Lano pre troposférický eolický generátor

Číslo patentu: E 19172

Dátum: 20.01.2010

Autor: Ippolito Massimo

Je ešte 21 strana.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Lano pre troposférický eolický generátorPredkladaný vynález sa týka troposférického eolického generátora obsahujúcehoV príslušnom odbore je známa nová kategória troposférických eolických generátorov,ktoré v súčasnosti vyvíjajú rôzne výskumné skupiny, ktorých spoločným cieľom je využívanie veľkého množstva eolickej energie vo vysokých výškach prostredníctvom šarkanov, krídiel, lietadiel, aerostatov a vzducholodí, upevnených k zemi pomocouSpoločný prevádzkový princíp troposférických eolických generátorov je založený na udržiavaní aerodynamických telies v stave Iietania, pričom tieto telesá sú schopné premieňat veternú energiu vo vysokých výškach na mechanickú energiu schopnú vykonávať prácu, a následne na premene mechanickej energie na elektrickú energiu, ktorá sa môže vo všeobecnosti použit na občianske a priemyselné účely.Vo svojej najjednoduchšej, najúčinnejšej a najbezpečnejšej konfigurácii môže byt aerodynamické teleso jednoducho krídlo s vysokou aerodynamickou účinnosťou,ktoré lieta vo výškach, ktoré nie sú schopné dosiahnut bežné veterné elektrárne, a jeupevnené k zemi pomocou vysoko odolných lán.Alternatívne môže byt aerodynamické teleso aj oveľa zložitejšie, napríklad eolický turbínový rotor, ktorého let zabezpečuje vzducholoď, alebo lietadlo vybavené chvostovými plochami a stabilizačnýmí prvkami.Konkrétne všetky generátory tejto kategórie sú vybavené aspoň jedným upevňovacím lanom, ktoré sa pravidelne navíja a odvíja pomocou navijaka aleboVýhody tohto vynálezu sa môžu využiť nielen pri generátoroch, v ktorých sa využíva otáčanie navijaka na premenu mechanickej energie na elektrickú energiu, ale aj pri generátoroch, v ktorých sa navíjanie a odvíjanie lana používa len na kontrolu výškyletu a trajektórie, alebo ešte jednoduchšie len pri fázach vzlietania a pristávania.Výhody tohto vynálezu sa môžu využit aj pri vlečných systémoch alebo systémochvýroby elektrickej energie na Iodiach a plavidlách na mori založených na šarkanoch.Príklady takýchto eolických generátorov sú uvedené v talianskych patentoch č. 0001344401 a 0001344926 od autora Ippolito Massimo, ktoré opisujú celkový koncept, na ktorom je založený troposférický eolický generátov, v európskom patente č. EP 1672214 od autora Ippolito Massimo, ktorý opisuje konñguráciu karuselového typu, v patentovej prihláške PCT č. PCT WO 2007/129341 od autora Kite Gen Research S.r.I., ktorá opisuje riadiaci systém, a v talianskej patentovej prihláške č.TO 2008 A 000423, ktorá opisuje infraštruktúru generátora vjeho konfigurácii nazvanej yo-yo.Konkrétne energia, ktorá sa dá ziskat prostrednictvom známych generátorov uvedených vyššie, závisí predovšetkým od atmosférických javov, ako je rýchlosť a smer vetra, ktoré sa môžu zhodnotiť pri konštruovaní generátora, ale ktoré Konštruktér nemôže ovplyvniť. Energia, ktora sa dá získať, závisí však aj od presných zvolených konštrukčných možností, ktoré je možné riadiť, ako sú povrchové aVšetky hodnotenia vykonané prihIasovatelom v súvislosti s energiou, ktorá sa dá získat prostredníctvom známych generátorov uvedených vyššie, potvrdili, že spomedzi parametrov, ktoré sú na uváženi konštruktéra, je najdôležitejším prvkom aerodynamická účinnost celkového systému pozostávajúceho z krídla a lán v skutočnosti aerodynamická účinnost rastie kvadraticky vo vzorcoch, ktoré opisujú a predpokladajú množstvo energie, ktoré sa dá ziskat, kým plocha plachty rastie lineárne. Účinnosť plachty, predstavovaná pomerom medzi koeficientom vztlaku a koeficientom odporu, je vo všeobecnosti vysoká v dôsledku aerodynamického tvaruplachty, ktorý má za následok nízku hodnotu koeficienta aerodynamického odporu.Aby sa zlepšila bezpečnost a spoľahlivosť generátorov opísaných prihIasovatelom,bolo zvolené použitie dvojice lán namiesto jedného Iana, ktoré bolo uprednostnená inde, napríklad v patentovej prihláške USA 2008/0210826 od autorov Ockels a kol. Vskutočnosti dvojica lán umožňuje okrem nekontrovaného pádu a straty krídla V prípade pretrhnutia jediného Iana predovšetkým kontrolu trajektórie vetra bez potreby inštalovania elektromechanických komponentov na palube a chráni manévrovaciu schopnost pred chybnými funkciami, poruchami, komunikačnými problémamiprípadných komponentov nainštalovaných na palube šarkana.Dvojica