RU2739220C1 - Solar aerostatical-mobile power plants (sampp) - Google Patents

Solar aerostatical-mobile power plants (sampp) Download PDF

Info

Publication number
RU2739220C1
RU2739220C1 RU2020114457A RU2020114457A RU2739220C1 RU 2739220 C1 RU2739220 C1 RU 2739220C1 RU 2020114457 A RU2020114457 A RU 2020114457A RU 2020114457 A RU2020114457 A RU 2020114457A RU 2739220 C1 RU2739220 C1 RU 2739220C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
solar
energy
radiation
solar radiation
Prior art date
Application number
RU2020114457A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Фёдорович Матюхин
Светлана Владимировна Матюхина
Original Assignee
Владимир Фёдорович Матюхин
Светлана Владимировна Матюхина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Фёдорович Матюхин, Светлана Владимировна Матюхина filed Critical Владимир Фёдорович Матюхин
Priority to RU2020114457A priority Critical patent/RU2739220C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2739220C1 publication Critical patent/RU2739220C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/42Arrangements or adaptations of power supply systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00Devices for producing mechanical power from solar energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to high-altitude solar aerostatical-mobile power plants (SAMPP) for power supply to ground consumers. SAMPP includes aircraft lighter than air placed above atmospheric cloud layer, photovoltaic converters of solar radiation, remote power transmission system and ground energy receiving point (GERP). At that, SAMPP is made in the form of remotely controlled airship platform (AP) with electric motors, wherein in housing of AP there is a closed cavity filled with gas lighter than air, which outer surface is transparent for solar radiation, and the lower one is made of N > 1 mirror concentrators of solar radiation, each of which provides concentration of solar radiation on the surface of the photoconverter. Inside the housing of the AP there is additionally installed a converter of solar radiation into microwave radiation, combined with a photoconverter, an antenna microwave device with a control unit, radiator and thermal pipeline for heat removal, and on lower surface of AP there installed is thermodynamic air engine (TAE) and air braking anchors. At that, the TAE is connected to the heating line and equipped with a heating system for the air flow passing through the TAE, and the GERP is placed on the movable base and equipped with a reference microwave source and a tracking follow-up unit to convert microwave radiation into electric current.
EFFECT: technical solution of the proposed invention is aimed at achieving technical result consisting in increasing the number of consumers of electric power in spatially distributed hard-to-access regions of Russia, in increase of transmitted energy level and reliability of energy transmission to consumers irrespective of weather conditions and seasons, with smaller sizes of air and ground segments of solar energy system, in possibility of flexible and rapid redistribution of energy flows among ground-based energy consumers, reduction of zones and levels of environmental impact on habitat due to reduced size of energy flows; SAMPP can be used to suppress centres of nascent typhoon foci and other abnormal atmospheric phenomena, generation of which is associated with movement of air masses by exposing them to microwave radiation.
4 cl, 3 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к высотным солнечным аэростатно-мобильным электростанциям (САМЭ) энергоснабжения наземных потребителей в независимости от климатических и погодных условий. САМЭ с СВЧ магистралями наиболее предпочтительны для построения распределенной энергетической системы России и могут полностью обеспечить энергетическую безопасность и надежное энергоснабжения на отдаленных и труднодоступных территориях Сибири, Севера и Дальнего Востока, которые не охвачены централизованным энергоснабжением.The invention relates to high-altitude solar mobile power plants (SAME) power supply to ground consumers, regardless of climatic and weather conditions. SAME with microwave mains are most preferable for building a distributed energy system in Russia and can fully ensure energy security and reliable power supply in remote and inaccessible territories of Siberia, the North and the Far East, which are not covered by centralized power supply.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY

Известны космические солнечные электростанции для обеспечения электроэнергией наземных потребителей, включающие в себя солнечную энергетическую установку и систему дистанционной передачи на Землю энергии в виде микроволнового или лазерного излучения [заявка на изобретение RU №94032672/11 от 08.09.1994, B64G 9/00; патент на изобретение RU №2094334 от 18.04.1994, B64G 1/44, К. Гетланд, «Космическая техника», М., изд. Мир, 1986 г., стр. 228-237].Known space solar power plants for providing electricity to ground consumers, including a solar power plant and a system for remote transmission of energy to the Earth in the form of microwave or laser radiation [invention application RU No. 94032672/11 from 09/08/1994, B64G 9/00; patent for invention RU No. 2094334 from 18.04.1994, B64G 1/44, K. Getland, "Space technology", M., ed. Mir, 1986, pp. 228-237].

Недостатками данных электростанций являются:The disadvantages of these power plants are:

Большеразмерная конструкция, которую невозможно переправить на орбиту целиком за один раз, требующая большого количества пуска ракетоносителей и сложной дорогостоящей сборки в космосе;A large-sized structure that cannot be transported into orbit entirely at a time, requiring a large number of launch vehicles and a complex expensive assembly in space;

Многоступенчатая система преобразования солнечной энергии с аппаратурой с большими массогабаритными параметрами и сложной и тяжелой кабельной сетью, повышающая риск выхода из строя отдельных узлов и, в крайнем случае, оборудования в целом;A multistage solar energy conversion system with equipment with large weight and size parameters and a complex and heavy cable network, which increases the risk of failure of individual nodes and, in extreme cases, equipment as a whole;

При использовании лазерного луча в качестве способа передачи энергии отсутствие пункта приема энергии выше облачной зоны будет приводить к потере части излучения в тропосфере и, следовательно, понижению КПД процесса.When using a laser beam as a method of energy transmission, the absence of an energy receiving point above the cloudy zone will lead to the loss of a part of the radiation in the troposphere and, consequently, to a decrease in the efficiency of the process.

При использовании СВЧ луча в качестве способа передачи энергии, обладающего значительной расходимостью, площадь его на Земле достигнет больших размеров, что требует создания таких же размеров передающей антенны до 1 км и приемной ректенны до 10 км, что приводит как к удорожанию электростанции, так и к понижению эффективности ее работыWhen a microwave beam is used as a method of energy transmission, which has a significant divergence, its area on Earth will reach large sizes, which requires the creation of the same sizes of a transmitting antenna up to 1 km and a receiving rectenna up to 10 km, which leads to both an increase in the cost of a power plant and decrease in the efficiency of its work

Известна также система энергоснабжения наземных потребителей из космоса, включающая в себя, по меньшей мере, одну космическую солнечную электростанцию и наземный пункт приема энергии, передаваемой с космических солнечных электростанций [авторское свидетельство SU №946372 от 31.10.1980, H01J 17/00, B64G 1/10].Also known is a power supply system for ground consumers from space, which includes at least one space solar power plant and a ground station for receiving energy transmitted from space solar power plants [copyright certificate SU No. 946372 from 31.10.1980, H01J 17/00, B64G 1 /ten].

