Ветроэнергоустановка (варианты)

(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: ПРУС ИГОРЬ ВЛАДИМИРОВИЧ (BY) Изобретение относится к двум вариантам ветроэнергоустановки, содержащей вертикально ориентированное неподвижное средство направления воздушных потоков, включающее средство улавливания воздушных потоков, выполненное в виде множества наклонных направляющих перегородок, и центральный обтекатель, выполненный в виде пирамиды или конуса, и средство преобразования кинетической энергии воздушных потоков, связанное со средством направления,при этом наклонные направляющее перегородки имеют определенную геометрическую форму. Ветроэнергоустановка снабжена крышей, которая имеет геометрическую форму, согласованную с формой центрального обтекателя и с формой наклонных направляющих перегородок. Ветроэнергоустановка может быть выполнена в виде установки для преобразования кинетической энергии ветра в кинетическую энергию сжатого воздуха и/или в электрическую энергию, и/или в механическую энергию, и/или в тепловую энергию и обеспечивает преобразование 90% и более кинетической энергии ветра в упомянутые полезные виды энергии. 014198 Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования кинетической энергии естественных воздушных потоков в другие виды энергии (кинетическую энергию сжатого воздуха, механическую, электрическую, тепловую и т.д.), предназначенной для бесперебойного обеспечения различных потребителей. Изобретение, в частности, может быть использовано в качестве предаккумулятора для накопления кинетической энергии (кинетической энергии сжатого воздуха) для ее преобразования в другие виды полезной энергии. Проблема эффективного и экологичного использования огромных запасов энергии естественных воздушных потоков (ветра), несмотря на многовековые усилия, до сегодняшнего дня так и остается нерешенной. Основной проблемой создания эффективных ветроэнергоустановок является необходимость учитывать непостоянство направления перемещения, скорости, силы ветра и других характеристик естественных потоков воздуха. При этом эти переменные характеристики, как правило, плохо поддаются расчетам и моделированию, хотя на основании многолетних наблюдений для каждой местности, в принципе, могут быть определены местные "розы ветров". Учитывая переменный характер естественных воздушных потоков, ветроэнергоустановки должны быть устроены таким образом, чтобы максимально эффективно "улавливать" воздушные потоки в каждый момент времени и с любого направления. Традиционно решить эту проблему пытаются, используя связанные со средствами преобразования энергии установленные на опорах различных конструкций подвижные элементы, выполненные в виде турбинных колес типа "пропеллера" и ориентированные либо вертикально, либо горизонтально. Такие "пропеллеры" устанавливают с возможность либо вращения в одной плоскости, либо с возможностью вращения в различных плоскостях для лучшего улавливания переменных воздушных потоков. Типичным примером установок первого типа являются обычные ветряные мельницы. Примером установки второго типа может служить ветроэлектроэнергетическая установка, содержащая стойку, ветроколесо, устройство для ориентирования ветроколеса на ветер, которое состоит из хвоста и поворотной платформы, на нижней стороне которой установлен рубчатый оголовок, снабженный подшипником, а на лопастях ветроколеса установлены сегментные роторные элементы, ориентированные к центру ветроколеса [1]. Однако оба упомянутых выше типа ветроэнергоустановок не очень эффективно "улавливают" ветер, в частности, из-за относительно небольшой площади поверхности лопастей, контактирующей с ветром, и не очень надежны, так как могут выйти из строя при шквалистых порывах ветра и ураганном ветре. Попытки повысить эффективность "улавливания" ветра за счет увеличения площади лопастей, выполнения лопастей составными и/или со сложной геометрической формой [2] и т.п. не дают какие-либо существенные улучшения и даже приводит к отрицательным результатам по ряду показателей. Так, в частности, при попытке увеличения размера (площади контактирующей с ветром поверхности) лопастей резко снижается надежность таких установок и снижается их КПД. При этом требуется создание более укрепленных, более массивных и громоздких опор, что связано со значительным ростом затрат на строительство и обслуживание таких ветроэнергоустановок. Более современные конструкции ветроэнергоустановок снабжены специальными ветронаправляющими средствами, которые предназначены как бы для концентрации и "аккумулирования" изначально разнонаправленных естественных потоков в зоне лопастей турбинного колеса. В качестве примера такого типа ветроэнергоустановки можно назвать ветроустановку, содержащую неподвижное ветронаправляющее средство и вертикально размещенное в нем турбинное колесо, при этом ветронаправляющее средство выполнено с четырьмя выходными отверстиями, которые расположены по одну сторону от оси турбинного колеса навстречу воздушному потоку ветра, направляющими каналами, которые имеют постоянные поперечные сечения по всей длине, и с выходными соплами, которые своими осями расположены равномерно и по окружности турбинного колеса и по направлению вращения турбинного колеса,которое выполнено с секторно расположенными рядами, свободно вращающимися вокруг своей оси на 180 лопастями [3]. В качестве преимуществ такой ветроустановки указаны возможность более полно использовать энергию воздушного потока из-за большой контактной поверхности и возможность выработки энергии при разных скоростях ветра. Надежность и эффективность такого типа ветроэнергоустановок выше по сравнению с ветроустановками без ветронаправляющих средств, однако их эффективность все еще недостаточно высока, прежде всего, из-за того, что возможно "улавливание" и направление к турбинному колесу воздушных потоков с ограниченным направлением перемещения, определяемым расположением выходных четырех отверстий ветронаправляющего средства. Наиболее близкой к конструкции заявляемой ветроэнергоустановки по совокупности своих существенных признаков является конструкция вертикально ориентированной ветроэнергетической установки(ветряной мельницы), снабженной неподвижным средством, направляющим ветер, которое содержит множество вертикальных перегородок, установленных радиально относительно оси вращения турбины и множество наклонных перегородок, каждая из которых установлена