ОПИСАНИЕ

Устройство относится к гелио- и ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования солнечной и ветровой энергии в электрическую [F03D3 03/00, F03G 6/00, H02N 6/00].

Известен ГЕЛИОАЭРОБАРИЧЕСКИЙ ЭНЕРГОБЛОК [патент РФ N2 2422732], образованный вытяжной прозрачной трубой, ветротурбинами с электрогенераторами и прозрачными ветровыми ловушками. Вытяжная труба снабжена подвижным светоотражающим экраном, а воздушный поток, приводящий ветротурбины с электрогенераторами во вращение, регулируется и активизируется прозрачными ветровыми ловушками, снабженными шиберами, которые направляют воздушный поток при солнечном нагреве от основания вытяжной трубы и ее вершине, а при отсутствии солнечного нагрева - в обратном направлении.

Недостатком аналога является сложная конструкция, а также низкая эффективность преобразования ветровой и солнечной энергий.

Также из уровня техники известна ГЕЛИОВЕТРОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА [патент РФ N22187693], содержащая ветроагрегат, электрогенератор которого установлен на вертикальном стволе, и солнечные батареи. К тыльной части электрогенератора прикреплена балка на подвижном шарнире, при этом одна горизонтальная и две боковые солнечные батареи, связанные между собой поворотными шарнирами и подпружиненные с обоих концов, прикреплены на шарнирах к верхней части балки, а дугообразные солнечные батареи прикреплены на шпильках и стержнях к стволу по его высоте, причем между тыльной частью электрогенератора и глухим днищем балки установлен клин, связанный с ручным приводом через сухарь, прикрепленный к нижней части электрогенератора с помощью планки. Недостатком гелиоветровой энергетической установки является низкая эффективность при использовании ветровой энергии и сложная конструкция для ориентирования по направлению ветра.

Наиболее близким по технической сущности является ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ВЕТРОВОЙ И СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ [патент РФ N22347942], содержащая платформу на которой в подшипниковых опорах установлен вертикальный вал, сообщающийся с ротором электрогенератора, при этом на вертикальном валу жестко закреплены коромысла на концах, которых размещены аэродинамические лопасти, также установка содержит солнечные батареи.

Недостатком прототипа является низкая эффективность преобразования солнечной энергии связанная с расположением солнечных батарей в одной плоскости, а также сложная конструкция и большие габаритные размеры.

Цель решения состоит в повышении удельной энергетической мощности установки.

Достигаемым техническим результатом является увеличение эффективности использования ветровой и солнечной энергий, а также уменьшение массо-габаритных показателей и усовершенствование конструкции установки.

Технический результат достигается за счет того, что установка содержащая платформу, на которой в подшипниковой опоре установлен вертикальный вал, сообщающийся с ротором электрогенератора и солнечные батареи, размещенные сверху, отличающаяся тем, что на вертикальном валу жестко закреплена неподвижная аэродинамическая конструкция, содержащая вертикально установленные панели, на которых размещены солнечные батареи, электрические выходы которых, параллельно соединены с обмоткой ротора электрогенератора и блоком преобразования напряжения, к которому также подключена обмотка стартера электрогенератора.

Предпочтительно, аэродинамическая конструкция состоит из нижнего и верхнего основания, которые соединены вертикальными аэродинамическими лопастями, вокруг аэродинамической конструкции на платформе установлен корпус, который состоит из нижнего основания, жестко установленного на платформе, и верхнего основания, соединенного с нижнем основанием направляющими панелями, при этом на

поверхности верхнего основания корпуса и на поверхности направляющих панелей размещены солнечные батареи.

В частности, электрические выходы солнечных батарей и/или стартера электрогенератора могут быть подключены к аккумуляторной батареи, к выходу которой подключен блок преобразования напряжения.

В частности, направляющие панели могут быть расположены на окружности с центром на продольной оси вертикального вала под углом к касательной.

В частности, корпус может содержать вертикальные опоры-усилители, выполненные с возможностью усиления конструкции при значительных ветровых нагрузках.

В частности, в горизонтальном сечении аэродинамические лопасти могут быть выполнены с толстой хордой и имеют симметричный (квазисимметричный) носок и закрылок.

В частности, вертикальный вал предпочтительно сообщается с ротором электрогенератора зубчатой передачей.