Известна также аэростатно-космическая энергетическая система, включающая в себя, по меньшей мере, одну космическую солнечную электростанцию и наземный пункт приема энергии, передаваемой с космической солнечной электростанции, отличающаяся тем, что система снабжена промежуточным пунктом приема энергии, представляющим собой летательный аппарат легче воздуха в виде управляемого привязного аэростата со смонтированным на нем служебным модулем. При этом на поверхности указанного аппарата, обращенной от поверхности Земли, расположены солнечные фотопреобразователи и лазер, направленный на космическую солнечную электростанцию, а на поверхности, обращенной к поверхности Земли, расположены инфракрасные фотопреобразователи и вышеуказанный служебный модуль управления аэростатом. При этом указанный аэростат закреплен выше зоны облаков посредством трос-кабеля, соединенного с наземным пунктом приема энергии.There is also known a balloon-space energy system, which includes at least one space solar power plant and a ground station for receiving energy transmitted from a space solar power station, characterized in that the system is equipped with an intermediate station for receiving energy, which is an aircraft lighter than air in the form of a controlled tethered balloon with a service module mounted on it. At the same time, solar photoconverters and a laser directed to the space solar power plant are located on the surface of the said apparatus facing away from the Earth's surface, and infrared photoconverters and the above-mentioned service module for controlling the balloon are located on the surface facing the Earth's surface. In this case, the specified balloon is fixed above the cloud zone by means of a cable-cable connected to a ground-based energy receiving point.

Аэростатно-космическая энергетическая система по п. 1, отличающаяся тем, что летательный аппарат легче воздуха выполнен дискообразной формы, и по периметру его боковой поверхности равномерно смонтированы электромоторы, соединенные со служебным модулем.The aerostatic-space power system according to claim 1, characterized in that the aircraft is lighter than air and is disk-shaped, and electric motors connected to the service module are uniformly mounted along the perimeter of its lateral surface.

Аэростатно-космическая энергетическая система по п. 1, отличающаяся тем, что между служебным модулем и наземным пунктом приема энергии на трос-кабеле, выходящим из служебного модуля, последовательно закреплены обезвешивающие аэростатные оболочки.The aerostatic-space energy system according to claim 1, characterized in that between the service module and the ground point for receiving energy on a cable-cable emerging from the service module, weightless aerostatic shells are sequentially fixed.

Аэростатно-космическая энергетическая система по п. 1, отличающаяся тем, что космическая солнечная электростанция представляет собой размещенный на орбите спутник, состоящий из независимых между собой фотопреобразующих модулей, фокусирующей луч зеркальной системы, суперконденсаторов, системы дистанционной передачи энергии, приборно-агрегатного отсека с системами управления, а также систем для приема команд управления и выдачи информации о состоянии работы спутника на наземный пункт.The aerostatic-space energy system according to claim 1, characterized in that the space solar power plant is a satellite placed in orbit, consisting of photoconverting modules independently of each other, a focusing mirror system, supercapacitors, a remote power transmission system, an instrument-assembly compartment with systems control, as well as systems for receiving control commands and issuing information about the state of the satellite to a ground point.

(Авторское свидетельство RU 2481252 С1 (заявка: 2011141939/11, 18.10.2011 B64G 1/42 (2006.01) В64В 1/50 (2006.01), опубликовано: 10.05.2013 Бюл. №13).(Copyright certificate RU 2481252 C1 (application: 2011141939/11, 18.10.2011 B64G 1/42 (2006.01) В64В 1/50 (2006.01), published: 10.05.2013 Bull. No. 13).

Однако недостатком данного изобретения являетсяHowever, the disadvantage of this invention is

Для получения больших энергетических мощностей космических электростанций (например, ГВт уровня) требуются значительные поля (5-10 км2) фотоэлектрических панелей. Это требует доставку и монтаж в космосе крупноразмерных конструкций, которые невозможно переправить на орбиту целиком за один раз. Требуется провести большого количества пусков ракетоносителей, проведение сложной, дорогостоящей сборки крупногабаритных конструкций в космосе.To obtain large energy capacities of space power plants (for example, GW level), significant fields (5-10 km 2 ) of photovoltaic panels are required. This requires the delivery and installation in space of large-sized structures that cannot be transported into orbit entirely at one time. It is required to carry out a large number of launches of launch vehicles, to carry out a complex, expensive assembly of large-sized structures in space.

Большие массогабаритные параметры, сложная сетевая конструкция космического сегмента подвержена воздействию агрессивной среды космического пространства, повышает риск выхода из строя ее отдельных узлов и оборудования в целом;Large weight and size parameters, complex network structure of the space segment is exposed to the aggressive environment of outer space, increases the risk of failure of its individual units and equipment as a whole;

Известны также солнечные высотные электростанции на баз привязных аэростатов. Наиболее распространенными видами привязных аэростатов являются наполненные легким газом шаровидные оболочки и их сигарообразные формы (соответственно патенты RU 2046734 С1, 13.06.1991 и US 20090152391 А1, 04.03.2006), к которым снизу при помощи гибких строп подвешены корзины (патент RU 2026238 С1, 21.11.1991), чаще всего под размещение энергетических систем, систем видео наблюдения, метеорологических приборов, ретрансляторов и т.п. оборудования. Применение солнечных высотных электростанций на базе привязных аэростатов позволяет значительно сократить затраты на их создание и эксплуатацию, а также обеспечить сравнительно дешевой энергией потребителей. Однако высотные привязные аэростатные электростанции обладают рядом недостатков. Так, например, при изменении направленности ветра привязной трос будет скручиваться и разрушаться. Использование привязных аэростатов требует выделение большого участка земли, что является проблемой в густонаселенных регионах, индустриальных областях и районах активного земледелия.Also known are solar high-altitude power plants based on tethered balloons. The most common types of tethered balloons are spherical shells filled with light gas and their cigar-shaped forms (respectively, patents RU 2046734 C1, 13.06.1991 and US 20090152391 A1, 04.03.2006), to which baskets are suspended from below using flexible slings (patent RU 2026238 C1, 21.11.1991), most often for the placement of energy systems, video surveillance systems, meteorological instruments, repeaters, etc. equipment. The use of solar high-altitude power plants based on tethered balloons can significantly reduce the cost of their creation and operation, as well as provide consumers with relatively cheap energy. However, high-altitude tethered balloon power plants have several disadvantages. So, for example, when the direction of the wind changes, the tether will twist and collapse. The use of tethered balloons requires the allocation of a large area of land, which is a problem in densely populated regions, industrial areas and areas of active farming.

