WO2013032415A1

WO2013032415A1 - Башня ветроэнергетическая

Info

Publication number: WO2013032415A1
Application number: PCT/UA2012/000079
Authority: WO
Inventors: Анатолий Васыльовыч СЫРОТА; Мыкола Дмытровыч ЧОРНОМЫЗ
Original assignee: Syrota Anatolii Vasyliovych; Chornomyz Mykola Dmytrovych
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2013-03-07

Abstract

Изобретение относится к ветроэнергетике. Башня ветроэнергетическая, включающая собственно опорную конструкцию и размещенную и закрепленную в верхней ее части кольцевую платформу, к внешнему контуру которой периодически прикреплены ветроловители, при этом сама платформа имеет возможность вращения вокруг вертикальной оси башни, отличающаяся тем, что кроме самой опорной конструкции, вокруг нее выполнены несколько вертикальных башен, которые служат дополнительными опорами кольцевой платформы. Периодически по высоте ветроэнергетической башни между всеми ее смежными опорными башнями выполнены переходные мосты.

Description

Башня ветроэнергетическая

Изобретение относится к ветроэнергетике.

Наиболее распространенные ветроэнергетические установки имеют башню с ветроагрегатом, который вырабатывает электроенергию, причем ветроколесо вращается вокруг горизонтальной оси («Рынок Электротехники», N° 2, 2006 г. Использование ветроустановок для энергоснабжения сетевых потребителей).

Недостатки такого решения существенно ограничивают наращивание части ветроэнергетики в общем объеме выработки електроэнергии всеми видами электростанций. В частности, ВЭУ такого типа ограничены в увеличении мощности по следующим причинам.

Ветроколесо, вращающееся вокруг горизонтальной оси, имеет достаточно большую скорость вращения, которая доходит до 45 60 оборотов в минуту. В больших ВЭУ концевики ветроколеса имеют скорость движения по кругу, превышающую скорость звука в воздухе. В результате этого создается большая шумовая нагрузка на смежную с ВЭУ местность. На всю конструктивную систему ВЭУ действуют колебательные нагрузки значительной величины. Еще более негативным является образование больших силовых нагрузок на эту систему из-за необходимости постоянной ориентации ветроколеса по направлению ветрового потока. Эти нагрузки возникают из-за гироскопического эффекта ветроколеса, противодействие которому требует больших силовых воздействий, которые соответственно требуют значительных затрат энергии и создают, как уже сказано, значительные дополнительные силовые нагрузки на всю конструктивную систему ВЕУ. Вследствие указанных факторов, ВЭУ данного типа не могут работать при скорости ветра, превышающей 20+25 м/сек. Это очень существенный негатив, практически устраняющий возможность создания ВЕУ высотой более 180 метров. Т.е., именно с того уровня, где потенциал ветровой энергии становится наиболее эффективным и приближается практически к постоянному действию с весьма незначительными колебаниями. Ко всему сказанному необходимо добавить, что такие ВЭУ создают значительные помехи для работы всех видов телевизионной и радиосвязи. Все это вместе создает практическую невозможность размещения ВЭУ непосредственно в населенных пунктах, или же вблизи них, что в свою очередь требует значительных дополнительных затрат на создание значительной длины электрических сетей от ВЭУ до объектов, потребляющих вырабатываемую ими электроэнергию. Указанные негативы ВЭУ данного типа являются, как уже было сказано, главными факторами, ограничивающими в значительной мере их развитие и распространение. Но существуют и дополнительные опасности. Например в случае разрушения ветроколеса, последствия которого могут быть чрезвычайно тяжелыми, что дополнительно накладывает ограничения относительно выбора места размещения таких объектов, и понятно это отягощает выше отмеченный комплекс негативов таких ВЭУ. Не говоря уже о том, что даже на значительном удалении от населенных пунктов, ВЭУ этого типа создают угнетающее действие на биосферу своего пребывания. Например после строительства таких ВЭУ, размещенных в морской акватории, запротестовали рыбаки, ибо количество рыбы в этой акватории резко уменьшилось. Понятно, что этот пример имеет универсальный характер для любой территории на земном шаре.

Известно решение (взято за прототип) башни ветроэнергетической {Патент Украти 45294, Сироти башта вгтроенергетична), которое устраняет значительное количество негативов традиционных и наиболее распространенных ВЭУ. Особенность прототипа заключается в следующем.

