Изобретение представляет собой ветроэнергетическую установку с вертикальным расположением ветроколеса, предназначенную для генерации электрической энергии. Основная особенность конструкции заключается в использовании ветронаправляющего устройства, состоящего из перпендикулярно установленных стенок, которые образуют каналы для ветрового потока, обеспечивая безопасное и эффективное управление потоками в зависимости от скорости ветра. Установка предлагает улучшения в безопасности, ремонте и профилактических работах по сравнению с существующими решениями.

1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29299
(51) F03D 3/04 (2012.01)
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0088.1
(22) 27.01.2014
(45) 15.12.2014, бюл. №12
(76) Висмурадов Салман Умурпашевич
(56) KZ 18561 A, 15.06.2007
(54) ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
(57) Изобретение относится к ветроэнергетике, а
именно, к установкам с вертикальным
расположением ветроколеса и может быть
использовано для получения электрической
энергии.
Сущность изобретения заключается в том, что в
ветроустановке, содержащей центральную опору,
установленные на ней с возможностью осевого
вращения ветрового колеса в виде вертикального
вала с криволинейными лопастями, устройство
ориентации на ветер (флюгер), ветронаправляющее
устройство, характеризующаяся тем, что
ветронаправляющее устройство выполнено в виде
четырёх перпендикулярно установленных между
собой стенок, расположенных вокруг вертикального
ветрового колеса, с образованием каналов для
прохождения ветрового потока, которые перекрыты
двумя рядами крупноячеистой сетки, между
которыми установлены направляющие для
перемещения по ним заслонок с возможностью
возвратно-поступательного движения, и тягового
механизма для этого перемещения, выполненного в
виде, как минимум, двух тросов с закреплённой на
них задвижкой, а концы тросов взаимодействуют с
барабанами, закреплёнными на противоположно
расположенных вертикальных осях с возможностью
осевого вращения посредством электродвигателей,
команду на открытие и закрытие каналов
осуществляют путём перемещения заслонки
пультом управления, связанным с устройством
ориентации на ветер (флюгер).
(19)KZ(13)A4(11)29299