При размещении привязного аэростата на высоте 20 км и полезной нагрузке 200 кг общая масса системы составляет 4 т.Если трос выполнен из кевлара, и его диаметр составляет 9 мм, масса троса - 2400 кг при длине 30 км. Кроме того к удерживающему тросу необходимо присоединить электропроводной кабель. При средних энергетических нагрузках 10-100 кВт его вес может составить до 700 кг/км, что значительно снижает энергетические возможности привязных аэростатов. Но за все приходится платить. Платой будет создание зон отчуждения, в которых будет введен запрет на полеты других летательных аппаратов, так как при столкновении троса с самолетом последний будет просто перерезан. Это обстоятельство ограничивает применение привязных дирижаблей в центральной Европе, но может быть весьма перспективно в северной Европе, Америке и России, то есть в странах с большими территориями, но с относительно низкими потоками воздушного транспорта.When a tethered balloon is placed at an altitude of 20 km and a payload of 200 kg, the total mass of the system is 4 tons. If the cable is made of Kevlar, and its diameter is 9 mm, the mass of the cable is 2400 kg with a length of 30 km. In addition, an electrically conductive cable must be connected to the retaining cable. With an average energy load of 10-100 kW, its weight can be up to 700 kg / km, which significantly reduces the energy capabilities of tethered balloons. But you have to pay for everything. The payment will be the creation of exclusion zones, in which a ban on flights of other aircraft will be introduced, since when the cable collides with the aircraft, the latter will simply be cut. This circumstance limits the use of tethered airships in central Europe, but it can be very promising in northern Europe, America and Russia, that is, in countries with large territories, but with relatively low air traffic flows.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является высотные солнечные электростанции, размещенные на летательных аппаратах легче воздуха, на поверхности которых нанесены гибкие солнечные элементы, а сами аппараты расположены выше облачного слоя [патенты на изобретения: RU №2377440 от 18.06.2008, F03G 6/00; RU №2389900 от 16.03.2009, F03G 6/00].The closest technical solution to the proposed invention, taken as a prototype, is a high-altitude solar power plant located on aircraft lighter than air, on the surface of which flexible solar cells are applied, and the devices themselves are located above the cloud layer [patents for inventions: RU # 2377440 from 18.06. 2008, F03G 6/00; RU No. 2389900 from 16.03.2009, F03G 6/00].

Однако недостатками данных электростанций являются:However, the disadvantages of these power plants are:

Использование пленочных фотопреобразователей, обладающих по своей физической природе низким КПД;The use of film photoconverters, which have a low efficiency by their physical nature;

Ежедневное проведение операций намотки на барабан и размотки с него трос-кабеля, которое значительно повышает риск аварии и износа агрегата.Daily operations of winding and unwinding a rope-cable from the drum, which significantly increases the risk of an accident and wear of the unit.

Использование для получения электроэнергии только солнечного излучения только в хороших погодно-климатических условиях.Using only solar radiation to generate electricity only in good weather and climatic conditions.

Привязные аэростаты крайне не стабильны в воздушном пространстве и создают значительные помехи движению авиационного транспорта.Tethered balloons are extremely unstable in airspace and create significant obstacles to the movement of air transport.

Привязные аэростатов, поднятые на значительные высоты (выше 10-15 км) представляю собой помехи для воздушного транспорта. Кроме того они должны поднимать тяжелые толсто-жильные кабели, необходимые для передачи мощных энергетических потоков. Обеспечить такую грузоподъемность очень сложно, требуется создать аэростаты несколько сотен метров в диаметре. Использование дополнительной аэростатной разгрузки делает всю систему громоздкой и неустойчивой к ветровым нагрузкам, что снижает ее устойчивость и надежность. Система передачи энергии на базе привязных аэростатов под воздействием порывов ветра будут резко изменять свое пространственное положение, даже при использовании дополнительных стабилизирующих воздушных электродвигателей, создавая реальную угрозу воздушному авиатранспорту.Tethered balloons raised to significant heights (above 10-15 km) constitute a hindrance to air transport. In addition, they must lift heavy, thick-core cables required to transmit powerful energy flows. It is very difficult to provide such a carrying capacity; it is required to create balloons several hundred meters in diameter. The use of additional aerostatic unloading makes the entire system cumbersome and unstable to wind loads, which reduces its stability and reliability. The power transmission system based on tethered balloons, under the influence of wind gusts, will sharply change its spatial position, even with the use of additional stabilizing air electric motors, creating a real threat to air transport.

Привязные аэростатные системы легко уязвимы к воздействию атмосферного электричества, молний, а в зимнее время обледенению удерживающих тросов и электрических кабелей, что может приводить к их обрывам и, как следствие, к техногенным катастрофам.Tethered balloon systems are easily vulnerable to the effects of atmospheric electricity, lightning, and, in winter, icing of retaining cables and electric cables, which can lead to their breakage and, as a consequence, to man-made disasters.

Таким образом, предложенная высотная солнечная электростанция на базе привязных аэростатов не обеспечивает всепогодность, надежность и гибкость системы энергообеспечения, особенно в местах труднодоступных для передачи энергии, например в регионах крайнего Севера. А это в значительной степени усложняет и удорожает процесс создания таких систем.Thus, the proposed high-altitude solar power plant based on tethered balloons does not provide an all-weather, reliability and flexibility of the power supply system, especially in places that are difficult to access for energy transmission, for example, in the regions of the Far North. And this greatly complicates and increases the cost of creating such systems.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

Техническое решение по предлагаемому изобретению направлено на достижение технического результата, заключающегося:The technical solution according to the proposed invention is aimed at achieving a technical result, which consists of:

Figure 00000001
в увеличении количества потребителей получаемой электроэнергии в пространственно-распределенных труднодоступных регионах России,
Figure 00000001
in increasing the number of consumers of received electricity in spatially distributed hard-to-reach regions of Russia,

Figure 00000001
в повышении уровня передаваемой энергии и надежности передачи энергии потребителям в независимости от погодных условий и времен года, при меньших размерах воздушного и наземного сегментов солнечной энергетической системы,
Figure 00000001
in increasing the level of transmitted energy and the reliability of energy transmission to consumers, regardless of weather conditions and seasons, with smaller air and ground segments of the solar energy system,

Figure 00000001
в возможности гибко и оперативно перераспределять энергетические потоки среди наземных потребителей энергии
Figure 00000001
in the ability to flexibly and quickly redistribute energy flows among land-based energy consumers

Figure 00000001
в уменьшении зон и уровней экологического воздействия на среду обитания за счет уменьшения размеров энергетических потоков,
Figure 00000001
in reducing the zones and levels of environmental impact on the habitat by reducing the size of energy flows,

Ниже, при раскрытии сущности изобретения, описании его осуществления и использования, в том числе в частных случаях выполнения, будут названы и другие виды достигаемого технического результата.Below, when disclosing the essence of the invention, describing its implementation and use, including in particular cases of implementation, other types of the achieved technical result will be named.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯCARRYING OUT THE INVENTION