Ветроагрегат, улавливающий энергию ветра с претворением ее в электроэнергию, закреплен в верхней части башни ВЭУ. Главным элементом этого агрегата является кольцевая платформа, вращающаяся вокруг вертикальной оси, которой является вертикальная ось башни. К внешнему контуру кольцевой платформы периодически прикреплены ветроловители. Существенным преимуществом такого решения являются такие факторы.

Во-первых, и это главное. Увеличивая диаметр кольцевой платформы, мы соответственно уменьшаем скорость вращения ее вокруг вертикальной оси башни. Причем, это регулирование скорости вращения можно доводить до уровня, который практически устраняет все выше упомянутые негативы традиционных ВЭУ, где ветроколесо вращается вокруг горизонтальной оси ветроагрегата. Например, в сравнении с выше представленными ВЭУ вместо 45+60 оборотов за минуту мы можем этот показатель уменьшить в десять раз и больше. Т.е., принять столько, сколько надо, чтобы ни один из выше приведенных негативов не имел места в нашей ВЭУ. При этом, использование ветровой энергии, трансформирующейся в электроэнергию в ВЭУ прототипа, осуществляется без всяких утрат. Все остальные позитивы прототипа, которые естественно обеспечиваются отмеченным главным фактором нужного уменьшения оборотов вращения кольцевой платформы-ротора ВЭУ, мы рассмотрим ниже. Но эти чрезвычайные преимущества прототипа сопряжены и с негативным фактором, сдерживающем возможность его максимального использования.

В частности, речь о следующем.

Понятно, что наше желание увеличения диаметра кольцевой платформы теоретически можно обеспечить для любой наперед заданной ситуации. Но ясно и то, что выполнение этого обеспечения вызывает увеличение материалоемкости, как самой платформы, так и башни, которая должна эту платформу нести. Причем, чем больше мы стараемся снизить скорость вращения платформы (за счет увеличения ее диаметра), тем больше увеличивается масса самой платформы, и еще больше башни.

В целом же, увеличение массы ВЭУ происходит непропорционально быстрее, чем стремление уменьшения скорости вращения платформы. Можно ли противодействовать этой непродуктивной непропорциональности?

Именно, позитивный ответ на этот вопрос, и является целью нашего изобретения.

Цель достигается тем, что в башне ветроэнергетической, включающей собственную опорную конструкцию, и размещенную и закрепленную в верхней части ее кольцевую платформу, к внешнему контуру которой периодически прикреплены ветроловители, при этом сама платформа имеет возможность вращения вокруг вертикальной оси башни, согласно изобретению, кроме собственной опорной конструкции, вокруг нее выполнены несколько вертикальных башен, которые служат дополнительными опорами кольцевой платформы.

Сущность изобретения и его эффективность поясняются чертежом, где показан один из вариантов этого решения, полученного в процессе поисковой конструкторской разработки, выполненной ООО "Укрстальконструкция" им. В.Н.Шимановского. В частности, речь идет об экспериментальной ВЭУ мощностью 2,0 МВт, с габаритами - высота 25 метров, диаметр 100 метров, размещена на высоте 200 метров.

На фигуре 1 вертикальный разрез, на фигуре 2 план, на фигуре 3 разрез Б-Б на фигуре 1 , на фигуре 4 и 5 узлы ВЭУ, на фигуре 6 общий вид в аксонометрии, на фигуре 7 то же самое, но без кольцевой платформы ВЭУ.

ВЭУ с предлагаемой башней, включает собственную опорную конструкцию 1 и шесть дополнительных башен 2, 3, 4, 5, 6, 7, размещенных на основе 15 (хотя количество этих дополнительных опорных башен может быть другим, в зависимости от конкретних условий). Верхушка всего этого опорного комплекса объединена в единую конструктивную опорную систему с помощью магнитов 8, на верху которой создается также возможность опирания на нее кольцевой платформы 9. Как пространственная конструктивная система надежной прочности и жесткости, кольцевая платформа 9 создана из двух частей - внешней 12 и внутренней 13, между собой объдиненных соединительными элементами 14 любого конструктивного выполнения, фермы, балки и пр. В целом же, представленная конструктивная схема кольцевой платформы 9 это лишь одна иллюстрация из всего множества возможных вариантов создания этого главного элемента конструкции ВЭУ. Поэтому понятно, что, в зависимости от конкретных условий, должен вестись поиск оптимального решения этой конструкции, которая, выполняя функцию ротора ВЭУ, должна конструироваться со стремлением достижения ее минимальной массы и стоимости.