2. 29299
2
Изобретение относится к ветроэнергетике, а
именно, к установкам с вертикальным
расположением ветроколеса и может быть
использовано для получения электрической
энергии.
Известна ветроэнергетическая установка,
содержащая кольцевую камеру, установленные на
ней с возможностью перемещения опорные тележки
с профилированными лопастями, соединенные с
тележками радиальные траверсы, связанные с
последними подшипниковым узлом и мотор-
генератор, характеризующаяся тем, что установка
дополнительно содержит стойку, подшипниковый
узел смонтирован на стойке и размещен на высоте,
превышающей высоту расположения центра
тяжести каждой тележки с лопастью.
(Смотри А.с. СССР №1539380 Кл. МПК F03D
3/00 опубл. 30.01.90г. Бюл. №4).
Недостатком данной установки является
занимаемая ею большая площадь и небезопасность
работы, сложность остановки при сильном ветре.
Известна ветроустановка, содержащая каркас с
опорами, размещённую в нем центральную мачту с
ветроагрегатом, установленном с возможностью
ориентации на ветер, характеризующаяся тем, что
ветроустановка снабжена замкнутой кольцевой
колеёй, каркас выполнен дугообразным, опоры
снабжены роликами, контактирующими с колеёй,
устройство, ориентирующее на ветер, выполнено в
виде пластинки, установленной с возможностью
перемещения по колее.
(Смотри А.с. СССР №1816891 кл. МПК F03D
1/02, опубл. 23.05.93г. Бюл. №10).
Недостатком данной установки является, что
имеется большое количество трущихся деталей, что
при длительной работе может привести к их
быстрому износу.
Известен ветродвигатель, содержащий
ветроколесо с криволинейными лопастями и
установленными снаружи вертикальные щиты,
характеризующиеся тем, что он снабжён экраном,
ось ветроколеса размещена горизонтально, при этом
экран охватывает нижнюю часть ветроколеса, а
щиты расположены с образованием ветроприемных
раструбов.
(См. А.с. СССР №1820025 кл. МПК F03D 3/04,
опубл. 07.06.93г. Бюл. №21).
Недостатком данного ветродвигателя является
то, что он не имеет устройства ориентации на ветер.
Наиболее близким по технической сущности и
достигаемому результату является ветродвигатель,
содержащий размещённую в опорной раме
вертикальную вращающую турбину с лопастями,
устройство ориентации на ветер и
ветронаправляющее устройство,
характеризующаяся тем, что ветродвигатель
дополнительно снабжен цилиндрической насадкой,
установленной сосно ветротурбине, снаружи и
вокруг П-образной рамы, с возможностью её
независимого вращения, с жестко закреплённым на
ней устройством ориентации на ветер и
ветронаправляющим устройством, при этом нижняя
часть цилиндрической насадки снабжена обечайкой,
взаимодействующей с центрирующими роликами,
установленными в основании, а ветронаправляющее
устройство содержит боковые экраны с
вертикальными поворотными жалюзями.
(Смотри Предварительный патент РК №18561
кл. МПК F03D 3/04 . Опубл. 15.06.2007г. Бюл. №6)
Несмотря на оригинальность данного решения,
данная конструкция не безопасна при работе, так
как вращающаяся насадка требует дополнительного
вращения, помимо этого отсутствует возможность
регулирования вращения турбины в зависимости от
скорости ветра.
Задачей изобретения является устранение
вышеуказанных недостатков, а также создание
такой установки, которая позволила бы обеспечить
следующий технический результат.
1. Возможность регулирования воздушного
потока в зависимости от скорости ветра.
2. Улучшение проведения ремонтных и
профилактических работ.
3. Безопасность установки.
Поставленная задача решается тем, что в
ветроэнергетической установке, содержащей
центральную опору, установленное на ней с
возможностью осевого вращения ветровое колесо,
включающее вертикальный вал с криволинейными
лопастями, устройство ориентации на ветер
(флюгер), ветронаправляющее устройство,
характеризующаяся тем, что ветронаправляющее
устройство выполнено в виде четырёх
перпендикулярно установленных между собой
стенок, расположенных вокруг вертикального
ветрового колеса с образованием канала для
прохождения ветрового потока, которые перекрыты
двумя рядами крупноячеистой сетки, между
которыми установлены направляющие для
перемещения по ним заслонок с возможностью
возвратно-поступательного движения, а тяговый
механизм для этого перемещения выполнен в виде,
как минимум, из двух тросов с закреплённой на них
задвижкой, а концы тросов взаимодействуют с
барабанами, закреплёнными на противоположно
расположенных вертикальных осях с возможностью
осевого вращения посредством электродвигателей,
команду на открытие и закрытие путём
перемещения заслонки осуществляется пультом
управления, связанным с устройством ориентации
на ветер (флюгер).
На Фиг.1 - представлена общая схема установки,
вид сверху.
На Фиг.2 - показан разрез по А-А фиг.1.
На Фиг.3 - показан разрез по Б-Б фиг.1.
На Фиг.4 - показан разрез по В-В фиг.1.
На Фиг.5 - показан конкретный пример
положения установки при юго-восточном ветре,
севера - N, юга - S, востока - Е , запада - W.
Ветроэнергетическая установка содержит опору
1, ветроколесо 2, состоящего из вертикального вала
3 с криволинейными лопастями 4, четырёх стенок 5,
установленных вокруг ветроколеса 2, жестко
закреплённых на фундаменте и расположенных
перпендикулярно друг другу с образованием
каналов 6, которые перекрыты двумя рядами