Указанный технический результат достигается тем, что, как и в известной, взятой за прототип, солнечной аэростатной электростанции, включающей в себя летательный аппарат легче воздуха, размещенный выше облачного слоя атмосферы, фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) солнечного излучения, систему дистанционной передачи энергии и наземный пункт приема энергии (НППЭ), отличается тем, что САМЭ, выполнена виде дистанционно управляемой дирижабельной платформы (ДП) дискообразной формы с электродвигателями, размещенными по ее краям. При этом, внутри корпуса ДП размещают замкнутую полость, заполненную газом легче воздуха, внешняя поверхность которой прозрачна для солнечного излучения, а нижняя составлена из N>1 зеркальных концентраторов солнечное излучение, каждый из которых обеспечивает концентрацию солнечного излучения на поверхности ФЭП. Причем внутри корпуса ДП дополнительно устанавливают преобразователь солнечного излучения в СВЧ излучение, антенное СВЧ устройство с блоком управления, радиатор и термомагистраль для отвода тепла. А на нижней поверхности ДП устанавливают термодинамический воздушный двигатель (ТВД) и воздушные тормозные якоря, причем ТВД соединяют с термомагистралью и оснащают системой нагрева воздушного потока проходящего через ТВД. А НППЭ размещают на подвижном основании и оснащают опорным СВЧ источником и блоком следящих ректенн преобразования СВЧ излучения в электрический ток. При этом, стабилизацию положения ДП в воздушном пространстве над НППЭ осуществляют созданием тяги винтов электродвигателей ДП и дополнительной тяги ДП путем разогрева воздушной среды и ускорением ее движения в термодинамическом воздушном двигателе ДП. А подъемную силу ДП обеспечивают подогревом газовой среды внутри замкнутой оболочки ДП.The specified technical result is achieved by the fact that, as in the well-known, taken as a prototype, solar balloon power plant, which includes an aircraft lighter than air, located above the cloudy layer of the atmosphere, photoelectric converters (PEC) of solar radiation, a remote power transmission system and a ground station energy reception (NPPE), differs in that SAME is made in the form of a remotely controlled airship platform (DP) disk-shaped with electric motors placed along its edges. At the same time, a closed cavity filled with a gas lighter than air is placed inside the DP body, the outer surface of which is transparent to solar radiation, and the lower one is composed of N> 1 mirror concentrators of solar radiation, each of which provides the concentration of solar radiation on the surface of the PVC. Moreover, a converter of solar radiation into microwave radiation, an antenna microwave device with a control unit, a radiator and a thermal main for removing heat are additionally installed inside the DP housing. A thermodynamic air engine (TVD) and air brake armatures are installed on the lower surface of the DP, and the HPT is connected to the thermal main and equipped with a heating system for the air flow passing through the HPT. And NPPE is placed on a movable base and equipped with a reference microwave source and a unit for tracking rectennas for converting microwave radiation into electric current. In this case, the stabilization of the position of the DP in the air space above the NPPE is carried out by creating the thrust of the screws of the DP electric motors and additional thrust of the DP by heating the air and accelerating its movement in the thermodynamic air engine DP. And the lifting force of the DP is provided by heating the gas medium inside the closed shell of the DP.

Дополнительную стабилизацию ДП относительно НППЭ осуществляют путем регулирования объемов и пространственного положения воздушных якорей ДП. При этом сами воздушные якоря ДП выполняют в виде пленочных замкнутых полостей, наполненных газами легче и тяжелей окружающей среды, и снабжают регуляторами их объемов и пространственного положения относительно ДП.Additional stabilization of the DP relative to the NPPE is carried out by adjusting the volumes and spatial position of the DP air anchors. At the same time, the air anchors of the DP themselves are made in the form of closed film cavities filled with gases lighter and heavier than the environment, and are equipped with regulators of their volumes and spatial position relative to the DP.

При всем при этом САМЭ может быть использована для борьбы с аномальными атмосферными явлениями, зарождение которых связано с движением воздушных масс, путем осуществления стабилизации положения ДП в воздушном пространстве Земли над центрами зарождающихся очагов тайфунов и других аномальных явлений, зарождение которых связано с движением воздушных масс, и осуществлением энергетического воздействия на указанные очаги зарождения - СВЧ излучением.With all this, SAME can be used to combat anomalous atmospheric phenomena, the origin of which is associated with the movement of air masses, by stabilizing the position of the DP in the Earth's airspace above the centers of nascent foci of typhoons and other anomalous phenomena, the origin of which is associated with the movement of air masses. and the implementation of an energetic effect on the said nucleation sites - microwave radiation.

Дискообразная форма ДП позволяет снизить лобовое сопротивление ДП ветровым воздушным потокам и одновременно повысить подъемную силу ДП при работе электродвигателей, размещенных по ее краям.The disk-shaped form of the DP allows to reduce the drag of the DP to wind air flows and at the same time to increase the lifting force of the DP during the operation of electric motors located at its edges.

Использование замкнутой полости, внутри корпуса ДП, заполненной газом легче воздуха, внешняя поверхность которой прозрачна для солнечного излучения, а нижняя составлена из N>1 зеркальных концентраторов солнечное излучение, позволяет осуществлять слежение за Солнцем и обеспечивать концентрацию солнечного излучения в 500-1000 раз на ФЭП, что дает возможность повысить КПД преобразования солнечного излучения в СВЧ излучение до 40-60%. Например, на базе использования инвертированных метаморфных многопереходных (ИММ) быстродействующих солнечных элементов на интерметаллических полупроводниках, имеющих от трех до 20 слоев (IMM Inverted Meta Morphic Multi Junction solar cells).The use of a closed cavity inside the DP body, filled with a gas lighter than air, the outer surface of which is transparent for solar radiation, and the lower one is composed of N> 1 mirror concentrators of solar radiation, allows tracking the Sun and providing a concentration of solar radiation 500-1000 times on the solar cell , which makes it possible to increase the efficiency of conversion of solar radiation into microwave radiation up to 40-60%. For example, based on the use of inverted metamorphic multi-junction (IMM) high-speed solar cells based on intermetallic semiconductors with three to 20 layers (IMM Inverted Meta Morphic Multi Junction solar cells).

(Для справки, эффективность преобразования солнечного излучения в электроэнергию при концентрации солнечного излучения до 500-1000 Солнц может составить 41.6-44.7%% для 3-4-слойных структур (3-е поколение), 50% для 5-6-слойных структур (4-е поколение) и 68.2% (теоретический предел) для 20-слойных структур.)(For reference, the efficiency of converting solar radiation into electricity at a solar radiation concentration of up to 500-1000 Suns can be 41.6-44.7 %% for 3-4-layer structures (3rd generation), 50% for 5-6-layer structures ( 4th generation) and 68.2% (theoretical limit) for 20-layer structures.)

Одновременно уменьшается размер используемых преобразователей (в 20-30 раз по диаметру), следовательно, резко снижаются габаритно-весовые характеристики преобразователей и их стоимость, повышается надежность и долговечность (работа в закрытом, защищенном пространстве).At the same time, the size of the used converters decreases (20-30 times in diameter), therefore, the overall and weight characteristics of the converters and their cost are sharply reduced, reliability and durability increase (operation in a closed, protected space).

