ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Полезная модель относится к области ветротехники, а именно к автономным системам освещения на основе вертикально-осевых ветроэнергетических установок, и может быть использована для преобразования энергии ветра в электроэнергию с возможностью ее дальнейшего использования для освещения местности или объектов без передачи от осветительной установки.
Известна ветроэнергетическая установка ортогонального типа с вертикальной осью вращения, содержащая вал, вертикально установленные параллельные лопасти аэродинамического профиля, расположенные на одинаковом расстоянии от оси вращения и связанные с валом, электрогенератор [http://energylogia.com/home/avtonomnost/vetroener-getica.html, дата входа на сайт: 8.06.2016 г.]
К недостатку известной конструкции ветроэнергетической установки следует отнести сравнительно высокую стоимость доставки потребителю полученной электроэнергии при значительной отдаленности мест размещения такой ветроэнергетической установки, поскольку передача электроэнергии происходит по проводам. При этом кроме производства электроэнергии известная установка не способна выполнять другие дополнительные полезные функции, например функцию осветительного прибора. Таким образом, эксплуатация известной ветроэнергетической установки не всегда является рентабельной.
9
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели по количеству существенных признаков и достигаемому техническому результату является ветроэнергетическая установка для наружного освещения, содержащая преимущественно вертикально-осевую ветроэнергетическую установку, соединенную с аккумуляторной батареей, блок управления системой освещения и по крайней мере одну осветительную лампу [см. пат. Украины № 43411 по классам МПК F21L 13/00, F21S 9/00, F03D 9/00, опубликованный 10.08.2009 года в бюл. № 15].
Одним из основных недостатков известного технического решения является ограниченная область применения - система предназначена исключительно для освещения рекламных объектов (вывесок и рекламных щитов). Также среди недостатков следует указать сложность и массивность конструкции, а также сложность монтажа отдельных элементов системы на рекламном объекте с использованием крепежных элементов.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования ветроэнергетической установки для наружного освещения за счет упрощения конструкции и повышения функциональных возможностей, что достигается путем конструктивного изменения взаимного расположения элементов энергетической системы.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в ветроэнергетической установке для наружного освещения, содержащей вертикально-осевую ветроэнергетическую установку, размещенную на мачте, соединенную с аккумуляторной батареей, блок управления системой освещения и осветительные лампы, согласно предложению, осветительные лампы расположены в лопастях вертикально-осевой ветроэнергетической установки, аэродинамические поверхности которых выполнены из прозрачного материала, а внутренние плоскости не аэродинамических поверхностей лопастей покрыты светоотражающим материалом, при этом верхняя часть мачты выполнена вращающейся вместе с лопастями ветроэнергетической установки, а нижняя часть мачты выполнена неподвижной и в ней размещен аккумулятор, а вверху - электрогенератор, неподвижный статор которого размещен непосредственно в мачте, а ротор - на оси вращения вращающейся части мачты.
Кроме того, согласно предложению аэродинамические поверхности лопастей выполнены съемными, например, в виде крышки аэродинамического профиля.
Также согласно предложению аэродинамические поверхности лопастей выполнены преимущественно из пластика, или стеклопластика, или стекла с гладкой или рифленой поверхностью.
Также согласно предложению в качестве осветительной лампы использована люминесцентные или светодиодные лампы.
Перечисленные признаки предлагаемого технического решения являются существенными признаками заявляемой полезной модели, а их совокупность обеспечивает достижение ожидаемого технического результата - расширение функциональных возможностей, в частности обеспечение освещения любых объектов и местности, находящихся вблизи такой энергетической системы, упрощение конструкции, обеспечение компактности системы.
Причинно-следственная связь между существенными признаками предлагаемой полезной модели и полученным техническим результатом заключается в следующем.
За счет установки осветительных ламп непосредственно в лопастях ветроэнергетической установки, последняя помимо своей прямой функции (выработка электроэнергии) может быть одновременно использована для локального освещения местности (территории) в месте ее расположения без использования любых дополнительных элементов оборудования. Таким образом, достигается существенное упрощение конструкции автономной осветительной системы в целом, уменьшение ее габаритов по сравнению с наиболее близким аналогом. Предложенная ветроэнергетическая установка для наружного освещения может выполнять роль рекламного
или иного демонстрационного объекта. Также предлагаемую ветроэнергетическую установку можно использовать как сигнальное устройство (маяк), создавать с ее помощью различные световые эффекты (световые шоу), интенсивность которых будет напрямую зависеть от скорости вращения лопастей (т.е. от скорости ветра на данный момент времени). При этом наиболее рационально использовать конструкцию ветроэнергетической установки именно ортогонального типа, которая имеет параллельные лопасти, расположенные на одинаковом расстоянии от оси вращения. Хотя и другие известные вертикально-осевые конструкции ветроэнергетических установок могут быть успешно использованы для реализации предложенного технического решения.