между каждой парой смежных вертикальных перегородок от основания установки [4]. Лопасти турбины выполнены выпуклыми. Наклонные перегородки установлены с наклоном относительно основания установки и относительно вертикальных перегородок. Благодаря особенностям описанной конструкции потоки воздуха, ударяясь о поверхности соответствующих вертикальных и наклонных перегородок, направляются перегородками к ротору,а именно, к вогнутым поверхностям лопастей ротора, приводя их во вращение. Такая конструкция более-1 014198 эффективна, чем описанные выше, однако, она имеет и ряд конструктивных недостатков, среди которых можно отметить следующие. С учетом того, что конструкция выполнена полностью открытой сверху,часть "сконцентрированных" вертикальными и наклонными перегородками воздушных потоков все же"выбрасывается в атмосферу, так и не передав свою энергию лопастям (не "сталкиваются" с лопастями). В тоже время, учитывая форму выполнения лопастей (криволинейная поверхность), еще одна часть воздушных потоков ударяется не в вогнутую поверхность одной лопасти, а в выгнутую поверхность следующей за ней лопасти и энергия этой части потоков расходуется на "торможение" этой лопасти, т.е. оказывает отрицательное влияние на КПД установки. Все это не позволяет полезно преобразовывать энергию ветра в полном объеме. Автором изначально была поставлена задача разработать конструкцию ветроэнергоустановки, которая обеспечивала бы получение постоянного тока воздуха с последующим эффективным использованием его энергии. Поскольку в ветроэнергоустановках рабочим телом является поток воздуха, а во всех известных энергоустановках (за исключением известных ветроэнергоустановок) предусмотрен предаккумулятор, обеспечивающий бесперебойное наличие (поступление) рабочего тела (водохранилище для ГРЭС, запас ядерного и дизельного топлива для, соответственно, АЭС и дизельгенератора, запас угля для ТЭС и т.п.). Таким образом, из анализа основных принципов работы различного типа энергоустановок,автор пришел к выводу о необходимости включения в состав ветроэнергоустановок предаккумулятора,который и обеспечит непрерывность тока рабочего тела (воздуха). Далее автор изучил природу воздушных потоков и "поведение" воздушных потоков при столкновении с препятствием, в частности, на примере арки в здании, где всегда дует ветер, сила и скорость которого значительно превышают соответствующие характеристики воздушных потоков вокруг этого здания. При этом автор пришел к выводу, что на процесс формирования потока воздуха (ветра) в арке здания оказывает влияние в том числе и разность температур на противоположных по отношению к арке сторонах здания и формирование зоны разряжения воздуха с подветренной стороны здания. Эта модель "арки" была положена автором в основу дальнейших исследований и разработки высокоэффективной конструкции ветроэнергоустановки. Таким образом, по результатам проведенных исследований и предположений автор пришел к выводу, что с точки зрения максимального "улавливания" всех разнонаправленных потоков и с точки зрения надежности конструкции и ее устойчивости к шквалистым порывам ветра и ураганному ветру оптимальной является форма ветронаправляющего средства, подобная конусу или пирамиде. Кроме того, наряду с перемещением воздушных потоков в виде ветра, создаваемого разностью атмосферного давления на различных территориях, существуют еще и конвективные воздушные потоки, возникающие за счет разности температур на различных уровнях. В большинстве случаев кинетическая энергия конвективных воздушных потоков ниже кинетической энергии ветра, однако ее наличие при полном отсутствии ветра способно поддерживать ветроэнергоустановку в рабочем состоянии и ее также можно преобразовать в другие виды энергии. Ниже эти утверждения будет рассмотрены более подробно. Таким образом, задачей изобретения является создание ветроэнергоустановки, конструкция которой независимо от географического месторасположения, времени года и суток, параметров естественных воздушных потоков (направление, скорость сила) и других условий и характеристик окружающей среды обеспечивала бы бесперебойное направление воздушных потоков для его "складирования" для дальнейшего использования или в зону, в которой расположено средство преобразования кинетической энергии воздушных потоков в другие виды энергии, прежде всего, в кинетическую энергию сжатого воздуха. Ветроэнергоустановка должна иметь максимально простую и надежную конструкцию с минимальным количеством подвижных элементов и быть максимально устойчива к воздействию шквалистых порывов ветра и ураганного ветра. Работоспособность заявляемой ветроэнергоустановки должна обеспечиваться,практически независимо от ее размеров. Поставленная задача решается ветроэнергоустановкой, содержащей вертикально ориентированное неподвижное средство направления воздушных потоков и средство преобразования кинетической энергии воздушных потоков, связанное со средством направления, причем средство направления включает средство улавливания воздушных потоков, выполненное в виде множества наклонных направляющих перегородок, и центральный обтекатель, выполненный в виде пирамиды, основание которой формирует основание энергоустановки, а каждое боковое ребро расположено под угломк основанию, где 090 о и с внешней стороны жестко связано с соответствующей стороной соответствующей наклонной направляющей перегородки, при этом средство преобразования кинетической энергии включает турбину, установленную вертикально и соосно центральному обтекателю, а каждая наклонная направляющая перегородка расположена под угломк поверхности соответствующей боковой грани центрального обтекателя, где 090. При этом в первом варианте исполнения ветроэнергоустановка дополнительно содержит крышу, выполненную, предпочтительно, из прозрачного материала в виде полой,усеченной, открытой снизу и сверху пирамиды, подобной центральному обтекателю, и установленную соосно центральному обтекателю, при этом каждое боковое ребро крыши расположено под угломк основанию центрального обтекателя, где , каждая наклонная направляющая перегородка имеет фор-2 014198 му неправильного, по меньшей мере, четырехугольника, причем первая его сторона расположена горизонтально в плоскости основания центрального обтекателя, вторая сторона жестко связана с соответствующим ребром центрального обтекателя, третья сторона расположена вертикально, а четвертая