RU102743U1

RU102743U1 - INSTALLATION OF OFFLINE ELECTRIC LIGHTING AND OBSERVATION

Info

Publication number: RU102743U1
Application number: RU2010131748/11U
Authority: RU
Inventors: Ирек Ханифович Хайруллин; Рустам Ильдусович Гареев; Флюр Рашитович Исмагилов
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2011-03-10

Abstract

1. Установка для автономного электроосвещения, состоящая из аэростата с фотоэлектрическими панелями на его поверхности и ветроагрегата, отличающаяся тем, что аэростат выполнен в виде усеченного конуса, покрытого темной атмосферостойкой краской, фотоэлектрические панели расположены в местах наибольшего попадания солнечного излучения, под аэростатом расположен блок генерации, аккумулирования, преобразования электроэнергии и управления установкой для автономного электроосвещения с системами электроосвещения и наблюдения, а также ветроагрегат с лопастями в форме полуцилиндров, причем часть поверхности лопастей, которая воспринимает ветровой поток, закрыта защитным кожухом, соединенным с крылом, а под блоком генерации, аккумулирования, преобразования электроэнергии и управления установкой автономного электроосвещения находится система креплений с удерживающими тросами. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система электроосвещения выполнена на светодиодных прожекторах. 1. Installation for autonomous electric lighting, consisting of a balloon with photovoltaic panels on its surface and a wind turbine, characterized in that the balloon is made in the form of a truncated cone covered with dark weather-resistant paint, photovoltaic panels are located in places of the greatest exposure to solar radiation, a generating unit is located under the balloon , accumulation, conversion of electricity and control installation for autonomous lighting with electric lighting and surveillance systems, as well as ve a unit with blades in the form of half-cylinders, and the part of the blades surface that perceives the wind flow is covered by a protective casing connected to the wing, and under the unit for generating, accumulating, converting electricity and controlling the installation of autonomous electric lighting there is a fastening system with holding cables. ! 2. Installation according to claim 1, characterized in that the electric lighting system is made on LED spotlights.

Description

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована в системах автономного электроосвещения и наблюдения, установленных на привязных летательных аппаратах легче воздуха (аэростатах), предназначенных для освещения и наблюдения за обширными прилегающими территориями, в аэростатной технике, в частности в ветрогелиоэлектростанциях, работающих на бортовую нагрузку (системы электроосвещения и наблюдения), размещенных на привязных аэростатах, для производства электроэнергии с использованием возобновляемого альтернативного и экологически чистого источника энергии (движение воздушных масс и излучение солнца).The utility model relates to the field of electric power and can be used in autonomous lighting and observation systems installed on tethered flying vehicles lighter than air (balloons) designed for lighting and observation of vast adjacent territories, in aerostatic technology, in particular in wind and solar power stations operating on board load (electric lighting and surveillance systems) placed on tethered balloons to generate electricity using renewable ternativnogo and clean energy source (movement of air masses and sun radiation).

В настоящее время разработаны различные конструкции автономных систем получения электроэнергии из возобновляемых источников для ее использования в системах электроосвещения и наблюдения.Currently, various designs of autonomous systems for generating electricity from renewable sources for its use in electric lighting and surveillance systems have been developed.

Так, известна ветроэнергетическая станция воздушного размещения (патент РФ №2159356 F03D 9/00, 09.12.1998), в которой для получения электроэнергии используются энергетические модули в виде каркасных газонаполненных тел вращения, внутри которых устанавливаются энергоузлы с быстроходными ветроагрегатами.For example, a wind power station of air accommodation is known (RF patent No. 2159356 F03D 9/00, December 9, 1998), in which energy modules are used in the form of gas-filled frame bodies of revolution, inside which power units with high-speed wind turbines are installed.

Недостатками ветроэнергетической станции воздушного размещения являются: сложность конструкции энергетических модулей и крыльевых проставок; большое аэродинамическое сопротивление установки, а значит и большая нагрузка всей системы на швартовочный кабель-трос; необходимость создания легкой и, в то же время, надежной системы крепления модулей между собой; отсутствие возможности использования вырабатываемой электроэнергии на месте без транспортировки на землю.The disadvantages of an airborne wind energy station are: the complexity of the design of energy modules and wing spacers; high aerodynamic drag of the installation, and therefore a large load of the entire system on a mooring cable-cable; the need to create an easy and, at the same time, reliable system for mounting the modules together; the inability to use the generated electricity on the spot without transportation to the ground.

