Ветростанция Баялиева

(51) 03 5/04 (2010.01) 03 3/02 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к ветростанциям и предназначено для преобразования энергии ветра в энергию, полезную для использования в народном хозяйстве. Заявляемая ветростанция содержит два и более ветродвигателей с кольцевой направляющей,соединнных в общую электрическую сеть, причем ветродвигатели меньшего диаметра размещены,внутри ветродвигателей большего диаметра, а размеры ветроколес, количество лопастей и их частоты вращения выбираются такими, чтобы обеспечить их взаимодействие.(73) Баялиев Омир Каримович Бокенбаев Жакып Куттыбекович(74) Русакова Нина Васильевна Жукова Галина Алексеевна Ляджин Владимир Алексеевич 24778 Изобретение относится к ветростанциям и предназначено для преобразования энергии ветра в энергию, полезную для использования в народном хозяйстве. Известны ветростанции,состоящие из нескольких ветродвигателей установленных рядом друг с другом и соединнных системой электрических кабелей для сбора и транспортировки электроэнергии. Каждый ветродвигатель в процессе работы создат турбулентные завихрения потока ветра связанные с тем, что его лопасти движутся перпендикулярно направлению потока ветра. Это приводит к тому, что при строительстве ветростанции для минимизации воздействия ветродвигателей друг на друга их располагают на расстоянии не меньше чем 6 диаметров ветроколеса(сайт в Интернете //., // 214827192.). Так, например, при мощности ветродвигателя 1,6 МВт, с диаметром ветроколеса 82 метра и строительстве ветростанции 40 МВт необходимо установить 25 ветродвигателей в квадрате со стороной 5682 м 2460 м. Еще одним недостатком является то, что турбулентные потоки приводят к возникновению шумов большой мощности, что не позволяет использовать также ветростанции вблизи населнных пунктов. Задачей предлагаемого технического решения является повышение коэффициента полезного действия ветростанции,уменьшение пространственных размеров станции, ее стоимости изготовления и монтажа, а также снижение уровня шумов при работе станции. Задача решается тем, что в заявляемом устройстве ветростанции применяются ветродвигатели с вертикальной осью вращения,которые объединены в конструкцию,в значительной степени лишенную вышеуказанных недостатков. Ветродвигатели с вертикальной осью вращения меньшего диаметра размещаются внутри ветродвигателей большего диаметра, причем их размеры, количество лопастей и скорость вращения могут выбираться таким образом, что между ними возникает взаимодействие. Концентрическое расположение ветродвигателей уже само по себе приведет к уменьшению площади,требуемой для ветростанции. В такой ветростанции возможно в горизонтальной плоскости возникновение еще одного эффекта. Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых показаны Фиг. 1 - Схематическое изображение вида ветродвигателя с вертикальной осью вращения Фиг. 2 - Схематическое изображение вида ветродвигателя сверху и направление ламинарного потока ветра Фиг. 3 Схематическое изображение ветростанции в горизонтальной проекции,состоящей из 3 ветродвигателей с вертикальной осью вращения и стоячая звуковая волна между ними. 2 Наиболее удобным для реализации данного технического решения является применение ветродвигателя, изготовленного по евразийскому патенту 009184 от 28.12.2007 г Ветродвигатель Баялиева. Данный тип ветродвигателя может быть изготовлен в виде кольцевой конструкции (Фиг. 1),на которой устанавливаются вращающиеся лопасти. Конструкция размещается на шасси, установленных непосредственно на площадке для монтажа ветродвигателя - на земле, крыше здания и т.п Вращающий момент с шасси передатся на генератор электрической энергии. Ограничитель обеспечивает устойчивость конструкции при резких порывах ветра, если веса самой конструкции недостаточно. Это позволяет отказаться от центрального вала и упрощает решение задачи построения Ветростанции Баялиева концентрического расположения двух и более ветродвигателей. Могут применяться и другие решения ветродвигателей с совмещенными вертикальными осями вращения. На Фиг. 2 показано схематическое изображение ветродвигателя. Каждая лопасть ветродвигателя, пересекая в процессе вращения ламинарный поток ветра перпендикулярно его направлению, возбуждает турбулентные колебания потока, а также звуковые волны. Частота прерываний потока возбуждает волновые колебания с частотой прямо пропорциональной частоте вращения ветродвигателя и количеству лопастей вдл - частота волны, где д - частота вращения ветроколеса, а л количество лопастей ветроколеса. дл/, где л - линейная скорость лопасти,- диаметр ветроколеса. Итак в лл/ Длина звуковой волны зависит от скорости звука и частоты взв/в, где зв скорость звука в атмосфере взв/ лл Из формулы видно, что длина звуковой волны,создаваемой ветродвигателем,прямо пропорциональна диаметру ветродвигателя и скорости звука в атмосфере и обратно пропорциональна количеству лопастей и их линейной скорости, т.