УСТАНОВКА ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ С ПОМОЩЬЮ ФОТОГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
APPARATUS FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY USING PHOTOVOLTAIC CELLS

Данное изобретение относится к установке для генерирования электрической энергии с помощью фотогальванических элементов, которые находятся на несущей конструкции, образованной, в частности, с помощью несущих тросов и регулировочных тросов или подобного, с возможностью поворота вокруг по меньшей мере приблизительно вертикально ориентированных осей, за счет чего обеспечивается возможность их следования за движением Солнца с востока на запад, и которые, кроме того, выполнены с возможностью поворота вокруг по меньшей мере приблизительно горизонтально ориентированных осей, за счет чего обеспечивается возможность их перестановки в соответствии с возвышением солнца.
Такая установка для получения электрической энергии с помощью фотогальванических элементов известна из WO 2008/064382 А2. В этой известной установке отдельные фотогальванические элементы выполнены в виде прямоугольных пластин, которые выполнены с выступающими горизонтально из их обоих концов осевыми цапфами, которые на своих свободных концах шарнирно соединены с регулировочными тросами, которые направляются с помощью поворотных шкивов и замкнуты. Обе ветви первого из этих двух регулировочных тросов выполнены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости вокруг двух ориентированных в вертикальной плоскости поворотных шкивов, и обе ветви второго из этих обоих регулировочных тросов выполнены с возможностью движения в горизонтальной плоскости вокруг двух ориентированных в горизонтальной плоскости поворотных шкивов, при этом сопряженные друг с другом ветви выполнены с возможностью перестановки относительно друг друга. На первом регулировочном тросе фотогальванические элементы установлены с возможностью поворота вокруг вертикально ориентированных осей, за счет чего при перестановке второго регулировочного троса обеспечивается возможность их следования за движением Солнца с востока на запад. На втором регулировочном тросе фотогальванические элементы установлены с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей, за счет чего с помощью перестановки первого регулировочного троса обеспечивается возможность их следования за углом возвышения Солнца. Поскольку при этом каждый фотогальванический элемент шарнирно соединен с двумя различно ориентированными регулировочными тросами и для всех регулировочных тросов предусмотрены отдельные приводы, то эта установка имеет очень затратное конструктивное выполнение.
Поэтому в основу данного изобретения положена задача создания установки для генерирования электрической энергии с применением множества регулируемых на соответствующее возвышение Солнца фотогальванических элементов, в которой предотвращается присущий известному уровню техники недостаток и которая тем самым имеет существенно упрощенную конструкцию по сравнению с известными конструктивными выполнениями.
Эта задача решается согласно изобретению тем, что фотогальванические элементы закреплены по меньшей мере на приблизительно параллельных друг другу и приблизительно горизонтально ориентированных несущих балках или подобном, причем эти несущие балки или подобное на одном из своих обоих концов установлены на несущем тросе или подобном, с одной стороны, с возможностью поворота вокруг по меньшей мере приблизительно вертикальной оси и, с другой стороны, с возможностью вращения вокруг своей продольной оси, и что эти несущие балки на своем другом конце соединены с поворотным и вращательным устройством, которое образовано с помощью по меньшей мере одного несущего и регулировочного троса.
Предпочтительно, поворотное и вращательное устройство образовано с помощью снабженного двумя приблизительно параллельными друг другу ветвями несущего и регулировочного троса, который выполнен с возможностью перестановки в своем продольном направлении и обе ветви которого выполнены с возможностью перестановки относительно друг друга. Кроме того, между обеими ветвями несущего и регулировочного троса предпочтительно находятся шарнирно соединенные с ними поперечные распорки, которые жестко соединены с соответствующими концами несущих балок или т.п.
