Озық өнертапқыштық жоба

− Дүние жүзі елдерінің үздік же­тіс­тіктері қойылған павильоннан жаңа қондырғыларыңыз орын алған екен. Сіздердің жобаларыңыз қалай аталады? – «Қайқы желқалақ». Орысша: «Вет­ро­колесо с коленным изгибом ло­­пастей». Ғылыми тың жоба деп та­ны­л-ған бұл қондырғының авторы екі адам: мен және кіші ұлым Ержан Шай­кенов. −Білуімізше, желқон­дырғы­лары­ның құрылымы өте күрделі. Ал сіз­­дер­дің жел­қа­лақты жеке бөліп алула­ры­ңыздың сыры неде? − Иә, желқондырғыларының қызметі мен құрылымы әртүрлі меха­низм­дерді біріктіретін жеке бір электр стан­са­сын құрайды. Ол негізінен үш бө­лік­тен тұрады: бірінші – тірек тұғыры, ішін­де гене­раторы мен әртүрлі меха­низмдер орна­ласқан гондола және желқалақтар орнатылған ұршықбасы бар. Қондырғының барлық салмағын көтеріп, тұрақтылықты үйіріп тұрған тұғыр­мен, оны орнатып, іске қосу, бар­лық шығын­ның үштен біріне шама­лас. Егер бізге қондырғының қуатын арттыру қажет болса, онда барлық тетік орналасқан гондола мен желқалақтарды да жоғары көтеру қажет. Бұл ретте ерекше атап өтетін мәселе, желдің кинетикалық энергиясын пайдалы өнімге айналдыратын негізгі тетік – желқалақ. Оның конструкциялық құрылымы әлденеше рет өзгертіліп, аэродинамикалық сы­нақ­тарда байқаудан өткізілген. Әрине, әр өндіру­шідегі желқалақтың өз өзге­шелігі де болуы мүмкін. Деген­мен, желқалақтың құрылымы, қажет мөл­шеріне әбден негізделген, енді оған басқадай өзгеріс­тер ен­гі­зу мүмкін де емес.  − Олай болса, желқалақты өзгер­туге неге талпыныс жасадыңыздар?  − Мен жұмыс істеп тұрған желқон­дырғыны алғаш рет 2005 жылы Аме­ри­каның Калифорния штатында көр­дім. Ол кезде менің үлкен ұлым Шев­рон ком­паниясының бас штабында Сан-Рамон қаласында қызмет етуші еді. Ол мені Американы көріп қайт деп шақырды. Біраз уақыттан кейін балам бір жетіге демалыс алып, Калифорнияны басынан аяғына дейін аралап қайтайық деп ұсыныс жасады. Сонымен серуендеп кеттік. Қайтар жол­да атақты Иосемити мемлекеттік қоры­ғын тамашаладық. Онда мың­жыл­дық, әйгілі Секвойя ағашы өседі. Тау өңі­рінен жа­зыққа шық­қанда, бір әдемі көк­жайсаң жа­йылымға кез бол­дық. Міне, осын­да жүзден артық жел­қондырғылары тұрды. Мен желқондырғыларына қызыға ұзақ қарадым. Құрылысын бағамдап, қалақтардың қозғалысын, жел ағымы­ның өтімін есептеп, ой жүгірттім. Қондыр­ғылардың үш желқалақтары баяу айна­лып тұр­ды, аралары алшақ – 1200. Ұлы­мнан, мына­лар қалай айналып тұр, деп сұра­дым. Ол жымиып күлді де, жел­мен, деді. Ол юрист, нақтылы ой­дың адамы. Тіпті басқа мил­лион­даған адам­дар да маған солай жа­уап берер еді. Әрине, олардікі әбден дұ­рыс. Ал мен бас­қаша ойлап тұрдым: мына жел ағымының қаншасы қалақ бойы­мен өтіп, оны айналдыруға күш жұмсайды? Қалақтардың арасы 1200  және түбінен ұшына қарай алшақтай береді. Егер желқалақтың ұзындығы 25 метр болса, үш басындағы аралығы 50 метрден артық, сонда желдің ба­сым бөлігі еш қызмет жасамай-ақ бос­қа өтіп кетіп жатқан шығар. Әсерле­генде жел желге ұшып жатқан сияқ­­ты. Тү­сім де бермейтіні анық, бірақ оған еш­кім­ді кінәлай алмайсың. Әйтсе де, бұл жағдайды өзгерту үшін нәтижелі ізденіс қажет деп ойладым. Осы берік сеніммен мен Алматыға оралдым. Содан бастап мен ізденіс жолына