Кольцевая платформа 9, кроме так называемого собственного, родного опирания (согласно прототипу) на опорную конструкцию 1 , получает возможность опирания через систему магнитов 8 на дополнительные опорные башни 2, 3, 4, 5, 6 и 7. Кольцевая платформа имеет ветроловители-лопасти 1 1, равномерно размещенные вдоль ее внешнего контура, опираясь на свои опорные конструкции и фиксируясь относительно них без механического контакта, т.е., через магнитные системы. В частности, вертикально и горизонтально платформа 9 фиксируется способом «магнитной левитации». Конструктивно

«магнитная левитация» может иметь много вариантов осуществления, один из них показан на фигурах 4 и 5. Магнитная система фиксации платформы относительно оси 10 условно не показана, и может быть выполнена известными способами в любом принятом варианте, создавая своего рода механически бесконтактный подшипник вокруг оси 10. В результате, вся платформа 9 пребывает в воздушном пространстве без механического контакта с конструкциями, фиксирующими ее надежное и стабильное пребывание в одних и тех же координатах. При этом необходимо отметить, что «магнитная левитация» может устраиваться с использованием как постоянных магнитов, так и электромагнитов, либо с использованием тех и других с разумным их сочетанием. Что касается конструктивного и технологического оформления выработки электроэнергии, мы его условно не показываем, считая, что эта задача надежно и эффективно решается любым известным способом. Но должны отметить особо, что в нашем конкретном случае все эти способы преимущественно базируются на идее создания магнитоэлектрического генератора, в котором упомянутая система «магнитной левитации» одновременно является составляющей частью этого генератора. Повторяем, на этом принципе может быть много вариантов его реализации, но идея этого принципа остается неизменной, и она достаточно эффективно и надежно отработана и исследована. Это же относится к съему тока с генератора, и всех других элементов ВЭУ, которые должны обеспечить регулирование стабильных и надежных параметров вырабатываемой электроэнергии, а также надежного ее накопления и сохранения. Т.е., речь идет про соответствующие контролеры, инверторы, и аккумулирующие устройства. Изложив главнейшие принципы электротехнической части ВЭУ, подчеркиваем, что эти принципы не ограничивают любые иные электротехнические решения на конкретном ВЭУ, определяемые ее конкретным проектированием.

Ось 10, это верхушка башни 1 , и вокруг нее вращается кольцевая платформа 9. Вместе с тем, поперечные габариты этой оси позволяют использовать ее для дополнительных позитивных надобностей. А именно, для создания на ней вертолетной площадки 18. В сегодняшней практике высотного строительства, это уже давно распространенное явление, и как видим, наше решение не ограничивает никоим образом эту надобность. Хотя необходимо заметить, что создание вертолетной площадки не является абсолютным требованием. Поэтому понятно, что, при отсутствии такой площадки, ось 10 может использоваться как строительная основа для любых иных целей, которые могут возникнуть и доминировать в каждом конкретном случае. Рассмотрим, как достигается поставленная цель представленного решения.

Не сложно видеть, что в сравнении с прототипом условия работы платформы 9 улучшаются несравненно, обеспечивая многоразовое повышение ее эффективности в любых пределах надобности в этом. Речь прежде всего, как про эффективную статику и динамику, так и про коэффициент полезного действия при выработке электроэнергии. А это, как несложно сообразить, позволяет максимально облегчить саму платформу при любых ее параметрах - и тем рациональнее, чем эти параметры более. Т.е., эффективнейшее использование конструкторских свойств этой платформы, при минимальной ее материалоемкости, позволяет получать максимально возможную выработку электроэнергии. При этом необходимо особо заметить, что обеспечивается и максимально возможный уровень безопасности и безвредности всей ВЭУ во всех смыслах этого понятия. Уже было отмечено, что в нашем решении больше чем в десять раз уменьшается скорость вращения. Более того, мы можем ее сделать на уровне - один оборот в минуту, что почти не фиксируется визуально, однако ни в коем случае не снижает уровень мощности ВЭУ. Вместе с тем, все выше отмеченные негативы, которые образуются из-за большой скорости вращения, в нашем решении ВЭУ ликвидируются.

Численный анализ для платформы диаметром 100 метров, размещенной на высоте 200 метров дает следующие основные результаты.

Скорость вращения - 4 оборота в минуту, масса - 700 тонн, мощность ВЕУ - 2,0 МВт.