Солнечная энергия преобразуется в СВЧ излучение и передается на Землю на НППЭ, где принятое излучение преобразуется в электричество. Микроволны могут передаваться через атмосферу Земли на частоте от 2,45 до 5,8 гигагерца, практически без потерь. Современный уровень развития СВЧ-электроники позволяет говорить о довольно высоком значении КПД передачи энергии СВЧ излучения - порядка 70-75%.Solar energy is converted into microwave radiation and transmitted to Earth at the NPPE, where the received radiation is converted into electricity. Microwaves can be transmitted through the Earth's atmosphere at a frequency of 2.45 to 5.8 gigahertz, with little or no loss. The current level of development of microwave electronics allows us to speak of a rather high value of the efficiency of energy transfer of microwave radiation - about 70-75%.

Однако, значительная часть солнечной энергии энергия будет переходить в тепловую энергия на преобразователе солнечного излучения в СВЧ излучение. Что делать с выделенной тепловой энергией на ДП?. В настоящей заявке предлагается часть тепловой энергии, с использованием радиатора внутри замкнутой полости ДП, направить на нагрев газовой среды внутри замкнутой полости, тем самым обеспечить дополнительную подъемную силу ДП. А другую часть тепловой энергии, по термомагистрале для отвода тепла, направить в термодинамический воздушный двигатель ДП, для создания в нем дополнительной воздушной тяги, путем разогрева воздушной среды внутри термодинамического воздушного двигателя и ускорения ее реактивного движения.However, a significant part of solar energy energy will be converted into thermal energy on the converter of solar radiation into microwave radiation. What to do with the released thermal energy at the BF? In the present application, it is proposed to direct part of the thermal energy, using a radiator inside the closed cavity of the DP, to heat the gaseous medium inside the closed cavity, thereby providing additional lifting force of the DP. And the other part of the thermal energy, along the thermal line for heat removal, is directed into the thermodynamic air engine of the DP, to create additional air thrust in it, by heating the air medium inside the thermodynamic air engine and accelerating its jet motion.

САМЭ планируется размещать на высотах 20-30 км. Почему именно 20-30 км, а не 10-12 км? Дело в том, что сила ветра, достигая своего максимума на высотах порядка 10 км (более 30 м/с), к высотам 20 км спадает и составляет менее 10 м/с. Кроме того, с возрастанием высоты подъема резко снижается плотность воздушных масс и нагрузки, воздействующие на конструкцию ДП в 30-60 раз. Также важно то, что пассажирские самолеты летают на высотах до 12 км и, следовательно, дирижабли не будут мешать воздушному движению.SAME is planned to be deployed at altitudes of 20-30 km. Why exactly 20-30 km, and not 10-12 km? The fact is that the wind force, reaching its maximum at altitudes of about 10 km (more than 30 m / s), decreases to heights of 20 km and is less than 10 m / s. In addition, with an increase in the lift height, the density of air masses and loads, acting on the construction of the DP, sharply decrease by 30-60 times. It is also important that passenger aircraft fly at altitudes up to 12 km and, therefore, airships will not interfere with air traffic.

Но за все приходится платить, и платой станут размеры аэростатов, достигающие объема в сотни тысяч кубометров гелия или водорода и диаметром порядка сотен метров. В течение дня солнечные элементы снабжают энергией двигатели, которые удерживают аппараты в заданном месте, а также коммуникационную аппаратуру. Но ночью солнечные батареи бесполезны и приходится использовать запасенную энергию. Энергию можно запасать и в аккумуляторных батареях, но они имеют очень большую массу, поэтому сейчас самым перспективным считается использование топливных элементов (ячеек).But you have to pay for everything, and the size of the balloons, reaching a volume of hundreds of thousands of cubic meters of helium or hydrogen and a diameter of about hundreds of meters, will become the price. During the day, solar cells power the motors that hold the vehicles in place, as well as the communication equipment. But at night, solar panels are useless and you have to use the stored energy. Energy can also be stored in storage batteries, but they have a very large mass, so now the most promising is the use of fuel cells (cells).

ДП планируется размещать в стратосфере, в зоне велопаузы ветровых течений. Это зона располагается между слоями воздушных потоков в атмосфере, которые имеют вектора движения воздушных потоков противоположного направления. В этой зоне минимальные ветровые нагрузки на ДП. Опуская (поднимая) воздушные якоря в воздушные потоки находящиеся выше (ниже) пространственного положения ДП, можно организовывать дополнительную тягу, за счет воздействия выше (ниже) проходящих воздушных потоков на оболочку воздушных якорей. Тем самым, совместно с электродвигателями и термодинамическими воздушными двигателями обеспечивается стабилизация ДП относительно пространственной зоны размещения НППЭ. Усилия воздушных якорей можно регулировать изменением их пространственного положения (выше, ниже) относительно ДП и размерами их оболочек (например, подкачивая горячим (холодным) газом).The DP is planned to be placed in the stratosphere, in the zone of the cycle pause of wind currents. This zone is located between layers of air flows in the atmosphere, which have vectors of movement of air flows in the opposite direction. In this zone, the minimum wind loads on the DP. By lowering (raising) the air anchors into the air streams located above (below) the spatial position of the DP, it is possible to organize additional thrust, due to the impact above (below) the passing air flows on the shell of the air anchors. Thus, in conjunction with electric motors and thermodynamic air engines, the stabilization of the DP relative to the spatial zone of the NPET is provided. The efforts of the air anchors can be regulated by changing their spatial position (above, below) relative to the DP and the size of their shells (for example, pumping them with hot (cold) gas).

НППЭ планируется размещать на подвижном основании. Для этого НППЭ оснащен опорным СВЧ источником и блоком следящих ректенн, что позволяет осуществлять его передислокацию в любое удобное для потребителей место. И одновременно обеспечивать взаимное сопряжение НППЭ и ДП независимо от климатических условий.The NPPE is planned to be placed on a movable base. For this purpose, the NPPE is equipped with a reference microwave source and a block of tracking rectennas, which allows it to be relocated to any place convenient for consumers. And at the same time ensure the mutual conjugation of NPPE and DP, regardless of climatic conditions.

Высотные дирижабельные платформы обеспечивают свое функционирование в стратосфере (17-35 км). С этой высоты достаточно хорошо могут наблюдаться аномальные атмосферные явления, зарождение которых связано с движением воздушных масс, например, очаги зарождающихся тайфунов и других атмосферных аномалий. САМЭ можно свободно перемещать в стратосфере и стабилизировать ее пространственное положение над зарождающимися аномальными атмосферными явлениями. САМЭ обладает значительным энергетическим потенциалом СВЧ излучения, что позволяет ему осуществлять энергетическое воздействие на них СВЧ излучением.High-altitude airship platforms ensure their functioning in the stratosphere (17-35 km). From this height, anomalous atmospheric phenomena can be observed quite well, the origin of which is associated with the movement of air masses, for example, centers of incipient typhoons and other atmospheric anomalies. SAME can move freely in the stratosphere and stabilize its spatial position over the incipient anomalous atmospheric phenomena. SAME possesses a significant energy potential of microwave radiation, which allows it to exert energy influence on them with microwave radiation.

