UA119950U - FLYING WIND INSTALLATION - Google Patents

Abstract

Вітроенергетична установка, що літає, виконана у вигляді дирижабля з суцільним циліндричним корпусом, що звужується на кінцях і оснащений рулями управління парінням, а також вітродвигуном. Вітродвигун встановлений спереду корпусу дирижаблю, який разом з вітроколесом виконаний надувним. Бокові рулі управління парінням мають аеродинамічний профіль для утворення підіймальної сили. Обтічник вітроенергетичної установки, що літає, зв'язаний електрокабелем з землею.The flying wind power plant is made in the form of an airship with a solid cylindrical body, which is narrowed at the ends and equipped with steam control controls, as well as a windmill. The windmill is mounted in front of the airship body, which is inflatable with the wind wheel. The lateral steer controls have an aerodynamic profile for lifting. The fairing of a flying wind farm is connected by an electrical cable to the ground.

Description

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.The useful model belongs to non-conventional energy, namely the production of devices that produce electricity, and can be used in the manufacture of wind energy installations lighter than air.

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.A known lighter-than-air aircraft system designed to generate electricity by using wind energy. The system contains two balloons with sails floating in the sky at a safe distance from each other. The balloons are connected to each other by a strong rope tens or hundreds of meters long. The rope is thrown over the block mounted on the axis of the electric generator, and the electric generator is installed on top of a hill or on the roof of a house. Balloons are floating, but one of them has an open sail, and the other has a folded sail. The wind inflates the open sail, carries the aerostat, which pulls the rope behind it, and the rope rotates the pulley on the axis of the electric generator, simultaneously pulling the second aerostat with the folded sail to it. When the first balloon chooses the entire length of the rope, its sail is folded, and on the second one, which was near the electric generator, it opens. Now, under the influence of the wind, the second balloon moves away from the block, and the rope pulls the first balloon to the electric generator. Thus, the continuous rotation of the generator rotor and the generation of electricity are ensured. If the wind changes direction, the whole system will turn downwind like a weathervane. If there is no wind at all, then the balloons will simply float motionless in the air.

Звичайно, змінюватися може і сила вітру, а отже, і частота обертання ротора електрогенератора, але компенсувати ці обурення справа лише техніки |див. статтю: ГольбергOf course, the strength of the wind, and therefore the frequency of rotation of the rotor of the electric generator, can also change, but compensating for these disturbances is only a matter of technology | see article: Holberg

Б. Електростанція на повітряних зміях // Винахідник і раціоналізатор.-1992. - Мо 9-10. - С14).B. Power station on kites // Inventor and rationalizer.-1992. - Mo 9-10. - C14).

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.The main significant drawback of the known energy supply system is the complexity of driving the rotation of the rotor of one electric generator due to the use of as many as two balloons for this purpose, which, apparently, is not cost-effective. Such a system has a very high cost, which will inevitably have a negative impact on the cost of electricity produced by it.

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 уThe closest in nature and effect that is achieved, and which is taken as a prototype, is a flying wind power plant, which is made in the form of an airship with a solid cylindrical body, tapering at the ends and equipped with flight control rudders, as well as two wind engines mounted on pylons on the outer side surfaces of the airship symmetrically relative to its longitudinal axis. When the airship is in

Зо 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 Мо 1413371 з класу Е24Е 5/00 яке опубліковане 30.07.1988 року у Бюл. Мо 281.From the sky, the oncoming wind stream rotates the propellers of wind energy installations (wind engines), the electric generators of which produce electric current, which is transmitted to the ground by wires to consumers | see author's certificate of the USSR Mo 1413371 from class E24E 5/00 which was published on July 30, 1988 in Bull. Mo 281.

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.The main significant drawback of the well-known wind power plant is the imperfection of its body design, namely, its large diameter. This is necessary so that it has enough volume to fill the body with lighter-than-air gas, which ensures the airship's soaring in the sky. Due to the significant thickness of the airship body, wind engines are forced to be placed on pylons on both sides of the airship body, because the latter creates an irresistible "air shadow" due to its excessive size, i.e. disrupts the stability and direction (straightness) of the oncoming air flow.

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.The second significant drawback of the known technical solution is that the design uses two wind engines, in particular two wind wheels with two electric generators, which together increase the weight of the aircraft, which forces the airship to increase in size.

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.The useful model is based on the task of increasing the power and volatility of the wind power plant while simultaneously reducing the overall dimensions of the airship body, due to the extreme reduction in the weight of the aircraft, by changing the design of the airship body and the wind wheel from rigid to inflatable, as well as the possibility of using a large wind wheel due to the change its location.

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.The task is solved by the fact that the flying wind power plant, which is made in the form of an airship with a solid cylindrical body, tapering at the ends and equipped with steam control rudders, as well as a wind engine, according to a useful model, the wind engine is installed in front of the airship body, which together with the wind wheel is made of inflatable, and the side rudders of the hovering control have an aerodynamic profile to generate lift, in addition, the fairing of the flying wind turbine is connected by an electric cable to the ground.

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 бо автоматично розгортається "за вітром" відносно електрокабелю, який її утримує.Due to the fact that the body and the wind wheel are made of inflatables, the wind energy installation itself in the "inflated" state is very compact and can be easily transported by vehicles to any place. After filling the body of the airship and the blades of the windmill with gas, the system becomes lighter than air and rises into the sky on its own and floats there. Moreover, it automatically unfolds "downwind" relative to the electric cable that holds it.

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.Due to the fact that the wind wheel and the body turned out to be lighter than air, the diameter of the airship's body is reduced, and, therefore, it is technically possible to place the wind wheel in front of the body, since the latter does not offer significant resistance to the air flow.

