RU2255021C1

RU2255021C1 - Transportation power system

Info

Publication number: RU2255021C1
Application number: RU2004103249/11A
Authority: RU
Inventors: А.С. Бондарев (RU); А.С. Бондарев; В.П. Казанцев (RU); В.П. Казанцев
Original assignee: Бондарев Александр Сергеевич; Казанцев Валентин Петрович
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2005-06-27

Abstract

FIELD: transportation power systems.

SUBSTANCE: proposed system includes transport facilities, captive balloon, captive cable used for holding and guiding the transport facilities and wind-power electric stations mounted on captive balloon and used for motion of transport facilities. Captive cable is provided with two (or more) current conductors fastened with insulating layers made from high-strength material. Each current conductor is located in vertical longitudinal plane and is fastened to ends of captive cable through insulating layers and is connected with respective wind-power electric station. Outer surfaces of current conductors located in vertical longitudinal planes are provided with current-conducting wear-resistance coats.

EFFECT: enhanced efficiency and reliability of system in upper layers of troposphere.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к воздушным транспортно-энергетическим системам, содержащим транспортные средства, привязные аэростаты, устанавливаемые в верхних слоях тропосферы, привязные канаты, удерживающие и направляющие транспортные средства, ветряные электростанции, смонтированные на привязном аэростате и предназначенные для обеспечения движения транспортных средств.The invention relates to air transport and energy systems containing vehicles, tethered balloons installed in the upper layers of the troposphere, tethered ropes holding and guiding vehicles, wind farms mounted on a tethered balloon and designed to ensure the movement of vehicles.

Известно устройство, содержащее привязной аэростат [(19) RU (1) N 2028249 (13) C1 (46), 1995], телескопическую штангу и привязные расчалки.A device is known that contains a tethered balloon [(19) RU (1) N 2028249 (13) C1 (46), 1995], a telescopic rod and tethered braces.

Недостатками указанного устройства являются сложность и большой вес конструкции и, как следствие, отсутствие возможности поднять таким устройством ветряные электростанции в верхние слои тропосферы, где максимальные ветровые энергетические потенциалы, нести подвесные транспортные средства и снабжать их электрической энергией.The disadvantages of this device are the complexity and heavy weight of the structure and, as a consequence, the inability to raise such wind power plants into the upper layers of the troposphere, where the maximum wind energy potentials, carry suspended vehicles and supply them with electric energy.

Известна установка для транспортирования грузов [(19) RU(11)N 2072927 (13) C1 (46), 1997], где привязные аэростаты удерживают привязные тросы, несущий канат с перемещающейся по нему грузовой кареткой и систему оттяжных тросов.A known installation for the transportation of goods [(19) RU (11) N 2072927 (13) C1 (46), 1997], where tethered balloons hold tethered cables, a rope carrying a load carriage moving along it and a system of pull ropes.

Недостатками указанной установки являются большой вес тросов и канатов и отсутствие снабжения электрической энергией подвесных транспортных средств.The disadvantages of this installation are the large weight of the cables and ropes and the lack of supply of electric energy to outboard vehicles.

Известна установка с применением привязных аэростатов, так называемая термовоздушная электростанция [(19) RU (11) N 2018761 (13) C1 (46) 1994], взятая за прототип, где аэростат закреплен к воздуховоду и тросами к земле. Указанная установка из-за сложности и ненадежности конструкции имеет низкую эффективность при использовании в верхних слоях тропосферы и непригодность надежно нести и направлять подвесные транспортные средства и обеспечивать их движение.A known installation using tethered balloons, the so-called hot-air power station [(19) RU (11) N 2018761 (13) C1 (46) 1994], taken as a prototype, where the balloon is fixed to the duct and cables to the ground. This installation due to the complexity and unreliability of the design has low efficiency when used in the upper layers of the troposphere and unsuitability to reliably carry and guide outboard vehicles and ensure their movement.

Предлагаемая транспортно-энергетическая система имеет повышенную эффективность и надежность при использовании ее в верхних слоях тропосферы и способна нести и направлять подвесные транспортные средства и обеспечивать их движение.The proposed transport and energy system has increased efficiency and reliability when used in the upper layers of the troposphere and is able to carry and guide overhead vehicles and provide their movement.