Как главный вывод предложенного решения, это означает конструктивный и технологический прорыв в ветроэнергетике в частности, и в энергетике в целом. Ибо ни один традиционный способ получения электроэнергии (ТЭС, ГЭС, АЭС) не может даже близко быть конкурентноспособным ни по одному из факторов, которые оценивают жизнеприемлемость электростанции. Оппоненты безусловно будут доказывать абсолютную ущербность и неприемлемость этого утверждения на том Основании, что наш вывод не учитывает создание для ВЭУ шести дополнительных башен 2, 3, 4, 5, 6 и 7. Трудовые и материально- финансовые затраты на сооружение этих башен в десятки, если не в сотню раз, превышают задекларированное преимущество предложенного нами решения ВЭУ. И этому нечего было бы противопоставить, если бы эти башни выполняли только функцию опорной системы для нашей ВЭУ. Но в описании прототипа {Патент Укртни 45294, Сироти башта вгтроенергетична) показано, что уже это решение устраняет основную часть недостатков ветроэнергетики, что выводит ее на вне конкурентный уровень эффективности в сравнении с другими энергоресурсами Земли

Высотное строительство в 20-м столетии постоянно развивалось и совершенствовалось. Динамика его роста безостановочна, и сегодня оно стало массовым в глобальном масштабе. Преодолен 1000-метровый рубеж высоты, который стал ориентиром для роста массовости высотного строительства и одновременно переходным этапом для дальнейшего еще более захватывающего освоения высотного пространства Земли. Определенный период, последние десятилетия предыдущего века, существовал психологический барьер относительно преодоления высоты в строительстве. Архитекторы, медики, психологи и много других представителей науки и инженерии интенсивно дискутировали (дискуссия продолжается до ныне) о том, как чувствует себя человек в таких сверх высоких сооружениях, и как это будет проявляться в его пребывании с течением времени в такой высотной среде. Как видим, не смотря ни на какие предостережения, жизнь берет свое, и динамика высотности, как по высоте, так и по массовости, только увеличивается ускоренными темпами. Т.е., вроде бы преодолен психологический барьер во всех сферах жизнедеятельности, которые связаны с этим строительством. Такое происходило не раз, и продолжает происходить в эпоху научно- технического прогресса. Когда страх перед реально существующими угрозами не может прекратить деятельность всех видов транспорта, постоянно забирающих жизнь многих тысяч людей. Людей, которые на уровне подсознания живут постоянно с этим страхом, но все интенсивнее продолжают пользоваться транспортом на земле, на воде и в воздухе. То же самое происходит с высотным строительством, где люди вынуждены, несмотря на реальный сознательный и подсознательный страх, жить и работать на высотах, в сравнении с которыми Эйфелева башня остается далеко внизу.

И все же страх людей перед всеми достижениями научно- технического прогресса и страх от пребывания в высотных зданиях имеет отличие. Допустим, в любом виде транспорта человек пребывает периодическими в известной мере относительно незначительное время. А в здании высотном, т.е., на работе или в жилом помещении, время пребывания многократно больше. В обычном здании этот фактор не имеет особого значения, ибо это достаточно безопасные сооружения, где, если и случается беда, типа пожара, эвакуация людей осуществляется без особых трудностей. А в высотных строениях, проблема пожарной безопасности в целом, и защиты людей прежде всего, имеет несравненно большее значение, и соответственно безмерно увеличивается сложность решения этой проблемы. В результате, имеем чрезвычайно тревожную ситуацию. Когда массовость высотного строительства постоянно растет, а уровень пожарной безопасности не только не повышается, но и снижается. Ибо надежность и эффективность противопожарных мероприятий, не смотря на их усовершенствования, катастрофически отстает от требований высотного строительства. Где, в отличие от всех иных сооружений, проблема эвакуации людей с определенного уровня высоты, как была, так и остается абсолютно не решенной. Если же идти по пути строительства высотных зданий, где каждое помещение, или блок помещений претворяются в космический корабль (есть такие направления размышлений, хотя и они лишь снижают опасность, но не устраняют ее полностью), то высотное строительство будет зарублено под корень, оставляя лишь единичные объекты, которые будут экзотичными памятниками архитектурно-строительной беспомощности. Вот же, высотное строительство происходит под жестким принуждением объективных причин, когда интенсивно растущий дефицит земельных ресурсов в мегаполисах, заставляет штурмовать простор высоты. Куда людей втискивают, не смотря на их страх перед реальной возможностью возникновения пожара, от которого защиты нет. Оценку негатива этой ситуации никто даже не пытается делать, ибо наперед известно, что другого выхода нет. Т.е., или создавать жизнедеятельность на высоте, понимая, что на случай пожара, спасения не будет, или губить всю жизнь во всех ее проявлениях внизу, пребывая без высотных зданий.

