СИСТЕМА ГЕНЕРИРОВАНИЯ ВЕТРОВОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ C ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТРУЙНОГО ТЕЧЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК F03D9/32 F03D9/11 B64B1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе генерирования ветровой электроэнергии, и, более конкретно, к системе генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения, которая способна вырабатывать электроэнергию путем генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения без использования лебедки, преобразуя ветровую электроэнергию в лазер, передавая лазер на землю, а затем преобразуя лазер в электричество на земле.

Уровень техники

Обычное генерирование ветровой электроэнергии использует ветер у земли, но поскольку ветер у земли не быстрый и дует не постоянно, существует ограничение повышения выходной мощности, благодаря чему эффективность генерирования электроэнергии падает, а время, в течение которого генерирование электроэнергии возможно в течение года, ограничено. В частности, существует множество проблем защиты окружающей среды, например, ущерб для леса при транспортировке и монтаже, шум или иное.

В то же время, в верхней части тропосферы всегда существует сильный западный ветер с постоянным направлением по причине воздействия вращения Земли. Такой ветер называют струйным течением.

Таким образом, поскольку сильный ветер всегда дует поблизости от верхней части тропосферы, обильные ветровые ресурсы присутствуют поблизости от верхней части тропосферы. Например, поскольку бесконечная ветровая энергия существует в воздухе, благодаря чему энергию, достаточную для удовлетворения всего спроса на энергию, можно приобрести из воздуха, и это практически не вызывает нарушение состояния окружающей среды, метод генерирования ветровой электроэнергии воздушного базирования был исследован углубленно.

Принцип действия, сходный с тропосферными генераторами ветровой электроэнергии, основывается на преобразовании ветровой энергии на большой высоте в механическую энергию, а затем заставляя аэродинамический корпус, который способен преобразовывать механическую энергию в электрическую энергию, которую можно в целом использовать для гражданских и промышленных целей, постоянно летать.

В простейшей, эффективной и безопасной конфигурации аэродинамический корпус может быть крылом, просто имеющим высокую аэродинамическую эффективность, который заставляют постоянно летать на высоте, которую не может достигнуть генератор воздушного потока, и на которой его невозможно связать с землей посредством высокопрочного троса.

В то же время, системы генерирования ветровой электроэнергии в виде прикрепленных к воздушному судну включают в себя «устройство генерирования электроэнергии типа воздушного судна», «система генерирования ветровой электроэнергии воздушного базирования с использованием поплавка» или их аналоги, но такие методы имеют проблемы, связанные с высокими затратами, необходимыми на разработку самого процесса, и, поскольку в нем встроено множество устройств генерирования электроэнергии, повышается масса, и объем воздушного судна должен относительно увеличиваться, чтобы увеличить плавучую способность, и следовательно здесь имеется проблема, состоящая в повышении требуемых затрат.

Методы, традиционно предлагаемые в отношении устройства генерирования ветровой электроэнергии с использованием воздушного судна, были раскрыты в<Патентном документе 1>-<Патентный документ 3>ниже.

(Патентный документ 1) Номер корейской регистрации патента 10-0933514 (Дата регистрации: 15 декабря 2009 г.) (Наименование изобретения: Система генерирования ветровой электроэнергии с использованием воздушного судна, плавающего в воздухе)

(Патентный документ 2) Номер корейской публикации патента 10-2011-0026314 (Дата публикации: 15 марта 2011 г.) (Наименование изобретения: Система генерирования ветровой электроэнергии, встроенного в тип воздушного судна)

(Патентный документ 3) Номер корейской публикации патента 10-2014-0111414 (Дата публикации: 19 сентября 2014) (Наименование изобретения: Система управления воздушным судном и способом поддержания позиции воздушного судна с использованием ее же)

Раскрытие

Техническая задача

Хотя вышеперечисленные известные уровни техники обладают преимуществом, будучи способными вырабатывать электричество путем плавания воздушного судна в воздухе и генерирования ветровой электроэнергии, используя воздушное судно, поскольку известные уровни техники используют способ, в котором электрическая энергия, приобретенная путем генерирования ветровой электроэнергии в воздушном судне, передается на землю с использованием линии электроэнергии, соединенной с землей, или способ, в котором летательный аппарат опускается к земле, выработанная электроэнергия передается в земную систему, а затем летательный аппарат снова перемещается в воздух, известные уровни техники имеют недостаток в том, что перенос выработанной электроэнергии сложен и его эффективность падает.

В частности, способ, в котором электроэнергия передается путем подключения линии электроэнергии между воздушным судном и земной системы имеет недостаток в том, что сложность также возникает по причине монтажа линии электроэнергии.

Кроме того, поскольку известные уровни техники используют способ, в котором воздушное судно, в котором установлен генератор электроэнергии, зафиксировано на большой высоте с использованием лебедки, и электроэнергия генерируется с использованием сильных ветров на большой высоте, известные уровни техники имеют недостатки в том, что возникают дополнительные затраты на монтаж лебедки, и существует опасение, что может произойти несчастный случай по причине столкновения между лебедкой и другим поплавком.

Следовательно, настоящее изобретение было разработано для решения описанных выше проблем, которые возникают в существующих уровнях техники, и задача настоящего изобретения заключается в обеспечении системой генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения, которая способна вырабатывать электроэнергию путем генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения без использования лебедки, преобразуя ветровую электроэнергию в лазер, передавая лазер на землю, а затем преобразуя лазер в электричество на земле.