Это достигается тем, что транспортно-энергетическая система, содержащая транспортные средства, привязной аэростат, привязной канат, предназначенный удерживать и направлять транспортные средства, ветряные электростанции, смонтированные на привязном аэростате и предназначенные для обеспечения движения транспортных средств, снабжена привязным канатом, выполненным с двумя или более токопроводами, скрепленными с электроизолирующими слоями из материалов с высокой удельной прочностью, каждый токопровод расположен в вертикальной продольной плоскости или вблизи ее, прикреплен к наконечникам привязного каната через электроизолирующие слои и подключен к соответствующей ветряной электростанции.This is achieved by the fact that the transport and energy system containing vehicles, a tethered balloon, a tethered rope designed to hold and guide vehicles, wind farms mounted on a tethered balloon and designed to ensure the movement of vehicles, is equipped with a tethered rope made with two or more conductors bonded to electrical insulating layers of materials with high specific strength, each conductor is located in a vertical longitudinal A plane or in the vicinity thereof is attached to the tips of the tethered rope through electrically insulating layers and connected to the corresponding wind farm.

При этом на наружных поверхностях токопроводов, расположенных в вертикальной продольной плоскости или вблизи ее, прочно закреплены токопроводящие износостойкие покрытия.Moreover, on the outer surfaces of the conductors located in the vertical longitudinal plane or near it, conductive wear-resistant coatings are firmly fixed.

Повышенная эффективность и надежность предлагаемой транспортно-энергетической системы достигаются тем, что она содержит привязной канат, удерживающий привязной аэростат с размещенными на нем ветряными электростанциями в верхних слоях тропосферы, где наибольшие ветроэнергетические потенциалы, также удерживающий и направляющий транспортные средства, который выполнен с двумя или более токопроводами, изготовленными из токопроводящих материалов с высокой удельной прочностью, например углеволокон, и скрепленными с электроизолирующими слоями из материалов с высокой удельной прочностью, например стекловолокон, при помощи клея, например полиакрилового, и прикрепленными через электроизолирующие слои, например резиновые, к прочным, например стальным, наконечникам, а через типовые шины к ветряным электростанциям. Каждый токопровод расположен в вертикальной продольной плоскости или вблизи ее, т.е. в плоскости действия сил тяжести от транспортных средств, что позволяет иметь надежный контакт несущих токосъемных роликов с токопроводами и обеспечивать электрической энергией эти средства от соответствующих ветряных электростанций.The increased efficiency and reliability of the proposed transport and energy system is achieved by the fact that it contains a tethered rope holding a tethered balloon with wind power stations located on it in the upper layers of the troposphere, where the greatest wind energy potentials are also holding and guiding vehicles, which are made with two or more conductors made of conductive materials with high specific strength, such as carbon fibers, and bonded to electrical insulating layers of materials with high specific strength, such as glass fibers, with glue, such as polyacrylic, and attached through electrically insulating layers, such as rubber, to strong, such as steel, tips, and through standard tires to wind farms. Each conductor is located in or near a vertical longitudinal plane, i.e. in the plane of action of gravity from vehicles, which makes it possible to have reliable contact between the load-bearing current-carrying rollers and current conductors and provide electric energy to these means from the corresponding wind power stations.

Повышенная надежность в удержании и направлении транспортных средств, а также защита токопроводов от износа и эрозии достигается наличием токопроводящих износостойких покрытий.Increased reliability in the retention and direction of vehicles, as well as the protection of conductors from wear and erosion is achieved by the presence of conductive wear-resistant coatings.

На Фиг.1 изображена транспортно-энергетическая система, содержащая привязной аэростат, закрепленные к нему привязной канат, ветряные электростанции и подвесные транспортные средства.Figure 1 shows a transport and energy system containing a tethered balloon, a tethered rope fixed to it, wind farms and outboard vehicles.

На Фиг.2 изображены привязной канат и подвесное транспортное средство в поперечном разрезе.Figure 2 shows a safety rope and an outboard vehicle in cross section.

