nebohod1. Каркас.
2. Обшивка.
3. Гелиоконцентраторы.
4. Объём для горячего воздуха.
5. Термоизоляционная перегородка.
6. Ветрогенератор.
7. Полезный объём.

Каркас строится по принципу геодезической сферы (структуры из треугольных компонентов, покрывающих поверхность сферы). Изобретатель геодезической сферы Бакминстер Фуллер вычислил что такие конструкции становятся все более крепкими с увеличением размера, так как они перераспределяют напряжение по всей поверхности. Это теоретически позволяет строить сферы очень больших размеров и каркас такой сферы может быть из алюминия, нержавеющей стали или титана. Но в нашем случае, планируется построить первый образец аэростата-энергосистемы небольшого размера, до 10 метров в диаметре. Поэтому, в процессе последующей разработки и создания рабочего прототипа, необходимо рассчитать и подобрать наиболее легкий вариант каркаса. Материалом для него скорее всего будет углепластик - чтобы достичь легкости и одновременно надежности конструкции не за счет увеличения размера, а путем правильного расчета сегментов и подбора материала для каркаса.

Обшивка в целом должна быть легкой. Над гелиоконцентраторами она должна быть прозрачной (возможно из оргстекла) - для доступа солнечного света внутрь гелиоконцентраторов. Обшивка части каркаса между гелиоконцентраторами и термоизоляционной перегородкой должна быть герметичной и термостойкой. Для лучшей термоизоляции и сохранения тепла, внутри объёма для горячего воздуха, обшивка этой части может быть двухслойной. Внешний слой может быть устроен так чтобы эта часть обшивки раскрывалась как купол парашюта - на случай резкой потери подъёмной силы, для предотвращения падения и деформации конструкции. Обшивка вокруг отверстий воздуховодов ветроустановки может быть выполнена в виде диффузоров - для увеличения площади улавливания воздушного потока и эффективности ветрогенераторов. Наружная сторона обшивки может использоваться как место для рекламы спонсоров.

Гелиоконцентраторы - подвижные, ориентируемые оптимально на солнце, солнечные коллекторы. Предназначены для нагрева воздуха, внутри сферы, концентрированной солнечной энергией. Они закрепляются к каркасу не жестко, а подвешиваются на систему, которая регулирует наклон гелиоконцентратора соответственно с положением солнца - для лучшей концентрации солнечной энергии. Излишки тепла от гелиоконцентраторов могут перерабатываться в электроэнергию и аккумулироваться.

Объём для горячего воздуха или гелия, либо для горячего воздуха и гелия - если разделить это пространство на две части. Горячий воздух и гелий должны обеспечивать основную подъемную силу для всей конструкции. Воздух внутри сферы будет нагреваться с помощью гелиоконцентраторов, либо электрическими нагревательными элементами - в пасмурное или темное время суток, когда солнечной энергии недостаточно.

Термоизоляционная перегородка используется в основном для того чтобы отделить объём для горячего воздуха от полезного объёма, но дополнительно служит как несущая конструкция. Так, перегородка может быть в верхней части оборудована электрическими нагревательными элементами, которые будут направлены внутрь объёма для горячего воздуха и нагревать там воздух. Это на случай необходимости подъёма аэростата в пасмурное или темное время суток, когда солнечной энергии недостаточно. А в нижней части перегородки можно расположить охлаждающие элементы - на случай использования аэростата в качестве большого кондиционера. Кроме того, эта конструкция может быть оборудована двигателями Стирлинга которые будут использовать перепад в температурах между объемами для производства электроэнергии.

Ветрогенератор с воздуховодами - оборудование для преобразования кинетической энергии ветра в механическую либо электрическую энергию, размещается внутри конструкции. На данный момент рассматривается два основных принципиально разных варианта устройства ветроустановки. Первый, это как на рисунке, воздуховоды располагаются вдоль диаметра сферы, внутри которых находятся горизонтальноосевые ветроприемные устройства с роторами в виде барабана. Внутри воздуховодов могут быть расположены направляющие конфузоры для усиления давления воздушного потока на лопасти ветротурбины. Второй вариант, это ветроустановка карусельного типа с вертикальной осью вращения, которая также может быть оборудована воздуховодами, а может быть без них. Воздуховоды устанавливаются по всей окружности ветроколеса широкой частью в сторону воздушного потока, а узкой частью направлены на лопасти ветроколеса. Это позволит использовать в равной степени воздушный поток с любого направления, по всей окружности ветроколеса. Кроме того, эти два основных варианта ветроустановки имеют много вариантов разных модификаций. А при необходимости большей выработки электроэнергии, ветроустановка может располагаться в несколько уровней и занимать большую часть полезного объёма. Ветрогенератор также служит как дополнительная подъемная сила для всей конструкции.

Полезный объём используется в зависимости от вида конструкции и назначения. В дирижабле там могут быть оборудованы отсеки управления, для пассажиров и грузов. В случае аэростата-энергосистемы внутри полезного объёма располагается оборудование в зависимости от назначения, которое может быть например:
система автономного энергоснабжения;
система орошения для сельского хозяйства;
система энергоснабжения и кондиционирования домов, орошения приусадебных участков;
система дополнительного энергоснабжения и кондиционирования многоквартирных домов и прилегающих территорий;
система для наблюдения и мониторинга лесных массивов, для предупреждения и предотвращения лесных пожаров;
система обеспечения устойчивой мобильной и радиосвязи:
рекламная и праздничная иллюминация;
а также множество других вариантов полезного применения.

Передавать энергию, от аэростата-энергосистемы на землю, предполагается с помощью кабеля, который так же будет удерживать эту конструкцию на определенном месте в воздухе.

Комментарии