Другая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить системой генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения, которая способна принимать электроэнергию, выработанную летательным аппаратом, который выработал электроэнергию в воздухе, используя ретранслирующее судно и заставляя излучать электроэнергию на землю посредством лазера, чтобы, даже если это сложно для летательного аппарата, который выработал электроэнергию посредством генерирования ветровой электроэнергии, напрямую передавать лазер на землю, выработанная электроэнергия могла стабильно передаваться на землю.

Техническое решение

Чтобы выполнить вышеуказанные задачи, система генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения в соответствии с настоящим изобретением включает в себя летательный аппарат, выполненный с возможностью вырабатывать электроэнергию посредством генерирования ветровой электроэнергии, плавая в воздухе и летая автономно без лебедки, и выполненный с возможностью передавать выработанную электроэнергию на землю, и земной узел приема, выполненный с возможностью получать сигнал электроэнергии, передаваемый с летательного аппарата, и преобразовывать сигнал электроэнергии в электричество.

Летательный аппарат может входить в место генерирования электроэнергии или выходить из места генерирования электроэнергии посредством регулирования плавучести.

Летательный аппарат может вырабатывать электроэнергию посредством генерирования ветровой электроэнергии, оставаясь в верхней части тропосферы или поблизости от стратосферы.

Летательный аппарат может включать в себя пропеллер, выполненный с возможностью вращаться в одном направлении по причине струйного течения, генератор электроэнергии, выполненный с возможностью выработки электроэнергии путем преобразования механической энергии, по причине вращательного усилия пропеллера, в электрическую энергию, узел управления генерированием электроэнергии, выполненный с возможностью управления входом или выходом в или из места генерирования электроэнергии, узел регулирования плавучести, выполненный с возможностью увеличения или уменьшения плавучести в соответствии с управлением узлом управления генерированием электроэнергии, узел преобразования лазера, выполненный с возможностью преобразования электроэнергии, выработанной генератором электроэнергии, в лазер, и узел излучения лазера, выполненный с возможностью передачи лазера, преобразованного узлом преобразования лазера, на землю.

Полезные эффекты

В соответствии с настоящим изобретением летательный аппарат для генерирования электроэнергии может автономно летать на большой высоте без использования лебедки, ветровую электроэнергию можно генерировать с использованием сильных ветров струйного течения, ветровую электроэнергию можно преобразовать в лазер и передавать на землю, а затем лазер можно преобразовать в электричество на земле, чтобы выработать электроэнергию. Таким образом, существует преимущество в том, что эффективность и удобство сбора электроэнергии летательного аппарата с земли улучшены.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, электроэнергия, выработанная летательным аппаратом, который выработал электроэнергию в воздухе, может быть получена с использованием ретранслирующего судна и излучена на землю посредством лазера, чтобы, даже если это сложно для летательного аппарата, который выработал электроэнергию посредством генерирования ветровой электроэнергии, напрямую передавать лазер на землю, выработанная электроэнергия могла стабильно передаваться на землю.

Описание чертежей

Фиг. 1 - концептуальная схема системы генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 2 - вид спереди летательного аппарата для генерирования ветровой электроэнергии по фиг. 1;

Фиг. 3 - схема конфигурации варианта осуществления узла генерирования электроэнергии по фиг. 1 и 2;

Фиг. 4 - блок-схема внутренней части летательного аппарата по фиг. 1;

Фиг. 5 - схема конфигурации варианта осуществления земного узла приема по фиг. 1;

Фиг. 6 и 7 - примеры видов, на которых летательный аппарат выполняет генерирование ветровой электроэнергии путем входа и выхода из зоны струйного течения в настоящем изобретении; и

Фиг. 8 - пример вида струйного течения.

Значения ссылочных позиций

1: летательный аппарат

2: струйное течение

11: корпус

20: узел генерирования электроэнергии

21: корпус

22: оперение

23: генератор электроэнергии

24: пропеллер

40: узел регулирования плавучести

41a, 41b: первая и вторая воздушные камеры

42, 43: первый и второй бак хранения

44, 45: первый и второй компрессор

46: узел привода компрессора

50: узел преобразования лазера

60: узел излучения лазера

70: узел управления генерированием электроэнергии

100: земной узел приема

101: узел приема лазера

102: узел преобразования электроэнергии

103: узел хранения электроэнергии

104: охлаждающее устройство

200: ретранслирующее судно

Принципы изобретения

В дальнейшем в этом документе система генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения в соответствии с примерами вариантов осуществления настоящего изобретения будет подробно описана со ссылками на сопровождающие чертежи.

Первый вариант осуществления

Фиг. 1 - схема конфигурации первого варианта осуществления системы генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения в соответствии с примером варианта осуществления настоящего изобретения.

Первый вариант осуществления системы генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения в соответствии с настоящим изобретением включает в себя летательный аппарат 1 и земной узел 100 приема.

Летательный аппарат 1 вырабатывает электроэнергию посредством генерирования ветровой электроэнергии, плавая в воздухе и летая автономно без лебедки, и служит для передачи выработанной электроэнергии на землю.

Желательно, чтобы такой летательный аппарат 1 входил в место генерирования электроэнергии или выходил из места генерирования электроэнергии посредством регулирования плавучести, и еще более желательно, чтобы летательный аппарат 1 преобразовывал выработанную электроэнергию в лазер и передавал лазер на землю. Здесь местом генерирования электроэнергии называют зону струйного течения, которая возникает в верхней части тропосферы или поблизости от стратосферы.

