Ветровые энергетические установки (ВУЭ) делятся на две группы по типу расположения ветрового колеса: ВЭУ с горизонтальной осью вращения и ВЭУ с вертикальной осью вращения. Наиболее большое распространение получили ВЭУ с горизонтальной осью [1]. Их главное преимущество большой КПД, около 45%. У ВЭУ с вертикальной осью КПД равен 15…18%, но эти ВЭУ имеют следующие преимущества перед горизонтальными ВЭУ: нет необходимости ориентации ветроколеса по направлению ветра, большая сопротивляемость штормовому грязному (с песком) порывистому ветру.
Но основной недостаток этой ВЭУ – сложность изготовления длинного вала и его вертикальный монтаж в подшипниковых опорах. Изготовление опор также сложная технологическая задача, требуется обеспечить соосность опор и их жесткость. Также недостатком конструкции является большая масса вала, которая давит на нижнюю вращательную опору, создает большой момент трения, который уменьшает КПД.
Ясно, что изготовление такого вала и его монтаж в корпусе задача сложная. Как некоторое решение этой задачи применяют модульное исполнение ВЭУ. Ее делают из нескольких частей- модулей, а затем собирают на месте в одно целое.
ВЭУ с вертикальной осью выгодно применять в местах, где часто меняется направление ветра, в потоке ветра имеется множество механических включений, температура среды изменяется в больших пределах. В основном это внутриконтинентальные области с резко континентальным климатом.
Автор изучил схемы такой ВЭУ. Как механизм эта схема является простейшим механизмом 1-го класса, имеет вращательное звено – вал с ротором. Ротор должен вращаться от кинетической энергии ветра, вместе с ним вращается вал (они являются одним целым). Вал передает вращение на генератор. Из схемы видно, что вал как подвижное звено не нужен. Если мы превратим подвижный вал в неподвижную стойку (ось), функция механизма будет выполняться. Ротор (подвижное звено) вращается от энергии ветра вокруг неподвижной стойки (оси). На ротор можно поставить зубчатые колеса, которые будут передавать вращение генератору.