підвищення його споживчих властивостей. При цьому слід зазначити, що кількість освітлювальних ламп, розташованих в одній лопаті вітроенергетичної установки, не є суттєвою ознакою корисної моделі і, відповідно, може бути будь-якою, так само як і кількість лопатей у складі конструкції вітроенергетичної установки. За рахунок того, що аеродинамічні поверхні лопатей виконані знімними, наприклад у вигляді кришки аеродинамічного профілю, досягається можливість оперативної заміни освітлювальних ламп без демонтажу лопатей, чим досягається підвищення ремонтопридатності запропонованої системи освітлення. При цьому знімна кришка є частиною лопаті, що також спрощує конструкцію системи освітлення. За рахунок можливості виконання кришки із скла, склопластику, пластику досягається висока технологічність конструкції - лопать залишається легкою, недорогою у виготовленні, при цьому не змінює свої аеродинамічні властивості. За рахунок передбаченої можливості використання як освітлювальних ламп люмінесцентних або світлодіодних ламп досягається економічність використання електроенергії, виробленої вітроенергетичною установкою, внаслідок чого запропонована система залишається функціональною та ефективною навіть при її експлуатації в умовах слабкого вітру або тимчасової його відсутності. Подальша суть запропонованого технічного рішення пояснюється спільно з ілюстративним матеріалом, на якому зображена загальна схема запропонованої автономної системи зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки. Запропонована автономна система зовнішнього освітлення складається із вітроенергетичної установки ортогонального типу, розміщеної на щоглі. Лопаті 1 мають аеродинамічний профіль і жорстко прикріплені за допомогою радіальних пілонів 2 до вертикальної щогли. Аеродинамічні поверхні лопатей 1 виконані у вигляді кришок 3 із прозорого матеріалу, внутрішні площини неаеродинамічних поверхонь лопатей 1 покриті світловідбиваючим матеріалом 4, наприклад алюмінієвою фольгою. Освітлювальні лампи 5 розташовані в лопатях 1 вертикально-осьової вітроенергетичної установки. Верхня частина 6 щогли виконана такою, що обертається разом із лопатями 1 вітроенергетичної установки. Нижня частина 7 щогли виконана нерухомою і в ній (знизу) розміщений акумулятор 8 для накопичення електроенергії в денний час доби і блок управління 9 системою освітлення. Зверху нижньої частини 7 щогли розміщений електрогенератор 10. електрогенератор 10 має нерухомий статор, розміщений безпосередньо в щоглі, а ротор - на осі обертання верхньої частини 6 щогли, яка обертається. Запропонована автономна система зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки працює наступним чином. Під дією вітру лопаті 1 вітроенергетичної установки обертаються, електрогенератор 10 виробляє електроенергію, яка накопичується в акумуляторі 8, таким чином заряджаючи його. При цьому блок управління 9 системою освітлення з'єднує акумулятор 8, наприклад по сигналу датчика освітленості (не показаний) з освітлювальними лампами 5. Останні освітлюють місцевість (територію). Запропоноване технічне рішення перевірене на практиці. Автономна система зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки не містить в своєму складі жодних конструктивних елементів і матеріалів, які неможливо було б відтворити на сучасному етапі 2 UA 113625 U 5 10 15 розвитку науки і техніки, зокрема у області вітроенергетики, при цьому може бути виготовлена з використанням відомих технологій на відомому промисловому обладнанні, з чого випливає, що дане технічне рішення відповідає критерію "промислова придатність". Разом з тим, у відомих джерелах патентної та іншої науково-технічної інформації не виявлено зразків автономних систем зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичних установок з вказаною в пропозиції сукупністю суттєвих ознак, тому запропоноване технічне рішення вважається таким, що відповідає критерію "новизна", а отже може отримати правову охорону. До основних технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: - розширення функціональних можливостей за рахунок того, що лопаті вітроенергетичної установки одночасно використовуються і як освітлювальні пристрої; - відсутність системи передачі електроенергії за рахунок того, що електрогенератор, акумулятор і блок управління розташовані у щоглі вітроенергетичної установки; - висока ремонтопридатність за рахунок того, що лопаті виконані розбірними зі знімними кришками аеродинамічного профілю; - простота обслуговування установки за рахунок того, що вся система освітлення міститься в одній установці. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 1. Автономна система зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки, що містить переважно вертикально-осьову вітроенергетичну установку, розміщену на щоглі, з'єднану з акумуляторною батареєю, блок управління системою освітлення та освітлювальні лампи, яка відрізняється тим, що освітлювальні лампи розташовані в лопатях вертикальноосьової вітроенергетичної установки, аеродинамічні поверхні яких виконані із прозорого або напівпрозорого матеріалу, а внутрішні площини неаеродинамічних поверхонь лопатей покриті світловідбиваючим матеріалом, наприклад алюмінієвою фольгою, при цьому верхня частина щогли виконана такою, що обертається разом із лопатями вітроенергетичної установки, а нижня частина щогли виконана нерухомою і в ній розміщений акумулятор для накопичення електроенергії в денний час доби, а зверху - електрогенератор, нерухомий статор якого розміщений безпосередньо в щоглі, а ротор - на осі обертання частини щогли, що обертається. 2. Автономна система зовнішнього освітлення за п. 1, яка відрізняється тим, що аеродинамічні поверхні лопатей виконані знімними, наприклад у вигляді кришки аеродинамічного профілю, для можливості заміни освітлювальної лампи. 3. Автономна система зовнішнього освітлення за п. 1, яка відрізняється тим, що аеродинамічні поверхні лопатей виконані переважно із пластику або склопластику, або скла із гладкою або рифленою поверхнею. 4. Автономна система зовнішнього освітлення за п. 1, яка відрізняється тим, що як освітлювальні лампи використані люмінесцентні або світлодіодні лампи. 3 UA 113625 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4