EA009264B1

EA009264B1 - Ветряная турбина для генерирования электричества

Info

Publication number: EA009264B1
Application number: EA200601863A
Authority: EA
Inventors: Адем Д. Дукович; Балчандра С. Пандья; Томислав Стефанович; Мэрвин А. Винегар
Original assignee: Винд Энерджи Груп, Инк.
Priority date: 2004-05-03
Filing date: 2005-05-03
Publication date: 2007-12-28
Also published as: US20090110554A1; CA2565331A1; EA200601863A1; CN1950600A; CN100458144C; JP2007536454A; WO2005108779A2; WO2005108779A3; AU2005241058A1; UA84914C2; MXPA06012703A; EP1756421A2; KR20070006886A; KR100828234B1

Abstract

Ветряная турбина (2) снабжена несколькими S-образными лопатками (6), при этом выходная кромка (56) каждой лопатки (6) установлена параллельно горизонтально ориентированному валу (4). Каждая лопатка (6) отходит радиально наружу в направлении от вала (4). Система для выработки электроэнергии состоит из комплекта турбин (2), установленных на платформе (54), расположенной на вершине мачты (86). Вал каждой турбины может быть соединен непосредственно с генератором (78) для выработки электроэнергии.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к ветряным турбинам для выработки электрической энергии.

Описание известного уровня техники

На протяжении столетий энергия ветра использовалась в качестве источника энергии для выполнения работы. Были созданы первые ветряные мельницы, позволившие исключить применение силы человека или животного для размола зерна или перекачивания воды. Наиболее ранняя известная конструкция ветряной турбины представляет собой ветряную мельницу с вертикальной осью, созданную в Персии между 500 и 900 годами н.э. Персидские ветряные мельницы были созданы с вертикальными крыльями, изготовленными из связок тростника или из древесины и прикрепленными к центральному вертикальному валу с помощью горизонтальных распорок. К вертикальному валу был прикреплен жернов для размола зерна. Оборудование мельницы обычно располагалось в строении, в котором также имелась стена, или щит для того, чтобы препятствовать замедлению набегающим потоком воздуха боковой поверхности лопаточного ротора, перемещающегося по направлению ветра.

В основном считается, что именно голландцы первыми внесли существенные усовершенствования в конструкцию мельниц с приводом от ветряного двигателя. Голландцы установили ветряную поворотную мельницу с горизонтальной осью на верхнюю часть многоэтажной башни, в которой на отдельных этажах производился размол зерна, удаление половы, хранение зерна и (в нижней части) располагались жилые помещения для мельника и его семьи. По своей конструкции как ветряные поворотные мельницы, так и более поздние башенные мельницы необходимо было вручную ориентировать против ветра путем нажатия на большой рычаг, расположенный с тыльной стороны мельницы. Основная работа мельника заключалась в оптимизации энергии ветряной мельницы и выходной мощности, а также в защите мельницы от повреждений, когда во время штормов приходилось убирать крылья мельницы. Главное усовершенствование европейских мельниц заключалось в том, что их разработчики использовали крылья, создающие аэродинамическую подъемную силу. Эта особенность позволила повысить эффективность ротора по сравнению с персидской мельницей и увеличить скорость вращения ротора, что в свою очередь обеспечило значительно более высокую производительность при размоле зерна и перекачки жидкостей.

Наиболее типовые промышленные конструкции ветряных турбин аналогичны голландской конструкции и представляют собой пропеллерные трехлопастные турбины и пропеллерные двухлопастные турбины, у которых один конец каждой лопасти установлен на горизонтальном валу. Пропеллерные трехлопастные турбины работают при ориентации лопастей против ветра. В противоположность первым пропеллерные двухлопастные турбины работают по ветру. В альтернативных случаях также используются конструкции современных роторов с вертикальной осью. К разработке современных роторов с вертикальной осью приступили в еще в начале 1920-х гг. В основном в этих конструкциях имелся ротор, содержащий тонкие, изогнутые лопатки с аэродинамическим профилем, прикрепленные к верхней и нижней части вращающейся вертикальной трубы.

Принцип работы ветряной турбины противоположен принципу работы вентилятора. Вместо использования электроэнергии для создания потока воздуха, на чем основан принцип работы вентилятора, ветряные турбины используют энергию ветра для генерирования электроэнергии. Воздушный поток поворачивает лопатки, которые вращают вал, соединенный с генератором, в котором электрический ток индуцируется путем вращения катушки ротора в магнитном поле. Мощность турбин, используемых в энергосистемах, составляет от 50 кВт до нескольких мегаватт. Одиночные малогабаритные турбины, например, мощностью менее 50 кВт используются для снабжения электроэнергией удаленных жилых построек, телекоммуникационных антенн или водяных насосов.

В настоящее время ветряные турбины, используемые в энергосистемах, способны вырабатывать электроэнергию, стоимость которой составляет около 4 центов за 1 кВтч на ветряных площадках для ветроэнергетических установок 6-го класса (площадки, на которых скорость ветра в среднем составляет

6.7 м в секунду на высоте 10 м - 16 миль в час на высоте 33 фута). Однако по мере увеличения количества площадок для ветроэнергетических установок сокращается количество легкодоступных площадок основного 6-го класса. Кроме того, площадки 6-го класса расположены в удаленных районах, к которым подводка линий электропередачи является проблематичной.

Площадки для ветроэнергетических установок 4-го класса (площадки со средней скоростью ветра

5.8 м в секунду на высоте 10 м -13 миль в час на высоте 33 фута) занимают огромные площади Великой равнины от Центрального и Северного Техаса до канадской границы. Кроме того, площадки 4-го класса также расположены вдоль многих прибрежных районов, а также по берегам Великих Озер. В то время как среднее расстояние площадок 6-го класса от основных центров нагрузки составляет 50 миль, площадки 4-го класса расположены значительно ближе, при этом среднее расстояние от центров нагрузки составляет 100 миль. Таким образом, доступ коммунальных компаний к площадкам 4-го класса является более привлекательным и менее дорогостоящим. Кроме того, возможности развития ветряных ресурсов на площадках 4-го класса почти в 20 раз превышают возможности площадок 6-го класса. В настоящее время сбыт ветряной энергии на площадках 4-го класса может производиться по цене от 5 до 6 центов/кВтч.

- 1 009264

Пропеллер ветряной турбины и его применение к роторным системам может являться одним наиболее важным элементом конструкции турбины. Конструкция пропеллера определяет энергию, извлеченную из ветра, и регулирует важные аспекты нагрузок и динамики турбины. Несмотря на то, что существующие, работающие против ветра, трехлопастные жесткие конструкции хорошо изучены, они могут создать ограничения по нагрузкам для перспективных машин. Было предложено большое количество альтернативных конструкций, предусматривающих изменение одного или многих аспектов конфигурации пропеллера, включая количество лопастей, работу с подветренной стороны, колебание, биение, изгибание, а также многочисленные системы контроля и методы обратной связи, предназначенные для снижения пиковых и усталостных нагрузок. Тем не менее, до настоящего времени все значимые исследования и усовершенствования были направлены на повышение эффективности пропеллерных турбин.

