RU2762471C1 - Мобильный модуль аэроэнергостата - Google Patents

Мобильный модуль аэроэнергостата Download PDF

Info

Publication number
RU2762471C1
RU2762471C1 RU2021105888A RU2021105888A RU2762471C1 RU 2762471 C1 RU2762471 C1 RU 2762471C1 RU 2021105888 A RU2021105888 A RU 2021105888A RU 2021105888 A RU2021105888 A RU 2021105888A RU 2762471 C1 RU2762471 C1 RU 2762471C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
module
wind
platform
rotation
wind power
Prior art date
Application number
RU2021105888A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Владимирович Губанов
Original Assignee
Александр Владимирович Губанов
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 Александр Владимирович Губанов filed Critical Александр Владимирович Губанов
Priority to RU2021105888A priority Critical patent/RU2762471C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2762471C1 publication Critical patent/RU2762471C1/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • 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
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/30Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/32Wind motors specially adapted for installation in particular locations on moving objects, e.g. vehicles
    • 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
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • 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
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/728Onshore wind turbines

Abstract

Изобретение относится к области высотной ветроэнергетики воздушного базирования. Мобильный модуль аэроэнергостата имеет нейтральную плавучесть в сборе и оснащен дополнительно в носовой части съемной парой авиамоторов с неизменно вертикальными осями вращения винтов и парой несъемных авиамоторов на корме устройства, размещенных по схеме и действующих в режиме мильтикоптера от реверсивных электродвигателей, подключенных к бортовой аккумуляторной батарее. Ветросиловой блок с радиально-лопастной турбиной, подветренной относительно гондолы, подвешен снизу, как и все прочее оборудование модуля к его композитной платформе. Сверху платформы бандажными дугами и лентами притянута наполненная легким газом, мягкая сигарообразная оболочка. Подвеска блока состоит из двух, с просветом параллельных в плоскости, перпендикулярной ветру, вертикальных стоек, которые по высоте разделены соосными цилиндрическими шарнирами на верхние неподвижные звенья, заканчивающиеся горизонтальными шарнирными осями, и нижние подвижные звенья, свисающие от шарнирных втулок и заканчивающиеся креплениями с гондолой ветросилового блока, за одно целое с которым они принудительно поворачиваются в сторону кормы модуля, пока не займут положение, при котором турбинные лопасти располагаются в горизонтальной плоскости под упомянутой платформой, прекращают вращение и не препятствуют мобильности модуля. Такой поворот осуществляется бортовой лебедкой, смещенной от подвески ветросилового блока к носовой части модуля, по меньшей мере один стальной канат от барабана лебедки протянут и захватывает вершину горизонтальной скобы, соединяющей шарнирные втулки и выгнутой к корме воздухоплавательной конструкции. Мобильный модуль можно оснастить источником энергетического обеспечения процесса плавания в атмосфере от виндротора с ортогональными лопастями, в пункте ветроэнергетического использования дополнительно увеличить его положительную плавучесть за счет эластичности днища газонаполняемой оболочки и трубчатого баллонета. Техническим результатом является обеспечение воздухоплавательного модуля аэроэнергостата способностью самостоятельно подниматься в воздух, перемещаться в атмосфере и снижаться к наземному причальному узлу. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Предназначен к использованию для генерации энергии ветра в электроэнергию, получаемую на высоте скоростных атмосферных потоков.
Предлагаемое ветроэнергетическое устройство относится к системам воздушного базирования, радиально-лопастная турбина которых имеет ось вращения, совпадающую с направлением ветра.
В октябре 2020 года Международное энергетическое агентство (МЭА) выпустило доклад «Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) 2020. Анализ и прогноз до 2025 года», в котором впервые практически без былого консерватизма положительно оценило перспективы новых ВИЭ, прежде всего ветровой и солнечной энергетики, назвав их ключевыми секторами мировой энергетики. По данным Агентства годовой прирост указанной генерации будет рекордным и составит почти 200 ГВт установленных мощностей. Вместе с тем отмечается без комментариев, что темпы годового прироста объемов генерации от солнца (107 ГВт) прогрессируют существенно стремительнее новых ветровых мощностей (65 ГВт), что продолжится в 2021 году при ожидаемом соотношении 117 против 68 ГВт. МЭА назвало солнце «королем электроэнергетики», что означает утрату ветродвигателями прежних лидирующих позиций.
