ПАРУС С ЭЛЕМЕНТОМ ЖЕСТКОСТИ, ИМЕЮЩИЙ ФОРМУ ЗАМКНУТОЙ КРИВОЙ, ДЛЯ ВЫСОТНОЙ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к высотной ветроэнергетике и может быть использована в высотных ветроэнергетических установках, предназначенных для преобразования энергии ветра на большой высоте (более 100 м. над поверхностью земли) в электрическую энергию.
Известны высотные ветроэнергетические установки, в которых ветросиловая часть, состоящая из параллельно расположенных парусов, вместе с электрическим генератором поднимается над поверхностью земли при помощи аэродинамических сил (см. пат. США №4572962 МКИ F03D 3/02 опубл. 86.02.25). Недостатком таких устройств является сложность их ветросиловой части.
Известна высотная ветроэнергетическая установка, содержащая два паруса, каждый из которых разделен на секции (см. авт. свид. СССР №1216416 МКИ F03D 5/00, опубл. 86.03.07). Недостатком известного паруса является сложность его конструкции.
Известна высотная ветроэнергетическая установка, в которой контур поперечного сечения паруса жесткой конструкции аналогичен контуру поперечного сечения крыла самолета (см. пат. США №6523781 В2 МКИ В64С 31/06 опубл. 03.02.25). Недостатки такого паруса: высокая стоимость, большая масса, отнесенная к единице площади, сложность управления ориентацией в пространстве.
Наиболее близким к предлагаемому парусу по технической сущности и по количеству сходных существенных признаков является парус, который входит в состав высотной ветроэнергетической установки по авторскому свидетельству СССР №SU 1590628 МКИ F03D 5/00 опубл. 90.09.07, который выбран за прототип.
Работа этой установки поясняется рисунком (см. фиг.1).
Она содержит парус 1, выполненный в виде треугольника, стороны которого представляют собой отрезки прямой, канаты 2, соединенные с парусом и расположенные на барабанах 3, соединенных с электрическими машинами 4 и аэростаты 5, через которые барабаны соединены с парусом при помощи канатов 2.
Канаты 2 наматываются или сматываются с барабанов 3 при движении паруса 1 под действием ветра. Когда канаты сматываются с барабанов, электрические машины 4, связанные механически с барабанами, вырабатывают электрическую энергию, которая поступает в сеть. Когда канаты наматываются на барабаны, электрические машины потребляют энергию от сети.
Когда канаты сматываются с барабанов, ориентацию паруса в пространстве и траекторию его движения выбирают за счет изменения соотношений длин канатов при изменений скоростей вращения электрических машин (путем изменения силы тока в их обмотках) таким образом, чтобы происходил максимальный отбор энергии ветра. При возвращении паруса на прежнее место ориентацию паруса в пространстве и траекторию его движения выбирают такими, за счет изменения соотношений длин канатов, чтобы энергия, затрачиваемая на преодоление аэродинамического сопротивления движению паруса, аэростатов и канатов за время возвращения паруса была минимальной.
Функции соотношений длин канатов от времени получают теоретическим путем и корректируют путем экспериментов.
Расход энергии на возвращение паруса будет значительно меньше, чем та энергия, которая была получена при удалении паруса от барабанов.
Разница этих энергий направляется в сеть потребителя в виде полезного выхода энергии.