Таким образом САМЭ приобретает новое уникальное качество - энергетическое воздействие на аномальные атмосферные явления, зарождение которых связано с движением воздушных масс.Thus, SAME acquires a new unique quality - an energetic effect on anomalous atmospheric phenomena, the origin of which is associated with the movement of air masses.

Предложенное выполнение системы позволяет значительно увеличить количество наземных потребителей энергии и обеспечить ее поставку в пространственно-распределенные труднодоступные регионы России. При этом обеспечивается повышение гибкости и надежности передачи энергии потребителям в независимости от погодных условий, времен года. Одновременно значительно уменьшаются затраты на монтаж и эксплуатацию САМЭ.The proposed implementation of the system makes it possible to significantly increase the number of land-based energy consumers and ensure its supply to the spatially distributed hard-to-reach regions of Russia. This ensures increased flexibility and reliability of energy transmission to consumers, regardless of weather conditions, seasons. At the same time, the costs of assembling and operating the SAME are significantly reduced.

Существенным достоинством предлагаемого технического решения также является то, что наращивание энергетического потенциала САМЭ может осуществляться путем увеличения размеров замкнутой полости пленочного концентратора солнечного излучения ДПA significant advantage of the proposed technical solution is also that the increase in the energy potential of SAME can be carried out by increasing the size of the closed cavity of the film solar radiation concentrator DP

Сущность настоящего изобретения поясняется фиг. 1-3:The essence of the present invention is illustrated in FIG. 1-3:

на фиг. 1 - солнечная высотная аэростатно-мобильная электростанция (ВАМЭ), гдеin fig. 1 - solar high-altitude balloon-mobile power plant (VAME), where

1 - дистанционно управляемая дирижабельной платформы (ДП) с электродвигателями,1 - remotely controlled airship platform (DP) with electric motors,

2 - термомагистраль для отвода тепла,2 - thermal main for heat removal,

3 - электродвигатели ДП с воздушными винтами,3 - electric motors DP with propellers,

4 - наземный пункт приема энергии (НППЭ),4 - ground-based energy receiving point (NPES),

5 - блоком следящих ректенн преобразования СВЧ излучения в электрический ток,5 - a unit for tracking rectennas for converting microwave radiation into electric current,

6 - антенное СВЧ устройство с блоком управления,6 - microwave antenna device with a control unit,

7 - термодинамический воздушный двигатель (ТВД),7 - thermodynamic air engine (TVD),

8 - N>1 зеркальных концентраторов солнечное излучение,8 - N> 1 mirror concentrators of solar radiation,

9 - преобразователь солнечного излучения в СВЧ излучение,9 - converter of solar radiation into microwave radiation,

10 - замкнутая полость, заполненная газом легче воздуха, внешняя поверхность которой прозрачна для солнечного излучения,10 - a closed cavity filled with a gas lighter than air, the outer surface of which is transparent to solar radiation,

11 - опорный СВЧ источник,11 - reference microwave source,

12 - радиатор ДП,12 - DP radiator,

13 - служебный модуль управления ДП с приборно-агрегатным отсеком,13 - service control module DP with instrumentation and assembly compartment,

14. - ФЭП солнечные панели,14. - FEP solar panels,

на фиг. 2 - схема стабилизации ДП относительно НППЭ, гдеin fig. 2 - diagram of the stabilization of the DP relative to the NPPE, where

1 - дирижабельной платформы (ДП) с электродвигателями,1 - airship platform (DP) with electric motors,

3 - электродвигатели ДП с воздушными винтами,3 - electric motors DP with propellers,

4 - наземный пункт приема энергии (НППЭ),4 - ground-based energy receiving point (NPES),

7 - термодинамический воздушный двигатель (ТВД),7 - thermodynamic air engine (TVD),

10 - замкнутая полость, заполненная газом легче воздуха, внешняя поверхность которой прозрачна для солнечного излучения,10 - a closed cavity filled with a gas lighter than air, the outer surface of which is transparent to solar radiation,

14 - регуляторы объемов и пространственного положения воздушных якорей,14 - regulators of volumes and spatial position of air anchors,

15 - воздушные тормозные якоря.15 - air brake anchors.

на фиг. 3 - схема воздействия СВЧ излучения САМЭ на зарождающиеся очаги атмосферных аномалий, гдеin fig. 3 is a diagram of the effect of microwave radiation from SAME on incipient foci of atmospheric anomalies, where

1 - дирижабельной платформы (ДП) с электродвигателями,1 - airship platform (DP) with electric motors,

16 - центр очага зарождающегося аномального явления, в воздушном пространстве Земли.16 - the center of the center of the incipient anomalous phenomenon, in the airspace of the Earth.

Суть предлагаемого технического решения заключается в создании гибкой пространственно-распределенной системы энергообеспечения наземных и воздушных потребителей энергией на значительной территории Земной поверхности в любых погодных условиях, вне зависимости от климатических и метеорологических условий.The essence of the proposed technical solution is to create a flexible spatially distributed system of energy supply to ground and air consumers with energy over a large territory of the Earth's surface in any weather conditions, regardless of climatic and meteorological conditions.

Дистанционно-управляемая дирижабельной платформы (ДП) 1 с электродвигателями 3, способна обеспечивать перемещение и, стабилизацию своего положения, над облачным покровом, на высотах 20-30 км, в заданных точках воздушного пространства поверхности Земли.A remotely controlled airship platform (DP) 1 with electric motors 3 is capable of moving and stabilizing its position above the cloud cover, at altitudes of 20-30 km, at specified points in the airspace of the Earth's surface.

Солнечная энергия беспрепятственно попадает на поверхность ДП 1. Часть солнечной энергии попадает на периферийную часть поверхности ДП, где размещаются панели ФЭП 14 и преобразуется в электрический ток. Эта энергия используется для энергообеспечения аппаратуры и служебного модуля управления 13, а также электродвигателей 3 ДП. Вторая часть световой энергии проходит через прозрачную оболочку замкнутой полости 10 и N>1 зеркальными концентраторами 8 направляется на поверхности 9 преобразователь солнечного излучения в СВЧ излучение. Зеркальные концентраторы 8 осуществляют концентрацию солнечного излучение в 500-1000 раз на поверхности преобразователь солнечного излучения в СВЧ излучение 9, что позволяет повысить КПД преобразования солнечного излучения в СВЧ излучение и значительно снизить размер самих преобразователей 9. СВЧ излучение, с помощью антенного СВЧ устройства 6, направляют на опорный СВЧ источник 11, совмещенный с блоком следящих ректенн 5 и преобразуют в электрический ток в наземном пункте приема энергии 4 (НППЭ) для обеспечения потребителей энергией.Solar energy easily enters the surface of the DC 1. Part of the solar energy enters the peripheral part of the surface of the DC, where the panels of the FEP 14 are located and is converted into electric current. This energy is used to power the equipment and service control module 13, as well as electric motors 3 DP. The second part of the light energy passes through the transparent shell of the closed cavity 10 and N> 1 by mirror concentrators 8 is directed to the surface 9 of the solar radiation-to-microwave radiation converter. Mirror concentrators 8 concentrate solar radiation 500-1000 times on the surface of the solar-to-microwave-converter 9, which makes it possible to increase the efficiency of converting solar radiation into microwave radiation and significantly reduce the size of the converters themselves 9. Microwave radiation, using an antenna microwave device 6, directed to the reference microwave source 11, combined with the unit of tracking rectennas 5 and converted into electric current at the ground-based energy receiving point 4 (NPPE) to provide consumers with energy.