Следует отметить, что с момента промышленного освоения энергии ветра, стартовавшей всего лишь несколько десятилетий назад, становлению данной индустрии потребовалось преодолеть ряд вызовов, из которых на начальном этапе ключевыми проблемами являлись высокая себестоимость генерации и интеграция нестабильного, «прерывистого» и непредсказуемого источника возобновляемой энергии в сетевые «традиционные» энергосистемы. Авторитетный в данных вопросах источник - инвестиционный банк Lazard, в очередном ежегодном докладе «Анализ приведенной стоимости - 14,0» аргументированно утверждает, что главные вызовы в ветроэнергетики устранены в результате целенаправленных совокупных усилий многих стран, предпринимаемых на протяжении пяти последних лет, начиная с 2016 года. Сообщаются американские данные, что стоимость единицы вырабатываемой от ветра электроэнергии (LCOE) составляет $25-54 за мегаватт-час, что меньше чем у парогазовых установок, сопоставима с ценовыми показателями газовых (ПГУ) и атомных электростанций, как правило меньше угольной генерации.
Вместе с тем в докладе отмечается, что темпы снижения затрат по основным видам ВИЭ за последние время стали падать, причем это снижение оставило 5 процентов в части наземной ветроэнергетики, в отношении которой говорится также, что в 2020-25 гг. будет введено в эксплуатацию 150,7 ГВт электростанций наземного базирования в Азиатско-Тихоокеанском регионе - больше чем в Европе и Северной Америке, вместе взятых.
Последняя информация указывает на кризисные явления в ветроэнергетики, новых вызовах по мере ее роста. Естественно, что первыми с этими вызовами столкнулись страны, ранее всех создавшие передовые технологии, заложившие основы отраслевой промышленности и форсированно ее развившие. Прежде всего в реалиях Западной Европы были исчерпаны благоприятные, хорошо продуваемые низовыми ветрами земельные ресурсы под размещение все новых ветровых станций. Ответом на этот вызов стали решения о создании офшорной ветроэнергетики. Так в Германии был принят соответствующий Закон (Windenergie-auf-See-Gesetz), к которому в виду нарастающей актуальности вопроса сделана поправка, пересматривающая цель и определяющая, что мощности морской ветроэнергетики будут увеличены с 15 до 20 ГВт к 2030 году и 40 ГВт к году 2040.
Однако принимаемые меры, что вышеуказанны, не безупречны, поскольку отбрасывают ветроэнергетику на прежние позиции в вопросе LCOE, из-за удорожания в два раза стоимости вырабатываемой электроэнергии по сравнению с достижениями наземных станций, а также не подходят для большого числа стран, что не имеют выхода к морю или имеют таковые, но без наличия мелководных шельфов. К ярким примерам несовместимости с офшорной ветроэнергетикой можно отнести западное побережье обеих Америк на всем его протяжении, восточные береговые линии японских островов, большей частью бесперспективна Африка, где практически везде океанское дно сразу у берега резко уходит на глубину до 1000 метров. Обращает на себя внимание тот факт, что лоббирование офшорного выхода из проблем мировой ветроэнергетики наземного базирования исходит из стран с развитой материально-технической базой строительства морских нефтедобывающих платформ.
Кроме офшорной альтернативы известны наработки в области ветроэнергетических устройств воздушного базирования (AWE). Генерация электроэнергии от скоростных и устойчивых ветров на высоте 300-600 метров с помощью аэростатов может осуществляться повсеместно без привязке к климатическим зонам, хорошо продуваемым у поверхностности земли. Потребность воздухоплавательных аппаратов ветроэнергетического назначения в более значительных землеотводах, чем для наземных конструкций, устранена системой устойчивого зависания их высотного модуля над причальным узлом. К этому добавилось достижение американской компанией Loon (подразделение холдинга Alphabet) возможности длительного пребывания воздухоплавательного аппарата в атмосфере без дозаправке аэростатной оболочки легким газом. Компанией используется почти сто стратостатов, запускаемых для предоставления доступа в интернет через LTE в районах по всему миру со слабо развитой инфраструктурой, прежде всего в Африке и Южной Америки. Аппарат модели HBAL703 увеличил рекорд продолжительности пребывания в воздухе без дозаправки легким газом до 312 дней, совершая при этом в различных целях полеты над Пуэрто-Рико, Перу и Тихим океаном.