сторона,по меньшей мере, на части своей длины совмещена с соответствующим боковым ребром крыши с внутренней стороны крыши, при этом третьи стороны всех наклонных направляющих перегородок равноудалены от оси центрального обтекателя и формируют над центральным обтекателем вертикальный канал диаметром d для отвода отработанных потоков воздуха и для установки турбины, верхняя граница которого сформирована границей усечения крыши, между смежными наклонными направляющими перегородками с подъемом в направлении к центральному обтекателю под угломк горизонтальной плоскости, где , установлены наклонные площадки, внешние стороны которых расположены в плоскости основания центрального обтекателя и формируют подобный и соосный основанию центрального обтекателя многоугольник, максимальное расстояние между противолежащими углами которого равно D. Для первого варианта исполнения заявляемой ветроэнергоустановки основание центрального обтекателя предпочтительно имеет форму восьмиугольника. Во втором варианте исполнения поставленная задача решается за счет того, что ветроэнергоустановка дополнительно содержит крышу, выполненную, предпочтительно, из прозрачного материала в виде полого, усеченного, открытого снизу и сверху конуса, и установленную соосно центральному обтекателю, при этом образующая крыши расположена под угломк основанию центрального обтекателя,где , причем центральный обтекатель выполнен в виде конуса, каждая наклонная направляющая перегородка имеет форму неправильного, по меньшей мере, четырехугольника, причем первая его сторона расположена горизонтально в плоскости основания центрального обтекателя, вторая сторона жестко связана с боковой поверхностью центрального обтекателя в направлении образующей боковой поверхности,третья сторона расположена вертикально, а четвертая сторона по меньшей мере на части своей длины связана с боковой поверхностью крыши с внутренней стороны крыши, при этом вторые стороны всех наклонных направляющих перегородок равномерно распределены по боковой поверхности центрального обтекателя и крыши, третьи стороны всех наклонных направляющих перегородок равноудалены от оси центрального обтекателя: и формируют над центральным обтекателем вертикальный канал диаметром d для отвода отработанных потоков воздуха и для установки турбины, верхняя граница которого сформирована границей усечения крыши, между смежными наклонными направляющими перегородками с подъемом в направлении к центральному обтекателю под угломк горизонтальной плоскости, где ,установлены наклонные площадки, при этом максимальное расстояние между лежащими в плоскости основания центрального обтекателя углами противолежащих наклонных направляющих перегородок равно D. Заявляемая ветроэнергоустановка в обоих вариантах исполнения благодаря оригинальности описанной выше конструкции позволяет использовать для обеспечения непрерывного тока воздуха многие естественные природные процессы и явления, которые ранее в ветроэнергетике не принимались в расчет ввиду их кажущейся энергетической неэффективности. Так, например, выполнение крыши в обоих вариантах исполнения, предпочтительно, из прозрачного материала позволяет использовать тепловую энергию солнца ("парниковый эффект") для дополнительного нагрева камер, сформированных наклонными направляющими перегородками, наклонными площадками и крышей. При этом различные камеры, с учетом положения солнца, нагреваются до различных температур, и этот нагрев "создает" дополнительные конвективные потоки внутри установки. Описанная конструкция ветроэнергоустановки позволяет использовать при выработке энергии, в частности, следующие естественные процессы и явления, основанные на использовании тепловой энергии солнца и силы притяжения: различие масс холодного и теплого воздуха (холодный воздух тяжелее теплого и за счет силы притяжения он опускается вниз и "выталкивает вверх более легкий теплый воздух); различие температуры воздуха на солнечной и теневой стороне; различие температуры воздуха в течение суток (день-ночь); различие атмосферного давления на различных высотах (особенно ощутимо при больших размерах установок); различие температуры конструктивных элементов ветроэнергоустановки и почвы на уровне нижней границы фундамента установки (особенно важно в зимнее время, когда прогрев ветроэнергоустановки осуществляется за счет более высокой температуры почвы на уровне нижней границы фундамента установки, которая располагается, как правило, ниже зоны промерзания); стремление потоков воздуха преодолеть препятствие, "обтекая" его во всех направлениях; инжекция отработанных воздушных потоков через вертикальный канал, обеспечиваемая особенностями формы выполнения крыши (форма крыши выбрана по аналогии с жилищами различных народов вигвам, юрта и т.д.). В общем случае, следует отметить, что движение воздушных масс, пусть и практически "незаметное" или "неощутимое" имеет место во всех случаях при наличии разности температур. При этом пере-3 014198 мещаясь, воздушные потоки несут в себе определенную кинетическую энергию. И, если кинетическая энергии воздушных потоков для каждого из упомянутых выше явлений или процессов не так значительна, как кинетическая энергия ветра, то в сочетании с энергией ветра и даже в сочетании энергий нескольких явлений или процессов, эффективность ветроэнергоустановки значительно возрастает, прежде всего,с точки зрения обеспечения непрерывного тока воздуха в зону вертикального канала (в зону установки турбины), т.