Изобретение многофункциональная гибридная альтернативная электростанция (далее МГАЭС) относится к возобновляемым источникам энергии и предназначена для электроснабжения, независимого от традиционных источников энергии. Многофункциональная гибридная альтернативная электростанция может быть использована для освещения: городских улиц, складских территорий, остановок общественного автотранспорта на дорогах между населенными пунктами, речных и морских набережных, спортивных площадок, мест для парковки автотранспортной техники и других территорий социально-бытового назначения, а также для электроснабжения систем охраны различных объектов. В качестве альтернативных источников энергии используется энергия солнечной радиации и ветра. Планируемой мощности МГАЭС в 1,5 кВт вполне достаточно для организации освещения улицы светодиодными лампами размещенных на нескольких обычных опорах и других указанных объектах потребителей электроэнергии. Создание и эксплуатация МГАЭС в местах освещения значительно снизит нагрузку на традиционные электростанции, улучшит экологическую обстановку окружающей среды и оживит местную экономику за счет создания рабочих мест по производству и обслуживанию этих электростанций.The invention multifunctional hybrid alternative power plant (hereinafter referred to as MHPP) relates to renewable energy sources and is intended for power supply, independent of traditional energy sources. A multifunctional hybrid alternative power plant can be used for lighting: city streets, storage areas, public transport stops on roads between settlements, river and sea embankments, sports grounds, parking lots for motor vehicles and other areas of social purpose, as well as for electricity security systems for various objects. As alternative energy sources, the energy of solar radiation and wind is used. The planned capacity of the MHPP of 1.5 kW is enough to organize street lighting with LED lamps located on several conventional poles and other specified facilities of electricity consumers. The creation and operation of MHPPs in lighting locations will significantly reduce the burden on traditional power plants, improve the ecological environment and revitalize the local economy by creating jobs for the production and maintenance of these power plants.
Известно изобретение Уличный светильник с питанием от солнечной и ветровой энергии, патент RU 2283985 С2 F2159/02, F21L 4/00 от 20.09.2008, содержащее вертикальную стойку, консольный опорный рычаг с размещенным на нем единым модулем, отличающийся тем, что в модуле между лампами с питанием от солнечной энергии, содержащими фотоэлектрические панели, аккумуляторы, блоки управления и линейки светодиодов, размещена ветроэнергетическая установка с колебательным рабочим движением, электрически соединенная с аккумуляторами ламп. Недостатком этого изобретения является низкая эффективность ветроэнергетической установки с колебательным рабочим движением. Известна полезная модель патент RU 105400 F21L 13/00 Автономный уличный фонарь, содержащий светодиодную панель, накопитель электрической энергии, через блок управления освещением соединенный со светодиодной панелью, и столб, внутри которого расположен электрогенератор, электрически соединенный с накопителем энергии, наружная стенка столба выполнена в виде «теплых» остекленных ящиков с черной теплопроводной поверхностью для использования энергии солнца. В верхней части столба установлен дефлектор для использования энергии ветра, отличающийся тем, что в полости столба размещен ионный электрогенератор, выполненный в виде электрически соединенных с источником высокого напряжения электродов, при этом в нижней части полости столба установлен коронирующий электрод, генерирующий ионы, а в верхней части полости столба установлены сетчатые некоронирующие электроды, собирающие ионы. Основным недостатком автономного уличного фонаря является зависимость от источника высокого напряжения, природа происхождения которого в описании не указана. Известна Лампа с питанием от солнечной энергии, патент РФ №36487, МПК F2IS 9/02, F2IL 4/00, от 25 06.2003, содержащая панель с фотоэлектрическими элементами, электрическую аккумуляторную батарею, осветительное устройство и блок управления, отличающаяся тем, что она содержит единый модульный корпус, в котором под прозрачной для солнечных лучей крышкой установлены панель с фотоэлектрическими элементами, электрическая аккумуляторная батарея, осветительное устройство, выполненное в виде линейки светодиодов, и блок управления. Недостатком известной лампы, при ее высокой экономичности, является невозможность подзарядки аккумуляторной батареи при отсутствии солнечного излучения. Известен патент на полезную модель RU 48617 U1 МПК F2IS 9/00 от 27.10.2005 Уличный осветитель с питанием от солнечной энергии, содержащий базовую панель фотоэлектрических преобразователей, электрическую аккумуляторную батарею, осветительное устройство, блок заряда-разряда, регулируемую крепежную арматуру, дополнительную панель фотоэлектрических преобразователей, осветительное устройство, которое выполнено в виде отдельного блока, при этом базовая и дополнительная панели фотоэлектрических преобразователей и осветительное устройство размещены в отдельных герметичных корпусах, установленных на регулируемой крепежной арматуре и соединены между собой электрическим кабелем. Технический результат заключается в возможности ориентировать базовую и дополнительную панели фотоэлектрических преобразователей оптимальным для данной широты установки уличного осветителя образом и освещать заданный объект или участок поверхности в условиях отсутствия электроснабжения, а также возможность длительной и круглогодичной эксплуатации в высоких и средних широтах. Известно изобретение Панель с фотоэлектрическими элементами, соединенная с электрической аккумуляторной батареей, которая при помощи блока управления обеспечивает питание осветительного устройства лампы (описание