Как показано на фиг. с 1 по 4, летательный аппарат 1 включает в себя пропеллер 24, выполненный с возможностью вращаться по причине струйного течения, генератор 23 электроэнергии, выполненный с возможностью выработки электроэнергии путем преобразования механической энергии, по причине вращательного усилия пропеллера 24, в электрическую энергию, узел 70 управления генерированием электроэнергии, выполненный с возможностью управления входом или выходом в или из места генерирования электроэнергии, узел 40 регулирования плавучести, выполненный с возможностью увеличения или уменьшения плавучести в соответствии с управлением узлом 70 управления генерированием электроэнергии, узел 50 преобразования лазера, выполненный с возможностью преобразования электроэнергии, выработанной генератором 23 электроэнергии, в лазер, и узел 60 излучения лазера, выполненный с возможностью передачи лазера, преобразованного узлом 50 преобразования лазера, на землю.

Здесь пропеллер 24 включает в себя корпус 21 и множество оперений 22, сформированных на корпусе 21 для вращения в том же направлении встречного ветра или попутного ветра, и вращается только в определенном направлении вне зависимости от направления ветра.

Кроме того, узел 40 регулирования плавучести включает в себя первую и вторую воздушные камеры 41а и 41b, которые представляют собой пути протекания воздуха, первый бак 42 хранения, выполненный с возможностью хранения воздуха, второй бак 43 хранения, выполненный с возможностью хранения газа легче воздуха, первый компрессор 44, выполненный с возможностью подавать воздуха в первую воздушную камеру 41а или сбрасывать воздух из первой воздушной камеры 41а, второй компрессор 45, выполненный с возможностью подавать или сбрасывать газ, который легче воздуха, в или из второй воздушной камеры 41b, и узел 46 привода компрессора, выполненный с возможностью управления приводом первого компрессора 44 и второго компрессора 45.

Кроме того, земной узел 100 приема служит для получения сигнала электроэнергии, передаваемого из летательного аппарата 1, и преобразования сигнала электроэнергии в электричество.

Как показано на фиг. 5, такой земной узел 100 приема включает в себя узел 101 приема лазера, выполненный с возможностью получения сигнала электроэнергии, передаваемого из летательного аппарата 1, узел 102 преобразования электроэнергии, выполненный с возможностью преобразования лазера, полученного от узла 101 приема лазера, в электрическую энергию, узел 103 хранения электроэнергии, выполненный с возможностью хранения электроэнергии, преобразованной узлом 102 преобразования электроэнергии, и охлаждающее устройство 104, выполненное с возможностью определять внутреннюю температуру земного узла 100 приема, и, если определенная внутренняя температура равна заданной температуре или выше, выполнить функцию охлаждения для поддержания внутренней температуры приемлемой.

Первый вариант осуществления системы генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения в соответствии с настоящим изобретением, выполненный как указано выше, будет подробно описан ниже.

В первую очередь, летательный аппарат 1 с оборудованием генерирования электроэнергии и оборудованием излучения лазера встроенным в него заставляют войти в зону струйного течения, которая представляет собой место генерирования электроэнергии в верхней части тропосферы или поблизости от стратосферы, которая расположена на большой высоте, без лебедки, используя способ свободного падения.

Затем летательный аппарат 1 с оборудованием генерирования электроэнергии встроенным в него генерирует ветровую электроэнергию, курсируя вдоль струйного течения. Электроэнергия, выработанная генератором 23 электроэнергии, преобразуется в лазер узлом 50 преобразования лазера, сигнал электроэнергии излучается в виде лазера на землю узлом 60 излучения лазером, и на земле лазер получается и преобразуется обратно в электричество.

Здесь толщина струйного течения, который представляет собой сильный ветер на большой высоте, равна от 2 до 3 км в среднем. Средняя скорость струйного течения равна 160 км/ч, и скорость на внешней стороне струйного течения равна приблизительно 30 км/ч. Используя различие скорости ветра между внутренней стороной и внешней стороной струйного течения, генерирование ветровой электроэнергии возможно, заставив летательный аппарат 1 оставаться в струйном течении без лебедки.

С точки зрения физики, если скорость ветра струйного течения и скорость летательного аппарата 1 станут равными, поскольку пропеллер 24 не вращается, электроэнергию невозможно генерировать. И наоборот; если различие возникает между скоростью ветра струйного течения и скоростью летательного аппарата 1, по причине различия, пропеллер 24 вращается и генератор 23 электроэнергии может генерировать электроэнергию.

Следовательно, важно различать между скоростью летательного аппарата 1 и скоростью ветра струйного течения.

Как показано на фиг. 8, существует два типа струйного течения. Одно из них полярное струйное течение, а другое - субтропическое струйное течение. Первое существует между 10 и 13 км над землей и второе существует между 13 и 16 км. Толщина струйного течения равна 3 км в среднем или чаще всего меньше этого. Скорости ветра в верхней и нижней части струйного течения существенно различаются. А именно, интенсивность ветра постепенно повышается (в среднем 400 км/ч) в направлении внутрь струйного течения и низкая (от 130 до 160 км/ч) на его внешней границе. Также скорость ветра равна приблизительно 30 км/ч в областях, кроме струйного течения. Летательный аппарат 1 с оборудованием генерирования электроэнергии встроенным в него ожидает снаружи струйного течения, а затем входит в струйное течение путем почти свободного падения. В этом случае летательный аппарат 1 мгновенно приобретает высокую скорость по причине ветра струйного течения. Однако, пока скорость летательного аппарата 1 не станет равной скорости ветра струйного течения, летательный аппарат 1 выполняет генерирование электроэнергии с использованием различия скорости между летательным аппаратом 1 и струйным течением. Также, если скорость летательного аппарата станет равной скорости струйного течения, летательный аппарат выходит из струйного течения. Летательный аппарат 1 генерирует электроэнергию даже вне струйного течения, используя инерцию, полученную от струйного течения.