е. бесперебойности процесса аккумулирования кинетической энергии воздушных потоков и ее дальнейшего преобразования. Таким образом, заявляемая ветроэнергоустановка использует как непосредственно энергию ветра,так и энергию воздушных потоков, возникающих вследствие конвекции (за счет описанных выше разностей температур, а также за счет сил притяжения), что никогда ранее не учитывалось в известных из уровня техники ветроэнергоустановках. Более того, благодаря описанной выше геометрической форме установки в целом и отдельных ее элементов в частности ветроэнергоустановка независимо от условий окружающей среды статична (неподвижна) и не содержит перемещающихся элементов, предназначенных для создания потока воздуха. Это обеспечивает ее практически абсолютную устойчивость к ветру любой силы, а пропускная способность отдельных камер, сформированных наклонными направляющими перегородками, наклонными площадками и крышей, предохраняет турбину, установленную в вертикальном канале, от избыточной энергии штормовых порывов ветра или ураганного ветра. В случае штормовых порывов ветра или ветра ураганной силы "излишки" воздушного потока, не попадая в камеры, сформированные наклонными направляющими перегородками, наклонными площадками и крышей, ввиду их определенной (ограниченной) пропускной способности, обтекает ветроэнергоустановку с боков и по верхней поверхности крыши,причем исключается необходимость останавливать производство энергии. Таким образом, можно говорить, что камеры, сформированные наклонными направляющими перегородками, наклонными площадками и крышей, выполняют функцию каналов с ограниченной пропускной способностью, предназначенных для непрерывной подачи потоков воздуха в зону вертикального канала. Расчеты и испытания показали, что достижение заявленных технических результатов обеспечивается именно конструкцией средства направления воздушных потоков и, практически, не зависит от формы выполнения турбины. Однако в наиболее предпочтительных формах реализации турбина содержит множество лопастей, каждая из которых выполнена в виде прямоугольной трапеции с углому основания трапеции, и установлена на валу турбины в вертикальном канале над центральным обтекателем угломвниз с зазором по отношению к обтекателю и третьим сторонам наклонных направляющих перегородок,причем лопасти установлены на валу турбины с равным шагом, а стороны лопастей, смежные с прямыми углами лежат в одной плоскости, расположенной не выше верхней границы вертикального канала над центральным обтекателем. Автором был испытан ряд макетов заявляемой ветроэнергоустановки (фотографии одного их макетов приложены к настоящему описанию в виде фиг. 1 и 2 в качестве иллюстративного материала) для различных значений упомянутых выше переменных угловых характеристик, а также соотношений линейных характеристик. По результатам испытаний и расчетов были установлены диапазоны предпочтительных значений и предпочтительные значения: 3060 о, предпочтительно =45; 3060, предпочтительно =45; 1545, предпочтительно = 30; 15 45, предпочтительно= 25; соотношение D:d составляет предпочтительно (8-12):1. Еще одним немаловажным преимуществом заявляемой ветроэнергоустановки в обоих вариантах исполнения является возможность ее использования для преобразования энергии естественных потоков воздушных масс в самые различные виды полезной энергии. Так, в зависимости от потребностей ветроэнергоустановка может быть выполнена в виде установки для преобразования кинетической энергии ветра в кинетическую энергию сжатого воздуха и/или в электрическую энергию, и/или в механическую энергию, и/или в тепловую энергию. Первый из перечисленных видов энергии (кинетическая энергия сжатого воздуха), с точки зрения автора, является наиболее перспективным, поскольку аккумулирование сжатого воздуха в отличие от производства других видов энергии обладает уникальной возможностью это, фактически, накопление энергии в любом количестве и качестве, независимо от силы и скорости естественных воздушных потоков, времени года, времени суток и т.д. До тех пор пока будут иметь место описанные выше природные процессы и явления, с помощью заявляемой ветроэнергоустановки можно будет непрерывно создавать направленный ток воздуха. Преобразование кинетической энергии воздушных потоков в кинетическую энергию сжатого воздуха является наиболее целесообразным и с точки зрения решения проблем, связанных с экологией при производстве различных видов энергии. В известных ветроэнергоустановках непостоянство параметров естественных воздушных потоков,а, следовательно, непостоянство параметров "выходной" энергии, как правило электроэнергии, пытаются-4 014198 компенсировать за счет создания электроаккумуляторов большой емкости, которые бы позволили "хранить" излишки электрической энергии, выработанной в период, когда ветер несет в себе большое количество кинетической энергии, для использования этих излишков в периоды, когда кинетической энергии воздушных потоков недостаточно для выработки электроэнергии. Для "хранения" электрической энергии разрабатываются аккумуляторы большой электрической емкости, геометрические размеры которых также значительно увеличиваются. Однако такой подход к решению проблемы равномерного распределения кинетической энергии воздушных потоков по времени не всегда позволяет получить электрический ток с требуемыми постоянными характеристиками. Кроме того, это приводит к значительному снижению эффективности ветроэнергоустановок, многократно повышает их стоимость и, более того, такой подход небезопасен для окружающей среды, поскольку известные типы аккумуляторов имеют крайне небольшой срок эксплуатации (как правило, 1-2 года), содержат в себе кислоты, щелочи, тяжелые металлы и т.д. и требуют соблюдения специальных требований по их обслуживанию, утилизации и т.п. В случае преобразования кинетической энергии естественных воздушных потоков в кинетическую энергию сжатого воздуха (по аналогии с использованием энергии потоков воды, например в гидроэлектростанциях с водохранилищами, которые выступают в роли "предаккумулятора" кинетической энергии воды, которая из "предаккумулятора" дозировано подается на рабочие органы гидроэлектростанции) для обеспечения постоянных характеристик потока воздуха в ветроэнергетических установках также следует предусмотреть "воздухохранилище", т.е. "предаккумулятор" кинетической энергии воздушных потоков некий резервуар или множество связанных между собой резервуаров, в котором(ых) воздух будет содержаться в необходимых количествах, и из которого он будет дозировано и с заданными характеристиками потока подаваться на рабочие элементы рабочих органов для преобразования в другие виды полезной энергии. Преобразование кинетической энергии естественных воздушных потоков в кинетическую энергию сжатого воздуха, в частности, чрезвычайно актуально, например, для использования в пневмогидрокольцевых двигателях, предложенной автором оригинальной конструкции, на которую подана отдельная евразийская заявка. Как уже упоминалось выше, основание энергоустановки может быть расположено ниже уровня земли. Это является предпочтительным для крупных ветроэнергоустановок большой мощности. Для локального применения (например, для обеспечения энергией различных видов многоблочного жилого дома со встроенной автомобильной стоянкой, конструкция которого также была