Впервые в мировой практике строительства в целом, и в высотном в том числе, мы этот ужасный и порочный круг разрываем. Речь о следующем.

Вернемся к нашему чертежу, иллюстрирующего предлагаемое решение.

Платформу 9 поддерживают опорные конструкции в виде колонн- башен 1, 2, 3, 4, 5 и 7. Главная колонна 1 непосредственно является «родной» опорой платформы 9 в ее центре, а все остальные поддерживают платформу 9 в ее крайних зонах. Нет надобности пояснять, что, согласно выше изложенного, все эти опорные конструкции кроме своей прямой (обозначенной) функции не только целесообразно, но и необходимо использовать для иных, не менее важных надобностей. В частности, каждую из упомянутых колонн-башен можно и надобно создать как отдельное многоэтажное высотное здание, со всеми требуемыми для соответствующей жизнедеятельности оборудованием, устройствами и коммуникациями. Вот же, мы получаем в нашей ветроэнергетической башне опорную для платформы 9 систему, которая сотворена из семи отдельных высотных зданий, объединенных сверху в единую пространственную опорную систему для платформы 9.

Но как же осуществляется противопожарная защита людей, которые пребывают в этих высотных зданих?

Ответом на данный вопрос является необходимость создания между этим зданими переходных мостов, система которых может иметь множество вариантов исполнения. Но во всех случаях должна быть обеспечена возможность эвакуации людей с любого высотного здания, на любом его этаже. Например с периодичностью, допустим через пять этажей (как показано на чертеже, хотя этот параметр надо специально исследовать), многоэтажное здание в башне 1 имеет переходные мосты на все смежные здания в башнях 2, 3, 4, 5, 6 и 7. В частности, в конкретном варианте нашего чертежа показаны радиальные мосты 16, и круговые 17.

Т.е., при пожаре, из здания в башне 1 люди имеют шесть вариантов эвакуации в смежные здания. И на какой бы высоте не возник пожар, эта возможность для всех жильцов или работнитков здания сохраняется в полной мере. Если же взять любое иное здание в смежных башнях, то из каждого из них аналогичным образом можно обеспечить минимум три варианта эвакуации людей. Например, через соответствующие мосты из здания в башне 2 можно через каждые пять этажей переходить в смежные здания в башне 1, в башне 7 и в башне 3. В результате получаем высотное жилищное или любого назначения здание, где проблема безопасности людей решается не только на уровне высотных зданий, но она доводится практически до уровня обычной деревенской избы, из которой в случае необходимости при пожаре можно выбежать на улицу при абсолютном отсутствии препятствий, которые имеют многоэтажные здания. Хотя понятно, что в отличие от деревенской избы, в предложенной системе высотных зданий, при эвакуации людям придется перемещаться на несколько большие расстояния, чем выбегать из избы. Но этот «негатив» абсолютное НИЧТО в сравнении с нынешней ситуацией, когда в высотках при возникновении пожара, на этажах, размещенных выше очага пожара, практически отсутствуют возможности для эвакуации. Кроме выбрасывания из окон, что является самоубийством.

Отмеченный позитив защиты людей в высотных зданих не имеет меры оценки в обычном понимании этого слова. Хотя любители меркантелизма найдут свою меру, и будут пытаться о чем-то спорить. А вот, что абсолютно бесспорно, так это (кроме отмеченного позитива защиты жизни людей) обеспечение максимальной эффективности деятельности службы пожарной охраны. Речь о следующем.