Например, сверху или снизу струйного течения летательный аппарат 1 входит в струйное течение с ускорением, которое ниже ускорения свободного падения (9,8 м/с²), но довольно высокое. Даже если в момент входа летательного аппарата 1 в струйное течение летательный аппарат 1 приобретает высокую инерцию по причине скорости ветра струйного течения, и тем самым скорость летательного аппарата 1 повышается, скорость летательного аппарата 1 меньше чем скорость ветра струйного течения. Со временем скорость ветра струйного течения и скорость летательного аппарата 1 станут в результате равными, и тем самым станет невозможным для летательного аппарата 1 генерировать электроэнергию. Пока скорость ветра струйного течения и скорость летательного аппарата 1 не станут равными, по причине скорости летательного аппарата 1 меньше скорости ветра струйного течения выполняется генерирование электроэнергии.

Затем, когда скорость летательного аппарата 1 и скорость ветра струйного течения станут равными, летательный аппарат 1 выходит из струйного течения. В этом случае скорость летательного аппарата 1, который вышел из струйного течения, становится выше чем скорость ветра вне струйного течения по причине инерции, приобретенной от струйного течения. По причине этого, поскольку скорость летательного аппарата 1 выше таковой у внешнего ветра, летательный аппарат 1 способен генерировать электроэнергию.

Если скорость внешнего ветра летательного аппарата 1 и скорость летательного аппарата 1 станут равными, летательный аппарат 1 снова входит в струйное течение. Летательный аппарат 1 генерирует электроэнергию путем повторного выполнения такого процесса.

Фиг. 6 и 7 - примеры видов летательного аппарата 1, выполняющего генерирование электроэнергии, повторяя процесс входа в струйное течение, а затем выходя из струйного течения.

Летательный аппарат 1 также может выходить из струйного течения из средней части струйного течения, т.е. в момент времени, когда скорость ветра струйного течения и скорость летательного аппарата 1 становятся равными, вместо прохождения через струйное течение сверху вниз, по необходимости.

Фиг. 6 и 7 - примеры, когда летательный аппарат 1 входит в струйное течение через верхнюю часть струйного течения и выходит из струйного течения через нижнюю часть струйного течения.

Здесь, если скорость летательного аппарата 1 достигнет скорости струйного течения, вместо выхода из струйного течения через нижнюю часть струйного течения летательный аппарат 1 также может выйти из струйного течения через верхнюю часть струйного течения сразу же. В струйном течении интенсивность ветра постепенно повышается от внешней границы к центру. Летательный аппарат 1 также может входить в струйное течение горизонтально через его внешнюю границу, а затем выходить из струйного течения через внешнюю границу, если скорость летательного аппарата 1 станет равной скорости струйного течения.

В результате летательный аппарат 1 способен генерировать электроэнергию, пока скорость летательного аппарата 1 не станет равной скорости ветра струйного течения. Такие летательные аппараты также могут летать для выполнения оптимального генерирования электроэнергии самостоятельно по причине системы автономного полета. Здесь желательно, чтобы система автономного полета летела вдоль оптимальной линии полета со всесторонним учетом скорости летательного аппарата 1, скорости ветра, времени полета внутри струйного течения, количества генерируемой электроэнергии и иным.

Например, если предполагается, что скорость ветра струйного течения равна 160 км/ч, а скорость летательного аппарата 1 равна 100 км/ч, поскольку различие скорости между летательным аппаратом 1 и ветром струйного течения равно 60 км/ч (=160-100), летательный аппарат 1 генерирует электроэнергию с использованием генератора 23 электроэнергии, который представляет собой оборудование генерирования электроэнергии, установленное в летательном аппарате 1. Здесь направление ветра струйного течения и направление движения летательного аппарата 1 одинаковы.

Далее, если предполагается, что скорость ветра струйного течения равна 160 км/ч, а скорость летательного аппарата 1 равна 160 км/ч, поскольку различие скорости между летательным аппаратом 1 и ветром струйного течения равно 0 км/ч (=160-160), для летательного аппарата 1 станет невозможно генерировать электроэнергию. В этом случае желательно, чтобы летательный аппарат 1 вышел из струйного течения.

Летательный аппарат 1, который вышел из струйного течения, имеет скорость 160 км/ч по причине инерции, приобретенной от струйного течения, скорость внешнего ветра струйного течения равна 30 км/ч, и следовательно различие скорости между летательным аппаратом 1 и внешним ветром струйного течения равно 130 км/ч (=160-30). Следовательно, летательный аппарат 1 генерирует электроэнергию с использованием генератора 23 электроэнергии, который представляет собой оборудование генерирования электроэнергии, установленное в летательном аппарате 1. Здесь направление внешнего ветра струйного течения и направление движения летательного аппарата 1 одинаковы.

Летательный аппарат 1 генерирует электроэнергию, повторно выполняя такую операцию.

Здесь одновременное использование встречного ветра и попутного ветра летательного аппарата 1 и быстрое изменение плавучести летательного аппарата 1 важны.