изобретения к патенту США №5191188, МПК F21L 15/08, от 22.09.02 г.). Недостатком известного светильника является его недостаточная экономичность и неспособность подзарядки аккумулятора при отсутствии солнечной радиации особенно в средних и высоких широтах России. Известен патент на полезную модель RU 91406 U1 МПК F2IK 2/00 от 10.02.2010 Автономный уличный осветитель с питанием от солнечной энергии. Он включает установленное на столбе осветительное устройство, солнечную батарею, состоящую из фотоэлектрических преобразователей, аккумуляторную батарею и блок заряда-разряда, электрогенератором с крыльчаткой. Блок заряда-разряда аккумуляторной батареи дополнительно содержит блок управления и распределения потока электроэнергии. Солнечная батарея, состоящая из фотоэлектрических преобразователей, может быть выполнена из нескольких последовательно соединенных солнечных батарей. Основным недостатком уличного осветителя с питанием от солнечной энергии является незначительная мощность электрогенератора с крыльчаткой при скорости ветра от 1 м/с до 4 м/с. Весьма проблематичным является получение лишней электроэнергии и передача ее в промышленную электросеть, так как полученной уличным осветителем от альтернативных источников электроэнергии в период низкого солнцестояния на большей территории России едва хватит на питание осветительного устройства.Known invention Street lamp powered by solar and wind energy, patent RU 2283985 C2 F2159 / 02, F21L 4/00 from 09/20/2008, containing a vertical column, cantilever support arm with a single module placed on it, characterized in that in the module between lamps powered by solar energy, containing photovoltaic panels, batteries, control units and a line of LEDs, placed a wind power installation with oscillatory working movement, electrically connected to the batteries of the lamps. The disadvantage of this invention is the low efficiency of the wind power installation with oscillatory working movement. Known utility model patent RU 105400 F21L 13/00 A stand-alone street lamp containing an LED panel, an electric energy storage device, connected to an LED panel through a lighting control unit, and a pole inside which an electric generator is located, electrically connected to an energy storage device, the outer wall of the column is made in in the form of “warm” glazed boxes with a black heat-conducting surface for using the energy of the sun. A deflector for using wind energy is installed in the upper part of the column, characterized in that an ion generator is placed in the cavity of the column, made in the form of electrodes electrically connected to a high voltage source, while a corona electrode generating ions is installed in the lower part of the column, and in the upper part of the cavity of the column mounted mesh non-corona electrodes that collect ions. The main disadvantage of an autonomous street lamp is its dependence on a high voltage source, the nature of the origin of which is not indicated in the description. Known Lamp powered by solar energy, RF patent No. 36487, IPC F2IS 9/02, F2IL 4/00, dated 06.06.2003, comprising a panel with photovoltaic cells, an electric battery, a lighting device and a control unit, characterized in that it contains a single modular housing in which a panel with photovoltaic cells, an electric rechargeable battery, a lighting device made in the form of a line of LEDs, and a control unit are installed under a cover that is transparent to sunlight. A disadvantage of the known lamp, with its high efficiency, is the inability to recharge the battery in the absence of solar radiation. Known patent for utility model RU 48617 U1 IPC F2IS 9/00 dated 10.27.2005 A streetlight powered by solar energy, containing a base panel of photovoltaic converters, an electric battery, a lighting device, a charge-discharge unit, an adjustable mounting fixture, an additional photovoltaic panel converters, a lighting device, which is made in the form of a separate unit, while the base and additional panels of photovoltaic converters and the lighting device are placed in individual sealed enclosures mounted on adjustable fasteners and interconnected by electric cable. The technical result consists in the ability to orient the base and additional panels of photovoltaic converters in an optimal way for a given latitude installation of a street illuminator and illuminate a given object or surface area in the absence of power supply, as well as the possibility of long-term and year-round operation in high and medium latitudes. The invention is known A panel with photovoltaic cells connected to an electric battery, which, with the help of a control unit, provides power to the lamp lighting device (description of the invention to US patent No. 5191188, IPC F21L 15/08, 09/22/02). A disadvantage of the known lamp is its lack of efficiency and the inability to recharge the battery in the absence of solar radiation, especially in the middle and high latitudes of Russia. The patent for utility model RU 91406 U1 MPK F2IK 2/00 of 02/10/2010 is known. A stand-alone street illuminator powered by solar energy. It includes a lighting device mounted on a pole, a solar battery consisting of photoelectric converters, a battery and a charge-discharge unit, an electric generator with an impeller. The battery charge-discharge unit further comprises a control and distribution unit for the electric power flow. A solar battery consisting of photovoltaic cells can be made of several series-connected solar panels. The main disadvantage of a streetlight powered by solar energy is the low power of the electric generator with an impeller at a wind speed of 1 m / s to 4 m / s. It is very problematic to get excess electricity and transfer it to an industrial power grid, since the street light received from alternative sources of energy during the low solstice period in Russia is barely enough to power a lighting device.