Хорошо известно, что в больших городах, в случае пожара нередки ситуации, когда пожарные машины даже не имеют возможности подъехать к пылающему зданию. Не говоря уже о том, что современная пожарная техника практически непригодна для работы на высотных зданиях. Что уж говорить про сверх высотки, которых становится все больше. Что касается разнообразных автоматических противопожарных устройств и приборов, которыми начиняются высотки, так уже достаточно значительный опыт свидетельствует про их отказ в самый горячий момент, с известными последствиями. В предлагаемом же решении высотных зданий все эти недоразумения решаются наиболее эффективно и надежно. Речь о том, что представленная система переходных мостов, и автономная локальная электроэнергосистема ветроэнергетической башни, позволяют создать на этом высотном комплексе свою локальную систему противопожарной охраны. Системы укомплектованной нужным штатом пожарных, которые будут нести круглосуточную службу прямо на высотном объекте. Кроме всего названного, надобно еще на самом верху башен, или даже вне их создать емкости для сохранения воды и всех противопожарных компонентов, потребность в которых возникает при пожаре. Таким образом, мы создаем должным образом укомплектованную противопожарную структуру непосредственно на высотке, которая в кратчайшее время выявляет пожар (ибо все происходит в непосредственной зоне размещения этой противопожарной структуры, что абсолютно исключает потери времени на поездку к пожару), и что не менее важно, обеспечивает с минимальными усилиями и затратами времени практически немедленно приступать к локализации и гашению пожара. Для этого пожарные с потребным оборудованием и инструментами по переходным мостам в минимальное время добираются к пожару и осуществляют все необходимые действия. Не исключаются, и даже вполне целесообразны, и другие пути перемещения пожарных и требуемой противопожарной техники к очагу пожара, например с устройством таких систем с внешней стороны высотных сооружений. Особо необходимо отметить, что наличие воды в высшей зоне строения практически устраняет досадные ситуации, когда, из-за недостатка или отсутствия воды в самый важный период борьбы с пожаром (имеется в виду начало пожара), делает все усилия этой борьбы бесполезными. То же самое необходимо сказать про электрообеспечение высотного сооружения. Традиционно отключение этого обеспечения из-за пожара достаточно не простая задача, учитывая, что пожар происходит в какой-то локальной зоне здания, а отключение высотки в целом вызывает массу не просто неудобств, а недопустимостей во множестве случаев. Поэтому в нашем варианте, когда электроэнергосистема высотки абсолютно локальна, и когда можно в несравнимо короткий период времени (в сравнении с традиционными технологиями борьбы с пожарами) выявить эпицентр пожара, тогда осуществляется электроотключение минимальной части электрообеспечения высотки с обеспечением возможности борьбы спожаром всеми необходимыми средствами и методами, включая применение воды. Вот же, если подвести итог всего сказанного, можно утверждать, что кроме практически абсолютно надежной защиты обитателей высотного строения от гибели, предлагаемое решение обеспечивает локализацию и гашение пожара с минимальными материально-финансовыми потерями. К этому необходимо добавить несколько важных соображений.

Представленная концепция принципиально новой организации пожарной безопасности, не исключает кроме изложенного, что вся противопожарная структура в высотках предлагаемого типа может иметь определенную рассредоточенность в пространстве этого сооружения. Т.е., отмеченная идея преимущественного размещения противопожарных средств и устройств в верхней части строения, дополняются системой противопожарных постов или участков, так размещенных в высотке, чтобы выявление пожара и борьба с ним начинались с минимальными потерями времени, что в конечном итоге доводит пожарную безопасность в высотных зданиях до идеала, абсолютно недостижимого в традиционной сфере противопожарной охраны.

Нельзя не сказать о следующем.

Любое строение, тем более высотное, должно проектироваться и строиться с расчетом того, что затраты на его строительство и эксплуатационные расходы при его жизнедеятельности должны быть необходимыми и достаточными, но со стремлением к разумному минимуму - конечно же с достаточным запасом надежности. Что касается первой части этого утверждения, так именно создание переходных мостов между отдельными башнями нашей ветроэнергетической системы является важным фактором его обеспечения. Т.е., такая система мостов между отдельными башнями высотки создает наилучшие условия сооружения такого строения в виде пространственной конструктивной системы, которой можно придать максимально надежную прочность и жесткость. И что особо позитивно, абсолютное большинство этих элементов прочности и жесткости, при любом варианте пожара в здании, будут пребывать вне зоны больших температур, которые возникают при пожаре. Поэтому понятно, что от такого качества общей пространственной конструкции высотки ее жизнестойкость будет существенно повышаться. Что касается эксплуатационных качеств предлагаемого решения высотного строения, то кроме отмеченных преимуществ противопожарной охраны необходимо сказать вот о чем.