Как для наземных сооружений ветроэнергетики, так и для воздухоплавательных аппаратов AWE того же назначения существует проблема доставки неразъемного крупногабаритного и тяжелого оборудования на место назначения, в первом случае это композитные лопасти турбин длиной 65-70 метров и стальные кольца колонн диаметром 4,3-4,6 метров, а во втором случае - прежде всего сложенная аэростатная оболочка с объемом газонаполнения в несколько десятков тысяч кубических метров. Перемещение таких грузов при отсутствии надлежащей инфраструктуры совершенно исключается, что выводит за рамки ветроэнергетического развития многие страны Азии, Африки и Латинской Америки. Если для наземных ветрогенераторов скорее не существует оснований для устранения издержек транспортной доставки, то в воздухоплавательных аппаратах аналогичного назначения на определенных условиях может быть создана и реализована передовая логистическая технология.
В этой связи примечателен опыт упомянутой американской компании Loon, которая осуществляет монтаж стратостатов и первичную заправку их легким газом на сборочных площадках в штате Невада и на острове Пуэрто-Рико, откуда они самостоятельно перемещаются в место назначения, используя «попутные» ветра. Целесообразность такого способа очевидна, однако немалая часть полетного времени тратится на маневрирование в атмосфере, чтобы стратостат попал в воздушный поток нужной направленности. При этом способ «попутных» перемещений в воздухе стратостатов Loon с легким электронным оборудованием не подходит для аэроэнергостатов, нагруженных тяжелыми ветроэнергетическими блоками, поскольку соображения безопасности требуют маршрутов, огибающих густонаселенные пункты и районы.
Информационный поиск выявил, что в качестве прототипа заявленного изобретения может быть назван аэроэнергостат (WO 2020159402 А1, 06.08.2020). Устройство содержит мягкую газонаполненную оболочку сигарообразной формы, притянутую бандажными дугами и лентами к горизонтальной композитной платформе, к которой по центру масс подвешен ветросиловой блок с подветренной тихоходной радиально-лопастной турбиной, чью ось вращения совпадает с направлением ветра. Благодаря размещению на корме и по бокам платформы электрических авиадвигателей встречного вращения с переменными тягой и углом атаки на набегающий ветер, воздухоплавательный модуль аппарата имеет потенциальную возможность перемещаться в атмосфере, что однако ограничивается зависанием в воздухе из-за его привязки к наземному причальному узлу с помощью тросов. К тому же электропитание авиадвигателей осуществляется с земли по трос-кабелю. Будет не сложным разорвать упомянутые связи модуля с землей и придать ему возможность свободного воздухоплавания, но поскольку электропитание авиадвигателей прервется и они прекратят работать, модуль сможет перемещаться только вместе с атмосферными потоками. При этом турбина аэроэнергостата будет создавать значительное лобовое сопротивление полету.
Прочностные качества прототипа, герметичность его оболочки существенно улучшаются если аппарат дополнить элементами аэроэнергостата катамаранного (патент RU 2729306 С1, 14.02.2020), а именно гребнем прокатного профиля и трубчатым баллонетом, вынесенным из газонаполненной оболочки под ее днище. Однако при этом, поскольку практикуемые оболочки изготавливаются из не эластичных тканепленочных материалов, потребуется создать высокое давление сжатого воздуха в трубчатом баллонете, чтобы днище оболочки было вогнуто в ее внутренний газонаполненный объем.
Сущность предлагаемых технических решений состоит в том, что воздухоплавательный модуль аэроэнергостата приобретает мобильность при нейтральной плавучести в сборе и наличии в носовой части устройства дополнительной съемной пары авиамоторов с неизменно вертикальными осями вращения винтов, которая вместе с существующей на корме модуля несъемной парой авиамоторов, способной поворачиваться винтами вверх, размещены по схеме и работают в режиме мультикоптера, Электродвигатели всех четырех авиамоторов являются реверсивными и подключены к бортовой аккумуляторной батареи. Изменения в конструкции подвески ветросилового блока позволяют устранить препятствия для свободной мобильности модуля и состоят в том, что позволяют принудительно повернуть блок с помощью бортовой лебедки в сторону кормы модуля так, что турбина прижимается снизу по возможности ближе к композитной платформе, ее лопасти располагаются в горизонтальной плоскости, перестают вращаться и быть помехой для воздухоплавания. Энергетические затраты бортовой аккумуляторной батареи могут возмещаться через контроллер от виндротора с ортогональными лопастями. По прибытию в пункт ветроэнергетического использования устройство разгружается от той части оборудования, которое обеспечивало его мобильность, а теперь стало не нужным, и тем самым приобретает положительную плавучесть, которая может быть усилена дозаправкой модуля легким газом, пространство под которое предварительно освобождается внутри газонаполняемой оболочки.