При этом нет необходимости передавать полученную электроэнергию по проводам к осветительному прибору - энергия вырабатывается электрогенератором, накапливается в аккумуляторной батарее, размещенной в мачте установки, и впоследствии используется для питания установленных на лопастях осветительных ламп. Включение осветительных ламп регулируется блоком управления системой освещения (в зависимости от потребности - постоянно или только в темное время суток).
Следует отметить, что количество осветительных ламп, расположенных в одной лопасти ветроэнергетической установки, не является существенным признаком полезной модели и соответственно может быть любым, равно как и количество лопастей в составе конструкции ветроэнергетической установки.
За счет того, что аэродинамические поверхности лопастей выполнены съемными, например, в виде крышки, появляется возможность оперативной замены осветительных ламп без демонтажа лопастей, чем достигается повышение ремонтопригодности предлагаемой системы освещения. При этом съемная крышка является частью лопасти, что также упрощает конструкцию системы освещения.
За счет возможности выполнения крышки из стекла, стеклопластика, пластика достигается высокая технологичность конструкции - лопасть остается легкой, недорогой в изготовлении, при этом не меняет свои аэродинамические свойства.
За счет предусмотренной возможности использования в качестве осветительных ламп, люминесцентных и/или светодиодных ламп достигается экономичность использования электроэнергии, произведенной ветроэнергетической установкой, вследствие чего предлагаемая система остается функциональной и эффективной даже при ее эксплуатации в условиях слабого ветра или временного его отсутствия.
Дальнейшая сущность предложенного технического решения поясняется совместно с иллюстративным материалом, на котором изображена общая схема предлагаемой ветроэнергетической установки для наружного освещения.
Предлагаемая ветроэнергетическая установка для наружного освещения состоит из ветроэнергетической установки ортогонального типа, размещенной на мачте. Лопасти 1 имеют аэродинамический профиль и жестко прикреплены с помощью радиальных пилонов 2 к вертикальной мачте. Аэродинамические поверхности лопастей 1 выполнены в виде крышек 3 из прозрачного материала. Внутренние плоскости не аэродинамических поверхностей лопастей 1 покрыты светоотражающим материалом 4, например алюминиевой фольгой. Осветительные лампы 5 расположены в лопастях 1 вертикально-осевой ветроэнергетической установки. Верхняя часть 6 мачты выполнена вращающейся вместе с лопастями 1 ветроэнергетической установки. Нижняя часть 7 мачты выполнена неподвижной и в ней (внизу) размещен аккумулятор 8 для накопления электроэнергии в дневное время суток и блок управления 9 системой освещения. Вверху нижней части 7 мачты размещен электрогенератор 10. Электрогенератор 10 имеет неподвижный статор, размещенный непосредственно в мачте, а ротор - на оси вращения вращающейся верхней части 6 мачты.
Предлагаемая ветроэнергетическая установка для наружного освещения работает следующим образом.
Под действием ветра лопасти 1 ветроэнергетической установки вращаются, электрогенератор 10 вырабатывает электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе 8, таким образом, заряжая его. При этом блок управления 9 системой освещения соединяет аккумулятор 2, например, по сигналу датчика освещенности (не показан) с осветительными лампами 5. Последние освещают местность (территорию).
Предложенное техническое решение проверено на практике. Ветроэнергетическая установка для наружного освещения не содержит в своем составе невоспроизводимых на современном этапе развития науки и техники конструктивных элементов или материалов, в частности, в области ветроэнергетики, при этом может быть изготовлена с использованием известных технологий на известном промышленном оборудовании, из чего следует, что данное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость». Вместе с тем в известных источниках патентной и другой научно-технической информации не обнаружено образцов ветроэнергетических установок для наружного освещения с указанной в предложении совокупностью существенных признаков, поэтому предложенное техническое решение считается соответствующим критерию «новизна», а, следовательно, может получить правовую охрану.
К основным техническим преимуществам предложенного технического решения по сравнению с прототипом можно отнести следующее:
расширение функциональных возможностей за счет того, что лопасти ветроэнергетической установки одновременно используются и как осветительные приборы;
отсутствие системы передачи электроэнергии за счет того, что электрогенератор,
аккумулятор и блок управления расположены в мачте ветроэнергетической установки;
высокая ремонтопригодность за счет того, что лопасти выполнены разборными со съемными крышками аэродинамического профиля;
простота обслуживания установки за счет того, что вся система освещения заключена в одной установке.