Наиболее близкими по техническому замыслу и сущности к заявляемому изобретению являются патенты Уличный светильник с питанием от солнечной и ветровой энергии, патент RU 2283985 С2 МПК F2159/02, F21L 4/00 от 20.09.2008, Автономный уличный осветитель, патент RU 91406 U1 МПК F2IK 2/00 от 10.02.2010.The closest in technical concept and essence to the claimed invention are patents Street lamp powered by solar and wind energy, patent RU 2283985 C2 IPC F2159 / 02, F21L 4/00 from 09/20/2008, Autonomous street light, patent RU 91406 U1 IPC F2IK 2/00 from 02/10/2010.
Задачей изобретения является создание энергоэффективной гибридной альтернативной электростанции уличного освещения, предназначенной для работы в условиях независимости от традиционного электроснабжения.The objective of the invention is the creation of an energy-efficient hybrid alternative street lighting power station, designed to operate in conditions of independence from traditional power supply.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в создании энергоэффективной электростанции, работающей на энергиях солнца и ветра и предназначенной для освещения окружающего пространства в любом месте эксплуатации.The technical result of the claimed invention consists in the creation of an energy-efficient power plant operating on the energy of the sun and wind and designed to illuminate the surrounding space at any place of operation.
Сущность изобретения заключается в том, что МГАЭС, работающая на энергии солнца и ветра, содержит: полую опору корпуса ветродвигателя, выполненного в виде полого шара с конфузором и диффузором, которые встроены в центральную часть полого шара; сетку, установленную на входе в конфузор для защиты от птиц; ветродвигатели с лопастями аэродинамического профиля, вращающихся в трех параллельных плоскостях, которые расположены в средней части между конфузором и диффузором; узкое кольцо высотой не более 3 см, установленное на выходе диффузора с наружной стороны, создающее дополнительное разряжение за шаровидным корпусом ветродвигателя, что увеличивает скорость потока воздуха, проходящего через конфузор и диффузор; трехлопастной ветродвигатель с лопастями аэродинамического профиля, которые ориентированы на вращение по направлению движения часовой стрелки, причем сам трехлопастной ветродвигатель свободно вращается относительно оси ветродвигателей на шариковом подшипнике; средний фигурный подвижный обод расположен в средней параллельной плоскости и крепится к трехлопастному ветродвигателю; два крайних подвижных обода, расположенных в крайних параллельных плоскостях, для двухлопастных ветродвигателей с лопастями аэродинамического профиля и ориентированных на вращение по направлению против движения часовой стрелки, причем лопасти двухлопастных ветродвигателей жестко закреплены на вращающемся валу ветродвигателей и смещены относительно друг друга на 90°; вал ветродвигателей, который с помощью шариковых подшипников закреплен в стойках полого шара; магниты, размещенные с чередованием полюсов на внешней стороне крайних подвижных ободов двухлопастных ветродвигателей; обмотки катушек, расположенных на внутренней стороне фигурного подвижного обода напротив магнитов, размещенных с чередованием полюсов на внешней стороне крайних подвижных ободов двухлопастных ветродвигателей; три магнита продольной намагниченности, размещенных со смещением в 120° на внешней стороне среднего фигурного подвижного обода напротив концов лопастей аэродинамического профиля трехлопастного ветродвигателя; неподвижный обод с магнитным кольцом радиальной намагниченности, которое расположено в плоскости вращения трех магнитов продольной намагниченности; две пары параллельных кольцевых канавок под подшипниковые шарики, расположенных напротив друг друга на внешней стороне фигурного подвижного обода и на внутренней поверхности неподвижного обода; тандемные солнечные батареи, расположенные на наружной поверхности полого шара, и полой опоры МГАЭС; аккумуляторные батареи; реле-регулятор зарядки аккумуляторных батарей; электронный пульт управления; датчик света; две светодиодные лампы, размещенные на определенной высоте полой опоры МГАЭС.The essence of the invention lies in the fact that the MHPP, operating on the energy of the sun and wind, contains: a hollow support for the wind turbine housing, made in the form of a hollow ball with a confuser and diffuser, which are built into the central part of the hollow ball; a grid installed at the entrance to the confuser for protection against birds; wind turbines with aerodynamic blades rotating in three parallel planes, which