Целью изобретения является самостоятельный подъем в воздух, перемещение в атмосфере воздухоплавательного модуля аэроэнергостата, его спуск к наземному причальному узлу по прибытию в пункт ветроэнергетического использования, когда необходимо используя при этом энергоемкость окружающей среды и возможность создания большей аэростатической подъемной силы.
Поставленная цель достигается тем, что модуль, имеющий нейтральную плавучесть в сборе, комплектуется двумя парами авиамоторов с винтами изменяемой скорости вращения от реверсивных электродвигателей, работающими от бортовой аккумуляторной батареи. Одна пара съемных авиамоторов располагается в носовой части модуля, ее винты вращаются на неизменно вертикальных осях, вторая существующая на корме и несъемная пара авиамоторов повернуты осями винтов в аналогичном направлении при помощи их трансмиссионных механизмов. Вращение авиамоторных винтов осуществляется в режиме мультикоптера, когда одна их пара вращается по часовой стрелке, а другая - против часовой. Для придания улучшенных аэродинамических качеств модулю, без чего его мобильность затруднена, подвеска турбины к композитной платформе имеет соосные шарнирные соединения, что позволяет повернуть ветросиловой блок в сторону кормы и расположить радиальные турбинные лопасти в горизонтальной плоскости, а по прибытию на место назначения поворачивать тот же блок в рабочее положение так, чтобы ось вращения турбины совпадала с направлением ветра. Переориентации турбины осуществляются с помощью бортовой лебедки. Для энергетического обеспечения самостоятельных перемещений модуля в воздухе на протяженных маршрутах следования его состав может быть дополнен виндротором и контроллером. Необходимая положительная плавучесть модуля, что потребуется для его работы в составе аэростата по месту использования в ветроэнергетических целях, может быть усилена дозаправкой комплекса легким газом, что делается возможным за счет того, что днище газонаполняемой оболочки исполнено эластичным, как и трубчатый баллонет в целом.
На фиг. 1 показан общий вид мобильного модуля нейтральной плавучести; на фиг. 2 - вид на тот же модуль со стороны ветра; на фиг. 3 - вид «А» без ветросилового блока; на фиг. 4 - общий вид аэроэнергостата с модулем положительной плавучести; на фиг. 5 - носовая часть модуля положительной плавучести в разрезе; на фиг. 6 - кормовая часть модуля увеличенной положительной плавучести в разрезе.
Мобильный модуль аэроэнергостата состоит из мягкой газонаполненной оболочки 1 нейтральной плавучести, притянутой сверху бандажными дугами и лентами 2 к горизонтальной композитной платформе 3, снизу которой в носовой части устройства имеется бортовая аккумуляторная батарея 4. Симметрично раздвинуты от платформы две пары авиамоторов: одна пара съемная носовая 5 с неизменно вертикальными осями вращения винтов и вторая пара несъемная кормовая 6 с помощью трансмиссионных механизмов 7 меняющая положение осей вращения винтов с вертикального до направленного на ветер с изменяемым углом атаки, вплоть до отрицательных значений. Электродвигатели всех авиамоторов являются реверсивными с регулируемыми скоростями вращения. По центру масс модуля подвешен ветросиловой блок, состоящий из устройства без редукторной передачи вращения и генератора внутри гондолы 8, к ней подветренной тихоходной радиально-лопастной турбины 9. Подвеска блока к платформе выполнена из двух параллельных и раздвинутых в плоскости, перпендикулярной ветру, стоек, по высоте разделенных соосными цилиндрическими шарнирами 10 на верхние вертикальные и неподвижные звенья 11, заканчивающиеся горизонтальными шарнирными осями 12, и на нижние подвижные звенья 13, сращенные с шарнирными втулками 14 и заканчивающиеся креплениями с гондолы. При горизонтальном расположении нижних звеньев стоек ось вращения турбины перпендикулярна направлению ветра, а при их повороте на 90° в вертикальное положение - совпадает с направлением ветра. Эти изменения пространственной ориентации упомянутых элементов ветросилового блока осуществляются благодаря наличия скобы 15, которая соединяет втулки шарниров и стальным канатом 16 связана с барабаном бортовой лебедкой 17. Целесообразно иметь в конструкции модуля, подобно аэроэнергостату катамаранному (патент RU 2729306 С1, 14.02.2020), гребень прокатного профиля 18, выносной трубчатый баллонет 19 с компрессором 20 и систему прототипа, обеспечивающего стабильное зависание пришвартованного трос-кабелями 21 по месту ветроэнергетического использования модуля непосредственно над наземным причальным узлом 22, включающую кроме кормовых авиамоторов датчики давления ветра 23, процессор в составе удаленного пульта управления, исполнительный механизм 24. Когда модулю предстоит длительное и продолжительное перемещение по воздуху бортовая аккумуляторная батарея может подзаряжаться от энергии атмосферных потоков при помощи виндротора 25 с ортогональными лопастями в комплекте с контроллером 26.
