181777. lajstromszámú szabadalom • Napkerék
5 181777 6 rácsos szerkezetet alkotnak. A merevítést 4 küllők, a keresztmerevítést 5 távtartók és 6 feszítők biztosítják (2. ábra). A 4 küllők és a 6 feszítők húzásra vannak igénybe véve, így nem feltétlenül kell merev anyagúaknak lenniük, hanem lehetnek például drótkötélből is. Mindez igen kis önsúly mellett teszi lehetővé a megfelelő szilárdságú hordozómechanika kialakítását. Az ilyen módon összeszerelt 3 óriáskerekeket alulról 8 talapzat támasztja alá, méghozzá 7 támgörgők közvetítésével. A 8 talapzatnak a 3 óriáskerekek felőli felülete olyan kialakítású, hogy mintegy bölcsőszerűen öleli körül a 3 óriáskerekeket kerületüknek egy tartományában. A 7 támgörgők forgathatóan vannak a 8 talapzatba ágyazva, ezeken a 7 támgörgőkön tehát a 3 óriáskerekek legördíthetően fekszenek fel. A 3 óriáskerekek, a 7 támgörgők és a 8 talapzat ilyen kialakításával gondoskodunk a függőleges napkövetésről. Mindehhez az ábrán nem ábrázolt hajtás is társul, amely segítségével a 3 óriáskerekek vezérelten mozdíthatók el a 8 talapzathoz képest. Ennek a megoldásnak köszönhetően nincs szükség egyrészt nagyobb erőre az elfordításhoz, másrészt különleges csapágyazásra a 7 támgörgők ágyazásánál. A napkerék súlya ugyanis annyi felé oszlik el, ahány 3 óriáskereket alkalmazunk. Egy 3 óriáskerék pedig sok 7 támgörgővel van kerületét mintegy bölcsőszerűen körülölelő módon alátámasztva, így tehát egy 7 támgörgőre az össz-súlynak csak elenyészően kis része jut. A legördítő hajtást egy vagy több 7 támgörgőre is csatlakoztathatjuk, ekkor eme 7 támgörgők és az illető 3 óriáskerekek között nyomatékátvivő kapcsolatot kell létesíteni. A vízszintes napkövetés egyszerű megvalósítása érdekében a 8 talapzat 9 körasztalon van elhelyezve. A 9 körasztal légpárnás kialakítású: a napkerék összeszerelt állapotában folyadékkal feltöltött 10 úsztatómedencében úszik. Ezt a légpárnás kialakítást ebben a kiviteli alakban úgy valósítottuk meg, hogy a 9 körasztalt az 1. ábrán keresztmetszetben láthatóan U-alakúra készítettük, amely száraival lefelé fordítva bizonyos légpárna bezárását teszi lehetővé. A 9 körasztalt szeleppel is elláthatjuk, amelyen keresztül túlnyomású levegőt szivattyúzhatunk az U-alakú 9 körasztal alá, ami által a napkerék jobban kiemelhető a 10 úsztatómedencéből, illetve beljebb engedhető abba. Ez a megoldás egyúttal lehetőséget teremt arra is, hogy túlzott szélterhelés esetén a napkereket a 10 úsztatómedence fenekére engedjük, így óvjuk meg a felborulástól. A 9 körasztalnak a 10 úsztatómedencében való helyzetét állítjuk be a 11 billenésgátló és 12 központosító görgőkkel. Ezek egyrészről a 9 körasztal függőleges, illetve vízszintes pereméhez, másrészről a 10 úsztatómedencéhez kapcsolódnak. All billenésgátló görgők tengelyei tehát merőlegesek a 12 központosító görgők tengelyeire. Ezek közül a görgők közül egyet vagy akár többet is hajtással láthatunk el, ezzel gondoskodhatunk a vezérelt vízszintes napkövetésről. Ez a megoldás mindenféle csapágyazást szükségtelenné tesz. A 10 úsztatómedencében levő folyadék