Устройство для использования солнечной энергии Советский патент 1987 года по МПК F24J2/38 F03G7/02 

ния которого параллельна плоскости колеса 10: В ясную солнечную погоду и при скорости ветра опасного направления менее 8,5 м/с приводы ориентируют зеркало на Солнце. При превы1

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к устройствам для преобразования солнечной и ветровой энергии.

Цель изобретения - повьппение эксплуатационной надежности устройства путем снижения механических нагру- док на приводы ориентации.

На фиг. 1 показана конструктивная схема устройства для использования .солнечной энергии, вид сбоку; на фиг. 2 - несущий механизм для вертикального и горизонтального слежения за Солнцем, фронтальный вид; на фиг. 3 - компоновочная схема размещения устройств в плане.

Устройство для использования солнечной энергии содержит несущий механизм 1 (фиг. 1) для вертикального и горизонтального слежения за Солнцем, закрепленные на нем преобразователи 2 и 3 солнечней и ветровой энергии соответственно и кинематически связанные с несущим механизмом 1 приводы ориентации (не показаны).Несущий механизм 1 (фиг. 2) выполнен в виде плавающей в ванне 4 фундамента 5 платформы -6, имеющей обращенное выступом 7 вниз П-образное поперечное сечение, закрепленных на ней нескольких станин 8 в форме колы- белей и установленных на последних при помощи опорных роликов 9 колес 10 по числу станин 8, причем платформа 6 снабжена расположенными по торцу центрирующими роликами 11 и снаружи по периметру противоопроки- дывающими роликами 12, и один из проводов сцеплен с опорным роликом 9, а другой привод - с центрирую- . щим роликом 11.

Кроме того,преобразователь 2 (фиг. 1) солнечной энергии выполнен в виде закрепленного на колесах 10 зеркала 13 параболической формы из плоских фацет и теплового двигав1355137

шении .указанной скорости ветра опасного направления происходит разворот платформы, которая м,б, установлена непосредственно на фундамент. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

теля 14, расположенного в фокусе зеркала 13.

Преобразователь 3 ветровой энергии выполнен в виде по меньшей мере

одного ветродвигателя 15 с диаметром винта 16 менее 50 м, закрепленного на внешнем колесе 10 с расположением .плоскости вращения винта 16 параллельно плоскости колеса 10.

Предпочтительно,чтобы диаметр винта 16 каждого ветродвигателя 15 выбирался в диапазоне 18-22 м.

Колеса 10 (фиг. 2) образуют решетчатый каркас, жесткость которого обеспечивается спицами 17 (фиг. 1), фиксаторами 18 (фиг. 2) и натяжными элементами 19. Фиксаторы 18 и элементы 19 работают на расстоянии и могут быть выполнены в виде стальных тросов.

Опорные ролики 9 установлены в подшипниках (не показано). Привод может быть сцеплен с несколькими роликами 9. Платформа 6 может быть снабжена клапаном (не показано) при помощи которого воздух может накачиваться или выпускаться,регулируя всплывание или погружение

энергоустановки в ванну 4, которая может быть заполнена водой.При установке на внешнем колесе 10 нескольких ветродвигателей 15 оно дополняется перемычками 20. Ветродвигатели

15 располагаются без создания дополнительной нагрузки на колесо 10. Для увеличения выработки энергии может быть установлено несколько устройств для использования солнечной энергии (фиг. 3).

Устройство работает следующим образом.

В ясную солнечную погоду и при скорости ветра опасного направления

менее 8,5 м/с приводы ориентируют зеркало 13 (фиг. 1) преобразователя

2 на Солнце при помощи роликов 11 поворотом платформы 6 в ванне 4 и при помощи роликов 9 поворотом колес to в станинах 8. При этом в зависимости от направления ветра часть его энергии используется преобразователями 3.

В случае превышения указанной максимальной скорости ветра опасного направления происходит разворот платформы 6 для наиболее полного использования энергии ветра. Ориентация устройства на Солнце прекращается,и срабатыванием клапана в платформе 6 оно может быть установлено непосредственно на фундамент 5.

Пример. Устройство собирают на пяти колесах 10 диаметром 80 м, установленных одно от другого на расстоянии 20 м. При этом используют шестьдесят спиц 17, такое же количество фиксаторов 18 и сто двадцать натяжных элементов 19. Каждое колесо 10 поддерживается сотней роликов 9.

