RU131094U1

RU131094U1 - DEVICE FOR AUTONOMOUS SIGNAL LIGHTING OF A WIND POWER PLANT BASED ON A PIEZOELECTRIC GENERATOR

Info

Publication number: RU131094U1
Application number: RU2013103646/06U
Authority: RU
Inventors: Анна Александровна Возмилова; Ирина Михайловна Кирпичникова; Сергей Васильевич Козлов; Евгений Владимирович Муратов; Юрий Александрович Пеньков; Евгений Викторович Соломин; Мария Юрьевна Кузьмина
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2013-08-10

Abstract

Настоящая полезная модель относится к элементам сигнального освещения лопасти ветроэнергетической установки (ВЭУ) с горизонтальной осью вращения. Техническая задача настоящей полезной модели направлена на создание надежной, простой в монтаже и обслуживании системы освещения лопастей ветроэнергетической установки. Техническая задача достигается тем, что в устройстве автономного сигнального освещения ветроэнергетической установки, содержащем связанные между собой источник света, выполненные в виде светодиода или светодиодной матрицы, аккумуляторную батарею, пьезоэлектрический генератор, систему управления и датчик сумерек, согласно полезной модели, система управления, аккумуляторная батарея и пьезоэлектрический генератор установлены в комле лопасти ветроэнергетической установки, при этом пьезоэлектрический генератор содержит пьезоэлектрическую пластину, один конец которой жестко закреплен внутри лопасти, а на другом конце лопасти в направляющих размещен подвижной груз. 1 н.п., 2 ил. This utility model relates to elements of signal lighting for a blade of a wind power plant (wind turbine) with a horizontal axis of rotation. The technical task of this utility model is aimed at creating a reliable, easy to install and maintain a lighting system for the blades of a wind power plant. The technical problem is achieved in that in a device for autonomous signal lighting of a wind power installation containing interconnected light source made in the form of an LED or an LED matrix, a battery, a piezoelectric generator, a control system and a twilight sensor, according to a utility model, a control system, a battery and a piezoelectric generator installed in the butt of the blade of the wind power installation, while the piezoelectric generator contains a piezoelectric eskuyu plate, one end of which is rigidly fixed inside the blade, and at the other end of the blade guide placed in the movable load. 1 n.p., 2 ill.

Description

Настоящая полезная модель относится к элементам сигнального освещения лопасти ветроэнергетической установки (ВЭУ) с горизонтальной осью вращения.This utility model relates to elements of signal lighting for a blade of a wind power plant (wind turbine) with a horizontal axis of rotation.

В настоящее время ВЭУ с горизонтальной осью вращения имеют огни сигнального освещения исключительно на гондоле. При этом лопасти ветроколеса (ротора) крупных ВЭУ достигают длины 100 метров и не оснащены осветительными приборами. Поэтому при работе ВЭУ в темное время суток возникает опасность столкновения воздушного транспорта с движущимися либо находящимися в состоянии покоя лопастями ветроколеса. Данная проблема решается с помощью установки на концах лопастей устройств сигнального освещения. Однако в этом случае энергопитание необходимо передавать на вращающийся объект с помощью токосъемника, что технически, технологически и экономически нецелесообразно. В связи с этим предлагаемое изобретение, являющееся автономным источником питания для освещения каждой лопасти, решает вышеописанные проблемы.At present, wind turbines with a horizontal axis of rotation have signal lights exclusively on the gondola. At the same time, the blades of a wind wheel (rotor) of large wind turbines reach a length of 100 meters and are not equipped with lighting devices. Therefore, when operating a wind turbine in the dark, there is a danger of a collision between air transport and moving or stationary wheels of a wind wheel. This problem is solved by installing signal lighting devices at the ends of the blades. However, in this case, the power supply must be transferred to a rotating object using a current collector, which is technically, technologically and economically impractical. In this regard, the proposed invention, which is an autonomous power source for lighting each blade, solves the above problems.