akár közönséges víz is lehet, a benne légpárnán úszó napkerék elfordítása minimális erőbefektetést igényel, még szélsőséges meteorológiai körülmények között is. Ennek a hirtelen ébredő erős szél esetén van különösen jelentősége, ilyenkor a napkereket gyorsan „szélbe kell állítani”, azaz a napkerék hoszszanti tengelyét a széliránnyal párhuzamosan kell állítani. Ilyenkor jutnak szerephez a napkerék másik példakénti kiviteli alakjában az egyik szélső 3 óriáskerekére szerelt 13 szélerőgépek (3. ábra). A 13 szélerőgépek lapátjainak síkja ugyanis párhuzamos a 3 óriáskerekek síkjával, amely abban a helyzetben, amikor a napkerék szélben áll, merőleges a szélirányra. Ezen a szélső 3 óriáskeréken több 13 szélerőgép is elhelyezhető, annál is inkább, mert kísérletek igazolták, hogy azok a szélerőgépek tudják a leghatásosabban kihasználni a szélenergiát, amelyek lapátjának átmérője 20 m körül van. A több 13 szélerőgép felszerelése érdekében a szélső 3 óriáskereket 14 hidakkal lehet kiegészíteni, amelyek ennek a 3 óriáskeréknek a merevségét is fokozzák. Ezzel a megoldással a 13 szélerőgépeket úgy lehet elhelyezni a 3 óriáskeréken, hogy az általuk ébredt erők részben kiegyensúlyozzák egymást, a napkerékre nézve tehát nem jelentenek különösebben nagy terhelést. Ezzel a napkerék egy mechanikai egységben válik alkalmassá napenergia és/vagy szélenergia hasznosítására. A találmány szerinti napkerék méretviszonyainak jobb érzékelhetősége érdekében az alábbiakban egy példakénti konkrét méretezési esetet mutatunk be. Legyen öt darab 3 óriáskerék a napkerékben, ezeknek átmérője 80 m és egymástól való távolságuk 20 m. A 4 küllők legyenek vékony gömbvasból, az 5 távtartók rácsos szerkezetűek és a 6 feszítők drótkötélből. Ekkor hatvan darab 4 küllőt, hatvan darab 5 távtartót és százhúsz darab 6 feszítőt alkalmazunk. A 3 óriáskerekek ötszáz, tehát 3 óriáskerekekként száz darab 7 támgörgőn fordulnak el a 8 talapzathoz képest. Az 1 tükör parabolikus, tizenhat darab 20 x 20 m rácsos szerkezetű hordozótáblábol áll, amelyeken 1 x 1 m síktükör darabok vannak rögzítve. Ezeknek a síktükör daraboknak a helyzetét a gyártás során egyszer beállítják, többet nem kell változtatni rajtuk. Az ilyen módon kialakított tükör hasznos felülete 5640 m1. Ez azt jelenti, hogy 8,5 m/s szélsebesség felett kell szélbe állnia. A 9 körasztal átmérője 90 m, magassága 1,5 m, szerkezete rácsos vasbetonváz, amelyen üvegszálbetétes műanyag kupolák vannak elhelyezve, szám szerint kétszáznegyven darab. A légpárna túlnyomása 230 vízoszlop milliméter, ami szélbe állás esetén 120 km/h szélsebességig gátolja meg a billenést. A 10 úsztatómedence belső átmérője 90,2 m, oldalmagassága 1 m. Oldalfala merevítőbordákkal ellátott vasbeton szerkezet, feneke beton-műanyag-homokágy felépítésű. A parabolikus 1 tükör gyújtópontjában elhelyezett 2 erőgépcsoport szénporbeviteles léghevítőhöz kapcsolt hőlégturbina és generátor. Leadott teljesítménye 2,5 MW. Az egyik szélső 3 óriáskeréken tizenhárom darab, húszméteres lapátátmérőjű 13 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
