УСТРОЙСТВО АВТОНОМНОГО СИГНАЛЬНОГО ОСВЕЩЕНИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ НА ОСНОВЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА

Настоящая полезная модель относится к элементам сигнального освещения лопасти ветроэнергетической установки (ВЭУ) с горизонтальной осью вращения.
В настоящее время ВЭУ с горизонтальной осью вращения имеют огни сигнального освещения исключительно на гондоле. При этом лопасти ветроколеса (ротора) крупных ВЭУ достигают длины 100 метров и не оснащены осветительными приборами. Поэтому при работе ВЭУ в темное время суток возникает опасность столкновения воздушного транспорта с движущимися либо находящимися в состоянии покоя лопастями ветроколеса. Данная проблема решается с помощью установки на концах лопастей устройств сигнального освещения. Однако в этом случае энергопитание необходимо передавать на вращающийся объект с помощью токосъемника, что технически, технологически и экономически нецелесообразно. В связи с этим предлагаемое изобретение, являющееся автономным источником питания для освещения каждой лопасти, решает вышеописанные проблемы.
Известна система наружного освещения (заявка РФ на изобретение №2010124047 «Система наружного освещения с альтернативным источником электроснабжения и напорно-эжекторным устройством воспроизводства электроэнергии», F21S 9/00, опубл. 20.12.2011), содержащая альтернативный источник электроэнергии, накопитель энергии - аккумуляторную батарею и источник света, группу переключателей, работающих в режиме «день-ночь». При этом источником альтернативной электроэнергии является ветрогенератор с n-числом лопастей.
Недостатками устройства являются сложность интеграции компонентов системы, отсутствие возможности применения в компактном исполнении внутри лопасти ВЭУ, относительно небольшой ресурс эксплуатации альтернативного источника энергии.
Известен центробежный гравитационный двигатель (заявка РФ на изобретение №2010136799 «Центробежный гравитационный двигатель с лазерным генератором, мгд генератором 6 в прожекторе, фюзеляже самолетов, ракет», H02N 11/00, опубл. 20.03.2012), использующий пьезоэлектрическое возбуждение звука и пластинки ферромагнитных металлов.
Недостатками изобретения являются наличие тел вращения, большие потери на трение, неэкологичность и сложность исполнения.
Известно техническое решение, выбранное в качестве прототипа, (заявка РФ на изобретение №2003132015 «Плавучая электростанция», F03B 13/00. опубл. 10.05.2005), содержащее связанные между собой источник света, выполненный в виде светодиода или светодиодной матрицы, аккумуляторную батарею, пьезоэлектрический генератор, систему управления и датчик сумерек.
Основным недостатком прототипа является отсутствие возможности генерации электроэнергии за счет растяжения-сжатия пьезоэлектрического элемента, ограничение применения в мобильных или подвижных объектах, громоздкость и сложность конструкции, а также высокая цена изделия.
Техническая задача настоящей полезной модели направлена на создание надежной, простой в монтаже и обслуживании системы освещения лопастей ветроэнергетической установки.
Техническая задача достигается тем, что в устройстве автономного сигнального освещения ветроэнергетической установки, содержащем связанные между собой источник света, выполненные в виде светодиода или светодиодной матрицы, аккумуляторную батарею, пьезоэлектрический генератор, систему управления и датчик сумерек, согласно полезной модели, система управления, аккумуляторная батарея и пьезоэлектрический генератор установлены в комле лопасти ветроэнергетической установки, при этом пьезоэлектрический генератор содержит пьезоэлектрическую пластину, один конец которой жестко закреплен внутри лопасти, а на другом конце лопасти в направляющих размещен подвижной груз.
Работа автономного сигнального освещения с энергопитанием от пьезоэлектрического генератора основана на преобразовании механической энергии в электрическую путем растяжения-сжатия пьезоэлектрической пластины в результате возвратно-поступательного движения груза, закрепленного на одном конце пластины в процессе вращения ротора и изменения положения лопасти в пространстве. Другим способом генерации электроэнергии может служить деформация пьезоэлектрической пластины за счет вибраций, возникающих в результате срыва потока с конца лопасти при вращении ветроколеса. В светлое время суток необходимость сигнального освещения лопасти отсутствует, и электроэнергия может аккумулироваться в батареях, также находящихся внутри лопасти.элемента при воздействии гравитационных сил.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где на фиг.1 и фиг.2 представлена схематично конструкция заявляемого устройства.
Устройство автономного сигнального освещения ветроэнергетической установки на основе пьезоэлектрического генератора (фиг.1) содержит светодиод или светодиодную матрицу 1, расположенную на конце лопасти 2, питающуюся от аккумуляторной батареи 3, заряжаемой пьезоэлектрическим генератором 4, состоящим из пьезоэлектрической пластины 5 и груза 6, расположенного в комле лопасти 7. При вращении ротора лопасть 2 меняет ориентацию в пространстве, вследствие чего груз 6 совершает возвратно-поступательные движения по направляющим 8, деформируя пьезоэлектрическую пластину 5, благодаря чему происходит генерация электроэнергии. В светлое время суток, система управления 9 по данным датчика освещенности 10 отключает питание светодиода или светодиодной матрицы 1, заряжая аккумуляторную батарею 3 от пьезоэлектрического генератора 4. В темное время суток система управления 9 по данным датчика освещенности 10 включает питание светодиода или светодиодной матрицы 1, одновременно заряжая аккумуляторную батарею 3.
Другим возможным вариантом исполнения элемента генерации электроэнергии (фиг.2) является пьезоэлектрическая пластина 5, жестко закрепленная внутри лопасти 2, деформируемая и вырабатывающая электроэнергию за счет вибраций, возникающих при работе ВЭУ.