Понятно, что любое строение прежде всего должно иметь необходимые и достаточные возможности обеспечения его водой, теплом и электроэнергией. При традиционном подходе все эти главные компоненты обеспечения жизнедеятельности решаются преимущественно созданием мощных внешних систем, которые доставляют их в высотку. В нашем решении такая задача не только значительно упрощается, но и вообще в определенной мере может отсутствовать. Т.е., электроэнергия вырабатывается непосредственно на месте ее использования. А это означает, что и теплообеспечение осуществляется без создания внешних энергосистем и соответствующих коммуникаций. Остается внешним водообеспечение. Но и тут возникает существенное преимущество. В том смысле, что именно в нашем случае, из-за автономности электрообеспечения, непосредственно в пределах объема пространства высотки можно создавать достаточной емкости резервуары для воды, которые можно разместить как в нижней части строения, так и сверху, хотя не исключаются оба варианта в одной высотке. В результате получаем наиболее эффективную систему водообеспечения с точки зрения независимости ее от всех внешних факторов и минимальных затрат электроэнергии при ее эксплуатации. Это в свою очередь обеспечивает аналогичный позитив создания и эксплуатации системы теплообеспечения здания в зимний период, и эффективнейшие возможности его кондиционирования летом.

Особого внимания заслуживает позитив, который состоит в оперативной возможности перемещения людей в пределах эксплуатационного пространства всего комплекса строений нашей ветроэнергетической башни. Это касается как жилых высотных объектов, так и еще больше административных и всех иных вариантов их предназначения, и особенно при комплексной их предназначенности, когда люди имеют возможность максимальной доступности ко всем объектам при минимальной потребности перемещения и соответственно затрат времени для этого.

Обобщая и подитоживая все выше сказанное, утверждаем следующее.

Предлагаемое решение не имеет аналога с точки зрения позитива, который обеспечивается всем комплексом его преимуществ. На основе этого планируем в дальнейшем отдельно издать развернутое аналитическое исследование, которое должно стать стратегическим указателем реконструкции всей экономики и всей социальной системы в глобальном измерении. Но ныне необходимо особо отметить уже затронутые аспекты, позволяющие, не ожидая разработки грандиозны программ и планов, приступать немедленно к наиважнейшему улучшению жизнедеятельности на любом уровне ее функционирования. Прежде всего речь идет о водородной энергетике, которая считается одним из фундаментальнейших средств спасения экологии во всех смыслах этого понятия. Так вот, научно-инженерная основа этой энергетики уже наработана, и именно наше решение ликвидирует все главные препятствия массовой реализации этих наработок. В этом отношении необходимо отметить чрезвычайно эффективное использование предлаемого решения в комплексе с патентом Украины 45200 СпоЫб Сироти функцюнування газотранспортног системы. Условия для создания такого комплекса не только имеются, но их можна назвать массово распространенными.

Особую привлекательность в этом отношении являет Украина, у которой имеется самая мощная в Европе газотранспортная система, и уникальные по своим параметрам подземные газохранилища. Так что, абсолютно реально в Украине приступить к созданию такого технологического комплекса, который надобно построить в максимально сжатые сроки, что на энергорынке претворяет эту державу в одного из мощнейших производителей эффективнейшего энергоносителя - смеси водорода и природного газа. Что касается машиностроительной и промышленной производственной базы для создания такого технологического комплекса, так в Украине она не только существует, но и является одной из мощнейших на Европейском, и не только на Европейском континенте. Речь идет о металлургии и машиностроении, которые должны обеспечить должное количество материалов и оборудования для создания этого комплекса, и дальнейшую его эффективную и надежную эксплуатацию.

Необходимо также особо сказать о переосмыслении политики градостроения и урбанизации в целом, получающие беспрецедентные возможности оздоровления экологии на основе предложенного решения.

В США считается бесспорным - цена установленной мощности любой электростанции не должна превышать 2000 Евро за один КВт электроэнергии. Несколько детальнее этот вопрос изложен в таблице, которую дает институт возобновляемой энергии НАН Украины (см. Национальные проекты— шаг к энергетической независимости Украины [12:33 1 1 октября 2010 года ] ГЗеркало недели, JMb 37, 9 - 15 октября 2010 ]) .