3. 29299
3
крупноячеистых сеток 7, внутри этих сеток
размещены направляющие 8, на которых
установлены задвижки 9 с возможностью
возвратно-поступательного движения, механизм
перемещения этих задвижек выполнен в виде
восьми вертикальных осей 10, закреплённых на
концах наружных и внутренних стенках 5 с
возможностью осевого вращения от
электродвигателей открытия 11 и электродвигателя
закрытия 12, тросов 13, концы которых закреплены
на барабанах 14, установленных на осях 10,
электрогенератора 15, установленного на опоре 16 в
подвальном помещении 17, вал электогенератора 15
кинематически связан с вертикальным валом 3.
Команда на открытие и закрытие каналов 6
задвижками 9 осуществляется устройством
ориентации на ветер (флюгер) 18 через пульт
управления 19.
Для обеспечения жесткости конструкции
предусмотрены растяжки 20. Расстояние L
регулируется пультом управления и датчиком
ветрового потока в зависимости от силы ветрового
потока (на чертежах схема управления не показана),
т. е. чем больше сила ветрового потока, тем
большую площадь канала 6 перекрывает задвижка
9.
Работа системы осуществляется следующим
образом:
Данную установку располагают таким образом,
чтобы она была расположена от преимущественно
дующих ветров в данной местности север - N, юг -
S, восток - Е и запад - W.
В качестве примера показана работа установки
на фиг.6 при наличии юго-восточного ветра.
Перед запуском установки блокируют
устройство ориентации на ветер (флюгер) 7 и
закрывают все каналы 6 двигателями 9.
Разблокируют устройство ориентации на ветер
17, который поворачивается и подаёт команду на
пульт управления 18, который в свою очередь
включает электродвигатели открытия 11 и
открывает задвижку со стороны ветра на величину
L таким образом, чтобы ветровой поток
воздействовал на криволинейные лопасти 4 и
приводил в движение ветроколесо 2 и вертикальный
вал 3, который связан с валом электрогенератором
15 для выработки электричества. Одновременно
подаётся команда для полного открытия
противоположно расположенного канала 6, боковые
каналы при этом полностью перекрыты
задвижками.
Механизм открытия и закрытия каналов 6
задвижками 9 осуществляется следующим образом:
Вращение, поданное электродвигателем
открытия 11, передаётся на ось 10 (см. фиг.5),
которая посредством закреплённого на ней
барабанов 10, наматывает концы троса и
перемещает задвижку 9 и открывает канал 6 на
величину L таким образом, чтобы воздушный поток
воздействовал только на внутреннюю часть
криволинейных лопастей 4, вращая вертикальный
вал 3 и электрогенератор 15. Противоположно
расположенная задвижка 9 полностью открывает
противоположно расположенные каналы 6. Боковые
каналы 6 при этом полностью перекрыты
задвижками 9.
При изменении воздушного потока, работа
механизма открытия и закрытия каналов 6
осуществляется аналогичным способом.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ветроэнергетическая установка, содержащая
центральную опору, установленные на ней с
возможностью осевого вращения ветровое колесо в
виде вертикального вала с криволинейными
лопастями, устройство ориентации на ветер
(флюгер), ветронаправляющее устройство,
отличающаяся тем, что ветронаправляющее
устройство выполнено в виде четырёх
перпендикулярно установленных между собой
стенок, расположенных вокруг вертикального
ветрового колеса, с образованием каналов для
прохождения ветрового потока, которые перекрыты
двумя рядами крупноячеистой сетки, между
которыми установлены направляющие для
перемещения по ним заслонок с возможностью
возвратно-поступательного движения, и тягового
механизма для этого перемещения, выполненного в
виде, как минимум, двух тросов с закреплённой на
них задвижкой, а концы тросов взаимодействуют с
барабанами, закреплёнными на противоположно
расположенных вертикальных осях с возможностью
осевого вращения посредством электродвигателей,
открытие и закрытие каналов осуществляется путём
перемещения заслонки пультом управления,
связанным с устройством ориентации на ветер
(флюгером).

4. 29299
4

5. 29299
5
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Нгметжанова