Также известна солнечная электростанция (патент РФ №2034742 В64В 1/50, H02N 6/00, 10.05.1995), в которой для получения электроэнергии используют поле солнечных элементов, закрепленное между летательными аппаратами легче воздуха, повернутое перпендикулярно к солнечным лучам и поднятое на высоту, превосходящую максимальную высоту облачности для региона использования.Also known is a solar power plant (RF patent No. 2034742 B64B 1/50, H02N 6/00, 05/10/1995), in which a field of solar cells mounted between aircraft is lighter than air, rotated perpendicular to sunlight and raised to a height is used to generate electricity. exceeding the maximum cloud height for the region of use.

Недостатками солнечной электростанции являются: отсутствие механизма регулирования установкой при различных направлениях и скоростях ветра, что будет влиять на угол поворота поля солнечных элементов к лучам солнца, так как поле солнечных элементов своей поверхностью образует огромное аэродинамическое крыло; необходимость создания полей солнечных элементов огромных размеров для установок большой мощности, из-за чего могут возникнуть проблемы надежности системы и безопасности наземных объектов; отсутствие возможности использования вырабатываемой электроэнергии на месте для целей электроосвещения и наблюдения.The disadvantages of a solar power plant are: the lack of a mechanism for regulating the installation at different directions and wind speeds, which will affect the angle of rotation of the field of solar cells to the rays of the sun, since the field of solar cells with its surface forms a huge aerodynamic wing; the need to create fields of huge size solar cells for high power installations, which may cause problems in the reliability of the system and the safety of ground facilities; the inability to use the generated electricity on the spot for electric lighting and surveillance.

Также известна автономная система электроосвещения в зонах децентрализованного энергоснабжения (патент РФ №2157947 F21S 9/10, F21S 9/00, F21K 7/00, F21W 111:02, F21W 131:10, F03D 9/02, 07.07.1999), в которой для электроосвещения местности используется светильник на опоре-стойке с малогабаритной вихревой ветроустановкой, использующей энергию ветра и энергию низкопотенциальных тепловых потоков.An autonomous lighting system in decentralized energy supply zones is also known (RF patent No. 2157947 F21S 9/10, F21S 9/00, F21K 7/00, F21W 111: 02, F21W 131: 10, F03D 9/02, 07/07/1999), which uses a stand-mounted luminaire with a small-sized vortex wind turbine using wind energy and low-potential heat flux energy for electric lighting of the area.

Недостатками автономной системы электроосвещения в зонах децентрализованного энергоснабжения являются: малая мощность используемых энергетических источников, а значит и установленных источников света; зависимость от района использования; стационарное размещение установки.The disadvantages of an autonomous electric lighting system in decentralized energy supply zones are: low power of used energy sources, and therefore installed light sources; Dependence on the area of use; stationary installation.

Еще одним известным аналогом является аэростатное устройство радиолокационного обзора местности (патент РФ №2182544 В64В 1/50, H01Q 1/28, 18.04.2000), в котором для наблюдения за местностью используют привязной аэростат с наземной установкой питания и управления системой. Недостатками этого устройства являются потребность в наземном источнике электроэнергии, что уменьшает мобильность установки, а также ограниченные функциональные возможности.Another well-known analogue is a balloon radar site survey device (RF patent No. 2182544 B64B 1/50, H01Q 1/28, 04/18/2000), in which a tethered balloon with a ground-based power supply and control system is used to monitor the terrain. The disadvantages of this device are the need for a ground source of electricity, which reduces the mobility of the installation, as well as limited functionality.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является воздушная электростанция (патент РФ №2356785 В64В 1/00, 03.12.2007), в которой для получения электроэнергии используют аэростат с установленными на нем ветроагрегатами и солнечными фотоэлектрическими панелями, работающими на общую нагрузку.The closest in technical essence to the proposed utility model is an air power plant (RF patent No. 2356785 B64B 1/00, 12/03/2007), in which an aerostat with windmills and solar photovoltaic panels installed on it operating at a common load is used to produce electricity.

Недостатками воздушной электростанции являются: технически сложное и громоздкое исполнение установки; невысокие технико-экономические показатели из-за неэффективного использования конструктивных возможностей установки для выполнения основной задачи - генерирования электроэнергии; отсутствие возможности использования вырабатываемой электроэнергии на месте для целей электроосвещения и наблюдения.The disadvantages of an air power plant are: technically complex and cumbersome installation design; low technical and economic indicators due to the inefficient use of the design capabilities of the installation to perform the main task - generating electricity; the inability to use the generated electricity on the spot for electric lighting and surveillance.

