Система зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки

Реферат: 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. 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. 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 обертової частини щогли. У верхньому та нижньому торці кожної лопаті встановлені додаткові пересувні лопаті аналогічного аеродинамічного профілю та аналогічної конструкції, які між собою кінематично пов'язані механічним механізмом їх пересування, виконаним, наприклад, у вигляді гвинтової пари або рейкового механізму, вузол приведення в дію якого розташований на внутрішньому боці кожної основної лопаті. UA 118917 U (54) СИСТЕМА ЗОВНІШНЬОГО ОСВІТЛЕННЯ НА ОСНОВІ ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНОЇ УСТАНОВКИ UA 118917 U UA 118917 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до 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. Відома також автономна система зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки, яка містить переважно вертикально-осьову вітроенергетичну установку, поєднану з акумуляторною батареєю, блок управління системою освітлення і принаймні одну 9 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. Найбільш близькою за своєю суттю та ефектом, що досягається, і яка приймається за прототип, є 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, причому 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, причому 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 обертової частини щогли [див. 16 пат. України № 113625 за класами МПК F03D 9/00, F03D 9/10, F21L 13/00, F21S 9/00, опублікований 10.02.2017року в бюл. № 3]. Основним недоліком відомого технічного рішення є незмінність споживчих властивостей системи освітлення через неможливість зміни площі, що обметається вітроколесом вітроенергетичної установки, внаслідок незмінності розміру, зокрема довжини, лопатей. Це приводить до того, що під конкретні вітрові умови треба виготовлювати цілу розмірну лінійку таких установок, що, як правило, економічно недоцільно. В основу корисної моделі поставлена задача подальшого удосконалення системи зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки, зокрема, розширення функціональних властивостей, за рахунок можливості регулювання її установчої потужності вітроенергетичної установки, що досягається шляхом оперативної зміни довжини її лопатей. Поставлена задача вирішується тим, що в 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, причому 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, причому 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 обертової частини щогли, згідно з корисною моделлю у верхній та нижній торці кожної лопаті встановлені додаткові пересувні лопаті аналогічного аеродинамічного профілю та аналогічної конструкції, які між 1 UA 118917 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 собою кінематично пов'язані механічним механізмом їх пересування, виконаним, наприклад, у вигляді гвинтової пари або рейкового механізму, вузол приведення в дію якого розташований на внутрішньому боці кожної основної лопаті. Перераховані ознаки є суттєвими, а їх сукупність забезпечує досягнення очікуваного технічного результату - розширення функціональних можливостей, зокрема, можливості оперативної зміни потужності вітроенергетичної установки, що робить її універсальною. Подальша суть запропонованого технічного рішення пояснюється спільно з ілюстративним матеріалом, на якому зображено наступне: фіг. 1 - загальна схема запропонованої системи зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки, додаткові лопаті всунені у основні лопаті; фіг. 2 - те ж саме, додаткові лопаті висунені з основних лопатей. Запропонована система зовнішнього освітлення складається із вітроенергетичної установки ортогонального типу, розміщеної на щоглі. Основні лопаті 1 мають аеродинамічний профіль і жорстко прикріплені за допомогою радіальних пілонів 2 до вертикальної щогли. Аеродинамічні поверхні основних лопатей 1 виконані у вигляді кришок 3 із прозорого матеріалу. Внутрішні площині неаеродинамічних поверхонь основних лопатей 1 покриті світловідбиваючим матеріалом 4, наприклад алюмінієвою фольгою. Освітлювальні лампи 5 розташовані в основних лопатях 1 вертикально-осьової вітроенергетичної установки. Верхня частина 6 щогли виконана такою, що обертається разом із основними лопатями 1 вітроенергетичної установки. Нижня частина 7 щогли виконана нерухомою і в неї (внизу) 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 обертової щогли. У верхній та нижній торці кожної основної лопаті 1 встановлені додаткові пересувні лопаті 11 аналогічного аеродинамічного профілю та аналогічної конструкції (декілька менші за основні лопаті 1). Додаткові пересувні лопаті 11 кінематично пов'язані між собою механічним механізмом їх пересування, виконаним, наприклад у вигляді гвинтової пари 12. Вузол 13 приведення в дію додаткових пересувних лопатей 11 розташований на внутрішньому боці основної кожної лопаті 1. Запропонована система зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки працює наступним чином. Під дією вітру основні 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). За необхідність, потужність вітроенергетичної установки збільшують. Для цього додаткові пересувні лопаті 11 висувають з основної лопаті 1 шляхом примусового обертання гвинтової пари 12 за допомогою вузла 13 (у який встановлюють звичайний торцевий ключ (не показаний) та його обертають). Запропоноване технічне рішення перевірене на практиці. 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 розвитку науки і техніки, зокрема, у області вітроенергетики, при цьому може бути виготовлена з використанням відомих технологій на відомому промисловому обладнанні. 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. До основних технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: - розширення функціональних можливостей за рахунок можливості висування додаткових лопатей. - універсальність за рахунок того, що одна й та ж сама вітроенергетична установка може використовуватися для вітрових потоків та змінювати свою потужність; - простота зміни установчої потужності вітроенергетичної установки за рахунок використання гвинтової пари для висування/всування додаткових пересувних лопатей. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Система зовнішнього освітлення на основі вітроенергетичної установки, що містить переважно вертикально-осьову вітроенергетичну установку, розміщену на щоглі, з'єднану з акумуляторною 2 UA 118917 U 5 10 батареєю, блок управління системою освітлення та освітлювальні лампи, причому, 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, причому 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 обертової частини щогли, яка відрізняється тим, що у верхньому та нижньому торці кожної лопаті встановлені додаткові пересувні лопаті аналогічного аеродинамічного профілю та аналогічної конструкції, які між собою кінематично пов'язані механічним механізмом їх пересування, виконаним, наприклад, у вигляді гвинтової пари або рейкового механізму, вузол приведення в дію якого розташований на внутрішньому боці кожної основної лопаті. 3 UA 118917 U 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 4