Для первого в настоящем изобретении, как показано на фиг. 3, реализован пропеллер 24 для вращения в одном направлении вне зависимости от того, является ли ветер встречным ветром или попутным ветром. А именно, пропеллеры 24, обладающие одинаковой формой, установлены на обеих сторонах относительно генератора 23 электроэнергии и множество оперений 22 сформировано на части корпуса 21 каждого пропеллера 24, чтобы пропеллер 24 вращался только в одном направлении вне зависимости от того, является ли ветер встречным ветром или попутным ветром.

Далее для второго путем быстрого увеличения или уменьшения плавучести летательный аппарат 1 побуждают генерировать большое количество электроэнергии за кратчайшее расстояние после входа в струйное течение.

Например, фиг. 6 и 7 - примеры, когда летательный аппарат 1 генерирует электроэнергию, повторяя процесс входа в струйное течение, а затем выхода наружу струйного течения.

На фиг. 6 показана форма, по которой летательный аппарат 1 генерирует электроэнергию, двигаясь на большое расстояние, а на фиг. 7 показана форма, по которой летательный аппарат 1 генерирует электроэнергию, двигаясь на короткое расстояние. На обоих фиг. 6 и 7 летательный аппарат 1 генерирует электроэнергию, двигаясь в форме синусоидальной волны.

На фиг. 6 показана в синусоидальная волна с большой длиной волны, а на фиг. 7 показана в синусоидальная волна с относительно более короткой длиной волны по сравнению с фиг. 6. Если предполагается, что летательный аппарат 1 переместился на такое же расстояние, летательный аппарат 1 может сгенерировать относительно большее количество электроэнергии, если длина волны короткая в сравнении с длинной длиной волны.

Следовательно, чтобы реализовать синусоидальную волну с короткой длиной волны, необходимо быстро повысить или уменьшить плавучесть. Для регулирования плавучести в настоящем изобретении обеспечен узел 40 регулирования плавучести в предварительно определенном месте в летательном аппарате 1. Чтобы быстро повысить или понизить плавучесть, используется баллонет, который обычно используется, или используются баки хранения воздуха и газа легче воздуха (например, гелия или водорода)

Фиг. 2 - вид спереди летательного аппарата 1. Первая и вторая воздушные камеры 41а и 41b, которые представляют собой пути протекания воздуха, сформированы внутри корпуса 31 летательного аппарата 1, первый бак 42 хранения, выполненный с возможностью хранения воздуха, и второй бак 43 хранения, выполненный с возможностью хранения газа легче воздуха, соответственно установлены на нижней левой стороне и нижней правой стороне корпуса 31. Также первый клапан 44, выполненный с возможностью подачи воздуха в первую воздушную камеру 41а или сброса воздуха из первой воздушной камеры 41а, смонтирован в предварительно определенном месте, и второй клапан 45, выполненный с возможностью подачи или сброса газа легче воздуха в или из второй воздушной камеры 41b, смонтирован в предварительно определенном месте. Также узел 46 привода клапана, выполненное с возможностью управлять открытием и закрытием первого клапана 44 и второго клапана 45, обеспечен в предварительно определенном месте в корпусе 31.

Здесь ссылочный номер 20 означает узел генерирования электроэнергии.

Также, хоть это не показано на чертежах, предполагается, что нагреватель, выполненный с возможностью нагревать газ (воздух, гелий, водород), дополнительно включен. Желательно, чтобы нагреватель использовал электричество, сгенерированное генератором 23 электроэнергии.

Если предпринята попытка быстро увеличить плавучесть, нагреватель работает на максимуме, и в этом случае газ легче воздуха подается во вторую воздушную камеру 41b. Если предпринята попытка быстро уменьшить плавучесть, воздух в первом баке 42 хранения подается внутрь летательного аппарата 1, т.е. первую воздушную мембрану 41а, чтобы уменьшить плавучесть.

Здесь две воздушные камеры, т.е. первая и вторая воздушные камеры 41a и 41b, для формирования пути протекания, вдоль которого протекание воздуха и газа легче воздуха обеспечивается внутри летательного аппарата 1. Поскольку воздушные камеры отделены друг от друга перегородкой или ее аналогом, воздух и газ легче воздуха не смешиваются друг с другом.

Если летательный аппарат 1 снова набирает плавучесть (если плавучесть повышается), воздух, поданный внутрь первой воздушной камеры 41а внутри летательного аппарата 1, засасывается внутрь первого бака 42 хранения с использованием первого компрессора 44, а газ легче воздуха, который хранится во втором баке 43 хранения, подается внутрь второй воздушной камеры 41b с использованием второго компрессора 45, чтобы увеличить плавучесть. Здесь, поскольку летательный аппарат 1 расположен на высоте 10 км над землей, температура летательного аппарата 1 равна приблизительно -50°C. Если холодный воздух поступает в летательный аппарат 1, температура газа легче воздуха, который расположен внутри летательного аппарата 1, далее падает. В этом случае газ легче воздуха вводится в большом количестве во вторую воздушную камеру 41b, тем самым плавучесть летательного аппарата 1 увеличивается быстрее.

А именно, чтобы увеличить плавучесть летательного аппарата 1, узел 46 привода компрессора может управлять приводом первого компрессора 44, чтобы воздух сбрасывался из первой воздушной камеры 41а и хранился в первом баке 42 хранения, и может управлять приводом второго компрессора 45, чтобы газ легче воздуха подавался из второго бака 43 хранения во вторую воздушную камеру 41b.

