ЛЕТАЮЩАЯ ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Полезная модель относится к ветроэнергетике, а именно - к летающим ветроэлектростанциям, использующих энергию высотных струйных течений воздуха.
Известны летающие ветроэлектростанции (RU 2240444,, 2004; RU 2255021, кл. В64В 1/50, B64L 5/42, F03D 9/00, 2005), выполненные с аэродинамическим корпусом, использующим эффект «воздушного змея» и снабженные ветрогенератором для выработки электрической энергии и передачи ее на наземные потребители через удерживающий ветроэлектростанцию трос.
Наиболее близкой из известных летающих ветроэлектростанций по назначению и технической сущности является летающая ветроэлектростанция (RU 2240444, кл. F03D 9/00, 2004), содержащая летательный аппарат, аэродинамический корпус которого заполнен легким газом и выполнен с возможностью использования летательного аппарата в виде грузового воздушного змея, снабженного ветрогенератором для выработки электрической энергии, якорем и тросом - кабелем для удержания летательного аппарата в потоке струйных течений атмосферного воздуха и передачи электрической энергии на наземный потребитель электрической энергии.
При этом летательный аппарат выполнен в виде аэростата, а для доставки летающей ветроэлектростанции, ее оборудования и обслуживающего персонала к месту потребления электрической энергии необходимо использование отдельных наземных транспортных средств повышенной проходимости или грузовых вертолетов увеличенной дальности действия.
Недостатком известной ветроэлектростанции являются недостаточные функциональные возможности по энергообеспечению средств разведки и добычи полезных ископаемых в районах крайнего Севера и вечной мерзлоты, связанные с недостаточной мобильностью известной ветроэлектростанции.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей летающей ветроэлектростанции.
Техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи, является повышение мобильности летающей ветроэлектростанции.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной технической задачи достигается тем, что летающая ветроэлектростанция, содержащая летательный аппарат, аэродинамический корпус которого заполнен легким газом и выполнен с возможностью использования летательного аппарата в виде грузового воздушного змея, снабженного ветрогенератором для выработки электрической энергии, а также снабженного якорем и тросом - кабелем для удержания летательного аппарата в потоке струйных течений атмосферного воздуха и передачи электрической энергии на наземный потребитель электрической энергии, согласно полезной модели летательный аппарат выполнен в виде дирижабля, содержащего не менее двух маршевых двигателей для транспортировки ветроэлектростанции и ее элементов по воздуху к месту потребления электрической энергии, кабину пилота, диспетчерский пункт дежурного инженера, пассажирский и грузовой салон, установленные с нижней стороны дирижабля.
Выполнение летательного аппарата в виде дирижабля, содержащего не менее двух двигателей для транспортировки ветроэлектростанции и ее элементов по воздуху к месту потребления электрической энергии, кабину пилота, диспетчерский пункт дежурного инженера, пассажирский и грузовой салон, установленные с нижней стороны дирижабля позволяет повысить мобильность летающей ветроэлектростанции за счет сокращения времени свертывания, развертывания и транспортировки ветроэлектростанции. Следствием этого является расширение функциональных возможностей летающей ветроэлектростанции по энергообеспечению, особенно в трудно доступных районах крайнего Севера и вечной мерзлоты.
На фигуре представлена функциональная схема летающей ветроэлектростанции.
