1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) B (11) 29791
(51) F03D 1/02 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
(21) 2014/0098.1
(22) 29.01.2014
(45) 15.04.2015, бюл. №4
(76) Кадыров Жаннат Нургалиевич
(56) Заявка №2012/1300.1, 11.12.2012
SU 969949 A1, 30.10.1982
(54) ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ
(57) Изобретение относится к нетрадиционной
энергетике, а именно к техническим средствам
ветроэнергетики, в частности, к ветровым
двигателям и служит для преобразования
кинетической энергии дующего в любом
направлении ветра в другие виды энергии, в том
числе, в электрическую.
Технический результат от использования
предлагаемого изобретения заключается в
повышении жесткости и надежности конструкции в
целом и в повышении эффективности работы
ветродвигателя за счет увеличения парусности при
малых ветровых нагрузках.
Основные элементы рабочих лопастей
выполнены в виде складывающихся гофрированных
полотен треугольной в плане формы,
прикрепленных своими основаниями к корпусам
выдвижных штанг, а вершинами шарнирно
связанных с серединной частью вала отбора
мощности, выдвижные штанги выполнены
подпружиненными, а стабилизирующие элементы
выполнены полыми с размещенными в них
стальными шариками.
(19)KZ(13)B(11)29791

2. 29791
2
Изобретение относится к нетрадиционной
энергетике, а именно к техническим средствам
ветроэнергетики, в частности, к ветровым
двигателям и служит для преобразования
кинетической энергии дующего в любом
направлении ветра в другие виды энергии, в том
числе, в электрическую.
Известен ветродвигатель (Патент РФ №2050464,
кл. F03D 1/02 1995), содержащий расположенный на
вертикальной опоре основной блок из центрального
и периферийных ветропреобразовательных
аппаратов, генератор электрического тока, жесткий
обод с двумя горизонтальными стяжными планками
в виде хорд, закрепленными на ободе радиально
расположенными стойками с отверстиями на
свободных концах, шнур, последовательно
связывающий концы радиальных стоек между
собой, установленную соосно с опорой трубу,
прикрепленную посредством кронштейнов к
стяжным планкам, горизонтальный стержень,
проходящий через трубу в центре обода с
расположенными на нем центральным
ветропреобразовательным аппаратом, вал,
коаксиально вставленный в опору и гибкую тягу,
при этом каждый из ветропреобразующих аппаратов
выполнен в виде оси, одним концом закрепленной в
головке с наклонными выпукло-вогнутыми
проточками, в которых шпильками укреплены
желобообразные лопасти, другим концом
запрессованной в хвостовике с продольным пазом
на конце, причем в последнем шарнирно установлен
конец стойки, а между головкой и хвостовиком на
ось насажена трансмиссионная муфта с одной
круговой проточкой на периферийных
ветропреобразовательных аппаратах и с
несколькими - на центральном, при этом
трансмиссионные муфты соединены гибкой тягой.
Высокая стойка и наличие периферийных
ветропреобразовательных элементов отрицательно
сказывается на устойчивости конструкции, особенно
при сильных порывах ветра, когда происходит
резкое повышение угловой скорости
ветропреобразовательных аппаратов, что снижает
надежность устройства, которое, кроме того, имеет
сложную конструкцию и низкий КПД.
Известен ветродвигатель (А.с. СССР №969949,
кл. F03D 1/02, 1982), содержащий ветроколесо с
корпусом и наклонно расположенными лопастями,
на цапфах которых закреплены шестерни,
взаимодействующие с невращающейся шестерней,
кинематически связанной с валом отбора мощности,
несущий вал, невращающаяся шестерня насажена на
несущий вал, а цапфы лопастей закреплены в
корпусе и связаны с несущим валом при помощи, по
меньшей мере, двух передаточных звеньев,
выполненных в виде закрепленной в верхней части
корпуса оси и насаженных на ней и жестко
связанных между собой конических и
цилиндрических шестерен, одна из которых
находится в зацеплении с шестерней, насаженной на
цапфе лопасти, а другая взаимодействует с
невращающейся шестерней.
Недостатком данного устройства является его
низкая надежность, так как при сильных порывах
ветра происходит резкое повышение угловой
скорости ветроколеса, что приводит к выходу
ветродвигателя из строя. Выполнение связи между
лопастями и несущим валом при помощи двух
передаточных звеньев усложнят конструкцию
устройства.