В последнее время были увеличены габариты большинства двух- или трехлопастных конструкций турбин с целью повышения количества вырабатываемой электроэнергии. Однако увеличение габаритов приводит к увеличению затрат на материалы, увеличению веса и повышению уровня шума при незначительном повышении эффективности выработки электроэнергии. Такие турбины не способны работать при низких скоростях ветра, например, при скорости менее 10 миль в час, а при увеличении скорости ветра более 10 миль в час требуется двигатель для запуска вращения лопастей. Кроме того, такие турбины не способны работать при высоких скоростях ветра, например при скорости ветра свыше 65 миль в час. Помимо этого у таких турбин скорость вращения вала находится в диапазоне от 30 до 60 об/мин, в то время как скорость вращения для производства электроэнергии большинством генераторов должна составлять 1200-1500 об./мин, что в 20-50 раз превышает скорость турбины. Таким образом, между валом турбины и ротором генератора необходимо устанавливать коробку передач с целью повышения скорости вращения, передаваемой валом турбины. Однако коробка передач существенно снижает эффективность преобразования кинетической энергии в электрическую энергию.

Информация, включенная в данный раздел «Предпосылки к созданию изобретения» настоящего описания изобретения, включая любые приведенные в настоящем описании ссылки и любое их описание или рассмотрение, приведена исключительно в целях технической ссылки и не рассматривается в качестве предмета изобретения, ограничивающего объем изобретения.

Краткое описание существа изобретения

В настоящем изобретении предлагается создание системы для выработки электроэнергии, состоящей из комплекта ветряных турбин, установленных на платформе, расположенной на вершине мачты. Каждая турбина снабжена несколькими 8-образными лопатками, установленными параллельно горизонтально ориентированному валу и отходящими радиально наружу по меньшей мере от одного горизонтально ориентированного вала. Вал каждой турбины может быть соединен непосредственно с генератором для выработки электроэнергии.

Другие признаки, детали, характеристики полезности и преимущества настоящего изобретения очевидны из следующего ниже более подробного описания различных примеров осуществления изобретения, проиллюстрированных на прилагаемых чертежах и определенных прилагаемой формулой.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - изометрический вид ветряной турбины в соответствии с одним примером осуществления изобретения;

фиг. 2 - детальное изображение в разобранном виде крепления лопатки к ободу ветряной турбины по фиг. 1;

фиг. 3 - детальный вид крепления лопаток к ступице ветряной турбины по фиг. 1 с одной удаленной лопаткой и валом, показанным штрихпунктирной линией;

фиг. 4 - изометрический вид лопатки ветряной турбины по фиг. 1;

фиг. 5 - вид в вертикальном разрезе правой части лопатки по фиг. 4;

фиг. 6 - изометрическое изображение в разобранном виде ступицы, обода и сборки спиц ветряной турбины по фиг. 1;

фиг. 7 - вид в поперечном сечении по линии 7-7, как показано на фиг. 1, части ветряной турбины, проиллюстрированной на фиг. 1, включающей устройство сопряжения между валом и ступицей;

фиг. 8 - изометрический вид пары сопряженных ветряных турбин, приводящих в действие пару генераторов, в соответствии с другим примером осуществления настоящего изобретения;

фиг. 9 - изометрический вид пары ветряных турбин, установленных на платформе мачты в соответствии с дополнительным примером осуществления настоящего изобретения;

фиг. 10 - изометрический вид комплекта ветряных турбин, установленных на платформе мачты в соответствии с другим примером осуществления изобретения;

Подробное описание изобретения

Изобретение, описанное в настоящем патенте, является новой системой ветряной турбины для выработки электроэнергии. В противоположность конструкциям пропеллерных турбин, главным образом использующихся в современной ветроэнергетической промышленности, в настоящем изобретении предлагается новая конструкция турбины и механизм связи с генератором. Каждая турбина снабжена несколькими 8-образными лопатками, установленными параллельно горизонтально ориентированному

- 2 009264 валу и отходящими радиально наружу от горизонтально ориентированного вала. Для выработки электроэнергии вал каждой турбины может быть соединен непосредственно с ротором генератора, а не через трансмиссию. Изобретение может предусматривать комплект таких ветряных турбин, установленных на платформе, расположенной на вершине мачты.

На фиг. 1 показана турбина 2, предназначенная для использования в системе ветряной турбины, в соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения. Основные элементы турбины 2 включают вал 4, несколько лопаток 6, пару ободов 8 на противоположных торцах лопаток 6, пару ступиц 10, расположенных в центре каждого из ободов 8, и несколько спиц 12 в границах каждого обода 8, соответствующих количеству лопаток 6 и отходящих радиально от каждой ступицы 10 в направлении каждого обода 8. В проиллюстрированном примере осуществления изобретения размер диаметра ободов 8 может составлять приблизительно двенадцать футов. Ободы состоят из двух половин - первой половины 14 обода и второй половины 16 обода, соединенных вместе, как показано на фиг. 6. Каждая половина 14, 16 обода может состоять из стальной трубки с круговым поперечным сечением, изогнутой в виде полукруглой дуги. Каждый торец каждой половины 14, 16 обода снабжен фланцем 18 для соединения первой половины 14 обода со второй половиной 16 обода. Один торец каждой из первой и второй 14, 16 половин обода снабжен штырем 20 обода, имеющим несколько меньший внешний диаметр, чем внутренний диаметр стальной трубки, образующей половины 14, 16 обода. Каждый штырь 20 обода установлен во внутреннем отверстии противолежащего фланца 18 и половины обода. В каждом фланце 18 обода имеется четыре отверстия 22, расположенные на равном расстоянии по окружности трубки, образующей половины 14, 16 обода.

Отверстия 22 противоположных фланцев 18 обода совмещены друг с другом, и в них установлены болты 24 фланца обода для соединения противоположных фланцев 18 обода первой и второй половин 14, 16 обода.

