Документ описывает изобретение — систему ветровых энергетических установок с вертикальной осью, которая включает коромысло и дополнительные оси для повышения эффективности. Это решение направлено на уменьшение занимаемой площади установками, что позволяет использовать землю для других нужд и увеличивает экономическую выгоду. В результате предлагается конструкция, которая совместима с различными схемами ветроустановок и обеспечивает лучший коэффициент полезного действия.

1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29298
(51) F03D 03/00 (2006.01)
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0068.1
(22) 21.01.2014
(45) 15.12.2014, бюл. №12
(76) Аскаров Ерлан Сейткасымович
(56) KZ 22192, 2010
(54) СИСТЕМА ВЕТРОВЫХ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК С
ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ С ОДНИМ
ОСНОВАНИЕМ
(57) Изобретение относится к ветровой энергетике,
в частности к ветровым энергетическим установкам
с вертикальной осью вращения ветроколеса
(роторам). Система ветровых энергетических
установок с вертикальной осью с одним
основанием, содержащая лопасти ротора,
основание, генератор, лопасти крепятся на втулки,
которые соосно установлены на неподвижную
вертикальную ось с возможностью свободного
проворота, ось жестко закреплена в основании,
втулки кинематически связаны с генератором
отличающася тем, что сверху на неподвижную
вертикальную ось установлено коромысло с
возможностью свободного проворота, с каждой
стороны коромысла на него симметрично
установлено несколько дополнительных осей,
имеющих свои втулки с лопастями, кинематически
связанные каждые со своим генератором,
посередине коромысла перпендикулярно его оси
установлена балка на конце которой имеется
флюгерный щит. Применение предлагаемого
технического решения позволит значительно
повысить эффективность использования ветровых
установок с вертикальной осью вращения ротора,
что несомненно расширит область применения
подобных установок.
(19)KZ(13)A4(11)29298