Табл. 2. СРЕДНИЕ УДЕЛЬНЫЕ ИНВЕСТИЦИИ

В РАЗНЫЕ ВИДЫ ГЕНЕРАЦИИ

Показанный на чертеже вариант ВЭУ имеет установленную мощность одного киловатта электроэнергии, не превышающую 1000-1200

Евро. Представленная таблица института возобновляемой энергетики вроде бы приводит аналогичный результат для ветроэнергетики, что усиливает наши позиции. Но ведь традиционная ветроэнергетика только этим и ограничивается, сохраняя все выше отмеченные ее негативы. А наши позитивы, это своего рода еще только отправной пункт на пути к поставленной цели. Потому, что высотность сооружений данного типа должна увеличиваться, чтобы выработка электроэнергии и все иные связанные с ней преимущества становились значительно более весомыми. Чтобы не повторять этот тезис, начиная с описания прототипа, приводим потенциал энергии ветра в зависимости от высоты ВЭУ. Представленные ниже результаты в целом соответствуют и большей территории Украины, не говоря уж про регионы, где и без того имеется повышенный потенциал ветровой энергии.

«Проведенные исследования [2] показывают, что вероятная продолжительность и скорость ветра резко возрастают с высотой от поверхности земли. Так, на высоте 12 м в течение года в средней полосе России скорость ветра колеблется от 2 до 18 м/с с вероятной продолжительностью от 1 ,3 до 2,6%; на высоте 50 м соответственно от 4 до 6 м/с, от 43 до 77%; на высоте 100 м соответственно от 9 до 11 м/с, от 44 до 85%; на высоте 200 м соответственно от 12 до 24 м/с, от 81 до 98%; на высоте 300 м соответственно от 14 до 30 м/с, от 81 до 98%; на высоте 500 м соответственно от 18 до 36 м/с, от 82 до 98%. Таким образом, начиная с высоты 100 м выпускаемые сегодня в России ветроэнергетические установки мощностью от 0,1 до 1000 кВт могут работать круглый год с обеспеченностью от 44 до 85%.

2. Шурхал В.В. Ветроэнергетическая установка с вертикальным профилем выбора энергии ветров из атмосферы // Вестник. - 2003. - N° 3.».

Вот же, если анализировать высоты более двухсот метров (и это не фантастика - ибо давно уже в высотном строительстве сооружаются объекты высотой многократ более), то абсолютно ясно, что выше приведенный беспрецедентный позитив нашего ВЭУ является лишь мелочью от того, к чему сегодня следует стремиться, чтобы решить проблему энергетики наиболее эффективно и разумно. В нашем же подходе, увеличение высоты ВЭУ на каждые 100 метров увеличивает фактически вдвое эффективность ВЭУ предыдущего уровня высоты. Так что, энергия ветра, океан которой непрерывно пребывает непосредственно над нами, это конвертированный термояд СОЛНЦА, который оно посылает и будет посылать нам еще миллиарды лет.

Нельзя не сказать, что предлагаемое решение не только не ограничивает, но и создает благоприятнейшие условия для использования высотного строения ВЭУ в комплексе с устройствами солнечной энергетики, которая вместе с ветроэнергетикой приобретает все большую эффективность и использование. Так вот, в нашем решении эта комплексность энергии ветра и солнца имеет максимальный потенциал, учитывая, что для солнечных батарей пригодна не только гигантская поверхность кольцевой платформы 9, но и (что несравненно больше) поверхность стен внешних опор-башен. К этому необходимо добавить, что предлагаемый подход в высотном строительстве создает практически неограниченную основу для применения его в любой сфере функционального предназначения таких строений.

И наконец, учитывая, что наиболее вероятным предлагаемое решение будет в комплексе с сооружением высотных жилых или других зданий, необходимо особо отметить следующее.

Опорные башни, обозначенные позициями 1,2,3,4,5,6 и 7, могут иметь поперечное сечение разной конфигурации (круглые, прямоугольные, и другие). Причем у всех башен также может быть не однотипное сечение, которое определяется инженерами и архитекторами в процессе конкретного проектирования, целью которого является извлечение максимального количества позитивов и выгод от данного варьирования.

Claims

Формула изобретения

1. Башня ветроэнергетическая, включающая собственно опорную конструкцию и размещенную и закрепленную в верхней ее части кольцевую платформу, к внешнему контуру которой преиодически прикреплены ветроловители, при этом сама платформа имеет возможность вращения вокруг вертикальной оси башни, отличающаяся тем, что кроме самой опорной конструкции, вокруг нее выполнены несколько вертикальних башен, которые служат дополнительными опорами кольцевой платформы.

2. Ветроэнергетическая башня по п.1 , отличающаяся тем, что периодически по высоте ветроэнергетической башни между всеми ее смежными опорными башнями выполнены переходные мосты.