Также, чтобы снизить плавучесть летательного аппарата 1, узел 46 привода компрессора может управлять приводом второго компрессора 45, чтобы газ легче воздуха сбрасывался из второй воздушной камеры 41b и хранился во втором баке 43 хранения, и может управлять приводом первого компрессора 44, чтобы воздух подавался из первого бака 42 хранения в первую воздушную камеру 41а.

Таким образом, заставляя летательный аппарат 1 двигаться по короткой длине волны, путем быстрого увеличения или уменьшения плавучести летательного аппарата 1 с использованием двух баков, количество генерируемой электроэнергии можно увеличить, даже двигаясь на короткое расстояние.

В то же время, электроэнергия, выработанная путем генерирования ветровой электроэнергии с использованием вышеуказанного способа преобразуется в лазер узлом 50 преобразования лазера. Здесь лазер формируется в результате усиления света по такому же принципу, что и усиление сверхвысокой частоты вынужденной эмиссией. Преобразованный лазер передается на землю узлом 60 излучения лазера. Переданный лазер передается в виде сигнала электроэнергии на землю.

Здесь повышение температуры вызывается в летательном аппарате 1 в течение генерирования электроэнергии, преобразования лазера и излучения лазера. Следовательно, чтобы предотвратить случай, в котором летательный аппарат 1 взрывается или устройство внутри летательного аппарата 1 не работает нормально по причине такого повышения температуры, желательно, чтобы было включено охлаждающее устройство, а внутренняя температура летательного аппарата 1 была всегда отрегулирована до приемлемой температуры посредством функции охлаждения. А именно, путем определения внутренней температуры летательного аппарата 1 с использованием датчика температуры, сравнения определенной внутренней температуры с предварительно заданной опорной температурой, и если внутренняя температура выше чем опорная температура, снижения внутренней температуры до близкой к опорной температуре посредством функции охлаждения, охлаждающее устройство всегда поддерживает внутреннюю температуру летательного аппарата 1 приемлемой.

В земном узле 100 приема, расположенном на земле, узел 101 приема лазера получает лазер, переданный от летательного аппарата 1, а узел 102 преобразования электроэнергии преобразует полученный лазер в электрическую энергию. Здесь узел 101 приема лазера может быть реализован с использованием фотоэлектрического элемента.

Электроэнергия, преобразованная узлом 102 преобразования электроэнергии, хранится в узле 103 хранения электроэнергии, а затем распределяется там, где необходима электроэнергия. Прибыль также можно генерировать, продавая электроэнергию энергоснабжающим организациям, которые снабжают электроэнергией по необходимости.

Желательно, чтобы земной узел 100 приема также включал в себя охлаждающее устройство 104, чтобы внутренняя температура земного узла 100 приема поддерживалась приемлемой.

Поскольку лазер, переданный из летательного аппарата 1, может причинить вред человеческому телу, земной узел 100 приема желательно монтировать в безлюдном месте.

Второй вариант осуществления

В соответствии с вышеописанным первым вариантом осуществления, эффективность генерирования ветровой электроэнергии можно повысить при условии, что лазер можно всегда оптимально передавать на землю с летательного аппарата 1, расположенного в стратосфере. Поскольку струйное течение представляет собой очень сильный ветер, летательному аппарату 1, курсирующему вдоль струйного течения, может быть сложно точно излучать лазер в земной узел приема.

Следовательно, чтобы подготовиться к такому случаю, в настоящем изобретении ретранслирующее судно 200 расположено вне зоны струйного течения, отдельно от летательного аппарата 1, а электроэнергия, вырабатываемая в летательном аппарате 1, ретранслируется на землю.

Ссылаясь на фиг. 6 и 7, второй вариант осуществления системы генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения в соответствии с настоящим изобретением применяет летательный аппарат 1 первого варианта осуществления без какого-либо изменения, за исключением того, что во втором варианте осуществления летательный аппарат 1 передает выработанную электроэнергию в ретранслирующее судно 200, расположенное вне зоны струйного течения, вместо преобразования выработанной электроэнергии в лазер и передачи лазера на землю.

Здесь ретранслирующее судно 200 располагается между летательным аппаратом 1 и земным узлом 100 приема, и служит для получения сигнала электроэнергии, передаваемого из летательного аппарата 1, преобразования сигнала электроэнергии в электричество, преобразования электричества обратно в сигнал электроэнергии и передачи сигнала электроэнергии в земной узел 100 приема.

Поскольку летательный аппарат 1 сформирован с такой же конфигурацией, что и у летательного аппарата 1 первого варианта осуществления, и следовательно вырабатывает электроэнергию посредством генерирования ветровой электроэнергии, выполняя такую же операцию, что и летательный аппарат 1 первого варианта осуществления, описание операции выработки электроэнергии летательным аппаратом 1 будет опущено.

Ретранслирующее судно 200 может включать в себя фотоэлектрический элемент, выполненный с возможностью получать сигнал электроэнергии, передаваемый из летательного аппарата 1, узел преобразования электроэнергии, выполненный с возможностью преобразовывать сигнал электроэнергии, полученный фотоэлектрическим элементом, узел преобразования лазера, выполненный с возможностью преобразования электричества, преобразованного узлом преобразования электроэнергии в лазер, и узел излучения лазера, выполненный с возможностью передачи лазера, преобразованного узлом преобразования лазера, на землю. Здесь желательно, чтобы внешняя поверхность ретранслирующего судна 200 была окружена фотоэлектрическим элементом.

