ЛЁТНЫЙ СБОРНИК АТМОСФЕРНОЙ ВОДЫ
FLYING COLLECTOR FOR ATMOSPHERIC WATER

Изобретение относится к области возобновляемых источников энергии и пресной воды и сборников атмосферной влаги.
Известны наземные сборники атмосферных осадков - водохранилища http://ru.wikipedia.org/wiki/Водохранилище, которые используются для орошения и снабжения пресной водой. Кроме того, при сбросе воды из водохранилища через гидротурбину с генератором можно получать еще и электроэнергию.
Недостатками их являются:
- на равнинных искусственных водохранилищах невозможно поднять высоко уровень воды, чтобы обеспечить высокий напор на гидротурбине. Поэтому для получения большой мощности необходимо использовать крупногабаритные турбины. Да и сами водохранилища занимают большие площади, заливают ценные земли и дороги. В горах же (где возможны большие перепады) мало пригодных мест для водохранилищ и очень дороги строительные работы;
- вода в водохранилищах загрязняется органическими и твердыми примесями и требует очистки перед потреблением жителями.
В патенте RU 2407914C1 “Способ и устройство возобновляемого получения электроэнергии и чистой воды” (авт. Байбиков А.С. приор. 18.09.2009) предлагается поднять сборник осадков с помощью привязных аэростатов на уровень облаков (до 3-4 км). Это позволит использовать максимальный напор воды (до 300-400 атм, как в современных дизелях и паровых турбинах!), что позволит получать значительные мощности с компактных высокооборотных гидротурбин и генераторов и дорогую почти дистиллированную воду. Однако в этом патенте не описана конструкция такого летного сборника.
Задачей настоящего изобретения является максимальное облегчение сборника при максимальной площади сбора осадков, минимальное накопление воды для снижения необходимой подъемной силы аэростатов, удобное дистанционное складывание его для удобного и безопасного подъема и спуска устройства.
Это достигается специальной формой матерчатого сборника, надувным устройством для развертывания и свертывания его в поднятом состоянии.
Для реализации изобретения используются специальные разновидности матерчатых поверхностей вращения, обеспечивающие минимальную задержку воды в сборнике, и наполнения развертывающего устройства газом из подъемных аэростатов.
На рис. 1 представлено устройство в рабочем состоянии, а на рис. 2 - в собранном виде.
Сборник состоит из основного матерчатого полотна 1 в виде поверхности вращения специальной формы. Образующая этой поверхности имеет увеличивающийся к оси вращения наклон к плоскости, перпендикулярной оси вращения. К внешнему краю полотна прикреплен раздувающийся торовый баллон 2 с сбросным клапаном 3. Внутренности торового баллона 2 и подъемного аэростата 4 соединены матерчатой трубой 5 с перекрывающим клапаном 6. Вблизи оси вращения основное полотно 1 соединено со сбросной трубой 7. Снаружи сборник охвачен тросовой обвязкой 8, связанной с привязным тросом 9 и обвязкой 10 подъемного аэростата 4.
Сборник в сложенном виде (рис. 2) со сдутым торовым баллоном 2 и перекрытым клапаном 6 поднимается аэростатом 4. Сложенный вид сборника существенно снижает аэродинамические (включая ветровые) нагрузки при подъеме. После подъема на нужную высоту клапан 6 открывается и газ из аэростата 4 надувает торовый баллон 2, расправляя основное полотно 1 и придавая необходимую жесткость конструкции.
Атмосферная влага падает на основное полотно и стекает к центральной сбросной трубе 7. Чтобы толщина слоя воды, накапливающейся к сбросной трубе, существенно не увеличивалась, необходимо увеличивать скорость воды в слое с приближением к оси и сбросной трубе. Это достигается специальной формой основного полотна: увеличением наклона образующей поверхности вращения основного полотна к плоскости, перпендикулярной оси вращения, при приближении к этой оси. Эта форма также снижает боковые аэродинамические (ветровые) нагрузки на сборник (по сравнению, например, с конической). Частными случаями такой формы являются катеноид, псевдосфера.
При спуске перекрывается клапан 6 и открывается сбросной клапан 3 на торовом баллоне. Газ из торового баллона сбрасывается, он теряет жесткость и сборник складывается.
Для наполнения торового баллона может использоваться дополнительный подъемный шар с повышенным давлением и газом, отличным от газа в основном подъемном шаре.
Основное полотно может быть также изготовлено из треугольных или многоугольных криволинейных заготовок-секторов из аэроткани, которые при соединении между собой приближенно описывают гладкую форму летного сборника. Весьма целесообразно на все поверхности сборника нанести супергидрофобное покрытие для увеличения скорости стекания воды и гарантии неприлипания капель воды, утяжеляющих сборник. В качестве клапана 6 может быть использовано простое и легкое пережимное устройство на матерчатой трубе.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является при заданной площади сбора атмосферной влаги минимальный вес конструкции при минимальном накоплении воды. Это существенно снижает необходимую подъемную силу, размеры и стоимость подъемного аэростата. Конструкция также обеспечивает минимальное аэродинамическое сопротивление боковому ветру при подъеме и спуске (в сложенном виде). Форма основного полотна в рабочем состоянии также существенно снижает это сопротивление, по сравнению с конической формой.
Сборник также может использоваться в высоких горах как часть мобильного источника энергии и воды, так как вследствие легкости он может быть доставлен на большую высоту без постройки специальных дорог и не требует мощного крепления к скалам.