Задача предлагаемой полезной модели - повышение технико-экономических показателей установки, повышение эффективности использования возобновляемых источников энергии и обеспечение стабильной работы систем электроосвещения и наблюдения для эксплуатации в населенных пунктах, на сложных дорожных развязках, в труднодоступных районах, а также в районах чрезвычайной ситуации.The objective of the proposed utility model is to increase the technical and economic indicators of the installation, increase the efficiency of using renewable energy sources and ensure stable operation of electric lighting and surveillance systems for operation in settlements, at difficult road junctions, in hard-to-reach areas, as well as in emergency areas.

Поставленная задача достигается тем, что установка, состоящая из аэростата с фотоэлектрическими панелями на его поверхности и ветроагрегата, отличается от прототипа тем, что аэростат выполнен в виде усеченного конуса покрытого темной атмосферостойкой краской, фотоэлектрические панели расположены в местах наибольшего попадания солнечного излучения, под аэростатом расположен блок генерации, аккумулирования, преобразования электроэнергии и управления установкой с системами электроосвещения и наблюдения, а также ветроагрегат с лопастями в форме полуцилиндров, причем часть поверхности лопастей, которая воспринимает ветровой поток, закрыта защитным кожухом, соединенным с крылом, а под блоком генерации, аккумулирования, преобразования электроэнергии и управления установкой находится система креплений с удерживающими тросами.The task is achieved in that the installation, consisting of a balloon with photovoltaic panels on its surface and a wind turbine, differs from the prototype in that the balloon is made in the form of a truncated cone covered with dark weather-resistant paint, the photovoltaic panels are located in places of the greatest exposure to solar radiation, located under the balloon power generation, storage, conversion, and control unit with electric lighting and surveillance systems, as well as a wind turbine with blades in the form of half-cylinders, and the part of the surface of the blades that receives the wind flow is covered by a protective casing connected to the wing, and under the unit for generating, accumulating, converting electricity and controlling the installation there is a fastening system with holding cables.

Кроме того, в отличие от прототипа, в установке система электроосвещения может быть выполнена на светодиодных прожекторах.In addition, unlike the prototype, in the installation, the electric lighting system can be performed on LED spotlights.

Существо заявляемой полезной модели поясняется чертежом. На фиг. приведена установка автономного электроосвещения и наблюдения, состоящая из аэростата 1, выполненного в виде усеченного конуса для исключения скапливания снега и воды, на поверхности которого в местах наибольшего попадания солнечного излучения расположены фотоэлектрические панели 2. Поверхность аэростата покрыта темной атмосферостойкой краской для исключения образования ледяной корки. Под аэростатом расположен блок 3 генерации, аккумулирования, преобразования электроэнергии и управления установкой, внутри которого также установлен асинхронный генератор ветроагрегата 4. Под блоком 3 генерации, аккумулирования, преобразования электроэнергии и управления установкой, выполненным в виде цилиндра, расположены элементы системы электроосвещения (светодиодные прожекторы 5) и системы наблюдения (камеры слежения 6 с высокой разрешающей способностью). Для удерживания установки над поверхностью Земли используются крепления 7, к которым цепляются удерживающие тросы 8.The essence of the claimed utility model is illustrated in the drawing. In FIG. an autonomous lighting and observation installation is presented, consisting of a balloon 1 made in the form of a truncated cone to prevent accumulation of snow and water, on the surface of which photovoltaic panels 2 are located at the sites of the greatest exposure to solar radiation. The surface of the balloon is coated with dark weather-resistant paint to prevent the formation of an ice crust. Under the aerostat there is a unit 3 for generating, accumulating, converting electricity and controlling the installation, inside which an asynchronous generator of wind turbine 4 is also installed. Under block 3 for generating, accumulating, converting electric energy and for controlling the installation, made in the form of a cylinder, there are elements of the electric lighting system (LED projectors 5 ) and surveillance systems (security cameras 6 with high resolution). To hold the installation above the surface of the Earth, fastenings 7 are used, to which the holding cables 8 cling.

Установка автономного электроосвещения и наблюдения работает следующим образом.Installation of autonomous lighting and surveillance works as follows.