Согласно одному предпочтительному варианту выполнения, по меньшей мере одна из несущих балок или подобное установлена на несущей колонне, несущей опоре или подобном с возможностью поворота и вращения относительно нее, при этом, кроме того, на несущей колонне предусмотрено, с одной стороны, поворотное устройство и, с другой стороны, вращательное устройство для этой несущей балки или подобного. Кроме того, поворотные движения и вращательные движения несущей балки, установленной на несущей колонне, несущей опоре или подробном, передаются предпочтительно за счет продольной перестановки несущего и регулировочного троса и за счет перестановки в противоположном направлении обеих ветвей несущего и регулировочного троса, соединенного с этой несущей балкой, на другие несущие балки или подобное.
Согласно одному предпочтительному варианту выполнения установки согласно изобретению для генерирования электрической энергии на обоих концах образованной, в частности, с помощью несущих и регулировочных тросов или подобного несущей конструкции соответственно предусмотрена несущая колонна, несущая опора или подобное, на которых установлены с возможностью поворота, соответственно, вращения находящиеся там несущие балки или подобное, при этом по меньшей мере одна из обеих несущих колонн, несущих опор или подобного выполнена с приводами для поворота и для вращения сопряженной несущей балки или подобного, и несущие балки или подобное для фотогальванических элементов на одном из своих обоих концов установлены на первом несущем тросе с возможностью поворота вокруг по меньшей мере приблизительно вертикальной оси, а также с возможностью вращения вокруг своей продольной оси, и с помощью сопряженного с другими концами несущего и регулировочного троса соединены друг с другом для поворота вокруг по меньшей мере приблизительно вертикальных осей и для вращения вокруг их продольных осей.
Ниже приводится более подробное пояснение предмета изобретения на основе двух примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фиг. 1 - первый пример выполнения установки согласно изобретению, для генерирования электрической энергии с помощью фотогальванических элементов, в аксонометрической проекции;
Фиг. 2 - пример выполнения согласно фиг. 1, в увеличенном по сравнению с фиг. 1 масштабе и в усеченном виде;
Фиг. 3 - пример выполнения согласно фиг. 1, на виде спереди;
Фиг. 4 - деталь фиг. 3;
Фиг. 4а, 4b -детали А и В фиг. 4, в увеличенном масштабе и в разрезе;
Фиг. 5 - второй пример выполнения фотогальванической установки согласно изобретению, в аксонометрической проекции;
Фиг. 5а, 5b - детали С и D фиг. 5, в увеличенном масштабе.
Показанная на фиг. 1-3 установка для генерирования электрической энергии с помощью фотогальванических элементов имеет две опорные колонны 1 и 1b, на которых находится несущая конструкция 2 для фотогальванических элементов 3. Несущая конструкция 2 состоит из несущего троса 21 и из находящегося на расстоянии от него, ориентированного параллельно несущему тросу 21 несущего и регулировочного троса 22 с двумя ветвями 22а и 22b, при этом между несущим тросом 21 и несущим и регулировочным тросом 22 находятся несущие балки 20, 20а и 20b для несущей конструкции 2 фотогальванических элементов 3, которые шарнирно соединены с несущим тросом 21 и несущим и регулировочным тросом 22. Несущая балка 20, соответственно, несущая балка 20b установлены на несущих колоннах 1, соответственно, 1b с возможностью поворота, за счет чего несущие колонны 1 и 1b несут несущую конструкцию 2. В противоположность этому, несущий трос 21 и несущий и регулировочный трос 22 несут несущие балки 20а. На несущих балках 20 и 20а закреплены группы из множества фотогальванических элементов 3. Обе ветви 22а и 22b несущего и регулировочного троса 22, которые расположены вертикально друг над другом, соединены друг с другом с помощью вертикальных поперечных распорок 23 и 23а, которые шарнирно соединены с обеими ветвями 22а и 22b несущего и регулировочного троса 22, например, с помощью шаровых шарниров. Сопряженные с несущими тросами 21 концы несущих балок 20 и 20а установлены на несущем тросе 21, с одной стороны, с возможностью поворота соответственно вокруг вертикальной оси и, с другой стороны, с возможностью вращения вокруг продольных осей несущих балок 20 и 20а. В противоположность этому, другие концы несущих балок 20 и 20а неподвижно соединены с поперечными распорками 23 и 23а, при этом эти концы находятся приблизительно в середине между обеими ветвями 22а и 22b несущего и регулировочного троса 22.
