ПЕРЕДВИЖНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ - АМФИБИЯ

Техническое решение относится к области энергетики, использующей возобновляемые источники энергии, а более конкретно - к передвижным электростанциям, использующим энергию ветра и волн.
Известна (SU, авторское свидетельство 1657724) ветроустановка, содержащая башню, вертикальный вал, лопасти, установленные с возможностью поворота в вертикальной плоскости на периферийных шарнирах траверс, основные растяжки, при этом башня снабжена роликами с вертикальной осью вращения, а вал -втулкой, соединенной с верхним концом вала, имеющей стойку, беговую дорожку и шарнирные узлы, верхний конец стойки соединен при помощи дополнительных растяжек с периферийными концами траверс, основные растяжки соединены с лопастями на их концах и прикреплены к втулке, а все растяжки снабжены упругими элементами.
К недостаткам установки относятся громоздкость конструкции и низкий коэффициент использования энергии ветра, а также стационарность ее размещения.
Известна (DE, патент 3614110) карусельная гелиоветростанция, содержащая опору с нижним и верхним подшипниками, электрогенератор, солнечные батареи и карусельный ветродвигатель.
К недостаткам гелиоветростанции следует отнести ее низкий КПД и большую энергоемкость, а также стационарность ее размещения.
Известна (RU, патент 2174188) карусельная гелиоветростанция, содержащая опору с нижним и верхним подшипниками, электрогенератор, солнечные батареи и карусельный ветродвигатель. Кроме того, она дополнительно содержит продольную балку, прикрепленную к нижнему подшипнику, и тросы, прикрепленные к балке и верхнему подшипнику, причем к низу балки прикреплен двусторонний магнит с расположенным в нем пустотелыми барабанами и указанный электрогенератор, взаимодействующий через прерывистый вал с пустотелыми барабанами и через редуктор - с карусельным ветродвигателем, установленным на конце балки, а перпендикулярно валу к концу балки и опорному подшипнику прикреплена вертикальная солнечная батарея, к верхнему тросу прикреплены две треугольные солнечные батареи, скрепленные между собой шарниром, а к балке - кронштейнами, при этом сверху барабанов, имеющих дугообразные продольные лопасти, прикреплены пустотелые ограничители, в которые заделаны электропроводные рамки, а барабаны, продольные лопасти и ограничители выполнены из немагнитного материала.
К недостаткам известной установки также следует отнести, кроме сложности ее конструкции, ее низкий КПД и большую энергоемкость, а также стационарность ее размещения.
Известна (RU, патент 2251022) ветроэнергетическая установка, содержащая ветряное колесо с лопастной ветровой турбиной с вертикальной осью вращения, расположенной внутри лопастного воздухонаправляющего аппарата с нижней и верхней крышками, электрогенератор на оси ветровой турбины, накопитель энергии и блок управления, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит фотоэлектрический преобразователь световой энергии, фотоэлектрические элементы которого установлены на верхней крышке воздухонаправляющего аппарата и связаны с накопителем энергии.
К недостаткам известной установки также следует отнести, кроме сложности ее конструкции, ее низкий КПД и большую энергоемкость, а также стационарность ее размещения.
Наиболее близким аналогом разработанной конструкции можно признать (RU, заявка 2006111355) автобус - амфибию с ветроэнергетической установкой и солнечной батареей. Автобус -амфибия содержит дизель-генератор, ветроэнергетическую установку и солнечную батарею, которая установлена на крыше кузова. На одной оси с транспортными колесами автобуса дополнительно установлены гребные колеса с выдвижными лопастями, обеспечивающими передвижение в воде.
Недостатком известного устройства следует признать сложность конструкции, а также низкий КПД.
Техническая задача, решаемая посредством разработанной конструкции, состоит в разработке передвижной электростанции повышенной эффективности.
Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции передвижной электростанции, состоит в обеспечении электроснабжением потребителей во внештатных ситуациях при отсутствии стационарной сети электропитания.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать передвижную электростанцию - амфибию разработанной конструкции. Электростанция - амфибия в базовом варианте содержит платформу - основание, выполненную с возможностью изменения размеров и перемещения на суше и на мелководье в зоне суша-вода, причем на платформе установлены ветрогенератор и электрогенератор, работающий на энергии текучей воды, а также средство передачи генерированной электроэнергии потребителю. Платформа может быть колесной или гусеничной. Однако не исключен вариант реализации разработанной передвижной электростанции, транспортируемой вертолетом. Этот вариант предпочтительно реализуем в случае отсутствия дорог в месте использования электростанции. В случае использования колесной платформы она может быть выполнена как самоходный агрегат, так и буксируемый агрегат. Кроме того, электростанция может дополнительно содержать солнечные батареи, волновой генератор электроэнергии. Все генераторы электрической энергии могут быть подключены непосредственно к потребителю или к аккумуляторной батарее.
Разработанное устройство предназначено, как отмечено ранее, для обеспечения электрической энергией электроснабжением потребителей во внештатных ситуациях при отсутствии стационарной сети электропитания. К внештатным ситуациям в данном случае относятся зоны природных и техногенных катастроф, начальные стадии строительства в удаленных от стационарных электрических сетей местах, временного размещения армейских подразделений и подразделений МЧС, а также аналогичные ситуации.