предложена автором и оформлена в виде отдельной евразийской заявки) размеры заявляемой ветроэнергоустановки могут быть выбраны меньшими, сопоставимыми с размерами, например, стояночного блока многоэтажного жилого здания со встроенной автомобильной стоянкой. При этом основание такой ветроэнергоустановки может быть расположено на крыше здания, в частности на крыше стояночного блока. Описанные выше и другие достоинства и преимущества заявляемой ветроэнергоустановки будут более подробно рассмотрены ниже на некоторых предпочтительных, но не ограничивающих примерах реализации, со ссылками на позиции чертежей, на которых представлены: фиг. 1 - фотография (общий вид) макета заявляемой ветроэнергоустановки в первом варианте исполнения; фиг. 2 - фотография (вид сверху) макета заявляемой ветроэнергоустановки в первом варианте исполнения; фиг. 3 - схематичное изображение вида сверху заявляемой ветроэнергоустановки в первом варианте исполнения; фиг. 4 - схематичное изображение вертикального разреза заявляемой ветроэнергоустановки (без средств преобразования кинетической энергии) в обоих вариантах исполнения; фиг. 5 - схематичное изображение вертикального разреза заявляемой ветроэнергоустановки в обоих вариантах исполнения, выполненной в виде установки для преобразования кинетической энергии ветра в кинетическую энергию сжатого воздуха; фиг. 6 - схематичное изображение вертикального разреза заявляемой ветроэнергоустановки в обоих вариантах исполнения, выполненной в виде установки для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию. На фиг. 1 и 2 в общем виде и в виде сверху представлены фотографии макета, а на фиг. 3 - схематичное изображение вида сверху заявляемой ветроэнергоустановки в первом вариантеисполнения. Основание 1 ветроэнергоустановки в данной форме реализации выполнено в виде правильного восьмиугольника. Ветроэнергоустановка содержит вертикально ориентированное неподвижное средство 2 направления воздушных потоков, которое включает средство улавливания воздушных потоков, выполненное в виде множества наклонных направляющих перегородок 3, и центральный обтекатель 4 (см. фиг. 4),выполненный в виде пирамиды, основание которой совпадает с основанием 1 ветроэнергоустановки. Центральный обтекатель может быть выполнен полнотелым или полым, например, для размещения в его полости средств преобразования энергии вращения турбины в другие виды полезной энергии. Возможные формы реализации таких средств будут рассмотрены более подробно ниже со ссылками на фиг. 5 и фиг. 6. Каждая наклонная направляющая перегородка 3 расположена под угломк поверхности соответ-5 014198 ствующей боковой грани центрального обтекателя 4, где 090 Ветроэнергоустановка также содержит крышу 5, выполненную из прозрачного материала в виде полой, усеченной, открытой снизу и сверху пирамиды, подобной центральному обтекателю 4, и установленную соосно (относительно оси 6) центральному обтекателю 4. Средство преобразования кинетической энергии включает турбину 7, установленную вертикально и соосно (относительно оси 6) центральному обтекателю 4. На фиг. 4 представлено схематичное изображение вертикального разреза заявляемой ветроэнергоустановки (без средств преобразования кинетической энергии) в обоих вариантах исполнения. Каждое боковое ребро 8 центрального обтекателя 4 расположено под угломк основанию 1, где 090 о и с внешней стороны жестко связано с соответствующей стороной соответствующей наклонной направляющей перегородки 3. Каждое боковое ребро 9 крыши 5 расположено под угломк основанию 1 центрального обтекателя 4, где . Каждая наклонная направляющая перегородка 3 в общем случае может иметь любую подходящую форму, по меньшей мере, четырехугольника. При этом в представленной на фиг. 4 форме реализации она имеет форму неправильного шестиугольника, причем первая сторона 10 шестиугольника расположена горизонтально в плоскости основания центрального обтекателя, вторая сторона 11 жестко связана с соответствующим ребром 8 центрального обтекателя 4, третья сторона 12 расположена вертикально, четвертая сторона 13 совмещена с соответствующим боковым ребром 9 крыши 5 с внутренней стороны крыши 5, пятая сторона 14 расположена параллельно второй стороне 11, а шестая сторона 15 расположена вертикально, при этом третьи стороны 12 всех наклонных направляющих перегородок 3 равноудалены от оси 6 центрального обтекателя 4 и формируют над центральным обтекателем 4 вертикальный канал 16 диаметром d для установки турбины 7. Верхняя граница вертикального канала 16 сформирована границей усечения крыши 5. Между смежными наклонными направляющими перегородками 3 с подъемом в направлении к центральному обтекателю 4 под угломк горизонтальной плоскости, где , установлены наклонные площадки 17, внешние стороны которых расположены в плоскости основания 1 центрального обтекателя 4 и формируют в зависимости от варианта исполнения либо подобный и соосный основанию 1 центрального обтекателя 4 многоугольник, например правильный шестиугольник, либо соосную основанию 1 центрального обтекателя 4 окружность. Максимальное расстояние между лежащими в плоскости основания 1 центрального обтекателя 4 углами противолежащих наклонных направляющих перегородок 3 равно D. На фиг. 5 и 6 представлены, соответственно, схематичное изображение вертикального разреза заявляемой ветроэнергоустановки в обоих вариантах исполнения, выполненной в виде установки для преобразования кинетической энергии ветра в кинетическую энергию сжатого воздуха, и схематичное изображение вертикального разреза заявляемой ветроэнергоустановки в обоих вариантах исполнения, выполненной в виде установки для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию. В дополнение к упомянутым выше при описании фиг. 3 и 4 чертежей конструктивным элементам на фиг. 5 и 6 более детально изображена турбина 7, которая содержит множество лопастей 18, каждая из которых выполнена в виде прямоугольной трапеции с углому основания трапеции, и установлена на валу 19 турбины 7 в вертикальном канале 16 над центральным обтекателем 4 угломвниз с зазором 20 по отношению к центральному обтекателю 4 и третьим сторонам 12 наклонных направляющих перегородок 3. Лопасти 18 установлены на валу 19 турбины 7 с равным шагом (см. фиг. 3), а стороны лопастей,смежные с прямыми углами лежат в одной плоскости 21, расположенной не выше верхней границы вертикального канала 16 над центральным обтекателем. Стрелками