На сопряженном с несущей колонной 1b конце несущей конструкции 2 несущий трос 21 и несущий и регулировочный трос 22 соединены друг с другом с помощью несущей балки 20b, при этом балка 20b шарнирно соединена с поперечной распоркой 23b, которая находится между обеими ветвями 22а и 22b.
На несущей колонне 1 находится первый серводвигатель 4, с помощью которого обеспечивается возможность поворота несущей балки 20 вокруг вертикальной оси в горизонтальной плоскости. Кроме того, на несущей колонне 1 находится второй серводвигатель 5, с помощью которого обеспечивается возможность вращения несущей балки 20 вокруг ее горизонтально ориентированной оси.
За счет поворота несущей балки 20 с помощью приводного двигателя 4 в горизонтальной плоскости это движение передается через поперечную распорку 23 на несущий и регулировочный трос 22, который за счет этого перемещается поступательно в горизонтальной плоскости. Поскольку это установочное движение передается через поперечные распорки 23а на несущие балки 20а, то тем самым все фотогальванические элементы 3 поворачиваются вокруг вертикальных осей, за счет чего они следуют за движением Солнца с востока на запад. С помощью второго серводвигателя 5 вращается соединенная с ним несущая балка 20 вокруг своей продольной оси. Это вращательное движение передается с помощью поперечной распорки 23 на обе ветви 22а и 22b несущего и регулировочного троса 22, за счет чего обе ветви 22а и 22b переставляются относительно друг друга. Это установочное движение передается через поперечные распорки 23а на неподвижно соединенные с ними несущие балки 20а, за счет чего поворачиваются закрепленные на них фотогальванические элементы 3, так что они следуют за углом возвышения Солнца.
Из этого следует, что для обоих установочных движений фотогальванических элементов 3 необходим один единственный выполненный с двумя ветвями 22а и 22b несущий и регулировочный трос 22. Поскольку, кроме того, на каждой из несущих балок 20 и 20а находится множество фотогальванических элементов 3, то за счет этого достигается также существенное упрощение конструкции.
Как показано на фиг. 3, на приводном валу двигателя 4 находится шестерня 41, которая взаимодействует с вращающимся вокруг вертикальной оси зубчатым колесом 42. С зубчатым колесом 42 жестко соединена двуплечая регулировочная балка 43 с возможностью поворота вокруг вертикальной оси вращения зубчатого колеса 42, и которая жестко соединена с несущей балкой 20. Поскольку левый конец несущей балки 20 опирается на сопряженный несущий трос 21 с возможностью поворота вокруг вертикальной оси вращения, то за счет этого несущая балка 20 может поворачиваться в горизонтальной плоскости. Поскольку с правым концом несущей балки 20 соединены с помощью поперечной распорки 23 с возможностью захвата обе ветви 22а и 22b, то за счет этого поперечные распорки 23 также перемещаются поступательно в горизонтальной плоскости, за счет чего поворачиваются также закрепленные на них несущие балки 20а.
Как показано на фиг. 4, несущие балки 20 и 20а могут быть выполнены в виде решетчатой конструкции, которая на своих обоих концах снабжена несущими цапфами 20с, которые на левом конце шарнирно соединены с несущим тросом 21, а на правом конце соединены с поперечными распорками 23 и 23а, концы которых шарнирно соединены с обеими ветвями 22а и 22b несущего и регулировочного троса 22.
На фиг. 4а и 4b детально показано выполнение крепления несущих балок 22 и 20а на несущем тросе 21 и на обеих ветвях 22а и 22b несущего и регулировочного троса 22.