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.Due to the fact that the body of the airship, the wind wheel is located in front of the body of the airship, its diameter does not depend on the size of the body, and therefore, it can be increased by any required amount, and this is how to "select" the desired power of the wind power plant. Moreover, when the diameter of the windmill increases, its weight practically does not increase, since it is made of inflatable. In addition, the inflatable wind wheel has its own lifting force, which allows to further reduce the dimensions of the airship body.

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.Due to the fact that the side rudders of the hover control have an aerodynamic profile, they create a lifting force, which further reduces the dimensions of the airship itself.

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.Thus, a set of essential features, obtained by making fundamental changes to the design of the flying wind power plant, in particular, changing the location of the wind wheel, making the design inflatable and "not being tied" to the diameter of the wind wheel to the dimensions of the airship body, made it possible to increase the power of the flying wind power plant , and to simplify its design, that is, to achieve a certain technical result formulated in the statement of the problem.

Подальша суть запропонованого технічного рішення пояснюється кресленням, на якому зображена запропонована вітроенергетична установка, що літає, вигляд в плані.The further essence of the proposed technical solution is explained by the drawing, which depicts the proposed wind power plant in flight, a plan view.

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 З 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.The proposed flying wind power installation includes an airship with a cylindrical body 1, on the front end of which a wind wheel 2 is located. From the outside, the central part of the wind wheel 2 is covered by a fairing 3. An electric cable 4 is attached to one fairing C, which simultaneously serves as a cable that connects the wind energy installation with the earth and keeps it in the sky. Here are 5 rotations of the windmill 2, which is connected to the electric generator 6, which is located in the center of the body 1 of the airship. The diameter of the wind wheel 2 exceeds the diameter of the airship body 1.

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.Airship body 1 and pinwheel 2 are made of inflatables. The side rudders 7 of the airship's hover control have an aerodynamic profile to generate lift. The tail rudder 8 prevents the airship from "wobbling" (oscillating) in the horizontal plane.

Зо Подальша суть запропонованого технічного рішення пояснюється спільно з принципом роботи пропонованої вітроенергетичної установки, що літає.The further essence of the proposed technical solution is explained together with the principle of operation of the proposed flying wind power plant.

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).The flying wind energy installation is brought in a folded form, for example by a truck, to the place of operation, it is prepared for launch, in particular, the end of the electric cable 4 is fixed on the ground (support), the wind wheel 2 (blades) and the body 1 of the airship are filled with gas, which allows you to move the wind energy installation into working condition (cause steaming).

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).After that, the wind energy installation is released and it rises into the sky to the level that the length of the electric cable 4 allows. In the sky, the wind energy installation floats in the air flow and naturally adjusts (deploys) "to the wind" relative to the electric cable 4 (rope).

Вітер обертає вітроколесо 2, ось 5 обертання якого примусово обертає ротор електрогенератора 6. Обертання ротора електрогенератора б забезпечує вироблення електрогенератором електричного струму, який по електрокабелю 4 передається на землю і, далі, споживачам. Стабілізацію паріння забезпечують рулі 7 і 8.The wind rotates the windmill 2, the rotation axis 5 of which forcibly rotates the rotor of the electric generator 6. The rotation of the rotor of the electric generator ensures the generation of electric current by the electric generator, which is transmitted to the ground through the electric cable 4 and, further, to consumers. Rudders 7 and 8 provide stabilization of the flight.

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.The essential difference between the claimed object and the previously known ones is that the pinwheel and the airship body are made of inflatables, and the diameter of the pinwheel exceeds the diameter of the airship body. These differences, taken together, allow to increase the power of a flying wind power plant, simplify designs and reduce its cost, and therefore do not require additional means to keep the plant in the air. No flying wind power plant can have the specified properties, because they do not contain in their composition of all essential features inherent in the declared technical solution.

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 бо аеродинамічного профілю.The technical advantages of the proposed technical solution, in comparison with the prototype, include the following: increasing the power of the wind power plant due to the increase in the diameter of the wind wheel; lack of air resistance on the part of the airship body due to the extreme reduction of its diameter; maximum weight reduction due to making the wind wheel and airship body inflatable; high transportability and convenience of storage for the same reason; the presence of lifting force due to the performance of the side rudders of the hover control because of the aerodynamic profile.

Claims (1)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 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.UTILITY MODEL FORMULA A flying wind power installation in the form of an airship with a solid cylindrical body tapering at the ends and equipped with steam control rudders and a wind engine, characterized in that the wind engine is mounted on the front of the airship body, which together with the wind wheel is made of inflatable , as well as the side rudders of the hovering control have an aerodynamic profile to generate lift, in addition, the fairing of the flying wind turbine is connected by an electrical cable to the ground. ї. с С Ку В) 3 во: х їх Кк З І х х й Й ж х Б г я її СУ Х У у щу оджнннннннян ше ве ї в ни в й М -е ей - Кі ск, ай до. ки КОМОКА Я Ж ме, ща КИ ї р як, ден о Ка 3 Пи и шк Ме ї З с й ГАМ, Ін до ра КІ Б : В Ух Б Я де ше хо БА : шк у роя ше ще я од: МН Меса В ж кс ЗМУ 1 й о вно ї ї і уeat s S Ku B) 3 vo: x ih Kk Z I x x y Y zh x B g i her SU X U u schu ozhnnnnnnyan she ve i v ni v y M -e ey - Ki sk, ay do. ky KOMOKA I J me, shcha KI i r yak, den o Ka 3 Pi i shk Me i Z s y GAM, In do ra KI B : V Uh B I de she she ho BA : shk u roya she still I od: MN Mass in the same parish of ZMU 1 and o vno i i i i u ЕЕ. с С тей ШЕ х шк. Я ЧЕ: я За й ееEE. with S tey SHE x shk. I CHE: I Za and ee