Известна система наружного освещения (заявка РФ на изобретение №2010124047 «Система наружного освещения с альтернативным источником электроснабжения и напорно-эжекторным устройством воспроизводства электроэнергии», F21S 9/00, опубл. 20.12.2011), содержащая альтернативный источник электроэнергии, накопитель энергии - аккумуляторную батарею и источник света, группу переключателей, работающих в режиме «день-ночь». При этом источником альтернативной электроэнергии является ветрогенератор с n-числом лопастей.Known outdoor lighting system (application of the Russian Federation for invention No. 201024047 "Outdoor lighting system with an alternative source of electricity and a pressure-ejector device for reproduction of electricity", F21S 9/00, published on 12/20/2011), containing an alternative source of electricity, energy storage - battery and a light source, a group of switches operating in the "day-night" mode. In this case, the source of alternative electricity is a wind generator with n-number of blades.

Недостатками устройства являются сложность интеграции компонентов системы, отсутствие возможности применения в компактном исполнении внутри лопасти ВЭУ, относительно небольшой ресурс эксплуатации альтернативного источника энергии.The disadvantages of the device are the difficulty of integrating system components, the lack of the possibility of using a compact design inside a wind turbine blade, and the relatively short life of an alternative energy source.

Известен центробежный гравитационный двигатель (заявка РФ на изобретение №2010136799 «Центробежный гравитационный двигатель с лазерным генератором, мгд генератором 6 в прожекторе, фюзеляже самолетов, ракет», H02N 11/00, опубл. 20.03.2012), использующий пьезоэлектрическое возбуждение звука и пластинки ферромагнитных металлов.Known centrifugal gravitational engine (RF application for invention No.2013676799 "Centrifugal gravitational engine with a laser generator, mhd generator 6 in the searchlight, fuselage of aircraft, rockets", H02N 11/00, publ. March 20, 2012) using piezoelectric excitation of sound and ferromagnetic plate metals.

Недостатками изобретения являются наличие тел вращения, большие потери на трение, неэкологичность и сложность исполнения.The disadvantages of the invention are the presence of bodies of revolution, large friction losses, non-environmental friendliness and complexity of execution.

Известно техническое решение, выбранное в качестве прототипа, (заявка РФ на изобретение №2003132015 «Плавучая электростанция», F03B 13/00. опубл. 10.05.2005), содержащее связанные между собой источник света, выполненный в виде светодиода или светодиодной матрицы, аккумуляторную батарею, пьезоэлектрический генератор, систему управления и датчик сумерек.A technical solution is known, selected as a prototype (RF application for invention No. 2003132015 “Floating power plant”, F03B 13/00. Publ. 10.05.2005), containing interconnected light source made in the form of an LED or LED matrix, a battery , piezoelectric generator, control system and twilight sensor.

Основным недостатком прототипа является отсутствие возможности генерации электроэнергии за счет растяжения-сжатия пьезоэлектрического элемента, ограничение применения в мобильных или подвижных объектах, громоздкость и сложность конструкции, а также высокая цена изделия.The main disadvantage of the prototype is the lack of the ability to generate electricity due to the tension-compression of the piezoelectric element, the limitation of use in mobile or moving objects, the bulkiness and complexity of the design, as well as the high price of the product.

Техническая задача настоящей полезной модели направлена на создание надежной, простой в монтаже и обслуживании системы освещения лопастей ветроэнергетической установки.The technical task of this utility model is aimed at creating a reliable, easy to install and maintain a lighting system for the blades of a wind power plant.

Техническая задача достигается тем, что в устройстве автономного сигнального освещения ветроэнергетической установки, содержащем связанные между собой источник света, выполненные в виде светодиода или светодиодной матрицы, аккумуляторную батарею, пьезоэлектрический генератор, систему управления и датчик сумерек, согласно полезной модели, система управления, аккумуляторная батарея и пьезоэлектрический генератор установлены в комле лопасти ветроэнергетической установки, при этом пьезоэлектрический генератор содержит пьезоэлектрическую пластину, один конец которой жестко закреплен внутри лопасти, а на другом конце лопасти в направляющих размещен подвижной груз.The technical problem is achieved in that in a device for autonomous signal lighting of a wind power installation containing interconnected light source made in the form of an LED or an LED matrix, a battery, a piezoelectric generator, a control system and a twilight sensor, according to a utility model, a control system, a battery and a piezoelectric generator installed in the butt of the blade of the wind power installation, while the piezoelectric generator contains a piezoelectric eskuyu plate, one end of which is rigidly fixed inside the blade, and at the other end of the blade guide placed in the movable load.