Служебный модуль управления 13 обеспечивает управление ДП и его сегментами, средствами обеспечения безопасности, сбора данных о состоянии атмосферы по направлениям передачи энергии и в местах расположения наземных ректеннThe service control module 13 provides control of the DP and its segments, security means, collection of data on the state of the atmosphere in the directions of energy transmission and in the locations of ground-based rectennas

ОБЩАЯ СХЕМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ САМЭGENERAL SCHEME OF FUNCTIONING OF SAME

Солнечный свет, концентрируемый на преобразователе солнечного излучения в СВЧ излучение 9, преобразуется в СВЧ излучение и передается на НППЭ 4 через слои атмосферы практически без потерь. Антенное СВЧ устройство 6, работающие на частотах, 2.45, 4.8 ГГц, с учетом навигационных данных и данных о состоянии атмосферы, строго ориентируется на опорный СВЧ источник 11, наземной ректенны 5. Размеры антенного СВЧ устройства 6 можно уменьшить до нескольких метров, а блок следящих ректенн СВЧ излучения 5 можно сформировать на основе высокоэффективных и надежных (с КПД долее 80%) электронных циклотронных преобразователей, нечувствительных к перегрузкам, что особенно важно для мощных систем беспроводной передачи энергии.Sunlight, concentrated on the converter of solar radiation into microwave radiation 9, is converted into microwave radiation and transmitted to the NPPE 4 through the layers of the atmosphere with practically no loss. Antenna microwave device 6, operating at frequencies 2.45, 4.8 GHz, taking into account navigation data and data on the state of the atmosphere, is strictly oriented to the reference microwave source 11, ground rectenna 5. The dimensions of the microwave antenna device 6 can be reduced to several meters, and the tracking unit Rectennas of microwave radiation 5 can be formed on the basis of highly efficient and reliable (with an efficiency of more than 80%) electronic cyclotron converters, insensitive to overloads, which is especially important for powerful systems of wireless energy transmission.

Зоны возможного приема выбираются по минимально возможному углу вертикали, исключающему бесконтрольное облучение объектов промышленности, инфраструктуры, жилых районов. Атмосфера при этом практически всепогодно радиопрозрачна для микроволновых систем, несмотря на высокую и плотную облачность, в том числе в высоких широтах нашей страны.Possible reception areas are selected according to the minimum possible vertical angle, which excludes uncontrolled irradiation of industrial facilities, infrastructure, residential areas. At the same time, the atmosphere is practically all-weather radio-transparent for microwave systems, despite the high and dense clouds, including in the high latitudes of our country.

Когда ДП 1 находится на освещенной части поверхности Земли, энергия солнечного излучения на ФЭП солнечных панелей 14 преобразуется в электрический ток, необходимый для питания суперконденсаторов (не показан), и электродвигателей 3 с воздушными винтами ДП, а энергия солнечного излучения, концентрируемая на преобразователе солнечного излучения в СВЧ излучение 9, направляется на НППЭ 4.When the DC 1 is on the illuminated part of the Earth's surface, the energy of solar radiation on the solar panel of solar panels 14 is converted into an electric current necessary to power supercapacitors (not shown) and electric motors 3 with DC propellers, and the energy of solar radiation, concentrated on the solar radiation converter in the microwave radiation 9 is directed to the NPPE 4.

Когда ДП 1 находится на неосвещенной части Земли, электрический ток необходимый для функционирования ДП 1, вырабатывается из суперконденсаторов (не показан). Тем самым обеспечивается круглосуточная работа САМЭ.When DC 1 is on an unlit part of the Earth, the electric current required for the operation of DC 1 is generated from supercapacitors (not shown). This ensures round-the-clock operation of SAME.

САМЭ представляет собой всепогодный, роботизированный, высокоэнергетический, энергетический комплекс, размещаемый выше авиотранспортных магистралей и облачного покрова Земли. Это свойство позволяет создать сеть энергетических систем оперативного энергообеспечения наземных стационарных и мобильных объектов, а также перспективных электротранспортных систем (автомобильный, речной, морской, воздушный транспорт и т.д.).SAME is an all-weather, robotic, high-energy, energy complex, located above the air transport routes and the cloud cover of the Earth. This property makes it possible to create a network of energy systems for operational energy supply of land-based stationary and mobile objects, as well as promising electric transport systems (automobile, river, sea, air transport, etc.).

Выше перечисленные отличительные признаки предлагаемой высотной солнечной аэростатно-мобильной электростанция позволяют ее использовать в качестве перспективного энергетического комплекса XXI-века для энергообеспечения наземных и воздушных объектов в труднодоступных регионах Земного шара.The above listed distinctive features of the proposed high-altitude solar balloon-mobile power plant allow it to be used as a promising energy complex of the XXI century for power supply of ground and air objects in hard-to-reach regions of the globe.

Таким образом, представленный перечень отличительных признаков является существенным для решения поставленных целей и задач и достижения технического результата.Thus, the presented list of distinctive features is essential for solving the set goals and objectives and achieving a technical result.

Claims (4)