Мобильный модуль перемещается и маневрирует в воздухе благодаря его нейтральной плавучести, схеме расположения и режима вращения авиамоторных винтов, подобных мультикоптеру. При этом модулю не требуется рулевой винт, поскольку винты носовых и кормовых авиамоторов на вертикальных осях вращения крутятся в противоположные стороны не только попарно, но и находясь на стороне одного и того же борта воздухоплавательного аппарата. Подъем модуля на заданную высоту осуществляется при равно высокой скорости вращения всех винтов. Для горизонтального плавания скорость вращения сбрасывается не одинаково, в меньшей степени у пары носовых авиамоторов и большей степени у авиамоторов кормовой пары Для снижения высоты перемещения модуля и его спуска к земле скорости вращения всех винтов вновь приводятся к одинаковому значению, после чего электродвигатели авиамоторов переключаются на реверсивный режим работы. При этом еще до начала плавания модуля его ветросиловой блок поворачивается в сторону кормы устройства и располагается под композитной платформой так, что лопасти турбины фиксируются в горизонтальной плоскости. Делается это при помощи бортовой лебедки, с барабана которой стальной трос захватывает и притягивает к себе скобу (фиг. 3), что входит в состав подвески ветросилового блока.
Модуль при нейтральной плавучести тем не менее обладает аэростатической подъемной силой, в следствие чего в процессе воздухоплавания устройство, не имея «попутных» ветров, использует энергию бортовой аккумуляторной батареи, расходуя ее только на преодоление сопротивления окружающей воздушной среды. Если модулю предстоит выполнить протяженный маршрут перемещения до пункта ветроэнергетического использования, устройство может быть дополнено виндротором с ортогональными лопастями, который генерирует энергию ветра любой направленности и через контроллер подпитывает ею бортовую аккумуляторную батарею.
По прибытию в пункт ветроэнергетического использования модуль снижается к наземному причальному узлу и соединяется с ним трос-кабелями. При работе модуля в составе аэроэнергостата становятся лишними и демонтируются носовая пара авиамоторов, аккумуляторная батарея, виндротор с контроллером. Освободившись от веса перечисленного оборудования модуль приобретает положительную плавучесть. Трос-кабели стравливаются с барабанов лебедок наземного причального узла ровно на столько, чтобы модуль поднялся для действий с ветросиловым блоком, которые состоят в том, что стальной трос стравливается с барабана бортовой лебедки, скоба подвески ветросилового блока занимает горизонтальное положение и турбины приводится в рабочее состояние, при котором ось ее вращения совпадает с направлением ветра (фиг. 4). Возобновляется подъем модуля на заданную высоту при указанных ориентации и режиме вращения авиамоторных винтов, при этом после переключения оставшегося электрооборудования модуля на питание от наземной аккумуляторной батареи, трансмиссионные механизмы поворачивают винты кормовых авиамоторов навстречу ветру, они начинают работать с тягой и под углом атаки на ветер, обеспечивающими устойчивое зависание модуля непосредственно над причальным узлом аэроэнергостата. Под напором высотных скоростных ветров лопасти турбины начинают крутиться, вращение через устройство без редукторной прямой передачи поступает в генератор, аэроэнергостат вырабатывает электрический ток, который через наземные контроллер, аккумуляторную батарею и инвертор направляется к потребителям.