are located in the middle part between the confuser and the diffuser; a narrow ring with a height of not more than 3 cm, mounted at the outlet of the diffuser from the outside, creating additional vacuum behind the spherical case of the wind turbine, which increases the speed of air flow passing through the confuser and diffuser; a three-bladed wind turbine with aerodynamic blades that are oriented to rotate in the clockwise direction, moreover, the three-bladed wind turbine itself rotates freely about the axis of the wind motors on a ball bearing; the middle curly movable rim is located in the middle parallel plane and is attached to a three-blade wind turbine; two extreme movable rims located in extreme parallel planes for two-bladed wind turbines with aerodynamic blades and oriented to rotate counterclockwise, and the blades of two-bladed wind turbines are rigidly fixed to the rotating shaft of the wind turbines and are offset 90 ° relative to each other; a wind turbine shaft, which is secured to the hollow ball posts using ball bearings; magnets placed with alternating poles on the outer side of the extreme movable rims of two-bladed wind turbines; winding coils located on the inner side of the curly movable rim opposite the magnets placed with alternating poles on the outer side of the extreme movable rims of two-bladed wind turbines; three longitudinal magnetization magnets placed with a displacement of 120 ° on the outer side of the middle curly movable rim opposite the ends of the blades of the aerodynamic profile of a three-blade wind turbine; a fixed rim with a magnetic ring of radial magnetization, which is located in the plane of rotation of the three magnets of longitudinal magnetization; two pairs of parallel annular grooves for bearing balls located opposite each other on the outside of the curly movable rim and on the inner surface of the stationary rim; tandem solar panels located on the outer surface of the hollow ball and the hollow support of the MHPP; rechargeable batteries; battery charging relay; electronic control panel; light sensor; two LED lamps placed at a certain height of the hollow support of the MGAES.
Отличием изобретения МГАЭС от прототипа является: наличие ветродвигателей с лопастями аэродинамического профиля, вращающихся в трех параллельных плоскостях, которые расположены в средней части между конфузором и диффузором, причем двухлопастные ветродвигатели, расположенные в крайних параллельных плоскостях, вращаются против движения часовой стрелки, а трехлопастной ветродвигатель, расположенный в средней параллельной плоскости, вращается в сторону движению часовой стрелки; использование конфузора и диффузора обеспечивает увеличение скорости ветра в 1,5-1,8 раза, что определяется относительной разностью диаметров конфузора входного и выходного, что позволяет максимально увеличить КПД многофункциональной гибридной альтернативной электростанции; использование встречного движения магнитов, размещенных с чередованием полюсов на внешней стороне крайних подвижных ободов двухлопастных ветродвигателей и обмоток катушек, расположенных на внутренней стороне фигурного подвижного обода в средней плоскости, обеспечивает выработку электроэнергии при малых скоростях ветра в диапазоне 1,5 м/с - 1,8 м/с; использование взаимодействия магнитных полей магнитного кольца радиальной намагниченности и трех магнитов продольной намагниченности дополнительно обеспечивает снижение момента страгивания трехлопастного ветродвигателя при скорости ветра меньше 1,5 м/с, что улучшает эффективность работы МГАЭС при малых скоростях ветра; наличие токосъемного кольца и подвижного контакта обеспечивают передачу электроэнергии, вырабатываемой ветродвигателем; применение тандемных солнечных батарей, которые размещены на поверхности полого шара, диаметром 1,8-2,0 м, и полой опоры стандартной высоты 6-8 м, позволяет совместно с ветродвигателями обеспечить выработку электроэнергии мощностью до 1,5 кВт/ч, что достаточно, например, для уличного освещения светодиодными лампами, размещенных на нескольких стандартных опорах; наличие электронного пульта управления, реле-регулятора для контроля уровня зарядки аккумуляторных батарей, датчика света для включения и выключения светодиодных ламп в зависимости от требуемой освещенности или элементов системы охраны объекта; расположение электронного пульта управления, реле-регулятора и аккумуляторных батарей в основании полой опоры обеспечивает доступ для технического обслуживания и ремонта указанной аппаратуры; наличие шаровидной формы корпуса ветродвигателей и узкого кольца, установленного