lán ďalej mení zriedkavú udalosť pretrhnutia Iana - napríklad v dôsledku výrobnej chyby - z potenciálne nebezpečnej udalosti na jednoduchý postup regenerácie a údržby pretrhnutie jedného z dvoch lán má v skutočnosti za následok pokles vztlaku krídla a následný pokles napätia pôsobiaceho na zostávajúce lano. Takto je vždy možné dostat krídlo späť na zem rýchlym navinutím zostávajúcehoIana v dôsledku správania sa krídla, ktoré môžeme prirovnať padáku.Rovnaký princíp je tiež prijatý a výhodne sa využíva v prevádzkových podmienkach počas kroku opätovného navíjania Iana, ktorý nasleduje po kroku navíjania a generovanie energie v skutočnosti riadeným uvoľňovaním jedného z lán a udržiavaním napnutia na druhom lane sa krídlo prirodzene dostane do polohy, v ktorej je výsledok aerodynamických síl zložený takmer výhradne odporom, pričom vztlak zostane zanedbateIný. Udržiavaním krídla v tejto konkrétnej Ietovej polohe,ktorá by sa dala definovať ako manéver bočného sklzu, ktorý je analogický k manévru v núdzových situáciách alebo počas letu pilotov lietadla, je možné opätovnenavinút riadiace laná vysokou rýchlosťou s minimálnymi nákladmi na energiu.Použitie dvoch lán má preto za následok zvýšenie celkového odporu oproti riešeniu s jedným Ianom, ale poskytuje nepochybne výhody z hľadiska bezpečnosti aKomerčne dostupné laná však nie sú určené a preto ani optimálne na použitie pre troposférický eolický generátor a sú veľmi obmedzujúcim faktorom celkovej aerodynamickej výkonnosti.Ako je známe, správanie sa Ian v simuláciách je možné opísať približne ako správanie sa hladkého valca nekonečnej dĺžky, križovaného prúdom ortogonálne k osi valca, s odhadovaným koeficientom odporu typicky CD 1,2 v závislosti od experimentálnych údajov vo veternej galérii vo vzťahu k Reynoldsovmu číslutypickému pre mnohé praktické aplikácie. Tento prístup, ktorý nezohladňuje skutočnýtvar, povrchovú drsnost lana, jeho pozdĺžnu pružnosť a pružnosť pri krútení, znamená vo všeobecnosti podcenenie reálnej hodnoty koeficienta odporu.Napríklad lano s mnohými prameňmi môže mať vyšší koeficient odporu, rovnajúci sa CD 1,5, ked je ponorený v homogénnej tekutine. V prípade dlhých lán, kde vzniká jav vibrácie vyvolanej vírmi (vibration induced by vortexes - VIV), koeficient odporu môže dokonca dosiahnuť hodnoty rádovo CD 2,5 - 3, a tiež môžu vznikať sily, ktoré sú ortogonálne k prúdu, ktorému zodpovedá koeficient vztlaku CL. Tento problém je mimoriadne citlivý v mnohých oblastiach aplikácie, konkrétne v námorných oblastiach, kde sú najmä dlhé laná vystavené pôsobeniu prúdov s premenlivou intenzitou, napríklad spojovacie tyče ropných plošín alebo laná tahajúce diaľkovoriadené podmorské plavidlá (remote-controlled submarine vehicles - ROV).Je zrejmé, že existuje veľa príkladov v civilnej oblasti, kde závesné elektrické vedenia alebo spojovacie tyče závesných mostov môžu byt vystavené potenciálne nebezpečným osciláciám. V týchto aplikáciách sa hľadajú predovšetkým riešenia,ktoré sú schopné znížiť amplitúdu oscilácie a zaručiť nepravdepodobnost vzniku nestability pružnej bilancie, a účinnosť sa vyžaduje nezávisle od smeru dopadajúcejV iných aplikáciách sa hľadá predovšetkým zníženie dynamického odporu lana proti tekutine.Spomedzi mnohých navrhovaných metód je možné spomenúť rozloženie drsnosti podľa opakovaných schém, rozloženie povrchových výstupkov a priehlbiniek,špirálovité vinutia, pridávanie pásov tkaniny, viac alebo menej aerodynamicky tuhé alebo pružné kryty.Keď je však lano vystavené opakovaným cyklom navíjania a odvíjania na bubne navijaka, ako je to v prípade vyššie opísaných druhov eolických generátorov,zložitosť technického problému narastá a počet dostupných možností sa zmenšuje.Tento problém sa obzvlášť týka aj oblasti aeronautiky, pretože už v čase dvojplošníkov boli v Anglicku vyvinuté profilované konštrukčné prvky nazvané RAF drôty ako náhrada za spojovacie tyče vyrobené z ocelových lán alebo liatiny. Dôležitost takéhoto javu je možné hodnotit počnúc úvahami o dimenzovaní typického troposférického generátora. Krídlo lietadla môže vytvárať vztlak rádovo 10 kN/mz.

MPK / Značky

MPK: F03D 5/00, D07B 1/16, D07B 1/00, D07B 5/00, D07B 1/02

Značky: troposférický, eolický, generátor

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/29-e19172-lano-pre-troposfericky-eolicky-generator.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Lano pre troposférický eolický generátor</a>

Podobne patenty