Летающая ветроэлектростанция содержит летательный аппарат - дирижабль 1. Корпус 2 дирижабля 1 выполнен жесткой или полужесткой конструкции в форме аэродинамического крыла с возможностью использования его в виде грузового воздушного змея. Полость корпуса дирижабля 1 выполнена с возможностью заполнения легким газом, например водородом или гелием. На корпусе дирижабля 1 подвешен ветрогенератор 3 для выработки электрической энергии. Дирижабль 1 снабжен якорем 4 и тросом - кабелем 5 для удержания заякоренного дирижабля 1 в потоке струйных течений атмосферного воздуха и передачи электрической энергии на наземный потребитель электрической энергии соответственно. Кроме того дирижабль 1 содержит не менее двух маршевых двигателей 6 для транспортировки ветроэлектростанции и ее элементов по воздуху к месту потребления электрической энергии, кабину 7 пилота, диспетчерский пункт 8 дежурного инженера, пассажирский 9 и грузовой салон 10, установленные с нижней стороны дирижабля 1. Для уменьшения вероятности разрыва троса - кабеля 5 под действием собственного веса последний может быть заключен в гибкую герметичную оболочку (шланг), заполненную, как и дирижабль, легким газом, например гелием. Для регулирования подъемной силы и высоты полета дирижабля 1 кроме стандартных аэродинамических рулей в грузовом отсеке дирижабля 1 может быть установлена газовая машина (криокуллер) для изменения объема газообразного гелия в корпусе дирижабля и в шлангах троса - кабеля 5. Криокуллер выполнен в виде теплообменника газа гелия с охлажденным азотом типа КГУ 1600/4.5, снабженного емкостью с жидким гелием, поршневым компрессором типа 1ВУВ-45/150 и/или винтовым компрессором типа «Каскад-80/25, фильтрами осушки гелия, а также - соединительными коллекторами прямого и обратного потока гелия (Криогенные технологии в сверхпроводящем ускорителе. М:, «Наука», 2008, с.771). Диспетчерский пункт 8 дежурного инженера по управляющим и контрольным сигналам соединен с ветрогенераторами 3 и электрическим оборудованием дирижабля 1. Пассажирский 9 салон оборудован спальными местами и комнатой отдыха для диспетчерского состава, пилотов и геологов, а грузовой салон 10 - контейнерами и подъемно-транспортным оборудованием для загрузки якоря 4 и троса - кабеля 5 перед перебазированием ветроэлектростанции в новое место геологоразведки.
Летающая ветроэлектростанция работает следующим образом.
Перед вылетом в новое место геологической разведки и добычи полезных ископаемых в грузовой салон 10 дирижабля 1, находящегося в исходном состоянии на земле, загружается геологическое оборудование, якорь 4 и трос - кабель 5. Одновременно в кабину 7 пилота, в диспетчерский пункт 8 дежурного инженера и в пассажирский 9 салон поднимаются и занимают рабочие и пассажирские места соответствующие специалисты. Далее газовые секции корпуса дирижабля 1 заполняются гелием от собственного источника (газовой машины) или от внешнего источника гелия. После достижения требуемой подъемной силы и при отрыве дирижабля 1 от поверхности Земли на безопасную высоту пилот включает маршевые двигатели 6 для транспортировки ветроэлектростанции и ее элементов по воздуху к месту назначения. При прибытии дирижабля 1 к месту гелий из газовых секций его корпуса стравливается в атмосферу или преобразуется в жидкое состояние газовой машиной. Подъемная сила дирижабля 1 уменьшается, и он опускается на Землю. Из грузового салона 10 выгружается геологическое оборудование, якорь 4 и свободный конец троса - кабеля 5, а также выходит на Землю личный состав геологоразведки и персонал, обслуживающий наземную энергетическую часть ветроэлектростанции. На дирижабле 1 остаются пилоты и дежурные диспетчеры. Далее якорь 4 зацепляют за местные предметы, например за деревья, валуны, или закапывают его в Землю. К нему прикрепляют наземную силовую часть троса - кабеля 5, а его электрическую часть соединяют с клеммами электропитания геологического оборудования. Другую воздушную силовую часть троса - кабеля 5 с помощью растяжек 11 соединяют с корпусом дирижабля 1, обеспечивая угол атаки его аэродинамического корпуса по отношению к направлению ветра на требуемой высоте его планирования в качестве воздушного змея. Электрическую воздушную часть троса - кабеля 5 соединяют с клеммами ветрогенератора 3. После этого газовые секции и/или оболочка корпуса дирижабля 1 заполняются гелием от бортовой газовой машины. Дирижабль 1 поднимается на высоту устойчивых высотных струйных течений воздуха и далее удерживается тросом - кабелем 5 на этой высоте за счет использования аэродинамической подъемной силы «воздушного змея». Под действием встречного ветра вращаются лопасти ветрогенератора 3. Ветрогенератор 3 вырабатывает электрическую энергию, которая через трос - кабель 5 передается на наземный потребитель электрической энергии, в данном примере на геологическое оборудование. После завершения геологической разведки и/или после истощения источника полезных ископаемых работа ветроэлектростанции свертывается. Дирижабль 1 опускается на Землю, снимается наземное оборудование и загружается на борт дирижабля 1. Далее процесс работы ветроэлектростанции повторяется.
Полезная модель разработана на уровне технического предложения.