ВЕТРО-ГРАВИТАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
WIND-GRAVITY ELECTRIC POWER STATION

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для строительства электростанций, работающих от энергии ветра и гравитации. Известны электростанции, работающие только от энергии ветра. Наиболее совершенна из них ветроэлектростанция, содержащая вертикальный вал, нижний конец которого соединен с электрогенератором, а верхний конец - с горизонтальным ветроколесом, размещенным в трубе, сопряженной с концентратором воздушного потока, состоящим из двух пирамидальных плит, соединенных трапецеидальными стенами, между которыми установлены двустворчатые двери /патент РФ №2285147 - прототип/.
Существенным недостатком этой электростанции, так же, как и всех известных других, является то что из-за разной скорости ветра в разное время электростанция вырабатывает непостоянную мощность, что неприемлемо для потребителей электроэнергии.
Задача изобретения - получение электроэнергии постоянной мощности при переменной скорости ветра. Эта задача решается тем, что в электростанции, содержащей вертикальный вал с прикрепленным к нему горизонтальным ветроколесом, размещенным в трубе, сопряженной с концентратором воздушного потока, состоящим из двух пирамидальных плит и соединяющих их трапецеидальных стен, между которыми установлены двустворчатые двери, и электрогенераторы с вертикальными валами, соединенными с их роторами, вал ветроколеса и валы электрогенераторов охвачены шестернями, между которыми с просветами установлены шестерни большого диаметра с прикрепленными к ним барабанами, на которые намотаны канаты, пропущенные через блоки, закрепленные на опорах, и через блоки с подвешенными на них грузами, причем шестерни барабанов имеют возможность сцепления с шестерней вала ветроколеса и шестернями валов электрогенераторов путем ввода в просветы между ними дополнительных шестерен, при этом все шестерни выполнены коническими.
Ветро-гравитационная электростанция схематически изображена в вертикальном разрезе на чертеже.
Электростанция содержит вертикальный вал 1, к верхнему концу которого прикреплено горизонтальное ветроколесо 2, размещенное в трубе 3, сопряженной с концентратором воздушного потока, состоящего из верхней пирамидальной плиты 4 с краями, поднятыми вверх, и пирамидальной плиты 5 с краями, опущенными вниз. Эти плиты соединены между собой несколькими трапецеидальными стенами 6. Установленные таким образом плиты и стены образуют сужающиеся от периферии к центру каналы. Между стенами 6 установлены двустворчатые двери 7, связанные слабыми пружинами 8 со стенами 6, благодаря натяжению которых двери прижаты к упорам 9, прикрепленным к плитам 4 и 5. Плита 5 опирается на стены 10, которые в свою очередь опираются на плиту 11, которая является потолком здания, предназначенного для размещения в нем обслуживающего персонала, контрольно-измерительных приборов, ремонтных инструментов и запасных деталей.
Вал 1 пропущен через подшипник 12, вмонтированный в плиту 5, и опирается на подпятник 13, прикрепленный к плите 11, на которой с двух сторон от вала 1 установлены электрогенераторы 14 с вертикальными валами 15, соединенными с их роторами. Вал 1 охвачен шестерней 16, а валы 15 охвачены шестернями 17. Между шестернями 16 и 17 расположены шестерни 18 с небольшими просветами между ними, под которыми в нерабочем положении размещены дополнительные шестерни 19, надетые на оси 20, имеющие возможность вертикального перемещения в их держателях 21 поворотами рычагов 22. Диаметр шестерни 18 в несколько раз больше диаметров шестерен 16 и 17. Все шестерни имеют коническую форму.
К шестерням 18 прикреплены барабаны 23, надетые на оси 24. На барабаны намотаны канаты 25, пропущенные через блоки 26, одни из которых закреплены на опорах 27, а на других подвешены бетонные грузы 28. Все элементы электростанции рассчитаны на их устойчивость при самом сильном ветре.
Электростанция работает следующим образом. Ветер какого-либо направления входит во встречные ему каналы концентратора воздушного потока и благодаря их сужению увеличивает свою скорость движения, открывает своим давлением встречные двери 7, преодолевая слабое натяжение пружин 8, прижимает противоположные двери к упорам 9 и устремляется к ветроколесу 2, вращая его вместе с валом 1 и шестерней 16. При изменении направления ветра он входит в другие каналы и открывает другие встречные двери, при этом ранее открытые двери натяжением пружин закрываются, а воздушный поток также устремляется к ветроколесу и вращает его. Таким образом при любом направлении ветра шестерня 16 получает вращательное движение.
Для объяснения работы других элементов электростанции они названы левыми и правыми по расположению их на чертеже. Во время их работы левая и правая шестерни 18 сцепляются или расцепляются с шестернями 16 и 17 путем ввода в просветы между ними или вывода из них шестерен 19 перемещениями их осей 20 вверх или вниз с помощью рычагов 22. Это осуществляется легко и быстро благодаря конической форме шестерен.
При вращении вала 1 и сцеплении правой шестерни 18 с шестерней 16 и сцеплении левых шестерен 17 и 18, как показано на чертеже, правая шестерня 18 вращается вместе с барабаном 23, наматывая на него правый канат 25, который, проходя через блоки 26 и вращая их, натягивается и поднимает правые грузы 28 вверх. Поскольку диаметр шестерни 18 больше диаметра шестерни 16, она вращается вместе с барабаном 23 медленнее, что увеличивает ее крутящий момент и создает большую силу натяжения каната и соответственно большую силу подъема грузов 28.
Одновременно с подъемом правых грузов левые грузы под действием силы гравитации опускаются вниз, натягивая левый канат 25, который сматывается с левого барабана 23 и вращает его вместе с шестерней 18, а она вращает левую шестерню 17 вместе с валом 15 ротора левого электрогенератора 14.
После подъема правых грузов 28 к верху опор 27 и опускания левых грузов к их низу правая шестерня 18 расцепляется с шестерней 16 и сцепляется с правой шестерней 17, а левая шестерня 18 сцепляется с шестерней 16 и расцепляется с шестерней 17. При этом левые грузы 28 поднимаются вверх, а правые грузы 28 опускаются вниз и через барабан 23 и правые шестерни 17 и 18 силой гравитации вращают вал 15 ротора правого электрогенератора 14. И так далее. То есть при подъеме правых грузов левые грузы опускаются и вращают ротор левого электрогенератора, а при подъеме левых грузов правые грузы опускаются и вращают ротор правого электрогенератора. На чертеже показано положение грузов 28 на половине пути их прохождения снизу вверх или сверху вниз.
Грузы 28 поднимаются вверх с переменной скоростью, зависящей от переменной скорости ветра, вращающего ветроколесо 2, а грузы опускаются вниз и вращают роторы электрогенераторов 14 с постоянной скоростью, так как действующие на грузы силы гравитации постоянны. Поэтому каждый электрогенератор 14 при вращении его ротора вырабатывает электроэнергию постоянной мощности.
Переключение работы с одного генератора на другой с помощью рычагов 22 занимает несколько секунд. Продолжительность подъема и опускания грузов, зависящая от емкости барабанов, длины канатов, количества и высоты поддерживающих их опор, составляет несколько недель. Мощность электростанции зависит от диаметра ветроколеса, размеров концентратора воздушного потока, веса грузов, среднемесячной скорости ветра и может достигать 10 тысяч киловатт и выше. При применении таких электростанций, использующих энергию ветра и гравитации, значительно уменьшится сжигание дорогостоящего углеводородного топлива и улучшится экологическая обстановка.