Наличие платформы - основания, выполненной с возможностью изменения размеров и перемещения на суше и на мелководье в зоне суша-вода, обеспечивает возможность самостоятельного перемещения разработанной установки к месту потребления электроэнергии, а также перемещения ее на другое место в случае изменения окружающей обстановки или перемещения потребителя электроэнергии. В данном случае изменение окружающей обстановки означает, в том числе, изменение основного потока ветра или перемещение на местности русла водного потока. Наличие ветрогенератора и электрогенератора, работающего на энергии текучей воды, обеспечивает практически во всех случаях выработку электрической энергии, поскольку безветренных зон крайне мало, как и мест с отсутствием водных потоков. Для мало вероятного, но все же возможного случая полного безветрия, разработанная установка может дополнительно содержать солнечные батареи, раскладываемые вблизи установки, и/или волновой генератор, помещаемый в непроточный водоем для генерирования электроэнергии за счет движения волн под действием ветра. Наличие средства передачи генерированной электроэнергии потребителю от генераторов различного типа обеспечивает подачу электроэнергии потребителю.
На чертеже приведен один из вариантов реализации разработанной установки, при этом использованы следующие обозначения: ветрогенератор 1, подъемник 2 платформы с ветрогенеатором 1, гидротурбина 3 (электрогенератор, работающий на энергии текучей воды), гидравлическая система 4 удерживания и ориентации гидротурбины 3, система 5 позиционирования рабочей части платформы, система стабилизации 6 положения платформы, двигательная система 7 гусеничного/колесного типа, система управления 8 гидравлического привода и блоки накопительных аккумуляторов.
В базовом варианте реализации заявленное техническое решение представляет собой платформу, выполненную с возможностью изменения размеров и формы. Указанная возможность может быть реализована, в частности, выполнением платформы как набора блоков (аналог конструктора «Лего»), выполненных с возможностью присоединения, предпочтительно, разборного, к боковой поверхности блока, входящего в состав платформы, дополнительного блока. Платформа установлена на движительной системе. Движительная система может быть выполнена гусеничной или колесной. Однако возможен вариант использования комбинированной системы (аналог движительной системы танка БТ-2). Предпочтительно под платформой располагают электрогенератор, работающий на энергии текучей воды, который подключен к средству передачи генерированной электроэнергии потребителю. На платформе, предпочтительно, на подъемнике, размещен ветрогенератор, также подключенный к средству передачи генерированной электроэнергии потребителю. Средства управления, а также накопительные аккумуляторы преимущественно размещены на платформе. Двигатель, в случае использования самоходной платформы, размещен на платформе.
Возможность изменения размеров платформы позволяет провести ее оптимизацию с учетом возможности размещения, как в процессе- генерирования электроэнергии, так и в процессе транспортирования передвижной электростанции - амфибии, различных генераторов электроэнергии, а также дополнительных механизмов.
В качестве ветрогенератора может быть использована система, аналогичная ветрогенераторам типа Exmork или Fortis, конструкция которых позволяет убирать мачту и крылья при транспортировке. Также могут быть использованы ветрогенераторы, аналогичные известным из патентов РФ №№2075643, 2101554, 2132483.
В качестве генераторов, работающих на энергии текущей воды, могут быть использованы электрогенераторы, аналогичные известным из патентов РФ №№2078989, 2435067, 2133374.
В качестве генераторов электроэнергии, работающих на энергии волн акватории, могут быть использованы электрогенераторы, аналогичные известным из патентов РФ №№20870478, 2074328, 2141057.
В качестве солнечной батареи может быть использовано промышленно выпускаемое средство фирмы Exmork.
Желательно, чтобы на платформе был установлен аккумулятор, обеспечивающий при необходимости, начальный этап работы ветрогенератора. Однако при наличии работающих солнечных батарей, генераторов, работающих на энергии волн или текучей среды, ветрогенератор может быть приведен в рабочее состояние с использованием электроэнергии, получаемой от других источников электроэнергии.
В качестве солнечной батареи моет быть использовано промышленно выпускаемое средство фирмы Exmork.
Разработанное устройство работает следующим образом.
Передвижную электростанцию - амфибию размещают в зоне потребления генерированной ее электроэнергии (обычно это зона природных или техногенных катастроф или зона первоначального строительства объектов, куда еще не подведены линии электроснабжения) с учетом возможности использования максимального количества ее генераторов электроэнергии. При этом учитывают долю, вносимую каждым электрогенератором. Так, например, ветрогенератор практически всегда вносит основной вклад в генерирование электроэнергии, по этой причине электростанцию -амфибию размещают с возможностью постоянным ее обдувом ветровым потоком с максимальной энергией. Электрогенератор, работающий на энергии текучей воды, может превышать по выработке электроэнергии ветрогенератор (особенно в случае использования энергии течения горных рек), но обычно он менее эффективен. Все же электростанцию - амфибию предпочтительно размещают либо вблизи реки с обеспечением возможности погружения генератора в текущую воду, либо непосредственно в воде. При наличии в зоне потребления акватории (озеро, море, большой пруд) в акватории размещают волновой генератор, подключая его посредством кабеля к средству передачи генерированной электроэнергии потребителю. Солнечные батареи размещают на платформе электростанции - амфибии или около нее с учетом максимального сбора солнечной энергии в течение дня. При этом солнечные батареи также посредством кабеля подключают к средству передачи генерированной электроэнергии потребителю.
В зависимости от местности, в которой размещена передвижная электростанция - амфибия, может одновременно работать любой набор входящих в ее состав электрогенераторов.
При необходимости в течение любого промежутка времени передвижная электростанция - амфибия может быть перемещена своим ходом или посредством буксировщика или вертолета в любое другое место.
Применение передвижной электростанции - амфибии позволяет обеспечить электроснабжением потребителей во внештатных ситуациях при отсутствии стационарной сети электропитания.