УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЕТРА
DEVICE FOR WIND CONVERSION

Изобретение относится к способам и устройствам по преобразованию ветра в электрическую энергию.
Наиболее известны преобразователи энергии ветра в электрическую энергию [1-2], которые преобразуют энергию ветра с помощью энерготрасформирующего элемента во вращательное движения ветряка с последующим преобразованием вращательного движения в электрическую энергию. Однако такие преобразователи эффективно работают только при значительной ветровой нагрузке.
В качестве прототипа можно рассмотреть устройство для преобразования ветра, содержащее опорнонесущую конструкцию, энерготрансформирующий элемент в виде подвижного резервуара из набора диэлектрических трубок, содержащих жидкость, создающую при перемещении в трубках трибоэлектрические заряды и токосъемники [3].
Такой преобразователь использует колебание подвижного резервуара и может работать при незначительных ветровых нагрузках.
Однако такой преобразователь использует только статические заряды, которые характеризуются очень большими напряжениями и очень маленькими токами, измеряемыми в сотни микроампер. Такие преобразователи можно использовать только для ряда специфических технологий, использующих статическое электричество. Мощность, создаваемая такими преобразователями, минимальна из-за чрезвычайно малых токов.
Вновь предлагаемое устройство для преобразования энергии ветра также содержит опорно-несущую конструкцию, электротрансформирующий элемент и аккумуляторы электрической энергии.
Принципиальным отличием нового устройства для преобразовании энергии ветра можно признать то, что опорно-несущая конструкция выполнена в виде древовидного центрального стержня с уменьшающимся сечением от основания к вершине, стержень снабжен горизонтально расположенными полками, уменьшающимися размерами от основания к вершине, каждая полка выполнена в виде нескольких равномерно распределенных сегментов, снабженных гибкими элементами, одна сторона которых закреплена на центральном стержне, а другая - на стержнях с гибкими элементами (пружинами, демпферами) по середине стержней и соединяющих полки, электротрансформирующие элементы выполнены в виде трубок из немагнитного материала, расположенных радиально относительно центрального стержня, каждая из трубок содержит неподвижные и подвижные части, установленные с зазором в этих трубках и выполненные в виде постоянных магнитов, направленных одноименными полюсами друг к другу, подвижные элементы установлены с зазором вдоль всей длины трубок, неподвижные детали выполнены в виде ограничителей движения подвижных элементов, на противоположных сторонах трубок, отверстия выполнены в неподвижных частях и в них установлены штоки, жестко соединенные с ближайшими подвижными частями, а на внешней поверхности каждой трубки из немагнитного материала установлена изолированная электропроводящая обмотка, соединенная с аккумулятором электрической энергии. К другим особенностям можно отнести то, что древовидный центральный стержень выполнен из фибергласа и то, что стороны подвижных частей, обращенные к внутренней поверхности трубок из немагнитного материала, покрыты антифрикционным материалом, например фторопластом.
На Рис. 1 схематично изображено предлагаемое устройство для преобразования ветра, содержащее опорно-несущую конструкцию 1, электротрансформирующий элемент 2 и аккумуляторы электрической энергии 3, отличающееся тем, что опорно-несущая конструкция выполнена в виде древовидного центрального стержня 1 с уменьшающимся сечением от основания к вершине 3, стержень 1 снабжен горизонтально расположенными полками 4, уменьшающимися размерами от основания к вершине, каждая полка 4 выполнена в виде нескольких равномерно распределенных сегментов 5, снабженных гибкими элементами 6, одна сторона которых закреплена на центральном стержне 1, а другая - на стержнях 8 с гибкими элементами 9 (пружинами, демпферами) по середине стержней 8 и соединяющих полки 4.
На рис. 2 приведена одна из полок 4, каждая полка 4 выполнена в виде нескольких равномерно распределенных сегментов 5, снабженных гибкими элементами 6, одна сторона которых закреплена на центральном стержне 1, а другая - на стержнях 8 с гибкими элементами 9 (пружинами, демпферами) по середине стержней 8 и соединяющих полки 4. Сплошными линиями обозначены гибкие элементы 6, а штрихпунктирными линиями обозначены те же гибкие элементы 6, но с противоположным направлением ветра. Сплошные и штрихпунктирные линии вместе образуют символ цветка Жизни.
На фиг 3. отдельно приведены стержни 8 с гибкими элементами 9 (пружинами, демпферами) по середине стержней 8 и соединяющие полки 4.
На рис. 4 приведены электротрансформирующие элементы 2, выполненные в виде диэлектрических трубок 2, 10 из немагнитного материала, расположенных радиально относительно центрального стержня 1, каждая из трубок 2, 10 содержит неподвижные 11 и подвижные 12 части, установленные с зазором в этих трубках 2, 10 и выполнены в виде постоянных магнитов, направленных одноименными полюсами друг к другу, подвижные элементы 12 установлены с зазором вдоль всей длины трубок 2, 10, неподвижные детали 11 выполнены в виде ограничителей движения подвижных элементов 12, на противоположных сторонах трубок 2, 10, отверстия 13 выполнены в неподвижных частях 11 и в них установлены штоки 14, жестко соединенные с ближайшими подвижными частями 12, а на внешней поверхности каждой трубки 10 из немагнитного материала установлена изолированная электропроводящая обмотка 15, соединенная с аккумулятором электрической энергии 16. 18 - условно показан источник света, соединенный с аккумулятором энергии 2, 16. 18 - условно показан источник света, соединенный с аккумулятором энергии 2, 16. 19 - фторопластовое покрытие.
Работает предлагаемое устройство для преобразования ветра следующим образом.
При малейшем дуновении ветра стержень 1 с полками 4 приходит в колебательное движение. Любое изменение направления ветра не влияет на колебательное движение. Благодаря тому, что стержень 1 выполнен из фибегласа (того материала, который в легкой атлетике используют для прыжков в высоту) колебания самой тонкой части стержня могут достигать нескольких метров без признаков разрушения. Установленные жестко на полках 4; радиально расположенные трубки 2, 10 также приходят в колебательное движение. При этом подвижные элементы 12 начинаю перемещаться вдоль трубок 2, 10 и при наличии на внешней поверхности каждой трубки 2, 10 из немагнитного материала, изолированной электропроводящей обмоткой 15, в ней возникает ток, который аккумулируется в аккумуляторе электрической энергии 2, 16. Эту энергию можно использовать для подсветки дорожных знаков на удаленных участках дороги, которые электрифицировать экономически нерентабельно.
Позиция 2 обобщающая, содержащая другие элементы, поэтому трубки 10 обозначены как 2, 10, аккумуляторы как 2, 16.
Источники информации
1. Патент РФ 2552635.
2. Патент РФ №1233892 (заявка №2006128298/06).
3. Прототип - патент РФ №2099847.