е. частоте вращения ветродвигателя. Таким образом, меняя диаметр ветродвигателя и количество лопастей ветроколеса, можно изменять длину звуковой волны, генерируемую его лопастями при перпендикулярном пересечении постоянного ламинарного потока ветра. А подстраивая скорость(частоту) вращения ветроколеса можно добиться стабилизации (относительной) длины возбуждаемой волны, т.е. получить стоячую волну. Это явление предлагается использовать в предлагаемой конструкции ветростанции. Для этого необходимо два и более ветродвигателя с вертикальной осью вращения разместить таким образом, чтобы пучности звуковой волны совпадали с зоной движения лопастей, а узлы 24778 находились между ними. Каждый ветродвигатель в этом случае можно рассматривать как генератор и примник звуковых колебаний. Стоячая волна является частным случаем бегущей волны, возникающей при сложении и вычитании волн близких или кратных по частоте. Другим способом повышения эффективности работы ветростанции является настройка ветродвигателей ветростанции таким образом,чтобы частоты генерируемых звуковых волн каждым ветродвигателем в ветростанции привели к их резонансному взаимодействию. Это создаст условия для перетока энергии между ветродвигателями и повысит общую мощность ветростанции. Энергия турбулентных потоков, приводящая в классических ветростанциях к появлению шума,использована в данной конструкции на разгон ветродвигателей,а значит на генерацию электрической энергии. На фиг. 3 представлено схематическое изображение ветростанции, состоящей из 3 ветродвигателей. Ветродвигатели создают звуковую стоячую волну. Узлы стоячей волны совпадают с зонами движения лопастей, а пучности находятся между ними. В узлах скорость ветра максимальна, а в пучностях минимальна. Это дат возможность повышения мощности ветростанции, а значит и е коэффициента полезного действия. Ветродвигатели меньшего диаметра расположены внутри ветродвигателей большего диаметра таким образом, что узлы стоячей волны возникающей при пересечении лопастями ветрового потока расположены в зонах вращения лопастей, а пучности между ними. Направления вращения ветродвигателей могут совпадать, а могут быть разнонаправленными. Количество лопастей в каждом ветродвигателе может быть произвольным. Длина генерируемой волны,определяется диаметрами ветродвигателей и количеством лопастей. Наиболее удобно применять ветродвигатели с направляющими в виде кольца, но могут использоваться и традиционные конструкции,обеспечивающие размещение одного ветродвигателя внутри другого. Момент вращения может быть передан на электрический генератор любым известным в машиностроении способом. Дополнительным преимуществом заявляемой конструкции является простота е изготовления, так как нет технических сложностей для увеличения диаметра ветроколеса. Технологии отработаны и аналогичны применяемым способам при изготовлении рельс для трамвайных или железнодорожных путей. Чем больше диаметр ветроколеса, тем больше устойчивость конструкции. Концентрический принцип конструкции ветростанции позволяет экономить место для е монтажа, а также создат потребителю удобства по увеличению мощности установки. Чтобы увеличить мощность действующей ветростанции достаточно добавить ещ одно кольцо. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Ветростанция содержащая, по меньшей мере,два ветродвигателя с вертикальной осью вращения,соединнных в общую электрическую сеть,отличающаяся тем, что ветродвигатели меньшего диаметра размещены внутри ветродвигателей большего диаметра. 2. Ветростанция по п.1, отличающаяся тем, что используются ветродвигатели с кольцевой направляющей. 3. Ветростанция по пп.1 или 2, отличающаяся тем, что размеры ветроколес, количество лопастей и их частоты вращения выбираются такими, чтобы обеспечить их взаимодействие.