Работа автономного сигнального освещения с энергопитанием от пьезоэлектрического генератора основана на преобразовании механической энергии в электрическую путем растяжения-сжатия пьезоэлектрической пластины в результате возвратно-поступательного движения груза, закрепленного на одном конце пластины в процессе вращения ротора и изменения положения лопасти в пространстве. Другим способом генерации электроэнергии может служить деформация пьезоэлектрической пластины за счет вибраций, возникающих в результате срыва потока с конца лопасти при вращении ветроколеса. В светлое время суток необходимость сигнального освещения лопасти отсутствует, и электроэнергия может аккумулироваться в батареях, также находящихся внутри лопасти.элемента при воздействии гравитационных сил.The work of autonomous signal lighting powered by a piezoelectric generator is based on the conversion of mechanical energy into electrical energy by stretching-compressing the piezoelectric plate as a result of the reciprocating movement of the load, fixed at one end of the plate during rotation of the rotor and changing the position of the blade in space. Another way to generate electricity can be the deformation of the piezoelectric plate due to vibrations resulting from the stall of the flow from the end of the blade during rotation of the wind wheel. In daylight, there is no need for signal lighting of the blade, and electricity can accumulate in the batteries, also located inside the blade. Of the element under the influence of gravitational forces.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где на фиг.1 и фиг.2 представлена схематично конструкция заявляемого устройства.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials, where figure 1 and figure 2 shows schematically the design of the claimed device.

Устройство автономного сигнального освещения ветроэнергетической установки на основе пьезоэлектрического генератора (фиг.1) содержит светодиод или светодиодную матрицу 1, расположенную на конце лопасти 2, питающуюся от аккумуляторной батареи 3, заряжаемой пьезоэлектрическим генератором 4, состоящим из пьезоэлектрической пластины 5 и груза 6, расположенного в комле лопасти 7. При вращении ротора лопасть 2 меняет ориентацию в пространстве, вследствие чего груз 6 совершает возвратно-поступательные движения по направляющим 8, деформируя пьезоэлектрическую пластину 5, благодаря чему происходит генерация электроэнергии. В светлое время суток, система управления 9 по данным датчика освещенности 10 отключает питание светодиода или светодиодной матрицы 1, заряжая аккумуляторную батарею 3 от пьезоэлектрического генератора 4. В темное время суток система управления 9 по данным датчика освещенности 10 включает питание светодиода или светодиодной матрицы 1, одновременно заряжая аккумуляторную батарею 3.A device for autonomous signal lighting of a wind power plant based on a piezoelectric generator (Fig. 1) contains an LED or LED matrix 1 located at the end of the blade 2, powered by a rechargeable battery 3, charged by a piezoelectric generator 4, consisting of a piezoelectric plate 5 and a load 6 located in komle of the blade 7. When the rotor rotates, the blade 2 changes its orientation in space, as a result of which the load 6 reciprocates along the guides 8, deforming the piezo electric plate 5, whereby electric power is generated. In the daytime, the control system 9 according to the light sensor 10 turns off the power of the LED or LED matrix 1, charging the battery 3 from the piezoelectric generator 4. In the dark, the control system 9 according to the light sensor 10 turns on the power of the LED or LED matrix 1, while charging the battery 3.

Другим возможным вариантом исполнения элемента генерации электроэнергии (фиг.2) является пьезоэлектрическая пластина 5, жестко закрепленная внутри лопасти 2, деформируемая и вырабатывающая электроэнергию за счет вибраций, возникающих при работе ВЭУ.Another possible embodiment of the power generation element (FIG. 2) is a piezoelectric plate 5, rigidly fixed inside the blade 2, deformable and generating electricity due to vibrations arising from the operation of a wind turbine.

Claims

A device for autonomous signal lighting of a wind power installation, comprising interconnected light sources made in the form of an LED or an LED matrix, a battery, a piezoelectric generator, a control system and a twilight sensor, characterized in that the control system, a battery, and a piezoelectric generator are installed in the blade blade wind power installation, while the piezoelectric generator contains a piezoelectric plate, one end of which is rigidly closed eplen inside the blade, and at the other end of the blade guide placed in the movable load.