Как указывалось выше, ступица 10, или корпус расположен в центре каждого обода 8. Ступица 10 состоит из двух асимметричных деталей - меньший корпус 26 ступицы и больший корпус 28 ступицы. Несколько спиц 12 (восемь в приведенном примере осуществления по фиг. 1 и 6) прикреплено к ступице 10, и каждая спица отходит в радиальном направлении наружу от ступицы 10, и противоположные концы каждой из нескольких спиц 12 прикреплены к ободу 8. Каждая из спиц может представлять собой отрезок стальной трубки с квадратным поперечным сечением, хотя также могут быть использованы трубки с иными формами поперечного сечения. Турбина 2 может быть снабжена спицами 12 в количестве до десяти штук на каждом ободе 8. Каждая спица 12 расположена на равноугольном расстоянии от каждой смежной спицы 12. Каждая из спиц 12 прикреплена к внешней поверхности ступицы 10 и расположена на равном расстоянии от каждого конца ступицы 10. Все восемь спиц 12 прикреплены к ступице 10. Три из спиц 12 прикреплены, например, с помощью сварки к меньшему корпусу 26 ступицы, в то время как пять из спиц 12 прикреплены, например, с помощью сварки к большему корпусу 28 ступицы. Четыре из спиц 12, прикрепленных к большему корпусу 28 ступицы, соединены, например, с помощью сварки на противолежащих концах со второй половиной 16 обода. Три спицы 12, прикрепленные к меньшему корпусу 26 ступицы, аналогичным образом соединены, например, с помощью сварки на противоположных концах с первой половиной 14 обода.

Восьмая спица является съемной спицей 12'. Несмотря на то, что съемная спица 12' приварена к большему корпусу 28 ступицы, она разъемно прикрепляется к первой половине 14 обода. Первая половина 14 обода может быть снабжена штырем 30 спицы, отходящим радиально вовнутрь при расположении на первой половине 14 обода, совмещенным с радиально отходящим торцом съемной спицы 12'. Размеры боковых стенок штыря 30 спицы могут быть несколько меньше, чем размеры боковых стенок съемной спицы 12, благодаря чему обеспечивается насаживание съемной спицы 12' на штырь 30 спицы и соединение съемной спицы 12' со штырем 30 спицы с помощью болта 32 спицы. В других примерах осуществления изобретения размеры боковых стенок штыря 30 спицы и съемной спицы 12' могут быть изменены, в результате чего обеспечивается установка съемной спицы 12' внутри штыря 30 спицы. В другом примере осуществления изобретения съемная спица 12' может быть соединена с первой половиной 14 обода с помощью ϋ-образного кронштейна (не показан), установленного вокруг первой половины 14 обода, при этом каждая лапа ϋ-образного кронштейна прикреплена болтами к восьмой спице 12'. Кроме того, и-образный кронштейн может быть приварен или прикреплен болтами к первой половине 14 обода для фиксации его положения на первой половине 14 обода.

Как указывалось выше, конструкция ступицы 10 предусматривает ее разделение на две асимметричные части (меньший корпус 26 ступицы и больший корпус 28 ступицы) вдоль «веревочной» плоскости, идущей через цилиндр, образующий ступицу, как показано на фиг. 6 и 7. Меньший корпус 26 ступицы и больший корпус 28 ступицы могут быть скреплены вместе четырьмя болтами 34 корпуса ступицы. Ввиду асимметричной конструкции частей ступицы 10 асимметричная конструкция спиц первой и второй половин 14, 16 обода и обоснование для создания конструкции съемной спицы 12', разъемно прикрепляемой к первой половине 14 обода, становится очевидной. В частности, ввиду того, что меньший корпус 26 ступицы имеет меньшую длину дуги, к нему крепятся только три спицы 12. В противоположность этому больший корпус 28 ступицы имеет большую длину дуги, и к нему можно присоединить остальные

- 3 009264 пять спиц 12. Тем не менее, предпочтительно, чтобы в целях конструкционной прочности первой и второй половины 14, 16 обода их опора обеспечивалась равным количеством спиц 12. Следовательно, при разборке каждой ступицы 10 и обода 8 больший корпус 28 ступицы крепится ко второй половине 16 обода только четырьмя спицами, а меньший корпус 26 ступицы крепится к первой половине 14 обода тремя остальными спицами 12. Последняя спица, съемная спица 12', дополнительно отходит от большего корпуса 28 ступицы, но она не является постоянно прикрепленной ни к первой, ни ко второй половине 14, 16 обода. Таким образом, каждая из первой и второй половин 14, 16 обода опирается на равное количество спиц несмотря на асимметричность частей ступицы 10.

В примере осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг. 1, вал 4 фактически состоит из левого вала 4а и правого вала 4Ь, при этом каждый из них расположен внутри отдельных ступиц 10 на каждом конце турбины 2. Вал 4 разделен на две детали для упрощения сборки и разборки турбинной системы, например, при проведении технического обслуживания. В других примерах осуществления изобретения вал 4 может иметь цельную конструкцию (не показано) и располагаться между каждым комплектом ступицы 10 и обода 8. В другом примере осуществления изобретения (не проиллюстрирован) втулка вала может быть установлена между каждым из внутренних боковых торцов левого и правого валов, вокруг них и соединена с ними с целью соединения левого и правого валов. Левый и правый валы 4а, 4Ь проходят через аксиальное опорное отверстие 36, расположенное в центральной части каждой ступицы 10. Левый и правый валы 4а, 4Ь коаксиально совмещены внутри своей соответствующей ступицы 10.

Как показано на фиг. 3, 6 и 7, опорное отверстие 36 каждой ступицы 10 выполнено в виде центрального сквозного отверстия первого диаметра, который расширяется на торце ступицы 10 и образует круглые углубления второго большего диаметра. Углубления служат в качестве гнезд 38 подшипников для установки в них герметичных круглых колец 40 подшипника вала. Радиальная глубина углубления каждого подшипника 40 вала больше, чем радиальная глубина гнезд 38 подшипников, измеряемая радиально от периметра центрального опорного отверстия 36. Диаметр каждого из валов 4а, 4Ь меньше, чем диаметр центрального опорного отверстия 36 ступиц 10, но он равен внутреннему диаметру подшипника 40 вала. Таким образом, подшипники 40 вала создают опору для валов 4а, 4Ь внутри ступиц 10. Тем не менее, несмотря на то, что валы опираются на кольца 40 подшипников вала, валы 4а, 4Ь фактически не вращаются внутри ступицы 10 и относительно ступицы 10. Назначение колец 40 подшипника в первую очередь заключается в упрощении установки валов 4а, 4Ь внутри опорных отверстий 36 ступиц 10 и их извлечения из них, как будет описано ниже.

Пара круговых кольцеобразных фланцев вала, каждый из которых обозначен как внутренний фланец вала 42 и внешний фланец вала 44, расположена на каждом торце валов 4а, 4Ь. Каждый из фланцев 42, 44 валов совмещен с каждым из гнезд 38 подшипников в ступицах 10 и опирается на торец ступицы 10 для удержания круговых колец 40 подшипника вала внутри каждого из гнезд подшипника 38. Внешний диаметр фланцев 42, 44 вала больше диаметра, образованного углублением гнезда 38 подшипника в ступице 10. Каждый из фланцев 42, 44 вала прикреплен к соответствующему торцу ступицы 10 с помощью четырех болтов 48 фланца вала. Каждый из фланцев 42, 44 вала может быть выполнен как единое целое с валом 4, неразъемно прикреплен к валу 4, разъемно прикреплен к валу 4, либо может окружать вал 4 без крепления к нему.