В частности, вертикальный вал может быть установлен в подшипниках верхнего и нижнего основания корпуса.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен общий вид ветрогелиоэнергетической установки.

На фиг.2 представлена ветрогелиоэнергетическая установка в разрезе вид сверху.

На фиг.З представлено горизонтальное сечение аэродинамической лопасти. Осуществление полезной модели

Ветрогелиоэнергетическая установка (см. фиг.1) может устанавливаться, например, на опорных столбах 1, поверх которых размещается платформа 2. На платформе 2 неподвижно установлен корпус верхнее основание 3 и нижнее основание 4 которого соединены между собой, например, четырьмя направляющими панелями 5. На валу б установлена аэродинамическая конструкция 7. Во втулках верхнего 3 и нижнего 4 оснований корпуса установлены подшипники 8, в которых размещается вертикальный вал 6. Аэродинамическая конструкция 7 состоит из нижнего 9 и верхнего 10 оснований соединенных между собой аэродинамическими лопастями 11.

Для установки специально разработан профиль аэродинамической лопасти 11 (см. фиг. 3) с толстой хордой и симметричными (квазисимметричными) носком и закрылком. Такая форма при небольшом ухудшении лобового сопротивления и незначительном снижении подъемной силы позволяет существенно снизить индуктивное сопротивление лопасти и позволяет лопасти эффективно работать на всех углах атаки, во всех секторах устройства, а не в узком диапазоне ветрового фронта.

Устройство легко агрегатируется, как по вертикали, когда можно устанавливать друг на друга сразу несколько устройств, так и по горизонтали, когда несколько устройств могут образовывать энергетические ленты в несколько десятков и сотен метров и километров, например, вдоль береговой линии крупных водоемов и рек, а также по берегам морей.

Также устройство может быть расположено в неудобицах и в зонах отчуждения, например над/под автомобильными и железнодорожными дорогами. При должном исполнении и контроле над его техническим состоянием, гарантирует необходимую безопасность окружающей среде и транспортному потоку.

Ветрогелиоэнергетическая установка работает следующим образом:

Поток воздуха, проходя через направляющие панели 5 корпуса, попадает на аэродинамические лопасти 11, которые передают механическую энергию ветра валу 6. Через зубчатую передачу 12 вала 6 вращение передается на ротор электрогенератора 13. Солнечные батареи 14, расположенные в верхней части верхнего основания 3 корпуса и направляющих панелей 5, преобразуют солнечную энергию в электрическую и подают ее на обмотку ротора электрогенератора 13.

Кроме того, электрический ток от электрогенератора 13 и/или аккумуляторной батареи (на чертежах не указана) может поступать в блок преобразования напряжения (на чертежах не указан), в котором преобразуется в переменный ток заданной частоты, силы и напряжения, что позволяет отказаться от использования дополнительных преобразователей тока, если бы ток вырабатывался только ротором.

Благодаря использованию известных узлов и деталей налаживание серийного промышленного производства установки не представляется сложным технологическим процессом.

Полезными техническими эффектами от использования полезной модели являются:

- улучшение удельной энергетической эффективности до 620-640 ватт на кв. метр в сравнении с аналогами (для ветрогенераторов не более 500 ватт на кв. метр, для солнечных батарей не более 200 ватт на кв. метр) благодаря тому, что установка может одновременно преобразовывать энергию ветра и солнца;

- увеличение энергетической эффективности аэродинамической конструкции 7 за счет того, что аэродинамической лопасть 11 имеет высокое аэродинамическое качество, позволяющее работать во всех углах атаки и во всех секторах увеличивая коэффициент использования ветрового потока, а также существенно снижающее индуктивное сопротивление лопасти при незначительном ухудшении лобового сопротивления и незначительном снижении подъемной силы;

- увеличение энергетической эффективности солнечных батарей 14 за счет того, что их расположение позволяет получать ими энергию прямого и рассеянного солнечного излучения;

- упрощение конструкции за счет того, что устройство имеет внешний неподвижный корпус, внутри которого расположена аэродинамическая конструкция 7;

- уменьшение габаритных размеров установки, за счет усовершенствования конструкции, позволяющей вертикально или горизонтально ее агрегатировать.

В качестве дополнительного положительного эффекта можно выделить снижение уровня шума за счет того, что аэродинамические лопасти ротора закреплены обеими сторонами между основаниями аэродинамической конструкции.