снаружи на выходе из диффузора, при их обдувании воздушным потоком способствует образованию вихревого потока, который создает разряжение на выходе из диффузора, что обеспечивает увеличение скорости ветра, проходящего через конфузор и диффузор; расположением центра тяжести поворотной части МГАЭС смещенной относительно оси вращения, что способствует установке конфузора-диффузора на ветер; наличие сетки, установленной на входе в конфузор для защиты от птиц. Таким образом, указанные отличия составляют новизну технических решений, принятых в заявляемом изобретении. Сущность изобретения показана на следующих рисунках: фиг.1 - показан общий вид МГАЭС, фиг.2 - изображена верхняя часть МГАЭС сбоку в разрезе, фиг.3 - показана верхняя часть МГАЭС вид спереди; фиг.4 - показаны двухлопастные и трехлопастной ветродвигатели с подвижными ободами и магнитами, фиг.5 - показано размещение пульта управления, реле-регулятора и аккумуляторных батарей в основании полой опоры корпуса ветродвигателя, фиг.6 - изображена принципиальная схема управления работой МГАЭС.The difference between the invention of the MHPP from the prototype is: the presence of wind turbines with aerodynamic profile blades rotating in three parallel planes that are located in the middle part between the confuser and the diffuser, and two-bladed wind motors located in extreme parallel planes rotate counterclockwise, and a three-blade wind turbine, located in the middle parallel plane, rotates in the direction of clockwise movement; the use of a confuser and a diffuser provides an increase in wind speed by 1.5-1.8 times, which is determined by the relative difference between the diameters of the input and output confusers, which allows to maximize the efficiency of a multifunctional hybrid alternative power plant; the use of the oncoming movement of the magnets placed with alternating poles on the outer side of the extreme movable rims of the two-bladed wind turbines and coil windings located on the inner side of the curly movable rim in the middle plane provides power generation at low wind speeds in the range of 1.5 m / s - 1, 8 m / s; the use of the interaction of the magnetic fields of the magnetic ring of radial magnetization and three magnets of longitudinal magnetization additionally provides a decrease in the moment of breakdown of a three-blade wind turbine at a wind speed of less than 1.5 m / s, which improves the efficiency of the MHPP at low wind speeds; the presence of a slip ring and a movable contact ensure the transmission of electricity generated by a wind turbine; the use of tandem solar panels, which are placed on the surface of a hollow ball, with a diameter of 1.8-2.0 m, and a hollow support of a standard height of 6-8 m, together with wind motors, can provide power generation up to 1.5 kW / h, which is enough , for example, for street lighting with LED lamps placed on several standard supports; the presence of an electronic control panel, a relay regulator to control the charge level of the batteries, a light sensor for turning on and off the LED lamps, depending on the required lighting or elements of the object's security system; the location of the electronic control panel, relay controller and batteries in the base of the hollow support provides access for maintenance and repair of the specified equipment; the presence of a spherical shape of the case of wind turbines and a narrow ring mounted externally at the outlet of the diffuser, when they are blown by the air stream, contributes to the formation of a vortex stream, which creates a vacuum at the outlet of the diffuser, which increases the speed of the wind passing through the confuser and diffuser; the location of the center of gravity of the rotary part of the MHPP displaced relative to the axis of rotation, which helps to install a confuser-diffuser in the wind; the presence of a mesh installed at the entrance to the confuser to protect against birds. Thus, these differences make up the novelty of technical solutions adopted in the claimed invention. The invention is shown in the following figures: figure 1 - shows a General view of the MHPP, figure 2 - shows the upper part of the MHPP from the side in section, figure 3 - shows the upper part of the MHPP front view; figure 4 - shows two-bladed and three-bladed wind motors with movable rims and magnets, figure 5 - shows the placement of the control panel, relay controller and batteries at the base of the hollow support of the wind turbine housing, figure 6 - shows a schematic diagram of the operation of the MHPP.