Ретранслирующее судно 200 расположено в стратосфере, как и летательный аппарат 1, и зафиксировано в конкретном месте снаружи зоны струйного течения. Чтобы подготовиться к случаю, при котором сложно напрямую передавать лазер от летательного аппарата 1 в земной узел 100 приема, ретранслирующее судно 200 получает лазер, передаваемый от летательного аппарата 1.

Ретранслирующее судно 200 получает лазер, передаваемый от летательного аппарата 1, используя фотоэлектрический элемент, а узел преобразования электроэнергии преобразует полученный лазер в электрическую энергию. Затем узел преобразования лазера преобразует сгенерированную электрическую энергию в лазер. Здесь лазер формируется в результате усиления света по такому же принципу, что и усиление сверхвысокой частоты вынужденной эмиссией. Преобразованный лазер передается на землю узлом излучения лазера.

Здесь повышение температуры также вызвано в ретранслирующем судне 200 в течение получения лазера, преобразования лазера и излучения лазера. Следовательно, чтобы предотвратить случай, в котором ретранслирующее судно 200 взрывается или устройство внутри ретранслирующего судна 200 не работает нормально по причине такого повышения температуры, желательно, чтобы было включено охлаждающее устройство, а внутренняя температура ретранслирующего судна 200 была всегда отрегулирована до приемлемой температуры посредством функции охлаждения.

В земном узле 100 приема, расположенном на земле, узел 101 приема лазера получает лазер, переданный от ретранслирующего судна 200, а узел 102 преобразования электроэнергии преобразует полученный лазер в электрическую энергию. Здесь узел 101 приема лазера может быть реализован с использованием фотоэлектрического элемента.

Электроэнергия, преобразованная узлом 102 преобразования электроэнергии, хранится в узле 103 хранения электроэнергии, а затем распределяется там, где необходима электроэнергия. Прибыль также можно генерировать, продавая электроэнергию энергоснабжающим организациям, которые снабжают электроэнергией по необходимости.

Желательно, чтобы земной узел 100 приема также включал в себя охлаждающее устройство 104, чтобы внутренняя температура земного узла 100 приема поддерживалась приемлемой.

Поскольку лазер, переданный из ретранслирующего судна 200, может причинить вред человеческому телу, земной узел 100 приема желательно монтировать в уединенном месте.

Изобретение, разработанное настоящим изобретателем, было подробно описано вше в соответствии с вариантами его осуществления, но настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления, и очевидно для специалиста в данной области техники, что различные изменения могут быть внесены в настоящее изобретение в объеме, который не отклоняется от его сущности.

Настоящее изобретение относится к системе генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения. Система генерирования ветровой электроэнергии реализована для включения в себя летательного аппарата, выполненного с возможностью выработки электроэнергии посредством генерирования ветровой электроэнергии, плавая в воздухе и летая автономно без лебедки, и выполненного с возможностью передачи выработанной электроэнергии на землю, и земного узла приема, выполненного с возможностью получать сигнал электроэнергии, передаваемый с летательного аппарата, и преобразовывать сигнал электроэнергии в электричество, в которой летательный аппарат входит в место генерирования электроэнергии или выходит из места генерирования электроэнергии посредством регулирования плавучести, летательный аппарат вырабатывает электроэнергию посредством генерирования ветровой электроэнергии, оставаясь в верхней части тропосферы или поблизости от стратосферы, где генерируется струйное течение, и летательный аппарат включает в себя пропеллер, выполненный с возможностью вращаться в одном направлении по причине струйного течения, генератор электроэнергии, выполненный с возможностью выработки электроэнергии путем преобразования механической энергии, по причине вращательного усилия пропеллера, в электрическую энергию, узел управления генерированием электроэнергии, выполненный с возможностью управления входом или выходом в или из места генерирования электроэнергии, узел регулирования плавучести, выполненный с возможностью увеличения или уменьшения плавучести в соответствии с управлением узлом управления генерированием электроэнергии, узел преобразования лазера, выполненный с возможностью преобразования электроэнергии, выработанной генератором электроэнергии, в лазер, и узел излучения лазера, выполненный с возможностью передачи лазера, преобразованного узлом преобразования лазера, на землю. Изобретение направлено на упрощение передачи выработанной электроэнергии. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Система генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения, которая представляет собой систему, генерирующую ветровую электроэнергию с использованием струйного течения, система генерирования ветровой электроэнергии, содержащая:

летательный аппарат, выполненный с возможностью выработки электроэнергии посредством генерирования ветровой электроэнергии, плавая в воздухе и летая автономно без лебедки, и выполненный с возможностью передачи выработанной электроэнергии на землю; и

земной узел приема, выполненный с возможностью получения сигнала электроэнергии, передаваемого из летательного аппарата, и преобразования сигнала электроэнергии в электричество, в котором:

летательный аппарат входит в место генерирования электроэнергии или выходит из места генерирования электроэнергии посредством регулирования плавучести;

летательный аппарат вырабатывает электроэнергию посредством генерирования ветровой электроэнергии, оставаясь в верхней части тропосферы или поблизости от стратосферы, где генерируется струйное течение; и

летательный аппарат включает в себя пропеллер, выполненный с возможностью вращаться в одном направлении по причине струйного течения, генератор электроэнергии, выполненный с возможностью выработки электроэнергии путем преобразования механической энергии, по причине вращательного усилия пропеллера, в электрическую энергию, узел управления генерированием электроэнергии, выполненный с возможностью управления входом или выходом в или из места генерирования электроэнергии, узел регулирования плавучести, выполненный с возможностью увеличения или уменьшения плавучести в соответствии с управлением узлом управления генерированием электроэнергии, узел преобразования лазера, выполненный с возможностью преобразования электроэнергии, выработанной генератором электроэнергии, в лазер, и узел излучения лазера, выполненный с возможностью передачи лазера, преобразованного узлом преобразования лазера, на землю.

