Устройство для получения электрической энергии

Полезная модель относится к области энергетики и предназначена для извлечения электрической энергии из ветра.
Известен вибрационный безлопастной ветрогенератор, содержащий восемь пар ПВХ-трубок, которые удерживают вертикально в натянутом положении восемь натянутых полотнищ на вращающихся осях, причем полотнища выставлены параллельно направлению ветра, который вызывает змеевидные колебания полосы, которая в свою очередь приводит в движение индукционные катушки в трубках с магнитами (vetronerator.com.ua, Правительство США продает военный патент на безлопастный вибрационный ветрогенератор, 2019).
Недостаток аналога - сложная и громоздкая конструкция, восемь натянутых полотнищ на вращающихся осях.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является аэростатный ветрогенератор, содержащий турбинно-генераторный блок, поднятый над землей аэростатной оболочкой положительной плавучести, заключенной в клеть из прутьев и ремней, привязанную к месту тросами через наземные лебедки, причем оболочка представляет из себя полую плоско-выпуклую линзу, расположенную горизонтально и вниз своим плоским днищем, имеющую сквозной центрально-осевой канал, в котором размещен сопряженный с прутьями клети цилиндрический корпус, где с опорой на подшипники вращается вертикальный вал; на верхнем выступающем из корпуса и аэростатной оболочки конце вала установлена ортогональная турбина, а нижний конец вала через муфту сообщается с ротором генератора; электрический кабель отходит от генератора так, что его свободно свисающая в воздухе часть совпадает с осью симметрии устройства по вертикали, а его нижний незадействованный конец намотан на наземную бухту (Патент на изобретение RU, №2537664, 2015).
Недостаток прототипа - сложная конструкция ортогональной турбины с малым коэффициентом полезного действия, которая размещена в аэростатной оболочке.
Из анализа известных аналогичных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала средств для получения электрической энергии с высоким коэффициентом полезного действия.
Технический результат, на достижение которого направлено данная полезная модель, заключается в повышении коэффициента полезного действия за счет использовании безлопастного электрогенератора, размещенного на поверхности земли.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для получения электрической энергии, включающее аэростатную оболочку положительной плавучести, прикрепленную к поверхности земли тросами с грузами, электрогенератор, причем оно дополнительно снабжен приемной камерой, внутри которой, перед входным конфузором для входа атмосферного воздуха, перпендикулярно ее оси горизонтально размещен цилиндр, обеспечивающий создание вихрей, воздействующих на закрепленные внутри приемной камеры гирлянды из постоянных магнитов-шаров, нанизанных на струны, размещенных в приемной камере вдоль секций рабочей обмотки на магнитопроводе, кроме того устройство снабжено гибким воздуховодом один конец которого открыт и размещен в зоне нижней плоскости аэростатной гибкой оболочки, а другой конец соединен с выходным конфузором приемной камеры.
Кроме того, заявляемое техническое решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, а именно:
- размещенная в приемной камере рабочая обмотка на магнитопроводе выполнена из последовательно соединенных трех секций, образуя между секциями каналы для прохода воздушного потока.
- аэростатная гибкая оболочка имеет форму крыла, обтекаемого потоком воздуха с выпуклой верхней и с вогнутой нижней плоскостью.
Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше, наиболее близкого к нему, является то, что оно дополнительно снабжено приемной камерой внутри которой, перед входным конфузором для входа атмосферного воздуха, перпендикулярно ее оси горизонтально размещен цилиндр, обеспечивающий создание вихрей, воздействующих на закрепленные внутри приемной камеры гирлянды из постоянных магнитов-шаров, нанизанных на струны, размещенных в приемной камере вдоль секций рабочей обмотки на магнитопроводе, кроме того устройство снабжено гибким воздуховодом один конец которого открыт и размещен в зоне нижней плоскости аэростатной гибкой оболочки, а другой конец соединен с выходным конфузором приемной камеры.
Благодаря наличию этих признаков применение предлагаемого устройства позволит повысить коэффициент полезного действия за счет использования электромагнитной системы, которая выполнена в виде нескольких рядов гирлянд из шариков-магнитов, размещенных по ширине рабочей обмотки на магнитопроводе, причем расстояние между рядами равно 2d, где d - диаметр шарика-магнита.
Предлагаемое устройство для получения электрической энергии иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1, 2, и 3.
На фиг. 1 показано устройство для получения электрической энергии.
На фиг. 2 - продольный разрез А-А приемной камеры.
На фиг. 3 - поперечный разрез Б-Б приемной камеры.
Устройство для получения электрической энергии, содержит: аэростатную гибкую оболочку 1, заполненную газом, плотность которого меньше плотности атмосферного воздуха, по периметру (окружность) имеет стропы 2, шайбу 3, к которой крепятся тросы 4 к грузам 5 на поверхности земли, а в середине шайбы 3 проходит гибкий воздуховод 6; приемную камеру 7, размещенную на поверхности земли, которая открыта со стороны входного конфузора 8, а выходной конфузор 9 соединен с гибким воздуховодом 6, на внешней стороне выходит электрический кабель 10, за конфузором 9 стационарно размещен цилиндр 11 с горизонтальной осью, а далее расположен верхний канал 12 и нижний канал 13, которые образованы верхней 14, средней 15 и нижней 16 секциями обмотки с магнитопроводами соответственно 17, 18, и 19, вдоль секций 14, 15 и 16 стационарно установлены ряды гирлянд из шаров-магнитов 20 (примыкая полюсами S и N), нанизанных на струну 21 (из прочного синтетического материала, например капрон) и натянуты между стойками 22. Расстояние между рядами гирлянд равно 2d, где d - диаметр шара-магнита 20 (фиг. 2 и 3).
Работа устройства для получения электрической энергии, осуществляется следующим образом.
При обтекании аэростатной гибкой оболочки 1 ветром на ее верхней поверхности абсолютное значение давления воздуха снижается (www.heuristi.su Распределение давления по профилю крыла). В эту зону низкого давления будет подсасываться атмосферный воздух, поступая через входной конфузор 8, приемную камеру 7 и обтекая цилиндр 11, проходя через верхний 12 нижний 13 каналы, минуя выходной конфузор 9 и по гибкому воздуховоду 6 выходит в атмосферу. Подсосу атмосферного воздуха в зону низкого давления будет способствовать и эффект: теплый воздух у земли будет двигаться вверх в зону с холодным воздухом. При обтекании цилиндра 11 с его верхней и нижней кромок будут срываться вихри, которые поступая в верхний 12 и нижний 13 каналы, образуют в них вихревую дорожку (дорожка Кармана). Эти вихри будут воздействовать на гирлянду, струна 21 с шарами-магнитами 20, натянутая на стойках 22 будет совершать синусоидальные колебания у поверхности обмоток 14, 15,и 16и будут в этих обмотках индуцировать электродвижущую силу, которая поступая по электрическому кабелю 10 на преобразователь (на фиг. 1 не показан) и станет напряжением переменного электрического тока. Процесс выработки электрического переменного тока будет непрерывным. Устойчивость конструкции обеспечивают стропы 2, шайба 3, соединенная тросами 5, прикрепленными к грузам 5 на поверхности земли.
По сравнению с прототипом предложенное устройство позволит повысить КПД и обеспечить надежность его работы.