Аэростат 1 с блоком 3 генерации, аккумулирования, преобразования электроэнергии и управления установкой заполняется гелием или другим газом легче воздуха и поднимается на рабочую высоту 30-100 метров над поверхностью Земли. На таких высотах скорость ветра имеет более постоянный характер, что увеличивает КПД ветроагрегата 4, а также происходит меньшее загрязнение поверхностей фотоэлектрических панелей 2, что также повышает их КПД. Фотоэлектрические панели 2, установленные на поверхности аэростата 1 в местах наибольшего попадания солнечного излучения, преобразуют энергию солнечного света в электрическую. Ветроагрегат 4 воспринимает поток ветра лопастями в форме полуцилиндров и вырабатывает постоянный электрический ток. Для предотвращения воздействия потока ветра на противоположно вращающиеся лопасти, их закрывает защитный кожух 9, направляемый по ветру при помощи крыла 10. Электрическая энергия, полученная от фотоэлектрических панелей 2 и ветроагрегата 4, через блок 3 генерации, аккумулирования, преобразования электроэнергии и управления установкой идет на заряд аккумуляторных батарей, или используется непосредственно для питания систем электроосвещения и наблюдения.The balloon 1 with unit 3 for generating, accumulating, converting electricity and controlling the installation is filled with helium or other gas lighter than air and rises to a working height of 30-100 meters above the Earth's surface. At these altitudes, the wind speed is more constant, which increases the efficiency of the wind turbine 4, as well as less pollution of the surfaces of the photovoltaic panels 2, which also increases their efficiency. Photovoltaic panels 2 mounted on the surface of the aerostat 1 at the sites of the greatest exposure to solar radiation convert the energy of sunlight into electrical energy. Windmill 4 perceives the wind flow with blades in the form of half-cylinders and generates a constant electric current. To prevent the influence of the wind flow on oppositely rotating blades, they are covered by a protective casing 9, directed downwind by the wing 10. The electric energy received from the photovoltaic panels 2 and the wind turbine 4, through the unit 3 of generation, storage, conversion of electricity and control of the installation goes battery charge, or used directly to power electric lighting and surveillance systems.

Таким образом, в заявляемой полезной модели: наиболее эффективно используются возможности (в том числе конструктивные) получения электроэнергии на воздушных аэростатных аппаратах с помощью возобновляемых источников энергии без транспортировки ее на поверхность земли по силовому кабелю, что уменьшает массо-габаритные показатели всей установки; вся генерируемая и накапливаемая электроэнергия используется непосредственно в энергоприемных устройствах (системы электроосвещения, наблюдения и управления), а не преобразовывается несколько раз до конечного потребителя через выпрямители и инверторы; повышается надежность работы всей системы в целом благодаря тому, что все устройства и блоки находятся в одном корпусе, и отсутствуют такие внешне уязвимые элементы как силовой кабель и др.; отсутствуют элементы со значительными линейными размерами, что практически исключает зависимость надежной выработки электроэнергии и надежной работы систем электроосвещения и наблюдения от направления и скорости ветра; модель является мобильной, что значительно увеличивает области ее применения.Thus, in the claimed utility model: the most effectively used are (including constructive) opportunities for generating electricity on air balloons using renewable energy sources without transporting it to the surface of the earth via a power cable, which reduces the overall dimensions of the entire installation; all generated and accumulated electricity is used directly in power receiving devices (electric lighting, monitoring and control systems), and is not converted several times to the final consumer through rectifiers and inverters; the reliability of the entire system as a whole is increased due to the fact that all devices and units are in the same housing, and there are no externally vulnerable elements such as a power cable, etc .; there are no elements with significant linear dimensions, which virtually eliminates the dependence of reliable power generation and reliable operation of electric lighting and surveillance systems on the direction and speed of the wind; the model is mobile, which significantly increases its scope.

Claims

1. Installation for autonomous electric lighting, consisting of a balloon with photovoltaic panels on its surface and a wind turbine, characterized in that the balloon is made in the form of a truncated cone covered with dark weather-resistant paint, photovoltaic panels are located in places of the greatest exposure to solar radiation, a generating unit is located under the balloon , accumulation, conversion of electricity and control installation for autonomous lighting with electric lighting and surveillance systems, as well as ve a unit with blades in the form of half-cylinders, and the part of the blades surface that perceives the wind flow is covered by a protective casing connected to the wing, and under the unit for generating, accumulating, converting electricity and controlling the installation of autonomous electric lighting there is a fastening system with holding cables.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the electric lighting system is made on LED spotlights.