Как показано на фиг. 4а, левый конец несущих балок 20 и 20а выполнен с втулкой 51, в которой установлен палец, который коаксиален несущим балкам 20 и 20а. Таким образом, обеспечивается возможность вращения несущих балок 20 и 20а соответственно вокруг горизонтально ориентированной оси. Палец 52 соединен с помощью изогнутой на 90° скобы 53 с вертикально ориентированным пальцем 54, который установлен в коаксиальной ему втулке 55. За счет этого обеспечивается возможность поворота несущих балок 20 и 20а вокруг вертикальной оси. Втулка 55 зажата на несущем тросе 21.
Правый конец несущих балок 20 и 20а жестко соединен с соответствующей поперечной распоркой 23 и 23а, на свободных концах которых закреплены горизонтально ориентированные втулки 61. В этих втулках 61 установлены горизонтально ориентированные пальцы 62. На пальцах 62 закреплены изогнутые на 90º скобы 63, на других концах которых закреплены вертикально ориентированные пальцы 64, которые установлены с возможностью вращения в коаксиальных с ними втулках 65. Втулки 65 зажаты на обеих ветвях 22а и 22b несущего и регулировочного троса 22.
За счет поворота несущей балки 20 в горизонтальной плоскости это установочное движение передается через поперечную распорку 23 на скобу 63, при этом с помощью пальцев 64, установленных во втулках 65, достигается равнонаправленная перестановка обеих ветвей 22а и 22b несущего и регулировочного троса 22. Эта перестановка передается через поперечные распорки 23а на несущие балки 20а. За счет этих установочных движений фотогальванические элементы следуют за движением Солнца с востока на запад. С помощью установленных во втулках 61 пальцев 62 и поперечной распорки 23 обеспечивается возможность вращения несущей балки 20 относительно обеих ветвей 22а и 22b несущего и регулировочного троса 22, при этом вращательное движение несущей балки 20 за счет поворота поперечной распорки 23 вызывает противонапраленную перестановку обеих ветвей 22а и 22b, за счет чего поворачиваются также поперечные распорки 23а и за счет этого вращаются несущие балки 20а. Посредством этого установочного движения поворачиваются фотогальванические элементы 3 и тем самым следуют за углом возвышения Солнца.
Показанный на фиг. 5а и 5b второй вариант выполнения установки согласно изобретению отличается от первого варианта выполнения лишь тем, что приводной двигатель 5а для несущего и регулировочного троса 22 расположен на несущей балке 20 и вращает через шестерню 51а установленное на несущей балке 20 зубчатое колесо 52а, с которым шарнирно соединены обе ветви 22а и 22b. Несущая балка 20b установлена с возможностью поворота с помощью регулировочной балки 43b на несущей колонне 1b. Кроме того, с поперечной распоркой 23 шарнирно соединен поводок 53, который через шаровой шарнир 54 шарнирно соединен с несущей балкой 20b.
Таким образом, в этом примере выполнения обе ветви 22а и 22b несущего и регулировочного троса 22 переставляются относительно друг друга с помощью приводного двигателя 5а, при этом за счет этого установочного движения поворачиваются поперечные распорки 23а, за счет чего вращаются несущие балки 20а. Таким образом, происходит поворот фотогальванических элементов 3 для их установки на угол возвышения Солнца. Перестановка несущих балок 20а в соответствии с движением Солнца с востока на запад происходит так же, как в первом примере выполнения за счет поворота несущей балки 20, при этом этот поворот передается через несущий и регулировочный трос 22 и через предусмотренные между обеими ветвями 22а и 22b поперечные распорки 23а на несущие балки 20а.
Дополнительно следует указать, что закрепленные на несущих балках 20 и 20а фотогальванические элементы 3 смещены относительно друг друга по высоте, за счет чего максимально предотвращается затенение другими фотогальваническими элементами 3. Кроме того, следует указать, что конструктивное выполнение такой установки может быть выбрано также так, что в средней зоне находится несущая колонна с серводвигателями, от которой несущая конструкция для фотогальванических элементов проходит в обе стороны, при этом на обоих наружных концах предусмотрена соответственно дополнительная несущая колонна или подобного для несущей конструкции.