2. Система генерирования ветровой электроэнергии по п. 1, в которой пропеллер включает в себя корпус и множество оперений, сформированных на корпусе для вращения в том же направлении встречного ветра или попутного ветра, и вращается только в определенном направлении вне зависимости от направления ветра.

3. Система генерирования ветровой электроэнергии по п. 1, в которой летательный аппарат преобразует выработанную электроэнергию в лазер и передает лазер на землю.

4. Система генерирования ветровой электроэнергии по п. 1, в которой узел регулирования плавучести включает в себя первую и вторую воздушные камеры, которые представляют собой пути протекания воздуха, первый бак хранения, выполненный с возможностью хранения воздуха, второй бак хранения, выполненный с возможностью хранения газа легче воздуха, первый компрессор, выполненный с возможностью подавать воздух в первую воздушную камеру или сбрасывать воздух из первой воздушной камеры, второй компрессор, выполненный с возможностью подавать или сбрасывать газ, который легче воздуха, в или из второй воздушной камеры, и узел привода компрессора, выполненный с возможностью управления приводом первого компрессора и второго компрессора.

5. Система генерирования ветровой электроэнергии по п. 1, в которой земной узел приема включает в себя узел приема лазера, выполненный с возможностью получения сигнала электроэнергии, передаваемого из летательного аппарата, узел преобразования электроэнергии, выполненный с возможностью преобразования лазера, полученного от узла приема лазера, в электрическую энергию, и узел хранения электроэнергии, выполненный с возможностью хранения электроэнергии, преобразованной узлом преобразования электроэнергии.

6. Система генерирования ветровой электроэнергии с использованием струйного течения, которая представляет собой систему, генерирующую ветровую электроэнергию с использованием струйного течения, система генерирования ветровой электроэнергии, содержащая:

летательный аппарат, выполненный с возможностью выработки электроэнергии посредством генерирования ветровой электроэнергии, плавая в воздухе и летая автономно без лебедки, и выполненный с возможностью передачи выработанной электроэнергии;

ретранслирующее судно, выполненное с возможностью получения сигнала электроэнергии, передаваемого из летательного аппарата, преобразования сигнала электроэнергии в электричество, преобразования электричества обратно в сигнал электроэнергии и передачи сигнала электроэнергии на землю; и

земной узел приема, выполненный с возможностью получения сигнала электроэнергии, передаваемого из ретранслирующего судна, и преобразования сигнала электроэнергии в электричество, в котором:

летательный аппарат входит в место генерирования электроэнергии или выходит из места генерирования электроэнергии посредством регулирования плавучести;

летательный аппарат преобразует сигнал электроэнергии в лазер и передает лазер и вырабатывает электроэнергию посредством генерирования ветровой электроэнергии, оставаясь в верхней части тропосферы или поблизости от стратосферы, где генерируется струйное течение; и

летательный аппарат включает в себя пропеллер, выполненный с возможностью вращаться в одном направлении по причине струйного течения, генератор электроэнергии, выполненный с возможностью выработки электроэнергии путем преобразования механической энергии, по причине вращательного усилия пропеллера, в электрическую энергию, узел управления генерированием электроэнергии, выполненный с возможностью управления входом или выходом в или из места генерирования электроэнергии, узел регулирования плавучести, выполненный с возможностью увеличения или уменьшения плавучести в соответствии с управлением узлом управления генерированием электроэнергии, узел преобразования лазера, выполненный с возможностью преобразования электроэнергии, выработанной генератором электроэнергии, в лазер, и узел излучения лазера, выполненный с возможностью передачи лазера, преобразованного узлом преобразования лазера, на землю.

7. Система генерирования ветровой электроэнергии по п. 6, в которой пропеллер включает в себя корпус и множество оперений, сформированных на корпусе для вращения в том же направлении встречного ветра или попутного ветра, и вращается только в определенном направлении вне зависимости от направления ветра.

8. Система генерирования ветровой электроэнергии по п. 6, в которой узел регулирования плавучести включает в себя первую и вторую воздушные камеры, которые представляют собой пути протекания воздуха, первый бак хранения, выполненный с возможностью хранения воздуха, второй бак хранения, выполненный с возможностью хранения газа легче воздуха, первый компрессор, выполненный с возможностью подавать воздух в первую воздушную камеру или сбрасывать воздух из первой воздушной камеры, второй компрессор, выполненный с возможностью подавать или сбрасывать газ, который легче воздуха, в или из второй воздушной камеры, и узел привода компрессора, выполненный с возможностью управления приводом первого компрессора и второго компрессора.

9. Система генерирования ветровой электроэнергии по п. 6, в которой земной узел приема включает в себя узел приема лазера, выполненный с возможностью получения сигнала электроэнергии, передаваемого из летательного аппарата, узел преобразования электроэнергии, выполненный с возможностью преобразования лазера, полученного от узла приема лазера, в электрическую энергию, и узел хранения электроэнергии, выполненный с возможностью хранения электроэнергии, преобразованной узлом преобразования электроэнергии.