Г А З О Н А П О Л Н Е Н Н Ы Е К О Н С Т Р У К Ц И И
Патенты РФ №49596, 53394, 54196, 65910 предполагают возможность создания материала из стальных тонкостенных трубок, наполненных газом под давлением 300-400атм. Это тонкие длинные трубки, наполненные газом и охваченные кевларовым чулком с запаянными концами, словно трубки в нанотехнологиях. могут представлять собой первичные элементы в масштабе строительных конструкций.
Несмотря на наличие газа под высоким давлением, вследствие тонкой стенки и малого диаметра они полностью безопасны в эксплуатации, а газ под давлением придает им дополнительную жесткость.
В сочетании с крепкими нитями из кевлара, используемые в качестве связки, и соответствующей пропитки, можно получить требуемый материал, обладающий высокой прочностью, легкостью и химической стойкостью. Помимо этого целесообразно отказаться от подвижных элементов, создающих сопла Лаваля.
В этом случае конструкция будет представлять собою гигантский цилиндр, разделенный на сужающие к центру сегменты, а вдоль оси в области повышенной скорости воздушного потока можно поместить турбину Эд Мазура или другой аналогичный преобразователь на магнитных или обычных опорах.
Кольцо Лаваля
В последнее время все чаще проектируются и создаются ветропарки, вырабатывающие в промышленных масштабах энергию, отвечающую жестким требованиям стандартов электрических сетей.
Однако, огромное количество разнесенных друг от друга агрегатов занимают большую площадь для своего размещения, создавая, тем самым, проблемы по строительству, обслуживанию оборудования и аренды земли.
В целях снижения общих затрат в последнее время выдвигаются проекты сравнительно компактного и мощного ветроэнергетического оборудования.
Наиболее известным агрегатом с проектной мощностью до 1 ГВт является турбина американского изобретателя Эд Мазура. Ветротурбина представляет собой огромный вертикально установленный цилиндр с лопастями вытянутыми вдоль оси, висящий на магнитных опорах.
За счет левитации уменьшается практически до нуля трение опорных узлов ветротурбины и, по утверждению разработчиков, это позволяет на 20% увеличить выходную мощность агрегата. Как следует из сообщений, такие агрегаты уже выходят на уровень промышленного производства.
Однако, представляется, что главным достоинством этого агрегата являются наличие элементов, создающих сопло Лаваля, позволяющие охватить поток воздуха с большой площади. Помимо этого ветротурбина с вытянутыми вдоль вертикальной оси лопатками, позволяет обработать большой объем поступающего воздуха и возможность установить тяжелое силовое оборудование в нижней части агрегата.
Все это позволяет конструкции обеспечить более полное использование вертикального измерения, которое в будущем может доходить до километра и более.
.Диаметр лопастей ветроагрегатов, создаваемых по традиционной схеме, как правило, не превышает 60м, при площади охвата порядка 3000м². Дальнейшее увеличение диаметра лопасти ограничивают в основном центробежные силы, действующие на лопасти ветроагрегата.
Ветроагрегат Эд Мазура с помощью кольцевого расположения сопел Лаваля ловит ветер со всех направлений и подает воздушную струю на лопасти турбины, которые вытянуты вдоль оси вращения. Такая схема позволяет обработать воздушный поток сечением в сотни тысяч квадратных метров.
Как видно из рисунков, весь агрегат представляет собой огромное сооружение, находящееся под давлением мощного воздушного потока, поэтому подвижные детали, концентрирующие воздушный поток, испытывают большие переменные нагрузки, что вызывает сомнение в устойчивости сооружения в целом. Представляется, что жесткость конструкции должна быть значительно выше, т.е. ее элементы и связи должны быть достаточно прочными, легкими и устойчивыми. Такую задачу без применения жесткой конструкции и новых материалов, обладающих уникальными строительными свойствами, решить практически невозможно.
Только в этом случае строительная конструкция получит необходимую жесткость легкость и способность обрабатывать большие воздушные потоки
Не секрет, что многие заводы сейчас простаивают или работают по сокращенному графику, испытывая трудности с заказами, хотя повсюду в мире стремительно растет потребность в оборудовании для производства энергии из возобновляемых источников.
Оперативная разработка опытных конструкций и создание промышленного производства энергетических объектов нового поколения способна загрузить производственные мощности в государственном масштабе на многие годы.
Развитие ветроэнергетики, являющейся на сегодня одним из перспективных направлений в производстве энергии из возобновляемых источников, постепенно выходит на новый качественный уровень.