на фиг. 6 обозначены направление 22 движения потоков воздуха в виде ветра и направление 23 движения конвективных потоков. Для преобразования кинетической энергии потоков воздуха в кинетическую энергию сжатого воздуха (см. фиг. 5) в заявляемой ветроэнергоустановке могут быть предусмотрены соответствующие технические средства, связанные с валом 19 турбины 7, например последовательно установленные компрессор 24, распределитель 25 давления, ресиверы 26 сжатого воздуха, распределитель 27 давления. Для преобразования кинетической энергии потоков воздуха в электрическую энергию (см. фиг. 6) в заявляемой ветроэнергоустановке могут быть предусмотрены соответствующие технические средства,связанные с валом 19 турбины 7, например последовательно установленные редуктор 28, муфта опережения 29, маховик 30, генератор 31, трансформатор 32. Для преобразования кинетической энергии потоков воздуха в другие виды полезной энергии используются соответствующие технические средства, выбор которых не составит труда для специалистов в данной области техники. Заявляемая установка работает следующим образом. Для примера, на фиг. 3 стрелками обозначено направление 33 перемещения естественных воздушных потоков (ветра) в какой-то определенный условный момент времени. С учетом природы ветра воздушные потоки 33, встречая на своем пути препятствие в виде заявляемой ветроэнергоустановки, прежде всего, вертикально ориентированного неподвижного средства 2 направления воздушных потоков, стремятся это препятствие обогнуть сбоку и/или сверху (см. направление 22 движения потоков воздуха в виде ветра на фиг. 4). Однако в ветроэнергоустановке, прежде всего в вертикально ориентированном не-6 014198 подвижном средстве 2 направления воздушных потоков, предусмотрено средство улавливания воздушных потоков. Так, в предложенной конструкции наклонными направляющими перегородками 3, наклонными площадками 17, крышей 5 и центральным обтекателем 4 сформировано множество радиально расположенных "ловушек", попадая в которые потоки воздуха, в основной своей массе, перенаправляются упомянутыми наклонными направляющими перегородками 3, наклонными площадками 17, нижней поверхностью крыши 5 и центральным обтекателем 4 непосредственно в зону вертикального канала 16, в котором установлена турбина 7. Форма выполнения наклонных направляющих перегородок 3 (например, как в рассматриваемых формах реализации - шестиугольник) и уголих наклона по отношению к поверхности соответствующей боковой грани центрального обтекателя 4 были подобраны специально таким образом, чтобы осуществлять "улавливание" и "направление" воздушных потоков в наиболее эффективном режиме. Так, в частности, за счет того, что первая сторона 10 наклонной направляющей перегородки 3 расположена горизонтально в плоскости основания 2 центрального обтекателя 4, а вторая сторона 11 жестко связана с соответствующим ребром 8 центрального обтекателя 4, две соседние наклонные направляющие перегородки 3 и соответствующая боковая грань центрального обтекателя 4 формируют боковые и нижнюю границы "ловушки" выполненной в виде "канала" для направления воздуха, который задает оптимальную траекторию подачи потоков воздуха в зону турбины 7. При этом четвертые стороны 13, совмещенные с соответствующим боковым ребром 9 крыши 5 с внутренней стороны крыши 5, и соответствующая грань крыши 5 формируют верхнюю границу этого "канала" для направления воздуха. Третьи стороны 12 всех наклонных направляющих перегородок 3 расположены вертикально и формируют вертикальный канал 16, в котором установлена турбина 7 с лопастями 18. Пятые стороны 14 наклонных направляющих перегородок 3, расположенные параллельно вторым сторонам 11, и шестые стороны 15, расположенные вертикально, обеспечивают оптимальный режим "обтекания" воздушными потоками наклонных направляющих перегородок 3. С учетом "углового" расположения "ловушки" по отношению к вертикальному каналу 16, а также ее геометрии, представляющей, по сути, сужающийся канал, где площадь входного сечения многократно превосходит площадь выходного сечения, в зоне турбины 7 удается создать высоко концентрированный воздушный поток, обладающий большим количеством кинетической энергии. Таким образом, этот концентрированный поток воздуха, благодаря особенностям заявляемой конструкции, подается непосредственно на лопасть 18, находящуюся в зоне выхода из соответствующей "ловушки", причем подается под углом, значительно большим 0, что обеспечивает наиболее эффективное преобразование кинетической энергии воздушных потоков в крутящий момент. Эффективность преобразования повышается также за счет следующих особенностей: отсутствуют потоки воздуха, которые направлены против направления вращения турбины 7, т.е. отсутствует эффект "торможения" лопастей 18 встречными потоками воздуха; со стороны ветроэнергоустановки, противоположной направлению 32 перемещения потока воздуха(с подветренной стороны), создается область разряжения воздуха, тем самым, создается также область разряжения воздуха в "ловушках" и в вертикальном канале 16 с подветренной стороны, т.е. при прохождении этой зоны отсутствует эффект "торможения" лопастей 18 за счет плотности находящегося в этой зоне воздуха; в зоне усечения крыши 5 (на выходе из вертикального канала 16) за счет того, что часть потока воздуха перенаправляется поверхностью крыши 5, также создается зона разряжения и вследствие инжекции"отработанный" поток воздуха "вытягивается" из вертикального канала 16, создавая тягу. Благодаря описанным выше особенностям кинетическая энергия воздушного потока, поступающего в вертикальный канал 16, практически полностью преобразуется в крутящий момент турбины 7. При этом значительно снижается расход энергии на преодоление лопастями 18 сопротивления воздуха. Кроме того, отсутствует эффект торможения лопастей 18 встречными потоками воздуха, которых, с учетом особенностей конструкции, просто не существует. Лопасти 18 турбины 7 устанавливают с равным угловым шагом на валу 19 турбины, ось которого совпадает с осью 6. Форма лопастей 18 также подобрана специальным образом для наиболее эффективного взаимодействия со всеми потоками воздуха, которые поступают в вертикальный канал 16. Лопасти 18 трапециевидной формы для обеспечения беспрепятственного вращения турбины 7 устанавливают острым угломвниз и с небольшим зазором 20 по отношению к поверхностям центрального обтекателя 4 и по