В примере осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг. 7, внешний фланец 44 вала не соединен с валом 4, в то время как внутренний фланец 42 вала неразъемно соединен с валом 4, например, с помощью сварки, проиллюстрированной сварным швом 50. Таким образом, лопатки 6 прикреплены к ступице 10, ступица 10 соединена с внутренним фланцем 42 вала, и внутренний фланец 42 вала соединен с валом 4. За счет указанной последовательности соединений вращательное движение лопаток 6 передается валу 4. Ввиду того, что вал 4 неразъемно соединен с внутренним фланцем 42 вала, вал 4 может быть извлечен из ступицы 10 и расположенной рядом опоры подшипника 52 путем удаления болтов 48 фланцев вала из внутреннего фланца 42 вала и вытягивания вала 4 в осевом направлении вовнутрь из ступицы 10 и опоры подшипника 52 на подшипниках 40 вала. Ввиду того, что внешний фланец 44 вала не прикреплен к валу 4, вал 4 может быть протянут через внешний фланец 44 вала, а также ступицу 10. Благодаря этому упрощается техническое обслуживание турбинной системы.

В примере осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг. 1, турбина 2 включает восемь лопаток 6. Каждая из лопаток 6 имеет одинаковый размер и форму. В экспериментальном примере осуществления изобретения размеры каждой сконструированной лопатки 6 составляли приблизительно 6 футов в ширину и 10 футов в длину. Лопатки 6 установлены в турбине 2, при этом лопатки 6 расположены параллельно оси вала 4. Одна из продольных кромок каждой лопатки 6 соединена с ободом 8. Указанная кромка считается входной кромкой 54. Противоположная продольная кромка каждой лопатки 6 соединена с каждой из ступиц 10. Указанная кромка считается выходной кромкой 56 лопатки 6. Входная кромка 54 лопатки 6 присоединена к опоре 58 входной кромки. Опора 58 входной кромки может представлять собой отрезок стальной трубки квадратного поперечного сечения, приваренной вдоль входной кромки 54 лопатки 6. Аналогичным образом, выходная кромка 56 лопатки присоединена к опоре 60 выходной кромки. Опора 60 выходной кромки также может представлять собой отрезок стальной трубки квадратного сечения, приваренной вдоль выходной кромки 56 лопатки 6.

- 4 009264

Как показано на фиг. 2, несколько гаек 62 обода могут быть приварены к соответствующему противоположному концу каждой из опор 58 входной кромки или внутри опоры. Внутри обода 8 выполнено несколько отверстий, соответствующих положению каждой из гаек 62 обода на каждой опоре 58 входной кромки. Несколько соответствующих болтов 64 обода вставляют вовнутрь отверстий обода 8 и соединяют с соответствующими гайками 62 обода в опорах 58 входной кромки каждой лопатки 6. Как показано на фиг. 3, пара отверстий выполнена в каждом боковом торце каждой опоры 60 выходной кромки, с помощью которых каждая опора 60 выходной кромки крепится к каждой из ступиц 10. В каждую пару отверстий в опорах 60 выходной кромки устанавливают болты 66 ступицы и затягивают их в резьбовых отверстиях, расположенных на внешней поверхности ступицы 10 с целью крепления опоры 60 выходной кромки к каждой ступице 10.

Как показано на фиг. 1, 4 и 5, каждая из лопаток 6 имеет аэродинамический профиль с входным изгибом 68, переходящим в выходной изгиб 70. Входной изгиб 68 примыкает к входной кромке 54 лопатки 6, в то время как выходной изгиб 70 примыкает к выходной кромке 56 лопатки 6. Входной изгиб 68 и выходной изгиб 70 образуют вогнутости внутри лопатки 6 на противоположных сторонах лопатки 6 таким образом, чтобы лопатке придавалась 3-образная форма (вид в вертикальном разрезе лопатки 6 на фиг. 5). В экспериментальных примерах осуществления изобретения, в которых размеры лопаток соответствуют вышеуказанным размерам, радиус кривизны входного изгиба 68 может составлять около 35-50 дюймов, в то время как радиус кривизны выходного изгиба 70 - 20-30 дюймов. В экспериментальном примере осуществления изобретения, в основном соответствующем примерам осуществления изобретения, проиллюстрированным на фиг. 1, 4 и 5, радиус кривизны входного изгиба 68 составляет около 42, 125 дюйма, а радиус кривизны выходного изгиба 70 - около 25,25 дюйма. Входной изгиб 68 переходит в выходной изгиб 70 в точке, находящейся на расстоянии, составляющем приблизительно две трети ширины лопатки 6, от входной кромки 54 лопатки 6.

Каждая спица 12 приварена к ступице 10, примыкая непосредственно к участку, на котором каждая опора 60 выходной кромки каждой лопатки 6 присоединена к ступице 10. Каждая лопатка 6 и каждая спица 12 отходят в радиальном направлении от каждой ступицы 10, в основном примыкая друг к другу в направлении обода 8. Ввиду того, что на каждой лопатке сформирован входной изгиб 68 и выходной изгиб 70, точка, в которой каждая спица 12 прикреплена к ободу 8, находится на расстоянии от точки, в которой каждая опора 60 входной кромки прикреплена болтами к ободу 8. Выпуклая сторона входной кромки 68 расположена в непосредственной близости от одной стороны соответствующей спицы 12. Пластина 72 спицы приварена к вершине выпуклой стороны входного изгиба 68, а также к соответствующей кромке смежной спицы 12 с целью обеспечения дополнительной конструкционной опоры для каждой лопатки 6. Ввиду того, что диаметр ступицы 10 больше диаметра вала 4, выходная кромка 60 каждой лопатки 6 расположена на расстоянии от вала 4, размещенного между ступицами 10 турбины 2.

