В Исследовательском центре им. М. В. Келдыша, одном из ведущих российских и мировых центров по разработке реактивных двигателей летательных аппаратов, создаются оригинальные конструкции не только для авиации и космонавтики. Одна из них - ветроэнергетическая установка с машущим четырехлопастным ротором, дающая достаточно высокий кпд по сравнению с другими ветродвигателями аналогичного класса.
Ветроустановку можно использовать, например, для подъема воды из колодца. В переносном варианте она пригодится жителям отдаленных сел и деревень, геологам-поисковикам, чабанам, таежным охотникам и строителям, наконец, туристам. С ее помощью можно отпугивать птичьи стаи со взлетно-посадочных полос аэродромов и с кораблей-сухогрузов, перевозящих зерно. Смонтированная, например, на горном ручье или речке установка с водонепроницаемым ротором будет работать как малая ГЭС, причем не только летом, но и зимой, подо льдом.
"Сердце" ветроустановки - четырехлопастный ротор. Он содержит центральное тело с установленными в нем двумя парами взаимно перпендикулярных валов с шестернями, которые связаны с лопастями. Материалом лопастей может служить, например, перкаль, натянутая на каркас, или пенопласт. Потребитель мощности кинематически связан с ротором через планетарный редуктор, смонтированный также на центральном теле.
Перед началом работы лопасти устанавливают в определенное положение: две поднимают вертикально вверх, а две другие располагают горизонтально и направляют в противоположные стороны. Под воздействием ветра лопасти начинают описывать сложные трехмерные траектории, напоминающие пространственные "восьмерки". С выходного вала крутящий момент передается на вал потребителя мощности. Такое необычное движение лопастей - одно из основных отличий конструкции, созданной в центре им. М. В. Келдыша, от традиционных ветроэнергетических установок с горизонтальной (1-4-лопастные) или вертикальной (типа Даррье и П. Масгроува) осью вращения.
Кпд установки увеличивается здесь за счет использования полного напора ветра, действующего перпендикулярно на плоскости сменяющих друг друга лопастей. Конструкцию ориентирует на ветер вертикальный воздушный руль механизма флюгирования. Его устанавливают перпендикулярно несущей платформе с помощью уравновешивающего механизма, включающего пару винт - подпружиненная гайка, подвижное крыло и трос. При шквальном ветре (21-25 метров в секунду) расположенное под хвостовым оперением подвижное крыло переводит установку в положение, когда лопасти оказывают наименьшее аэродинамическое сопротивление ветру. Крыло поворачивается, тянет за собой трос хвостового оперения, прикрепленный к несущей платформе, и установка разворачивается по ветру. Когда скорость ветра уменьшается, она устанавливается в рабочее положение.
Один из создателей новой конструкции Петр Андреевич Богданов (автор более сотни изобретений и обладатель около тридцати авторских свидетельств и патентов) построил ветроэнергетическую установку у себя на даче в Подмосковье и проверил ее работоспособность. При скорости ветра 10 метров в секунду и размахе лопастей ротора 0,8 метра смонтированный на выходном валу электрогенератор давал электрическую мощность порядка 450 Вт.
Подобные ветряки подходят для районов с умеренным климатом и среднегодовыми скоростями ветра от 3 до 15 метров в секунду. Центр им. М. В. Келдыша готов производить ветроэнергетические установки с машущим четырехлопастным ротором малыми партиями при условии, что эта работа будет профинансирована.
ЛИТЕРАТУРА
Богданов П. А., Иванов Н. Н. Ветроэнергетическая установка. Авторское свидетельство № 1719714 // Бюллетень открытий, изобретений и товарных знаков, 1992, № 10.
Darriens F. M. Turbine having its Rotating Shaft Transverce to the Flow of Current. US Patent
№ 1834018, 1931. December, 8.
Musgrove P. J., Mays I. D. Recent progress in the development of the Musgrove vertical axis wind turbine. Fifth Biennial Wind Energy Conference & Workshop (WWW). Washington, 1981.