отношению к третьим сторонам 12 всех наклонных направляющих перегородок 3. Таким образом, потоки воздуха, поступающие благодаря описанной конструкции средства 2 направления воздушных потоков, в вертикальный канал 16, приводят во вращение турбину 7 с лопастями 18 и валом 19. Далее, в соответствии с видом целевой полезной энергии, крутящий момент вала 19 преобразуется в эту полезную энергию с помощью соответствующих средств. Например, для преобразования в электрическую энергию вал 19 турбины 7 связан с редуктором 28, и далее могут быть установлены муфта 29 опережения, маховик 30, генератор 31 и трансформатор 32 (см. фиг. 6). Возможны и другие схемы преобразования крутящего момента в электрическую энергию, которые без особого труда могут-7 014198 быть выбраны специалистами в данной области для каждого конкретного случая. Автор использовал заявляемую ветроэнергоустановку, преобразующую кинетическую энергию естественных воздушных потоков в кинетическую энергию сжатого воздуха в качестве "предаккумулятора" энергии в предложенных им ранее пневмогидростанции и пневмогидрокольцевом двигателе. Кинетическая энергия естественных воздушных потоков, преобразованная заявляемой ветроэнергоустановкой в кинетическую энергию сжатого воздуха, хранящегося в резервуарах сжатого воздуха, в упомянутых пневмогидростанции, названной автором Паргуэс, и пневмогидрокольцевом двигателе в непрерывном режиме преобразуется, в частности, в электрическую энергию, создавая, по сути, в непрерывном режиме с постоянными выходными характеристиками завершенный процесс преобразования кинетической энергии естественных воздушных потоков, например, в электрическую энергию (хотя возможен также отвод тепловой энергии, образующейся при вращении турбины в "водяном кольце"). В случае преобразования крутящего момента в кинетическую энергию сжатого воздуха, который рассматривается, как наиболее актуальный и предпочтительный, для примера может быть предложена схема, изображенная на фиг. 6: вал 19 турбины 7 - компрессор 24 - распределитель 25 давления - один или предпочтительно несколько ресиверов 26 сжатого воздуха - распределитель 27 давления. Как и в описанном выше случае, возможны и другие схемы. Работа заявляемой ветроэнергоустановки была описана при преобразовании в другие виды полезной энергии только кинетической энергии ветра. Однако выше упоминалось, что заявляемая ветроэнергоустановка способна работать даже в условиях штиля (в отсутствии сколь либо ощутимого перемещения воздуха), используя энергию только конвективных потоков воздуха, возникающих вследствие разницы температур, разницы атмосферного давления и т.д. В этом случае, форма выполнения средства 2 направления воздушных потоков в целом и форма выполнения центрального обтекателя 4 (пирамида или конус), в частности, обеспечивают "направление" возникающих конвективных потоков непосредственно в зону вертикального канала 16 турбины 7. Эти потоки так же, как описано выше, направляются в зону вертикального канала 16 с установленной в нем турбиной 7 и непосредственно на лопасти 18 турбины 7 по "каналам", сформированным наклонными площадками 17, наклонными направляющими перегородками 3 и нижней поверхностью крыши 5. Следует также отметить, что в реальных условиях, с учетом изменения положения солнца в течение суток, изменения времени года, изменения атмосферного давления и т.д., одновременно для получения полезной энергии используется как кинетическая энергия ветра, так и кинетическая энергия конвективных потоков воздуха. При этом потоки ветра и конвективные потоки одновременно могут поступать в различные "ловушки", в том числе, и расположенные на противоположных сторонах заявляемой ветроэнергоустановки. Очень важным в случае заявляемой конструкции ветроэнергоустановки является то,что эти потоки, даже имеющие несовпадающие и даже противоположные направления, не только не снижают выработку полезной энергии, но и увеличивают ее. Также необходимо отметить, что все приведенные выше диапазоны значений угловых переменных и соотношений линейных размеров были получены, как оптимальные с точки зрения КПД заявляемой ветроэнергоустановки. При этом работоспособность ветроэнергоустановки, но с меньшим КПД, обеспечивается и в формах реализации, в которых один или более переменных параметров выходят из указанных предпочтительных диапазонов. Заявляемая ветроэнергоустановка во всех возможных формах реализации, благодаря описанным выше особенностям ее конструкции, обеспечивает преобразование 90% и более кинетической энергии ветра в полезные виды энергии по сравнению с максимум 40%, которые обеспечивают наиболее эффективные из известных современных установок. Это достигается за счет аэродинамики сооружения в целом(за установкой в направлении ветра создается зона разряжения), за счет устранения отрицательного воздействия потоков ветра на поверхности лопастей турбины в направлении, противоположном вращению(единственные потери при преобразовании энергии связаны с преодолением сил трения при вращении вала турбины, но и их можно значительно снизить благодаря наличию специальных подшипников), за счет использования всех известных природных процессов и явлений, связанных с получением кинетической энергии воздушных потоков, и т.д. Заявляемая ветроэнергоустановка, фактически, является моделью естественных природных процессов, связанных с образованием и "поведением" потоков воздушных масс, скопировав которые с помощью сложной геометрической формы, автору удалось получить статичную конструкцию, обеспечивающую постоянное аккумулирование кинетической энергии естественных воздушных потоков и их преобразование в другие виды полезной энергии, до тех пор пока эти естественные природные процессы имеют место. Литература 1. Патент RU2237192 С 1, опубл. 27.09.2004. 2. Патент RU2292485 С 1, опубл. 27.01.2007. 3. Патент RU59745 U1, опубл. 27.12.2006. 4. Заявка PCT/IN2006/000064, опубл. 25.01.2007 WO 2007/010551 A3.