Как показано на фиг. 1, вал 4 выступает в боковом направлении наружу из каждой ступицы 10 и проходит через опору 52 подшипника, которая обеспечивает опору турбины 2 с возможностью вращения. Каждая опора 52 подшипника установлена на станине 74 вала, на которой имеется монтажная поверхность для опоры 52 подшипника и которая обеспечивает опору турбины в вертикальном положении. В описанном в данном патенте примере осуществления изобретения каждая станина 74 вала представляет собой А-образную опорную конструкцию с двумя стальными стойками. Высота станины вала превышает радиус ободов 8 турбины 2, благодаря чему турбина 2 поддерживается над поверхностью платформы, на которую опираются станины 74 вала. Это обеспечивает беспрепятственное вращение вала 4 турбины 2 в кольцевых опорах 76 в опоре 52 подшипника. Кроме того, вал 4 выступает в боковом направлении за пределы опор 52 подшипника на достаточную длину таким образом, чтобы обеспечивалось его соединение с валом ротора (не показан), выступающим из генератора 78 (см. фиг. 8), либо с другим, соответствующим валом ротора расположенной рядом турбины 2, как будет описано ниже. За счет соединения вала 4 турбины с ротором генератора 78 кинетическая энергия турбины 2 преобразуется в электрическую энергию, вырабатываемую генератором 78. Поскольку кроме ротора генератора вал 4 преодолевает сопротивление только кольцевой опоры в опоре 52 подшипника, обеспечивается беспрепятственное вращение турбины 2, и она может приводиться во вращение даже при исключительно низких скоростях ветра без преодоления сопротивления и трения, создаваемых находящимися между турбиной и генератором зубчатыми передачами, трансмиссиями и другими опорными конструкциями.

В одном примере осуществления изобретения генератор 78, приведенный в качестве иллюстрации, может представлять собой генератор с переменной скоростью вращения, снабженный трехступенчатым статором и ротором с постоянными магнитами. Конструкция генератора 78 также может предусматривать двустороннее вращение и внешнюю коммутацию.

Предпочтительно, чтобы статор, обмотки возбуждения и сердечник были герметизированы с целью предотвращения проникновения в генератор 78 воздуха, влаги и иных загрязняющих веществ. Такой иллюстративный генератор 78 может иметь номинальную мощность 240 кВт при 200 об./мин, 120 кВт при 100 об./мин и 60 кВт при 50 об./мин. Скорость разгона при отсутствии нагрузки может составлять приблизительно 300 об./мин. Номинальный крутящий момент генератора 78 может составлять 8000 футофунтов, и синхронный момент, или момент трогания - 80 футофунтов. КПД генератора может составлять

- 5 009264 приблизительно 95% или выше. Каждый генератор электрически соединен с линией электропередачи, соединяющей систему ветряной турбины с электрической сетью.

Генератор 78 может быть установлен на одной или нескольких станинах 80 генератора, как показано на фиг. 8 и 9, конструкция которых может быть аналогична конструкции станин 74 вала. Например, станины 80 генератора могут представлять собой стальные А-образные опоры, на вершине которых монтируется генератор 78. Генератор 78 устанавливают на станинах 80 генератора на такой высоте, чтобы обеспечивалось осевое совмещение вала ротора (не показан), выступающего из генератора 78, с валом 4 турбины. Вал ротора генератора 78 может быть непосредственно соединен с валом 4 турбины с помощью роторной муфты (не показана). В другом примере осуществления изобретения между турбинным валом 4 и роторным валом может быть установлена коробка передач (не показана) с целью обеспечения повышающего передаточного числа между турбинным валом 4 и роторным валом. В случае применения турбинной системы в районах с исключительно низкими скоростями ветра коробка передач позволяет повысить частоту вращения роторного вала в генераторе 78, тем самым обеспечивая выработку электроэнергии при таких низких скоростях ветра. В дополнительном примере осуществления изобретения левый и правый валы 4 турбины 2 могут быть соединены с отдельными генераторами 78.

В ряде примеров осуществления изобретения, как показано на фиг. 8, турбина является частью комплекта турбин 2а, 2Ь. В таком примере осуществления изобретения при установке второй турбины 2Ь рядом с первой турбиной 2а и при совмещении смежных валов 4 турбин 2а, 2Ь смежные валы 4 между турбинами 2а, 2Ь могут быть соединены с помощью муфты 82 вала. Как показано на фиг. 8, правый боковой торец правого вала 4Ь правой турбины 2Ь соединен с роторным валом (не показан), вступающим из первого электрогенератора 78. Аналогичным образом левый боковой торец левого вала 4а левой турбина 2а соединен с роторным валом (не показан), вступающим из второго электрогенератора 78. Муфта 82 вала синхронизирует вращение смежных валов 4, и, следовательно, работу смежных турбин 2, за счет чего роторные валы генераторов 78, соединенные с каждым из внешних торцов валов 4, вращаются с одинаковой скоростью.

Как показано на фиг. 9, одна или несколько аналогичных турбин 2 в комплекте и соединенные с ними генераторы 78 могут быть расположены на платформе 84 в верхней части мачты высотой несколько сотен футов (например, 200 футов). Мачта 86 может иметь решетчатую или трубчатую конструкцию. Платформа 84 может быть прикреплена к верхней части мачты 86 либо стационарно, либо на промежуточной системе, обеспечивающей поворот вокруг вертикальной оси (не показано), для обеспечения вращения платформы 84 вокруг верхней части мачты 86 в любом угловом направлении с целью ориентирования турбин 2 против ветра. Платформа 84 может быть снабжена защитными поручнями 88 по ее периметру с целью обеспечения безопасности рабочих, устанавливающих или обслуживающих установленные на ней турбины 2.

Как показано на фиг. 9, на платформе 84 на станинах 74 вала и станинах 80 генератора соответственно установлены две идентичные турбины 2 и два генератора 78. Установка турбин 2 в парах является предпочтительной, т.к. при демонтаже одной из турбин 2 для проведения технического обслуживания вторая турбина 2, тем не менее, может оставаться в эксплуатации. На платформе 84 вертикально установлено несколько стоек 90, высота которых превышает высоту установленных турбин 2. На стойках, расположенных выше пары турбин 2, может быть установлена кровля 92 для обеспечения защиты турбин 2 от дождя, снега и других погодных условий. Как показано на фиг. 9, кровля 92 имеет аркообразную форму, но ей может быть придана любая требуемая форма, например плоская, со скатами, островерхая и т.д. Кровельная панель 92 также может выступать в боковом направлении на длину, позволяющую закрывать генераторы 78. В других примерах осуществления изобретения каждый из генераторов 79 может быть снабжен отдельным кожухом или иметь атмосферостойкую конструкцию.

Может быть создана сеть расположенных в непосредственной близости друг от друга мачт 86, поддерживающих турбины 2, с целью передачи требуемого количества электроэнергии в энергетическую сеть из конкретного географического района. Кроме того, или в альтернативном примере, как показано на фиг. 10, стойки 90 на платформе 84, поддерживаемой мачтой 86, создают опору второй платформы 84', расположенной над первой парой турбин 2, для обеспечения опоры второй пары турбин 2 и генераторов 78. В данном примере осуществления изобретения отсутствует необходимость в достаточно прочных стойках 90, чтобы выдерживать вес второй пары турбин 2 и генераторов 78. Конфигурация первой и второй пары турбин 2 на фиг. 10 является идентичной во всех отношениях конфигурации единичной пары турбин 2, вышеописанных со ссылкой на фиг. 9. Второй комплект опорных стоек 90 на второй платформе 84' поддерживает сплошную аркообразную кровлю 92, расположенную над второй парой турбин 2, для обеспечения защиты турбин 2 от дождя, снега или иных погодных условий. Кровельная панель 92 может выступать в боковом направлении на длину, позволяющую дополнительно закрывать генераторы 78.