Недостаточное натяжение трос-кабельных связей усиливается большей положительной плавучестью модуля. Этот результат может быть достигнут если днище газонаполненной оболочки и трубчатый баллонет будут эластичными. При этом баллонет сдувается и оседает, ранее вогнутое по вовнутрь дно оболочки опадает, освобождая пространство для дополнительного газонаполнения. Новая порция легкого газа закачивается в оболочку, увеличивая аэростатическую подъемную силу модуля. Подачей сжатого воздуха в баллонет, в меньшем чем ранее количестве (фиг. 6), восстанавливается форма и ровность поверхности оболочки.
Предлагаемая модификация модуля кроме основной цели изобретения упрощает поддержание аэроэнергостата в рабочем состоянии. Предварительно повернув блок к корме модуля, переведя турбину в горизонтальную плоскость и снизу прижав ее к композитной платформе можно примерно в два раза ближе к земле опустить модуль, чем это возможно для прототипа, сделав тем самым его более доступным для дозаправки легким газом, текущего обслуживания и ремонта. В особых случаях модуль может даже лечь на грунт без повреждения лопастей турбины.
Актуальность изобретения подтверждается данными Всемирного банка (ВБ), согласно которым около 1 млрд. человек по всему миру или 13% населения Земли до сих пор не имеют доступа к электричеству. При этом 87% энергетического дефицита приходится на сельские местности, прежде всего стран Африки, расположенных к югу от Сахары, с численностью населения 600-650 млн. чел, Центральной и Южной Азии, труднодоступные для подключения к сетевым источникам и проблемные при доставках оборудования ветровой энергетики по суши. Здесь ветростанции практически исключены из энергетического прогресса, который происходит через строительство солнечных ферм, однако имеющим свой предел, обусловленный ресурсом свободных неплодородных земель и в силу этого обстоятельства приемлемого лишь для немногих стран, таких как Индия, Бангладеш, Эфиопия и Кения. Динамика энергетики из возобновляемых источников показывает, что без вовлечения в процесс всех возможностей, задача, выдвинутая ООН по обеспечению к 2030 году электроэнергией всего населения Земли, может быть выполнена по оптимистическому сценарию ВБ только на 32,4%. Для регионов, не обладающих или исчерпавших хорошо продуваемые приземные пространства, в окончательном решении проблемы свою роль должны сыграть аэроэнергостаты с мобильными воздухоплавательными модулями, несущими ветросиловые блоки промышленно значимой мощности от 150 и более кВт.

Claims (3)

1. Мобильный модуль аэроэнергостата, содержащий мягкую газонаполненную оболочку сигарообразной формы с датчиками давления ветра и трубчатым баллонетом под днищем, притянутую бандажными дугами и лентами к горизонтальной композитной платформе, к которой снизу по центру масс подвешен ветросиловой блок в составе устройства без редукторной прямой передачи вращения и генератора внутри гондолы, к ней подветренной тихоходной радиально-лопастной турбины с осью вращения, совпадающей с направлением ветра, двух кормовых, симметрично раздвинутых в обе стороны от платформы авиамоторов с электродвигателями изменяемой скорости вращения и осями, занимающими с помощью трансмиссионных механизмов положение от вертикального до направленного винтами на ветер с изменяемым углом атаки, отличающийся тем, что модуль имеет нейтральную плавучесть и дополнен двумя, симметрично раздвинутыми в обе стороны от платформы в ее носовой части, съемными авиамоторами с неизменно вертикальными осями вращения винтов, при этом электродвигатели всех авиамоторов являются реверсивными, их винты работают в режиме мультикоптера, попарно имея встречные вращения, при этом в состав модуля включена бортовая аккумуляторная батарея, установленная под платформой, а подвеска ветросилового блока состоит из двух, с просветом параллельных в плоскости, перпендикулярной ветру, вертикальных стоек, которые по высоте разделены соосными цилиндрическими шарнирами на верхние неподвижные звенья, заканчивающиеся горизонтальными шарнирными осями, и нижние подвижные звенья, свисающие от шарнирных втулок и заканчивающиеся креплениями с гондолой ветросилового блока, по меньшей мере один стальной канат от барабана бортовой лебедки, установленной под платформой со смещением от подвески блока к носовой части модуля, протянут и захватывает горизонтальную вершину скобы, соединяющей шарнирные втулки и выгнутой в сторону кормы воздухоплавательного устройства.