Известен ветродвигатель по предпатенту РК
№9279, МКИ8
F03D 1/02, опубликованному в БИ
№7, 2000г.
Известная конструкция ветродвигателя содержит
вал отбора мощности, зубчатый механизм,
генератор и шарнирно соединенные с валом отбора
мощности и связанные между собой рабочие и
дополнительные лопасти. Дополнительные лопасти
в известной конструкции расположены над
рабочими, каждая из рабочих и дополнительных
лопастей состоит, в свою очередь, из вытянутых,
треугольных по форме, больших по размеру
вспомогательных элементов, ориентированных, с
одной стороны, под углом друг к другу а с другой -
шарнирно прикрепленных сужающейся вершинной
частью к валу отбора мощности. К периферийной
части основных элементов дополнительных
лопастей прикреплены массивные шарообразные
стабилизирующие элементы в виде шаров.
К недостаткам известного устройства относятся
возникновение дестабилизирующих ударных
нагрузок при изменении взаимного положения
рабочих и дополнительных лопастей во время
вариации ветровой нагрузки, а также ограниченные
возможности по стабилизации угловой скорости
вращения вертикально расположенного вала отбора
мощности.
Наиболее близким по технической сущности к
предполагаемому является конструкция
ветродвигателя Стахнова «Чингизхан» по заявке
№2012/1300.1 от 11.12.2012г. МКИ8
F03D 1/02,
Заключение о выдаче патента на изобретение от
06.01.2014г.
Конструкция известного устройства принята за
прототип к предлагаемому изобретению.
Известная конструкция ветродвигателя содержит
вал отбора мощности, зубчатый механизм,
генератор, шарнирно связанные с валом отбора
мощности и кинематически связанные между собой
рабочие и дополнительные лопасти, каждая из
которых состоит из соединенных между собой
протяженными сторонами и ориентированных под
углом друг к другу основных и вспомогательных
элементов, причем, дополнительные лопасти
расположены над рабочими, крепление основных
элементов рабочих и дополнительных лопастей
выполнено в виде соединенной с основным
элементом рабочей лопасти выдвижной штанги,
шарнирно связанной своим выдвижным концом с
расположенным вдоль основного элемента
дополнительной лопасти плоским замкнутым пазом,
а к периферийной части основных элементов
дополнительных лопастей прикреплены
шарообразные стабилизирующие элементы.

3. 29791
3
Известная конструкция ветродвигателя имеет
недостатки. Как известно, скорость ветра
непрерывно изменяется. При уменьшении скорости
ветра уменьшается угловая скорость вращения
вертикального вала. В этих условиях необходимо
максимально увеличить площадь взаимодействия
рабочих лопастей с потоком ветра. Известная
конструкция не позволяет этого сделать. В связи с
чем, для увеличения угловой скорости вращения
вертикального вала необходимо значительное
время.
Сама конструкция нежесткая, при сильных
порывах ветра происходят поломки.
Технический результат от использования
предлагаемого изобретения заключается в
повышении жесткости и надежности конструкции в
целом и в повышении эффективности работы
ветродвигателя за счет увеличения парусности при
малых ветровых нагрузках.
Указанный результат достигается за счет того,
что в ветродвигателе, содержащем вал отбора
мощности, зубчатый механизм, генератор,
шарнирно связанные с валом отбора мощности и
кинематически связанные между собой рабочие и
дополнительные лопасти, каждая из которых
состоит из соединенных между собой
протяженными сторонами и ориентированных под
углом друг к другу основных и вспомогательных
элементов, причем, дополнительные лопасти
расположены над рабочими, крепление основных
элементов рабочих и дополнительных лопастей
выполнено в виде соединенной с основным
элементом рабочей лопасти выдвижной штанги,
шарнирно связанной своим выдвижным концом с
расположенным вдоль основного элемента
дополнительной лопасти плоским замкнутым пазом,
а к периферийной части основных элементов
дополнительных лопастей прикреплены
шарообразные стабилизирующие элементы,
основные элементы рабочих лопастей выполнены в
виде складывающихся гофрированных полотен
треугольной в плане формы, прикрепленных своими
основаниями к корпусам выдвижных штанг, а
вершинами шарнирно связанных со срединной
частью вала отбора мощности, выдвижные штанги
выполнены подпружиненными, а стабилизирующие
элементы выполнены полыми с размещенными в
них стальными шариками.