Передний сетчатый экран 94 и задний сетчатый экран 96 (см. фиг. 10) расположен между стойками 90 как спереди, так и сзади каждой пары турбин 2, как показано на фиг. 9 и 10. На фиг. 9 передний сетчатый экран 94 и задний сетчатый экран 96 отходят от платформы 84 и достигают кровли 92, а в горизонтальном направлении их длина соответствует, по меньшей мере, длине пары турбин 2. На фиг. 10 первые

- 6 009264 передний и задний экраны 94, 96, отходят от платформы 84 и достигают нижней стороны второй платформы 84'. Вторые передний и задний экраны 94, 96 отходят от второй платформы 84' и достигают кровли 92. Передний и задний экраны 94, 96 могут быть выполнены из проволочной сетки или стальных сетчатых панелей и предназначены для предотвращения засасывания мусора и иных предметов в турбины 2, а также для предотвращения попадания птиц в турбины 2 или создания птицами в них гнезд. Также могут быть использованы боковые экраны 98, размещаемые между передним и задним экранами 94, 96 на каждой стороне пары турбин 2. Боковые экраны 98 могут представлять собой откидные панели, обеспечивающие доступ к турбинам 2 для проведения технического обслуживания. Генераторы 78 могут быть размещены внутри боковых экранов 98 или за их пределами.

В другом примере осуществления изобретения, как проиллюстрировано на примере верхней пары турбин 2 на фиг. 10, участок, ограниченный каждым из ободов 8 турбин 2, также может быть закрыт проволочной сеткой или стальными экранными сетчатыми панелями 100 обода с целью предотвращения засасывания посторонних предметов в лопатки 6 турбин 2. Указанные экранные панели ободов могут представлять собой комплект радиальных панелей для простоты сборки и располагаться между турбинными спицами, как показано на рисунке. Экранные панели 100 обода могут быть прикреплены к спицам 12 болтами. Ввиду того, что краны 100 обода являются проницаемыми для воздушных потоков, воздух после прохождения через турбину 2 выбрасывается из зоны, а не задерживается в ней, в результате чего исключается образование мертвых зон или вихревых потоков, создающих сопротивление турбине.

На платформе 84 могут быть дополнительно установлены передняя и задняя ветрозащитные панели 102, как показано на фиг. 9. Каждая ветрозащитная панель 102 устанавливается с возможностью скольжения в верхних и нижних направляющих 104, размещенных на нижней стороне кровли 92 (или верхней платформы 84' на фиг. 10) и на платформе 84, 84' соответственно. Ширина каждой раздвижной ветрозащитной панели 102 может составлять до половины ширины турбины 2 или более. Раздвижные ветрозащитные панели 102 могут перемещаться по направляющим 104 перед турбинами 2 с помощью гидравлического или электромеханического привода с целью снижения объема воздушного потока, оказывающего воздействие на лопатки 6. Для приведения в действие панелей 102 для защиты турбин 2 может использоваться контроллер, на который подаются сигналы о скорости ветра с устройства, контролирующего скорость ветра. По достижению пороговых уровней скорости ветра панели 102 могут быть ступенчато перемещены перед турбинами 2. Необходимость в сокращении объема воздушного потока может возникнуть, например, при высоких скоростях ветра с целью сокращения потока воздуха, воздействующего на турбинные лопатки 6, и, следовательно, переданную им скорость вращения турбинного вала 4, в результате чего обеспечивается дальнейшая работа турбин 2, а не производится их останов ввиду опасности возникновения механических повреждений или перегрузки генератора. Предпочтительным является установка по центру на равном расстоянии каждой ветрозащитной панели 102 между ободами 8 каждой соответствующей турбины 2 с целью сбалансирования воздушного потока, воздействующего на турбинные лопатки 6, и минимизации возможности возникновения избыточного продольного крутящего момента на левом или правом турбинном валу 4.

В другом примере осуществления изобретения, проиллюстрированном на примере верхней пары турбин 2 на фиг. 10, каждая турбина 2 может быть снабжена парой ветрозащитных панелей 102, устанавливаемых перед турбиной 2 с боковых сторон турбины 2. При установке такой пары панелей 102 перед турбиной 2 в соответствии с ее размерами обеспечивается постоянное направление воздушного потока, воздействующего на турбины 2, на центральную часть турбинных лопаток 6, тем самым снижая до минимума избыточный крутящий момент, возникающий либо на левом, либо на правом валу 4. Таким образом, использование пары ветрозащитных панелей 102 для каждой турбины 2 обеспечивает сбалансированное боковое отклонение потока воздуха по длине каждой турбинной лопатки 6. Еще в одном примере осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг. 10, под верхней платформой 84' (либо под кровлей 92) может быть установлены и расположены перед турбиной 2 роликовые шторы 106. В указанном примере осуществления изобретения роликовые шторы 106 могут быть развернуты вниз пред турбиной 2 для ограничения воздушного потока, при этом предотвращая возникновение несбалансированного крутящего момента либо на левом, либо на правом валу 4. Роликовые шторы 106, размещенные на участке между платформой 84 и кровлей 92, могут быть предпочтительны в условиях, характеризующихся исключительно высокими скоростями ветра, с целью замедления скорости вращения турбины и предотвращения повреждения турбины 2 или соединенного с ней генератора 78.

Как указывалось, конструкция лопаток 6 имеет аэродинамический профиль, обеспечивающий приведение турбины 2 во вращение как при исключительно низких скоростях ветра, так и в тех случаях, когда угол падения потока воздуха на турбинные лопатки 6 не является непосредственно нормальным. Турбины 2 в основном расположены таким образом, чтобы поверхности лопаток 6 турбины в целом были сориентированы нормально по отношению к преобладающему направлению ветрян. При такой ориентации входной изгиб 68 лопасти 6 действует в качестве ковша для сбора набегающего объема воздушного потока. Передаваемое ветром давление вызывает вращение турбины 2 на валу 4. Когда воздушный поток направлен к передней части турбины 2, на входную кромку 54 лопатки 6 действует усилие в направлении вниз. Если смотреть на турбину 2 с правой стороны, как показано на чертежах, турбина 2 бу

- 7 009264 дет вращаться против часовой стрелки. Кроме того, ввиду аэродинамического профиля лопаток 6, потоки воздуха, набегающие с боковых торцов турбин 2, также вызывают вращение турбин 2, т.к. воздействие ветра на лопатки 6 аналогично воздействию на маховик.