Многофункциональная гибридная альтернативная электростанция состоит из следующих частей: полой опоры 1; корпуса ветродвигателя 2, выполненного в виде полого шара с конфузором 3 и диффузором 4, который встроен в центральной части шара; поворотного механизма 5 корпуса ветродвигателя 2; узкого кольца 6 высотой не более 3 см, установленного на выходе диффузора 4 с наружной стороны, создающее дополнительное разряжение за шаровидным корпусом ветродвигателя 2, что увеличивает скорость потока воздуха, проходящего через конфузор 3 и диффузор 4; цилиндрического штыря 7 поворотного механизма 5; подшипников скольжения 8; цилиндрической опорной шайбы 9; крепежных болтов 10; опорного шарика 11; защитной сетки 12, установленной на входе в конфузор 3 для защиты от птиц (фиг.2); ветродвигателей (ВД) с лопастями аэродинамического профиля, вращающихся в трех параллельных плоскостях 13-13, 14-14, 15-15 (фиг.2), которые расположены в средней части между конфузором 3 и диффузором 4; вала 16 ветродвигателей, который с помощью шариковых подшипников 17, закрепленного в стойках 18, встроенных в корпус ветродвигателя 2, имеющих вид полого шара фиг.2; среднего фигурного подвижного обода 19 для трехлопастного ветродвигателя 20, расположенного в средней параллельной плоскости 14-14; двух подвижных ободов 21, 22 для двухлопастных ветродвигателей 23, 24, расположенных в крайних параллельных плоскостях 13-13, 15-15 и неподвижно закрепленнных на валу 16; магнитов 25 (фиг.4), размещенных с чередованием полюсов, на внешней стороне подвижных ободов 21, 22; обмоток катушек 26, расположенных на внутренней стороне среднего фигурного подвижного обода 19 напротив магнитов 25, размещенных с чередованием полюсов, на внешней стороне крайних подвижных ободов 21, 22 двухлопастных ветродвигателей 23, 24 с лопастями аэродинамического профиля (фиг.2, фиг.4); трех магнитов продольной намагниченности 27, размещенных со смещением в 120° на внешней стороне среднего фигурного подвижного обода 19 напротив концов лопастей аэродинамического профиля трехлопастного ветродвигателя 20 (фиг.4); шарикового подшипника 28, установленного на валу 16 для трехлопастного ветродвигателя 20, неподвижного обода 29 с магнитным кольцом 30, радиальной намагниченности, которое расположено напротив трех магнитов продольной намагниченности 27 в плоскости 14-14 (фиг.4); двух параллельных кольцевых канавок 31 под подшипниковые шарики 32, расположенных напротив друг друга на внешней стороне фигурного обода 19 и на внутренней поверхности неподвижного обода 29; тандемных солнечных батарей 33 (ТСБ), расположенные на наружной поверхности корпуса ветродвигателя 2, имеющего вид полого шара, и полой опоры 1 МГАЭС; аккумуляторных батарей 34 (АКБ); реле-регулятора 35 (РР) зарядки аккумуляторных батарей 34; электронного пульта управления 36 (ЭПУ); датчика света 37 (ДС); двух светодиодных ламп 38 (СДЛ), размещенных на определенной высоте полой опоры 1; токосъемное кольцо 39; подвижный контакт 40.Multifunctional hybrid alternative power plant consists of the following parts: hollow support 1; the housing of the wind turbine 2, made in the form of a hollow ball with a confuser 3 and a diffuser 4, which is built into the central part of the ball; rotary mechanism 5 of the housing of the wind turbine 2; a narrow ring 6 with a height of not more than 3 cm, installed at the outlet of the diffuser 4 from the outside, creating additional pressure behind the spherical body of the wind turbine 2, which increases the speed of the air flow passing through the confuser 3 and the diffuser 4; cylindrical pin 7 of the rotary mechanism 5; plain bearings 8; cylindrical support washer 9; mounting bolts 10; reference ball 11; a protective mesh 12 installed at the entrance to the confuser 3 for protection against birds (figure 2); wind turbines (VD) with aerodynamic profile blades rotating in three parallel planes 13-13, 14-14, 15-15 (figure 2), which are located in the middle part between the confuser 3 and the diffuser 4; a shaft 16 of the wind turbines, which, with the help of ball bearings 17, mounted in the uprights 18, are integrated in the housing of the wind turbine 2, having the form of a hollow ball of FIG. the middle curly movable rim 19 for a three-blade wind turbine 20 located in the middle parallel plane 14-14; two movable rims 21, 22 for two-bladed wind turbines 23, 24 located in extreme parallel planes 13-13, 15-15 and fixedly mounted on the shaft 16; magnets 25 (FIG. 4) arranged alternating between poles on the outside of the movable rims 21, 22; windings of coils 26 located on the inner side of the middle curly movable rim 19 opposite the magnets 25 arranged alternating between the poles, on the outer side of the extreme movable rims 21, 22 of the two-bladed wind turbines 23, 24 with aerodynamic profile blades (figure 2, figure 4); three longitudinal magnetization magnets 27 placed with a displacement of 120 ° on the outer side of the middle curly movable rim 19 opposite the ends of the blades of the aerodynamic profile of a three-blade wind turbine 20 (figure 4); a ball bearing 28 mounted on a shaft 16 for a three-blade wind turbine 20, a stationary rim 29 with a magnetic ring 30, a radial magnetization, which is located opposite the three longitudinal magnetization magnets 27 in the plane 14-14 (figure 4); two parallel annular grooves 31 for bearing balls 32 located opposite each other on the outer side of the figured rim 19 and on the inner surface of the stationary rim 29; tandem solar panels 33 (TSB), located on the outer surface of the housing of the wind turbine 2, having the form of a hollow ball, and a hollow support 1 MGAES; rechargeable batteries 34 (battery); relay-regulator 35 (PP) charging batteries 34; electronic control panel 36 (EPU); light sensor 37 (DS); two LED lamps 38 (SDL) placed at a certain height of the hollow support 1; slip ring 39; movable contact 40.