-8 014198 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Ветроэнергоустановка, содержащая вертикально ориентированное неподвижное средство направления воздушных потоков и средство преобразования кинетической энергии воздушных потоков,связанное со средством направления, причем средство направления включает средство улавливания воздушных потоков, выполненное в виде множества наклонных направляющих перегородок, и центральный обтекатель, выполненный в виде пирамиды, основание которой формирует основание энергоустановки, а каждое боковое ребро расположено под угломк основанию, где 090, и с внешней стороны жестко связано с соответствующей стороной соответствующей наклонной направляющей перегородки, при этом средство преобразования кинетической энергии включает турбину, установленную вертикально и соосно центральному обтекателю, а каждая наклонная направляющая перегородка расположена под угломк поверхности соответствующей боковой грани центрального обтекателя, где 090, отличающаяся тем, что дополнительно содержит крышу, выполненную предпочтительно из прозрачного материала в виде полой, усеченной, открытой снизу и сверху пирамиды, подобной центральному обтекателю,и установленную соосно центральному обтекателю, при этом каждое боковое ребро крыши расположено под угломк основанию центрального обтекателя, где , каждая наклонная направляющая перегородка имеет форму неправильного, по меньшей мере, четырехугольника, причем первая его сторона расположена горизонтально в плоскости основания центрального обтекателя, вторая сторона жестко связана с соответствующим ребром центрального обтекателя, третья сторона расположена вертикально, а четвертая сторона по меньшей мере на части своей длины совмещена с соответствующим боковым ребром крыши с внутренней стороны крыши, при этом третьи стороны всех наклонных направляющих перегородок равноудалены от оси центрального обтекателя и формируют над центральным обтекателем вертикальный канал диаметром d для отвода отработанных потоков воздуха и для установки турбины, верхняя граница которого сформирована границей усечения крыши, между смежными наклонными направляющими перегородками с подъемом в направлении к центральному обтекателю по угломк горизонтальной плоскости, где , установлены наклонные площадки, внешние стороны которых расположены в плоскости основания центрального обтекателя и формируют подобный и соосный основанию центрального обтекателя многоугольник, максимальное расстояние между противолежащими углами которого равно D. 2. Ветроэнергоустановка по п.1, отличающаяся тем, что основание центрального обтекателя имеет форму восьмиугольника. 3. Ветроэнергоустановка, содержащая вертикально ориентированное неподвижное средство направления воздушных потоков и средство преобразования кинетической энергии воздушных потоков,связанное со средством направления, причем средство направления включает средство улавливания воздушных потоков, выполненное в виде множества наклонных направляющих перегородок, и центральный обтекатель, выполненный в виде пирамиды, основание которой формирует основание энергоустановки, а каждое боковое ребро расположено под угломк основанию, где 090, и с внешней стороны жестко связано с соответствующей стороной соответствующей наклонной направляющей перегородки, при этом средство преобразования кинетической энергии включает турбину, установленную вертикально и соосно центральному обтекателю, а каждая наклонная направляющая перегородка расположена под угломк поверхности соответствующей боковой грани центрального обтекателя, где 090, отличающаяся тем, что дополнительно содержит крышу, выполненную предпочтительно из прозрачного материала в виде полого, усеченного, открытого снизу и сверху конуса и установленную соосно центральному обтекателю, при этом образующая крыши расположена под угломк основанию центрального обтекателя, где , причем центральный обтекатель выполнен в виде конуса, каждая наклонная направляющая перегородка имеет форму неправильного, по меньшей мере, четырехугольника, причем первая его сторона расположена горизонтально в плоскости основания центрального обтекателя, вторая сторона жестко связана с боковой поверхностью центрального обтекателя в направлении образующей боковой поверхности, третья сторона расположена вертикально, а четвертая сторона по меньшей мере на части своей длины связана с боковой поверхностью крыши с внутренней стороны крыши, при этом вторые стороны всех наклонных направляющих перегородок равномерно распределены по боковой поверхности центрального обтекателя и крыши, третьи стороны всех наклонных направляющих перегородок равноудалены от оси центрального обтекателя и формируют над центральным обтекателем вертикальный канал диаметром d для отвода отработанных потоков воздуха и для установки турбины, верхняя граница которого сформирована границей усечения крыши, между смежными наклонными направляющими перегородками с подъемом в направлении к центральному обтекателю по угломк горизонтальной плоскости, где , установлены наклонные площадки, при этом максимальное расстояние между лежащими в плоскости основания центрального обтекателя углами противолежащих наклонных направляющих перегородок равно D. 4. Ветроэнергоустановка по п.1 или 3, отличающаяся тем, что турбина содержит множество лопастей, каждая из которых выполнена в виде прямоугольной трапеции с углому основания трапеции, и-9 014198 установлена на валу турбины в вертикальном канале над центральным обтекателем угломвниз с зазором по отношению к обтекателю и третьим сторонам наклонных направляющих перегородок, причем лопасти установлены на валу турбины с равным шагом, а стороны лопастей, смежные с прямыми углами,лежат в одной плоскости, расположенной не выше верхней границы вертикального канала над центральным обтекателем. 5. Ветроэнергоустановка по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что 3060 о, предпочтительно=45. 6. Ветроэнергоустановка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что 3060, предпочтительно=45. 7. Ветроэнергоустановка по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что 1545, предпочтительно=30. 8. Ветроэнергоустановка по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что 1545, предпочтительно=25. 9. Ветроэнергоустановка по одному из пп.1-8, отличающаяся тем, что соотношение D:d составляет предпочтительно (8-12):1. 10. Ветроэнергоустановка по одному из пп.1-9, отличающаяся тем, что выполнена в виде установки для преобразования кинетической энергии ветра в кинетическую энергию сжатого воздуха, и/или в электрическую энергию, и/или в механическую энергию, и/или в тепловую энергию. 11. Ветроэнергоустановка по одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что ее основание расположено ниже уровня земли. 12. Ветроэнергоустановка по одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что ее основание расположено на крыше здания.