Дополнительно к давлению потока воздуха, толкающего входной изгиб 68 лопатки 6 в направлении вниз, избыточное давление выталкивает воздух из каждого конца участка, образуемого смежными лопатками 6. Если смотреть с передней части турбины 2, восходящая кривизна входной кромки 54 турбинных лопаток 6 частично перекрывает воздушный поток и препятствует его проникновению в полость между нижней турбинной лопаткой и верхней турбинной лопаткой до тех пор, пока нижняя турбинная лопатка не станет под углом, при котором набегающий воздушный поток оказывает усилие на нижнюю лопатку для ее перемещения в направлении вниз. Таким образом, восходящая кривизна входной кромки 54 лопатки 6 во всех случаях обеспечивает вращении турбины 2 в одном и том же направлении вниз, если смотреть спереди.

По мере того, как лопатки 6 вращаются в направлении вниз и перемещаются к тыльной стороне турбины 2 создается более высокое давление в направлении к выходной кромке 56 лопатки 6 и более высокое давление в направлении к входной кромке 54 лопатки 6 в полости между двумя смежными лопатками. Такой перепад давлений создается центробежной силой турбины 2, нагнетающей воздух из полости ближе к входной кромке 54. Указанный перепад от высокого к низкому давлению вынуждает воздушный поток течь от выходной кромки 56 к входной кромке 54 лопатки по мере того, как давление в полости стремится достичь равновесия. Этот направленный наружу воздушный поток поперек лопатки 6 на тыльной стороне турбины 2 создает некоторую аэродинамическую подъемную силу поперек входной кромки 68.

Кроме того, так как выходные кромки 56 каждой из лопаток 6 не прикреплены к валу 4, и вал 4 не размещен полностью между ступицами 10, между каждой из выходных кромок 56 лопаток 6 и валом 4 имеется зазор. Благодаря этому обеспечивается прохождение потока воздуха из полости между двумя смежными лопатками 6 на фронтальной стороне турбины 2 через полость между двумя смежными и противолежащими лопатками 6, при их мгновенном расположении на тыльной стороне турбины 2. Указанный поток воздуха, текущий с лопаток, расположенных с фронтальной стороны, к лопаткам, расположенным с тыльной стороны, воздействует на выпуклую сторону выходного изгиба 70 на тыльной стороне турбины 2, тем самым толкая лопатку 6 на тыльной стороне турбины 2 в направлении вверх и обеспечивая вращение турбины 2 против часовой стрелки. Кроме того, указанный поток воздуха, текущий от оси турбины 2, соединяет воздушный поток из зоны высокого давления у выходной кромки 56 с потоком воздуха низкого давления в направлении к входной кромке 54 лопатки 6. Указанный дополнительный воздушный поток увеличивает аэродинамическую подъемную силу над выпуклой стороной выходного изгиба 68. Ввиду того, что зона выпуска между смежными лопатками 6 на тыльной стороне турбины 2 больше впускной зоны между лопатками 6 около вала 4, предотвращается застой и запирание воздушного потока.

Специалистом в данной области техники также должно быть очевидно, что при изменении направления преобладающих ветрян на обратной с тыльной стороны турбины 2, лопатки 6 захватят ветер и будут вращать турбину аналогичным образом. При этом турбина 2 как и прежде будет вращаться против часовой стрелки, если смотреть с правого торца, проиллюстрированного на рисунках. Однако в этой ситуации на входную кромку 54 на тыльной стороне будет оказываться усилие в направлении вверх за счет улавливания потока воздуха во входном изгибе 68. Аналогичным образом эффект перепада давлений и аэродинамической подъемной силы передается лопаткам 6 на фронтальной стороне турбины 2, в результате чего на них будет действовать сила, толкающая их в направлении вниз.

Несмотря на то, что различные примеры осуществления настоящего изобретения были описаны выше с определенной степенью конкретизации или со ссылкой на один или несколько отдельных примеров осуществления изобретения, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что в описанные примеры осуществления изобретения могут быть внесены многочисленные изменения, не выходя за пределы существа или объема настоящего изобретения. Предусматривается, что весь материал, содержащийся в вышеприведенном описании и показанный на прилагаемых рисунках, истолковывается как иллюстративный только в отношении конкретных примеров осуществления изобретения, а не как ограничивающий. Все определяющие направление ссылки (например, ближние, дальние, верхние, нижние, в направлении вверх, в направлении вниз, левые, правые, боковые, фронтальные, задние, верх, низ, выше, ниже, вертикальные, горизонтальные, по часовой стрелке и против часовой стрелки) используются исключительно для целей идентификации, позволяя читателю понять настоящее изобретение, и не создают ограничений, в частности, в отношении положения, ориентации или использования изобретения. Ссылки, определяющие соединение (например, присоединенный, соединенный, подсоединенный и сборный), необходимо толковать в широком смысле, и они могут включать промежуточные элементы между множеством элементов и относительное перемещение между элементами, если не указано иное. Как таковые, ссылки, определяющие соединение, не обязательно подразумевают, что два элемента непосредственно соединены и находятся в зафиксированном состоянии по отношению друг к другу. Предусматривается, что весь материал, содержащийся в вышеприведенном описании и показанный на прила

- 8 009264 гаемых чертежах, истолковывается как исключительно иллюстративный, а не как ограничивающий. Могут быть внесены различные изменения, касающиеся деталей и конструкции, не выходя за пределы основных элементов изобретения, определенного помещенной ниже формулой изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Ветряная турбина, включающая по меньшей мере один горизонтально расположенный вал и несколько 8-образных лопаток, установленных вокруг по меньшей мере одного вала, в которой каждая из нескольких 8-образных лопаток образует выходную кромку; выходная кромка каждой из нескольких 8образных лопаток ориентирована параллельно центральной оси по меньшей мере одного вала; и каждая из нескольких 8-образных лопаток отходит в радиальном направлении наружу по меньшей мере от одного вала.
2. Ветряная турбина по п.1, дополнительно включающая первый обод, прикрепленный к первому боковому концу каждой из нескольких 8-образных лопаток, и второй обод, прикрепленный ко второму боковому концу каждой из нескольких 8-образных лопаток;

первую ступицу, прикрепленную к первому боковому концу каждой из нескольких 8-образных лопаток, и вторую ступицу, прикрепленную ко второму боковому концу каждой из нескольких 8-образных лопаток, в котором каждая из первой ступицы и второй ступицы образует опорное отверстие; и первая ступица и вторая ступица расположены концентрически внутри первого обода и второго обода, соответственно;

первый комплект спиц и второй комплект спиц, в котором первый комплект спиц размещен между первой ступицей и первым ободом и второй комплект спиц размещен между второй ступицей и вторым ободом;