Многофункциональная гибридная альтернативная электростанция работает следующим образом. Солнечная радиация, воздействуя в светлое время суток на ТСБ 33, размещенных на наружных поверхностях корпуса ветродвигателя и полой опоры 1 МГАЭС, вырабатывают электроэнергию, которая через ЭПУ 36 подается через РР 35 на зарядку АКБ 34. При наступлении темного времени суток ДС 37 подает сигнал на ЭПУ 36, который подключает АКБ 34 к СДЛ 38 (фиг.6), происходит освещение окружающего пространства различных объектов. Ветровой поток, при его наличии, проходя через защитную сетку 12, попадает в конфузор 3, где ускоряется, в зависимости от разности диаметров входа в конфузор и выхода из него, в 1,5-1,8 раза. Ускоренный таким образом ветровой поток попадает в среднюю часть, между конфузором 3 и диффузором 4, сначала на первый крайний двухлопастной ветродвигатель 24, вращающийся против движения часовой стрелки в параллельной плоскости 15-15 (фиг.2), затем на трехлопастной ветродвигатель 20, который вращается по движению часовой стрелки в средней параллельной плоскости 14-14 (фиг.2) на шариковом подшипнике 28, установленного на валу 16, и далее на двухлопастной ветродвигатель 22, вращающийся против движения часовой стрелки в параллельной плоскости 13-13. Причем лопасти аэродинамической формы двухлопастных ветродвигателей 23, 24 неподвижно закреплены на валу 16 со смещением на 90° и ориентированы таким образом, чтобы их вращение осуществлялось против движения часовой стрелки. Смещение лопастей аэродинамической формы двухлопастных ветродвигателей 23, 24 на 90° необходимо для устранения ветровой тени от ветролопастей ветродвигателя 24, расположенного в плоскости 15-15, и увеличения коэффициента использования энергии ветрового потока. Устойчивое без перекосов вращение среднего фигурного подвижного обода 19 относительно неподвижного обода 29 происходит на подшипниковых шариках 32, качение которых происходит по двум параллельным кольцевым канавкам 31. Встречное вращение двухлопастных ветродвигателей 23, 24 и трехлопастного ветродвигателя 20 обеспечивает встречное вращение магнитов 25 (фиг.4), размещенных с чередованием полюсов, на внешней стороне подвижных ободов 21, 22 и обмоток катушек 26, расположенных на внутренней стороне среднего фигурного подвижного обода 19 напротив магнитов 25, тем самым увеличивается относительная скорость пересечения магнитными силовыми линиями магнитов 25 обмоток катушек 26, что способствует выработки электроэнергии при малых скоростях ветрового потока от 1,5 м/с. Использование пары сил (F1, F2), возникающих от взаимодействия магнитных полей магнитного кольца 30 радиальной намагниченности и трех магнитов 27 продольной намагниченности (фиг.4) дополнительно обеспечивает снижение момента страгивания трехлопастного ветродвигателя при скорости ветра меньше 1,5 м/с, что улучшает эффективность работы МГАЭС. Съем с обмоток катушек 26 электроэнергии, вырабатываемой ветродвигателями 20, 23, 24, осуществляется с токосъемного кольца 39 подвижным контактом 40. Вырабатываемая ветродвигателями 20, 23, 24 электроэнергия через ЭПУ 36 подается на РР 35 и запасается в АКБ 34, которая затем используется по назначению. Расположение АКБ 34, РР 35, ЭПУ 36 в основании полой опоры 1 (фиг.5) обеспечивает свободный доступ для их регулировки, технического обслуживания и ремонта. Установка корпуса ветродвигателя 2 навстречу ветру со стороны конфузора 3 осуществляется за счет смещения центра тяжести поворотной части МГАЭС относительно оси вращения. Цилиндрический штырь 7 поворотного механизма 5 жестко связан с корпусом ветродвигателя 2. Подшипники скольжения 8 служат для уменьшения трения при повороте цилиндрический штыря 7 в процессе установки корпуса ветродвигателя 2 навстречу ветру. Цилиндрическая опорная шайба 9 фиксируется внутри опоры 1 крепежными болтами 10. Между торцевой поверхностью цилиндрического штыря 7 и опорной шайбы 9 установлен опорный шарик 11, который служит для восприятия осевой нагрузки от силы тяжести корпуса ветродвигателя 2, а также для уменьшения трения при поворотных движениях. Защитная сетка 12 установлена на входе в конфузор 3 с целью обеспечения защиты от птиц и других летящих предметов (фиг.2).Multifunctional hybrid alternative