Привязной аэростат 1 (Фиг.1), включающий смонтированные на нем ветряные электростанции 2 и 3 известной конструкции, например ортогональные, удерживается в верхних слоях тропосферы при помощи привязного каната 4 с наконечниками 5, закрепленного через узлы крепления 6 к привязному аэростату 1 и через узлы крепления 7 к наземной якорной станции 8. На привязном канате 4 подвижно закреплено транспортное средство 9 известной конструкции, снабженное электродвигателями. Привязной канат 4 (Фиг.2) выполнен из двух токопроводов 10 и 11, размещенных в вертикальной продольной плоскости, прочно прикрепленных к наконечникам 5 через электроизолирующие слои 12, 13 и подключенных к ветряным электростанциям 2, 3 через типовые шины 14, 15, и электроизолирующих слоев 16, прочно прикрепленных к наконечнику 5 привязного каната 4 в горизонтальной плоскости и скрепленных с токопроводами 10 и 11. В предлагаемой конструкции привязного каната 4 токопроводы 10 и 11 выполнены из углеволокон, обладающих токопроводящими свойствами и высокой удельной прочностью и прочно скрепленных между собой полиакриловым клеем с добавками графитового порошка.A tethered balloon 1 (FIG. 1), including mounted wind farms 2 and 3 of known design, for example orthogonal, is held in the upper layers of the troposphere by means of a tethered rope 4 with tips 5, fixed through attachment points 6 to the tethered balloon 1 and through nodes fastening 7 to the ground anchor station 8. On a tethered cable 4, a vehicle 9 of known construction, equipped with electric motors, is movably fixed. The tethered rope 4 (FIG. 2) is made of two current conductors 10 and 11 located in a vertical longitudinal plane, firmly attached to the lugs 5 through the insulating layers 12, 13 and connected to the wind power plants 2, 3 through standard tires 14, 15, and electrically insulating layers 16, firmly attached to the tip 5 of the tie rope 4 in a horizontal plane and fastened to the conductors 10 and 11. In the proposed design of the tie rope 4, the conductors 10 and 11 are made of carbon fibers having conductive properties and high shock solid strength and firmly bonded to each other with polyacrylic adhesive with additives of graphite powder.

Электроизолирующие слои 16 выполнены из стекловолокон, обладающих электроизолирующими свойствами, высокой удельной прочностью и скрепленных между собой, с токопроводами 10, 11 и с наконечниками 5 полиакриловым клеем.The insulating layers 16 are made of glass fibers having electrical insulating properties, high specific strength and bonded to each other, with conductors 10, 11 and tips 5 with polyacrylic adhesive.

На наружных поверхностях токопроводов 10 и 11 прочно закреплены токопроводящие износостойкие покрытия 17 и 18.On the outer surfaces of the conductors 10 and 11, conductive wear-resistant coatings 17 and 18 are firmly fixed.

Токопроводящие износостойкие покрытия 17 и 18 выполнены из алмазных пленок с графитовой прошивкой на токопроводящей подложке и прочно закреплены на наружных поверхностях токопроводов 10 и 11 при помощи полиакрилового клея с графитовым порошком.The conductive wear-resistant coatings 17 and 18 are made of diamond films with graphite piercing on the conductive substrate and are firmly fixed to the outer surfaces of the conductors 10 and 11 using polyacrylic adhesive with graphite powder.

На привязном канате 4 (Фиг.1 и Фиг.2) подвижно закреплено транспортное средство 9 через токопроводящие несущие приводные ролики 19, 20 и удерживающие ролики 21, 22, которые механически и электрически связаны с электродвигателями через бортовую систему управления транспортного средства 9.On the tethered rope 4 (FIG. 1 and FIG. 2), the vehicle 9 is movably fixed through the conductive bearing drive rollers 19, 20 and the holding rollers 21, 22, which are mechanically and electrically connected to the electric motors through the on-board control system of the vehicle 9.

Транспортно-энергетическая система (Фиг.1) после монтажа и проверок в наземных условиях на привязном аэростате 1 ветряных электростанций 2 и 3, привязного каната 4 и прочего оборудования устанавливается в рабочее положение путем поднятия аэростата 1 до натяжения привязного каната 4 и установки его на заданной высоте. После этого раскручиваются ветряные электростанции 2 и 3 под воздействием ветрового напора верхних слоев тропосферы, вырабатывается ими электрическая энергия и подается через привязной канат 4 в подвесные транспортные средства 9, обеспечивая их движение.The transport and energy system (Figure 1) after installation and on-site inspections on a tethered balloon 1 of wind farms 2 and 3, a tethered rope 4 and other equipment is installed in a working position by raising the aerostat 1 to tension the tethered rope 4 and installing it on a given height. After that, wind farms 2 and 3 are untwisted under the influence of the wind pressure of the upper layers of the troposphere, they generate electric energy and are fed through a tethered rope 4 to outboard vehicles 9, providing their movement.

Claims

1. The transport and energy system containing vehicles, a tethered balloon, a tethered rope designed to hold and guide vehicles, wind farms mounted on a tethered balloon and designed to ensure the movement of vehicles, characterized in that the tethered rope is made with two or more conductors bonded to electrical insulating layers of material with high strength, each conductor is located in a vertical longitudinal plane, attached lugs harness rope through electrically insulating layers and connected to the respective wind power station.

2. The system according to claim 1, characterized in that on the outer surfaces of the conductors located in a vertical longitudinal plane, conductive wear-resistant coatings are firmly fixed.