Зеркало 13 имеет шестнадцать несущих панелей решетчатой конструкции размером 20x20 м, на которых закреплены плоски е отражатели размером 1x1 м, положение которых устанавливается один раз при сборке.Общая площадь зеркала 13 достигает 564000 м. Платформа 6 имеет диаметр 90 м и высоту 1,5 м и собрана на железобетонном каркасе, усиленном стеклопластиком. Избыточное давление воздушной подушки составляет 230 мм водяного столба, что предотвращает опрокидывание устройства при скорости ветра 33 м/с.

Ванна 4 имеет внутренний дИаметр 90,2 м и высоту стенки 1 м. Ее стенки выполнены в виде железобетонного каркаса с ребрами жесткости, а дно - В виде основания из бетона,пластика и песка. Тепловой двигатель 14 представляет собой работающую на горя- чем воздухе турбину,связанную с калорифером, работающим на угольной пьши. Тепловой двигатель 14 снабжен генератором. Вырабатываемая мощность составляет 2,5 МВт. На внешнем колесе 10 установлено тринадцать ветродвигателей 15 со средней мощностью каждого порядка 100 кВт. При одной тысяче полезных солнечных часов в год и средней скорости ветра 3,6 м/с на высоте 20 м общая выра0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ботка энергии составляет 5 млн.кВт/ /ч.

Расстояние между отдельными рядами устройств составляет порядка 400 м, чтобы исключить взаимное затенение. Предлагаемое устройство позволяет преобразовывать солнечную и ветровую энергию и минимальными затратами на собственные нужды и повышает его эксплуатационную надежность в различных погодных условиях. Формула изобретения

1 .Устройст во для использования солнечной энергии, содержащее несущий механизм для вертикального горизонтального слежения за Солнцем, закрепленные на нем преобразователи солнечной и ветровой энергии и кинематически связанные с несущим механизмом приводы ориентации, отличающееся тем,что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем снижения механических нагрузок -на приводы ориентации,несущий механизм выполнен в виде плавающей в ванне фундамента платформы, имеющей обращенное выступом вниз П-об- разное поперечное сечение, закрепленных на ней нескольких станин в форме колыбелей и установленнь х на последних при помощи опорных роликов колес по числу станин, причем платформа снабжена расположенными по торцу центрирующими роликами и снаружи по периметру противоопроки- дывающими роликами, один из приводов сцеплен с опорным роликом, а :другой привод - С центрирующим ро- ликом.

2.Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем,что преобразователь солнечной энергии выполнен

в виде закрепленного на колесах зеркала параболической формы из плоских фацет и теплового двигателя, расположенного в фокусе зеркала.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т- л.и чающееся тем, что преобразователь ветровой энергии выполнен в виде по меньшей мере одного ветродвигателя с диаметром винта менее 50 м, закрепленного на внешнем колесе - с расположением плоскости вращения винта параллельно плоскости колеса. 4.Устройство по п. 3, отличающееся тем,что диаметр винта каждого ветродвигателя выбран в диапазоне 18-22 м.

12

y//y %if//////////////7//

Фиг.2

.

И

Фиг.2

.

Изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность устройства путем снижения механических нагрузок на приводы ориентации. Несущий механизм 1 выполнен в виде плавающей в ванне 4 фундамента 5 платформы 6, закрепленных на ней нескольких станин 8 в форме колыбелей и установленных на последних при помощи опорных роликов (Р) 9 колес 10 по числу станин. Платформа 6 имеет П--об- разное поперечное сечение, обращенное выступом 7 вниз. По торцу платформы расположены центрирующие Р 11, а снаружи по периметру - противоопро- кидывающие Р 12. Один из приводов сцеплен с Р 9, а другой - с Р 11. Преобразователь 2 солнечной энергии выполнен в виде закрепленного на колесах 10 зеркала 13 из плоских фацет и теплового двигателя 14, расположенного в фокусе зеркала,Преобразователь 3 ветровой энергии выполнен в виде ветродвигателя 15 с диаметром винта 16 менее 50 м, плоскость врАщеО. ю N % Ч X X ч % ЧХ X ХЧХХХХЛ.хх-ч.х хХ N f5 1В оэ ел ел 00 сн N

fOffm

Редактор И.Горная

Фие. J

Составитель П.Шендерович Техред Л. Сердюкова

Заказ 5721/58 Тираж 660

В 1ИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

Корректор С.Шекмар

Подписное