power plant operates as follows. Solar radiation, acting in the daytime on TSB 33 located on the outer surfaces of the wind turbine housing and the hollow support 1 of the MHPP, generate electricity, which is supplied through the EPU 36 through the PP 35 to charge the battery 34. When the daylight is dark, the DS 37 sends a signal to EPU 36, which connects the battery 34 to the SDL 38 (Fig.6), there is a lighting of the surrounding space of various objects. The wind flow, if any, passing through the protective grid 12, enters the confuser 3, where it is accelerated, depending on the difference between the diameters of the entrance to the confuser and the exit from it, by 1.5-1.8 times. The wind flow thus accelerated falls into the middle part, between the confuser 3 and the diffuser 4, first to the first extreme two-blade wind turbine 24, rotating counterclockwise in a parallel plane 15-15 (Fig. 2), then to the three-blade wind turbine 20, which rotates clockwise movement in the middle parallel plane 14-14 (figure 2) on a ball bearing 28 mounted on the shaft 16, and then on a two-bladed wind turbine 22, rotating counterclockwise in a parallel plane 13-13. Moreover, the aerodynamic blades of two-bladed wind turbines 23, 24 are fixedly mounted on the shaft 16 with an offset of 90 ° and are oriented so that their rotation is carried out counterclockwise. The offset of the aerodynamic blades of the two-blade wind turbines 23, 24 by 90 ° is necessary to eliminate the wind shadow from the wind blades of the wind turbine 24, located in the plane 15-15, and increase the utilization of the energy of the wind flow. Stable without distortions, the rotation of the middle curly movable rim 19 relative to the stationary rim 29 occurs on the bearing balls 32, the rolling of which occurs along two parallel annular grooves 31. The counter-rotation of the two-blade wind motors 23, 24 and the three-blade wind turbine 20 provides counter-rotation of the magnets 25 (Fig. 4) placed with alternating poles on the outside of the movable rims 21, 22 and the windings of coils 26 located on the inside of the middle curly movable rim 19 opposite the itov 25, thereby increasing the relative velocity of the intersection lines of magnetic force of the magnets 25, the coils of the windings 26, which contributes to power generation of the wind flow at low velocities of 1.5 m / s. The use of a pair of forces (F 1 , F 2 ) arising from the interaction of the magnetic fields of the magnetic ring 30 of radial magnetization and three magnets 27 of longitudinal magnetization (Fig. 4) additionally reduces the moment of breakdown of a three-blade wind turbine at a wind speed of less than 1.5 m / s, which improves the efficiency of the MHPP. The removal from the windings of the coils 26 of the electricity generated by the wind turbines 20, 23, 24 is carried out from the collector ring 39 by the movable contact 40. The electricity generated by the wind motors 20, 23, 24 is fed through the EPU 36 to the PP 35 and stored in the battery 34, which is then used for its intended purpose . The location of the battery 34, PP 35, EPU 36 at the base of the hollow support 1 (figure 5) provides free access for their adjustment, maintenance and repair. The installation of the housing of the wind turbine 2 towards the wind from the side of the confuser 3 is carried out by shifting the center of gravity of the rotary part of the MHPP relative to the axis of rotation. The cylindrical pin 7 of the rotary mechanism 5 is rigidly connected with the housing of the wind turbine 2. Slide bearings 8 are used to reduce friction when turning the cylindrical pin 7 during installation of the housing of the wind turbine 2 against the wind. A cylindrical support washer 9 is fixed inside the support 1 by fixing bolts 10. Between the end surface of the cylindrical pin 7 and the support washer 9, a support ball 11 is installed, which serves to absorb axial load from the gravity of the wind turbine housing 2, as well as to reduce friction during rotary movements. A protective mesh 12 is installed at the entrance to the confuser 3 in order to provide protection against birds and other flying objects (figure 2).