1. Солнечная высотная аэростатно-мобильная электростанция (САМЭ), включающая в себя летательный аппарат легче воздуха, размещенный выше облачного слоя атмосферы, фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) солнечного излучения, систему дистанционной передачи энергии и наземный пункт приема энергии (НППЭ), отличающаяся тем, что САМЭ, выполнена в виде дистанционно управляемой дирижабельной платформы (ДП) с электродвигателями, при этом внутри корпуса ДП размещают замкнутую полость, заполненную газом легче воздуха, внешняя поверхность которой прозрачна для солнечного излучения, а нижняя составлена из N>1 зеркальных концентраторов солнечного излучения, каждый из которых обеспечивает концентрацию солнечного излучения на поверхности ФЭП, причем внутри корпуса ДП дополнительно устанавливают преобразователь солнечного излучения в СВЧ излучение, антенное СВЧ устройство с блоком управления, радиатор и термомагистраль для отвода тепла, а на нижней поверхности ДП устанавливают термодинамический воздушный двигатель (ТВД) и воздушные тормозные якоря, причем ТВД соединяют с термомагистралью и оснащают системой нагрева воздушного потока, проходящего через ТВД, а НППЭ размещают на подвижном основании и оснащают опорным СВЧ источником и блоком следящих ректенн преобразования СВЧ излучения в электрический ток.1. A solar high-altitude balloon-mobile power plant (SAME), which includes a lighter-than-air aircraft located above the cloud layer of the atmosphere, photovoltaic converters (PECs) of solar radiation, a remote power transmission system and a ground-based energy receiving station (NPES), characterized by the fact that that SAME is made in the form of a remotely controlled airship platform (DP) with electric motors, while a closed cavity filled with gas lighter than air is placed inside the DP body, the outer surface of which is transparent to solar radiation, and the lower one is made up of N> 1 mirror concentrators of solar radiation, each of which provides the concentration of solar radiation on the surface of the solar cell, and inside the housing of the DP, a solar radiation-to-microwave radiation converter, a microwave antenna device with a control unit, a radiator and a thermal main for heat removal are installed on the lower surface of the DP, and thermodynamic air is installed on the lower surface of the DP. th engine (TVD) and air brake armatures, and the HPT is connected to the thermal main and equipped with a heating system for the air flow passing through the HPT, and the NPPE is placed on a movable base and equipped with a reference microwave source and a unit for tracking rectennas for converting microwave radiation into electric current. 2. Солнечная высотная аэростатно-мобильная электростанция (САМЭ) по п. 1, отличающаяся тем, что стабилизация положения ДП в воздушном пространстве над НППЭ осуществляют путем создания тяги винтов электродвигателей ДП, подогревом газовой среды внутри замкнутой оболочки ДП, разогревом воздушной среды и ускорением ее движения в термодинамическом воздушном двигателе ДП, а также регулированием объемов и пространственного положения воздушных якорей ДП.2. The solar high-altitude balloon-mobile power plant (SAME) according to claim 1, characterized in that the position of the DP in the air space above the NPPE is stabilized by creating the thrust of the screws of the DP electric motors, heating the gas medium inside the closed shell of the DP, heating the air environment and accelerating it motion in the thermodynamic air engine DP, as well as the regulation of the volume and spatial position of the DP air anchors. 3. Солнечная аэромобильная электростанция (САМЭ) по п. 1, отличающаяся тем, что воздушные якоря ДП выполнены в виде пленочных замкнутых полостей, наполненных газами легче и тяжелей окружающей среды, и снабжены регуляторами их объемов и пространственного положения относительно ДП.3. The solar airmobile power plant (SAME) according to claim 1, characterized in that the air anchors of the DP are made in the form of closed film cavities filled with gases lighter and heavier than the environment, and are equipped with regulators of their volumes and spatial position relative to the DP. 4. Способ применения САМЭ по п. 1 для борьбы с аномальными атмосферными явлениями, зарождение которых связано с движением воздушных масс, отличающийся тем, что осуществляют стабилизацию положения ДП в воздушном пространстве Земли над центрами зарождающихся очагов тайфунов и других аномальных атмосферных явлений, зарождение которых связано с движением воздушных масс, и осуществляют энергетическое воздействие на указанные очаги зарождения СВЧ излучением.4. A method of using SAME according to claim 1 for combating anomalous atmospheric phenomena, the origin of which is associated with the movement of air masses, characterized in that the position of the DP in the Earth's air space is stabilized above the centers of incipient foci of typhoons and other anomalous atmospheric phenomena, the origin of which is associated with the movement of air masses, and carry out an energetic effect on the said foci of nucleation by microwave radiation.
RU2020114457A 2020-04-13 2020-04-13 Solar aerostatical-mobile power plants (sampp) RU2739220C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020114457A RU2739220C1 (en) 2020-04-13 2020-04-13 Solar aerostatical-mobile power plants (sampp)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020114457A RU2739220C1 (en) 2020-04-13 2020-04-13 Solar aerostatical-mobile power plants (sampp)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2739220C1 true RU2739220C1 (en) 2020-12-22

Family

ID=74062943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020114457A RU2739220C1 (en) 2020-04-13 2020-04-13 Solar aerostatical-mobile power plants (sampp)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2739220C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4078747A (en) * 1974-08-13 1978-03-14 Phaser Telepropulsion, Inc. Orbiting solar power station
RU2012152175A (en) * 2012-12-04 2014-06-10 Михаил Григорьевич Карпухин INTEGRATED WIND AND SUNNY POWER PLANT ON THE AIRSHIP
RU2618860C1 (en) * 2015-11-30 2017-05-11 Михаил Григорьевич Карпухин Tethered aircraft with all-weather integrated wind and solar power plants

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4078747A (en) * 1974-08-13 1978-03-14 Phaser Telepropulsion, Inc. Orbiting solar power station
RU2012152175A (en) * 2012-12-04 2014-06-10 Михаил Григорьевич Карпухин INTEGRATED WIND AND SUNNY POWER PLANT ON THE AIRSHIP
RU2618860C1 (en) * 2015-11-30 2017-05-11 Михаил Григорьевич Карпухин Tethered aircraft with all-weather integrated wind and solar power plants

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7997532B2 (en) Airborne power station
US8006933B2 (en) Airborne power station
EP3359445B1 (en) Geostationary high altitude platform
US8448894B2 (en) Method and apparatus for a mobile aerial sustained solar power-plant
US8596581B2 (en) Power generating and distribution system and method
US7913948B2 (en) Method and apparatus for stratospheric and space structures
US8074936B2 (en) Power generating and distribution system and method
US8985499B2 (en) Stratosphere tethered platform for multiple uses
Schäfer et al. Transmission media appropriate laser-microwave solar power satellite system
Aglietti et al. Harnessing high-altitude solar power
US7938364B2 (en) Apparatus and method for making optimal use of a photovoltaic array on an airborne power system
RU2481252C1 (en) Balloon-space power supply system
RU2739220C1 (en) Solar aerostatical-mobile power plants (sampp)
CN109831145A (en) Energy distribution collects the Wireless power transmission of conversion with the transmitting of wave beam centralized control
RU2733181C1 (en) Balloon-to-space power system (bsps)
Komerath An imaging, communications and beamed power architecture for first responders
Potter et al. Wireless power transmission options for space solar power
Aglietti et al. Aerostat for electrical power generation—concept feasibility
Komerath et al. An architecture using lighter-than-air platforms for retail power beaming and communications
Dobrzyński et al. Expanding the current possibilities of data recognition and retransmission using modern aerostats
Henderson A power transmission concept for a European SPS system
Graves The feasibility of a high-altitude aircraft platform with consideration of technological and societal constraints
Tandazo et al. SunSat Design Competition 2015-2016 Second Place Winner–Team Pathway to Power: Wireless Power Transfer
Komerath et al. Retail beamed power using millimeter waves: survey
Little Meeting the challenges of implementing portable space-based solar power