2. Модуль аэроэнергостата по п. 1, отличающийся тем, что содержит виндротор с ортогональными лопастями, ось вращения которых перпендикулярна воздушному напору, размещенный вместе с контроллером в носовой части устройства под его платформой.
3. Модуль аэроэнергостата по п. 1, отличающийся тем, что днище газонаполненной оболочки и трубчатый баллонет являются эластичными и изменяющими объемную форму в зависимости от степени заполнения их легким газом и сжатым воздухом соответственно.
RU2021105888A 2021-03-05 2021-03-05 Мобильный модуль аэроэнергостата RU2762471C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021105888A RU2762471C1 (ru) 2021-03-05 2021-03-05 Мобильный модуль аэроэнергостата

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021105888A RU2762471C1 (ru) 2021-03-05 2021-03-05 Мобильный модуль аэроэнергостата

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2762471C1 true RU2762471C1 (ru) 2021-12-21

Family

ID=80039055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021105888A RU2762471C1 (ru) 2021-03-05 2021-03-05 Мобильный модуль аэроэнергостата

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2762471C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697075C1 (ru) * 2018-07-25 2019-08-12 Юлий Борисович Соколовский Способ преобразования кинетической энергии ветра на летающей ветроэнергетической установке
RU2702462C1 (ru) * 2019-02-12 2019-10-08 Александр Владимирович Губанов Гибридный квадрокоптер
RU2703863C1 (ru) * 2019-02-01 2019-10-22 Александр Владимирович Губанов Аэроэнергостат
RU2704771C2 (ru) * 2015-02-13 2019-10-30 Эйрбас Дефенс Энд Спэйс Гмбх Летательный аппарат, выполненный с возможностью вертикального взлета
CN111688902A (zh) * 2020-08-04 2020-09-22 孙燎原 一种飞艇卧式发电装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2704771C2 (ru) * 2015-02-13 2019-10-30 Эйрбас Дефенс Энд Спэйс Гмбх Летательный аппарат, выполненный с возможностью вертикального взлета
RU2697075C1 (ru) * 2018-07-25 2019-08-12 Юлий Борисович Соколовский Способ преобразования кинетической энергии ветра на летающей ветроэнергетической установке
RU2703863C1 (ru) * 2019-02-01 2019-10-22 Александр Владимирович Губанов Аэроэнергостат
RU2702462C1 (ru) * 2019-02-12 2019-10-08 Александр Владимирович Губанов Гибридный квадрокоптер
CN111688902A (zh) * 2020-08-04 2020-09-22 孙燎原 一种飞艇卧式发电装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7129596B2 (en) Hovering wind turbine
EP2021625B1 (en) Atmospheric resources explorer
US8018079B2 (en) Reciprocating system with buoyant aircraft, spinnaker sail, and heavy cars for generating electric power
US9030038B2 (en) Tethered airborne wind power generator system
US20210197949A1 (en) High altitude gravity energy storage
RU2703863C1 (ru) Аэроэнергостат
JP6655027B2 (ja) 流体流から電力を抽出するための装置
WO2007051034A2 (en) Static dynamic wind machine
RU2662101C1 (ru) Аэростат ветроэнергетический
WO2013041025A9 (zh) 翼环及具有翼环的机构暨方法
CN104976074A (zh) 垂直轴发电环、对拉飞悬机、方法暨翼片、翼轮、翼轮机
CN103195662A (zh) 翼环及具有翼环的机构暨方法
CN202300868U (zh) 翼环、翼环机构、垂直起降飞机、对拉飞机暨风电机构
RU2762471C1 (ru) Мобильный модуль аэроэнергостата
WO2010087600A2 (ko) 자연력변환시스템
CN105781898A (zh) 一种高空热翼艇风力发电系统
RU2602650C1 (ru) Аэростатно-плавательный ветродвигатель
CN103051245B (zh) 利用平流层物理条件进行太阳能发电的装置
RU2612492C1 (ru) Наземно - генераторный воздухоплавательный ветродвигатель
RU2729306C1 (ru) Аэроэнергостат катамаранный
CN202176456U (zh) 三种风电机构暨飞行器、高空站、风电船、高空取水机
CN102192082A (zh) 三种发电机暨飞行器、高空站、风电船、高空取水机
RU2703098C1 (ru) Аэроэнергостат мягкобаллонный
RU2781209C1 (ru) Парный аэроэнергостат
KR101757275B1 (ko) 비행선을 이용한 고고도 발전설비