и в котором по меньшей мере один вал размещен внутри опорного отверстия первой ступицы и второй ступицы, соответственно.
3. Ветряная турбина по п.2, в которой по меньшей мере один вал прикреплен по меньшей мере к первой ступице и второй ступице.
4. Ветряная турбина по п.2, в которой по меньшей мере один вал разъемно прикреплен по меньшей мере к первой ступице и второй ступице.
5. Ветряная турбина по п.2, в которой каждая из первой и второй ступиц является разъемной конструкцией, включающей меньший корпус ступицы и больший корпус ступицы.
6. Ветряная турбина по п.2, в которой каждый из первого и второго ободов является разъемной конструкцией, состоящей из первой половины обода и второй половины обода.
7. Ветряная турбина по п.2, в которой каждая из первой и второй ступиц является разъемной конструкцией, включающей меньший корпус ступицы и больший корпус ступицы;

каждый из первого и второго ободов является разъемной конструкцией, состоящей из первой половины обода и второй половины обода;

половина первого комплекта спиц прикреплена к первой половине обода первого обода; половина первого комплекта спиц прикреплена ко второй половине обода первого обода;

более половины первого комплекта спиц прикреплено к большему корпусу ступицы первой ступицы;

менее половины первого комплекта спиц прикреплено к меньшему корпусу ступицы первой ступицы;

половина второго комплекта спиц прикреплена к первой половине обода второго обода; половина второго комплекта спиц прикреплена ко второй половине обода второго обода;

более половины второго комплекта спиц прикреплено к большему корпусу ступицы второй ступицы; и менее половины второго комплекта спиц прикреплено к меньшему корпусу ступицы второй ступицы.
8. Ветряная турбина по п.2, в которой по меньшей мере один вал включает первый вал и второй вал; первый вал размещен в опорном отверстии первой ступицы и второй вал размещен в опорном отверстии второй ступицы.
9. Ветряная турбина по п.2, в которой каждая из нескольких 8-образных лопаток дополнительно включает входную кромку, входной изгиб, непосредственно примыкающий к входной кромке, и выходной изгиб, расположенный между входным изгибом и выходной кромкой; и в которой на первой стороне каждой из нескольких 8-образных лопаток входной изгиб является вогнутым и выходной изгиб является выпуклым.
10. Ветряная турбина, включающая первый вал и второй вал, при этом каждый расположен горизонтально по отношению к поверхности земли;

- 9 009264 первую ступицу и вторую ступицу, в которой каждая из первой и второй ступицы образует аксиальное опорное отверстие;

первый вал проходит через аксиальное опорное отверстие первой ступицы;

первый вал разъемно прикреплен к первой ступице;

второй вал проходит через аксиальное опорное отверстие второй ступицы и второй вал разъемно прикреплен ко второй ступице;

первый обод и второй обод расположены концентрически вокруг первой и второй ступицы соответственно;

первый комплект из нескольких спиц и второй комплект из нескольких спиц, в котором каждая спица первого комплекта спиц соединена с первой ступицей и первым ободом и установлена радиально между первой ступицей и первым ободом и каждая спица первого комплекта спиц расположена на равноугольном расстоянии от каждой смежной спицы первого комплекта спиц; и каждая спица второго комплекта спиц соединена со второй ступицей и вторым ободом и установлена радиально между второй ступицей и вторым ободом и каждая спица второго комплекта спиц расположена на равноугольном расстоянии от каждой смежной спицы второго комплекта спиц; и несколько 8-образных лопаток, равных по количеству одному из комплектов спиц, в котором каждая лопатка образует входную кромку, входной изгиб, непосредственно примыкающий к входной кромке, и выходную кромку, и выходной изгиб, расположенный между входным изгибом и выходной кромкой;

каждый боковой конец входной кромки каждой лопатки соединен с первым ободом и вторым ободом, соответственно; и каждый боковой конец выходной кромки каждой лопатки соединен с первой ступицей и второй ступицей, соответственно.
11. Ветряная турбина по п.10, в которой каждый боковой конец каждой лопатки расположен в основном радиально совмещенным с первым комплектом спиц и вторым комплектом спиц, соответственно.
12. Ветряная турбина по п.11, в которой входной изгиб каждой лопатки соединен с соответствующим первым комплектом спиц и соответствующим вторым комплектом спиц.
13. Ветряная турбина по п.10, дополнительно включающая первый экран и второй экран, установленный на первом ободе и втором ободе, соответственно, и расположенный в пространстве между первым ободом и вторым ободом для защиты ветряной турбины от попадания в нее птиц и засасывания мусора.
14. Ветроэнергетическая система для выработки электроэнергии, включающая комплект ветряных турбин, установленных на вершине мачты, при этом каждая ветряная турбина включает горизонтально расположенный вал; несколько 8-образных лопаток, установленных вокруг вала, в которой каждая из нескольких 8-образных лопаток образует выходную кромку; выходная кромка каждой из нескольких 8образных лопаток ориентирована параллельно центральной оси вала, и каждая из нескольких 8-образных лопаток отходит в радиальном направлении наружу от вала, и один или несколько генераторов соединены с валами каждой из ветряных турбин.
15. Ветроэнергетическая система для выработки электроэнергии по п.14, в которой две из турбин в комплекте ветряных турбин установлены рядом друг с другом и соответствующие валы двух турбин соединены вместе.
16. Ветроэнергетическая система для выработки электроэнергии по п.14, в которой подкомплект ветряных турбин установлен на второй платформе и вторая платформа размещена над первой платформой.
17. Ветроэнергетическая система для выработки электроэнергии по п.14, дополнительно включающая устройство для экранирования по меньшей мере части из нескольких 8-образных лопаток каждой из турбин от набегающего потока воздуха с целью уменьшения объема воздуха, воздействующего на несколько 8-образных лопаток.
18. Ветроэнергетическая система для выработки электроэнергии по п.17, дополнительно включающая устройство контроля скорости ветра и механизм регулирования, соединенный с устройством контроля скорости ветра и приводимый в действие выходными сигналами измерений, подаваемыми с устройства контроля скорости ветра, в котором механизм регулирования приводит в действие экранное устройство для увеличения или уменьшения объема воздуха, воздействующего на несколько 8-образных лопаток, в зависимости от скорости ветра.
19. Ветроэнергетическая система для выработки электроэнергии по п.14, дополнительно включающая экран, установленный на первой платформе вокруг ветряных турбин для защиты ветряных турбин от попадания в них птиц и засасывания мусора.
20. Ветроэнергетическая система для выработки электроэнергии по п.16, дополнительно включающая экран, установленный на второй платформе вокруг ветряных турбин для защиты ветряных турбин от попадания в них птиц и засасывания мусора.
21. Ветроэнергетическая система для выработки электроэнергии по п.14, дополнительно включаю- 10 009264 щая кровлю, установленную на первой платформе над комплектом ветряных турбин.