2. 29298
2
Изобретение относится к ветровой энергетике, в
частности к ветровым энергетическим установкам с
вертикальной осью вращения ветроколеса
(роторам).
Известна ветроустановка с вертикальной осью
вращения ветроколеса типа Дарье, содержащая
вертикальный вал, установленный в корпусе с
возможностью свободного проворота, на валу
диаметрально закреплены две или более лопастей
ротора, вал кинематически связан с генератором
(Ветроэнергетика. Под ред. Д. де Рензо, рус. ред.
Шефтер Я.И., М. Энерго-атомиздат, 1982
с.118,128.). Недостатком данной установки является
наличие длинного вертикального вала, который
должен иметь две опоры, расстояние между
которыми достаточно велико. Изготовление
длинного вертикального вала представляет сложную
технологическую задачу, которая повышает
стоимость изготовления и монтажа. Изготовление
опор также сложная технологическая задача,
требуется обеспечить соосность опор и их
жесткость, что при значительном расстоянии между
опорами сложно обеспечить, требует применение
дорогостоящего оборудования.
Также недостатком конструкции является
большая масса вала, которая давит на нижнюю
вращательную опору, создает большой момент
трения, который уменьшает коэффициент полезного
действия установки.
Известна ветровая энергоустановка с
вертикальной осью вращения ветроколеса, принятая
автором за прототип, содержащая лопасти ротора,
основание, генератор, лопасти крепятся на втулки,
которые соосно установлены на неподвижную
вертикальную ось с возможностью свободного
проворота, ось жестко закреплена в основании,
втулки кинематически связаны с генератором.
(Инновационный патент РК №22192 «Ветровая
энергоустановка с вертикальной осью вращения
ветроколеса», Бюл. №1 15.01.2010). Недостатком
данной ветровой установки является, что каждая
установка имеет собственное основание, что создает
проблемы при расположении нескольких ветровых
установок. Они вместе занимают большую площадь
на земле, что создает неудобства для пользователей,
так как трудно проводить дороги, нельзя
использовать землю под сельскохозяйственные
нужды и т.д. Данная проблема снижает общий
экономический эффект от использования ветровых
установок.
Задачей изобретения является повышение
экономического эффекта от использования группы
ветровых установок путем понижения площади,
которые они занимают на земле.
Технический результат достигается тем, что
ветровая энергоустановка с составной вертикальной
осью вращения ветроколеса, содержащая лопасти
ротора, основание, генератор, лопасти крепятся на
втулки, которые соосно установлены на
неподвижную вертикальную ось с возможностью
свободного проворота, ось жестко закреплена в
основании, втулки кинематически связаны с
генератором дополнительно сверху на неподвижную
вертикальную ось установлено коромысло с
возможностью свободного проворота, с каждой
стороны коромысла на него симметрично
установлено несколько дополнительных осей,
имеющих свои втулки с лопастями, кинематически
связанные каждые со своим генератором,
посередине коромысла перпендикулярно его оси
установлена балка на конце которой имеется
флюгерный щит.
На рисунке показана схема установки.
Ветроустановка состоит: из основной
неподвижной оси 1, которая установлена в
основании 2, которое жестко установлено на земле.
Сверху на ось 1 установлена втулка 3, к которой
прикреплено коромысло 4, втулка 3 вместе с
коромыслом имеют возможность свободного
проворота вокруг оси 1. С каждой стороны от оси 1
на коромысле 4 симметрично закреплены несколько
вспомогательных осей 5. На фиг. показано две оси 5,
по одной с каждой стороны. На каждой оси 1 и 5
установлены по две втулки 6 с возможностью
свободного проворота, к втулкам 6 в диаметральном
направлении прикреплены распорки 7, к которым
прикреплены вертикальные лопасти 8 ротора. На
одной втулке 6 осей 1 и 5 соосно и жестко
установлено зубчатое колесо 9, кинематически
связанное с зубчатым колесом 10, жестко
установленным на валу генератора 11. Генератор 11
основной оси 1 крепится к основанию 2, а
генераторы 11 вспомогательных осей 5 крепятся к
коромыслу 4. На середине коромысла 4 ему
перпендикулярно жестко установлена балка 12, на
конце которой установлен флюгерный щит 13,
плоскость которого перпендикулярна оси
коромысла 4.
Ветроустановка работает следующим образом.
На лопасти 8 роторов набегает ветер, они начинают
вращаться. Это вращение передается втулке 6,
зубчатому колесу 9, колесу 10, которое вращает вал
генератора 11. В случае, если система ветровых
установок встанет осью коромысла 4 вдоль
направления ветра, что закроет от ветра ось 1 и одну
из осей 5. В данном случае плоскость флюгерного
щита 13 встанет перпендикулярно направлению
ветра, давление ветра на флюгерный щит 13
развернет коромысло 4 осью перпендикулярно
направлению ветра, что поставит лопасти 8 всех
осей 1 и 5 в самое выгодное положение на пути
потока ветра.
Применение предлагаемой конструкции системы
ветроустановок позволит создать достаточно
большую и мощную систему ветровых
энергоустановок, которые будут занимать
достаточно небольшую площадь на земле, что
позволит использовать эту землю, например для
земледелия или прокладки дороги и т.д. Экономия
площади на земле повысит общую эффективность
использования ветроэнергоустановок.
Данное решение может быть применено в любой
схеме ветроустановки с вертикальной осью
вращения ротора, например схема Савониуса,
Дарье, Эванса, Масгрува, карусельная и т.д.

3. 29298
3
Применение предлагаемого технического
решения позволит значительно повысить
эффективность использования ветровых установок с
вертикальной осью вращения ротора, что
несомненно расширит область применения
подобных установок.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система ветровых энергетических установок с
вертикальной осью с одним основанием,
содержащая лопасти ротора, основание, генератор,
лопасти крепятся на втулки, которые соосно
установлены на неподвижную вертикальную ось с
возможностью свободного проворота, ось жестко
закреплена в основании, втулки кинематически
связаны с генератором отличающаяся тем, что
сверху на неподвижную вертикальную ось
установлено коромысло с возможностью свободного
проворота, с каждой стороны коромысла на него
симметрично установлено несколько
дополнительных осей, имеющих свои втулки с
лопастями, кинематически связанные каждые со
своим генератором.
2. Система по п.1. отличающаяся тем, что
посередине коромысла перпендикулярно его оси
установлена балка, на конце которой имеется
флюгерный щит.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Нгметжанова