Изобретение поясняется иллюстрациями, где на
фиг.1 и 2 изображен ветродвигатель с положением
рабочих и дополнительных лопастей,
соответственно, при малой (фиг.1) и большой
(фиг.2) ветровых нагрузках.
Ветродвигатель содержит опирающийся на
опору 1 вал 2 отбора мощности, связанный через
находящееся на одной оси с валом 2 зубчатое колесо
3 и шестерню 4 с генератором 5. Колесо 3 и
шестерня 4 образуют зубчатый механизм (зубчатую
передачу).
В состав ветродвигателя входят шарнирно
соединенные с валом отбора мощности и
одновременно связанные между собой рабочие и
дополнительные лопасти. Дополнительные лопасти
расположены над рабочими.
Каждая из рабочих и дополнительных лопастей
выполнена из соединенных между собой
протяженными сторонами и ориентированных под
углом друг к другу основных и вспомогательных
элементов: поз.6 и поз.7 основные и
вспомогательные элементы рабочих лопастей, поз.8
и поз.9 соответственно, основные и
вспомогательные элементы дополнительных
лопастей.
Крепление основных элементов (поз.6 и поз.8)
рабочих и дополнительных лопастей выполнено в
виде соединенной с основным элементом 6 рабочей
лопасти выдвижной штанги 10, шарнирно связанной
своим выдвижным концом с расположенным вдоль
основного элемента 8 дополнительной лопасти
плоским замкнутым пазом 11. Выдвижные штанги
10 выполнены подпружиненными (поз.12 пружина).
Основные элементы 6 рабочих лопастей
выполнены в виде складывающихся гофрированных
полотен треугольной в плане формы (фиг.1). При
этом своими основаниями основные элементы 6
прикреплены к корпусу выдвижных штанг 10, а
вершинами шарнирно (поз.13) связаны со
срединной частью вала 2 отбора мощности.
К периферийной части основных элементов 8
дополнительных лопастей прикреплены
шарообразные полые стабилизирующие элементы
14 с размещенными в них стальными шариками 15.
Дополнительная шарнирная опора в центре вала
2 повышает жесткость конструкции ветродвигателя.
При малых ветровых нагрузках взаимное
положение лопастей соответствует изображенному
на фиг.1, с увеличением ветровой нагрузки
увеличивается угловая скорость вращения вала 2
вместе со всеми лопастями, в пределе занимая
взаимное положение лопастей, соответствующее
изображенному на фиг.2. При этом выдвижная
штанга 10 максимально выдвинута, ее шарнирная
вершина находится в крайней правой части паза 11,
а пружина 12 максимально разжата.
Наличие угла между основными и
вспомогательными элементами рабочих и
дополнительных лопастей и достигнутое
соотношение между их площадями (у
дополнительных соотношение между основными и
вспомогательными элементами 2:1, у рабочих,
соответственно, 4:1) позволяет избежать ударных
нагрузок на лопасти ветродвигателя, способствует
плавному стеканию воздушного потока, созданию
постоянно действующего нисходящего потока
воздуха, направленного в пространство,
ограниченное наклонно расположенными рабочими
лопастями.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ветродвигатель, содержащий вал отбора
мощности, зубчатый механизм, генератор,
шарнирно связанные с валом отбора мощности и
кинематически связанные между собой рабочие и
дополнительные лопасти треугольной формы,

4. 29791
4
каждая из которых состоит из соединенных между
собой протяженными сторонами и ориентированных
под углом друг к другу основных и
вспомогательных элементов, причем,
дополнительные лопасти расположены над
рабочими, крепление основных элементов рабочих и
дополнительных лопастей выполнено в виде
соединенной с основным элементом рабочей
лопасти выдвижной штанги, шарнирно связанной
своим выдвижным концом с расположенным вдоль
основного элемента дополнительной лопасти
плоским замкнутым пазом, а к периферийной части
основных элементов дополнительных лопастей
прикреплены шарообразные стабилизирующие
элементы, отличающийся тем, что основные
элементы рабочих лопастей выполнены в виде
складывающихся гофрированных полотен,
прикрепленных своими основаниями к корпусам
выдвижных штанг, а вершинами шарнирно
связанных со срединной частью вала отбора
мощности, выдвижные штанги выполнены
подпружиненными, а стабилизирующие элементы
выполнены полыми с размещенными в них
стальными шариками.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Сакалова