түстім... Желқалақтың сырт нұсқасын өзгер­туге болады деген ой мені тынымсыз ізде­ніс­ке жетеледі. Желдоңғалақтың әр­түр­лі нұсқаларын жасай бастадым. Бірде желқалақты ұршықбасқа әрқилы орналастырып көрмекші болдым. Алғаш­қыда желқалақты ұршықбастың ішкі шеңберіне жақындастырып үшбұрыш­пен орналастырдым. Картон­нан оның нұсқасын ойып, ортасына ше­ге қағып, айналдырып көрдім. Бұл кезде желқалақ ұршықбасқа екі нүктемен тірке­седі және күш алуы тікелей бе­кі­тілген қалақтан біршама жоғары шы­ғар деген тұжырымға келдім. Келесі кезең­де желқалақты ұршықбастың сыртына жанама орналастырып, қалақтың түпсабын троспен тартып қойдым. Қа­тыр­ма қа­ғаздан оның да нұсқасын ойып алып, айнал­дырып көрдім. Бұл шешім тіпт­і тамаша көрінді. Мұндай желдоң­ғалақтың тез айналатыны біршама анық сияқты. Дегенмен, осылай орнатылған желқалақ менің үмітіме толық сәйкес емес еді. Кенет­тен менің басыма басқа ой келе қал­ды: әдеттегі желқалақ орна­ты­латын орынға қосымша қысқа бөлік­ті бекітіп, оған қиғаш бұрышпен ұзын жел­қа­лақты орналастыру дұрыс кө­рінді. Бірақ бұл кезде әртүрлі техни­ка­лық қиын­дықтар туындайды. Сон­дық­тан кіндік бөлігіне қиғаш бұрышпен бас­қа қысқа бөлікті жалғап, оның бос ба­сына ұзын желқалақты орнату қажет деп шеш­тім. Міне, осылай желқалақтың екі үзіктен тұратын тізе буынмен қо­сылған қысқа бөлігі пайда болды. Сөйтіп желқалақтың жаңа конструкциясы жасалды.  − Сіздер ойлап тапқан тізе бу­нақ­ты желқалақтың, бұрыннан қол­даныстағы түзу желқалақты жел­доңғалақтан артықшылығы неде? −Желқалақ – шығыр. Бұл сұ­рақ­қа жауап беру үшін шығырдың негізгі заңдарын еске алайық. Қандай да бір зат, басқа бөліктің әсерімен қозғалысқа еніп жұмыс істесе, онда ол шығыр заңына сәйкес қозғалады. Шығырдың негізгі заңы бойынша: күш арнасы, шығырдың айналу кіндігі мен бекіту аралығындағы иін ұзындығына тікелей тәуелді. Біздің тәжірибеде ол орталық білікпен желқалақтың ұршықбасқа бекіту аралығы. Желқалақтан берілетін барлық күш, сол беку тұғыры мен жалғас иін арқылы беріледі. Бұл шамалы ғана аралық. Сондықтан жел қондырғысынан алынатын қуатты арттыру үшін үнемі желқалақтың ұзындығын ұлғайтады. Желқалақтың ұзындығының өсуімен қатар тірек тұғыры, гондола және механизмдердің көлемі де, салмағы да, құны да артады. Қазіргі кезде олар өзінің тех­ни­калық шегіне жетті. Мәселен, қа­зір­гі қондырғыларда желқалақтың ұзын­дығы 60 метр, салмағы 7 тонна, ал гон­доланың массасы 400 тоннадан асады.  Біз желқалақтың конструкциясын түп­кілікті өзгерттік. Әдепкі түзу жел­қалақтың сабы мен ұршықбасқа бекі­тілетін орын аралығына, елдің туы түсіне боялған тізе бүктесінді, екі иінді қыс­қы бөлікті орналастырдық. Көзге қалыпты түзу желқалақтың орнына хоккей таяғына ұқсас қайқы желқалақ пайда болды, есесіне бұрынғы құрылымнан желдің ағымын ұтымды пайдаланып, желдоңғалақтың күшін еселей арттырады. Жаңа желқалақтың конструкциясы неге негізделген? Айтқанымыздай, түзу желқалақтың күш арнасы, оның айналым білігі мен желқалақтың бекіту аралығына, турасында, ұршықбастың радиус ұзындығына тәуелді. Біз күш арнасына кіндік иінін қосып ұзарттық. Енді күш, жалғасқан екі иінмен беріледі: бірі ұршықбас радиусы, екіншісі – кіндік үзігі. Ал осы артықшылықты тиімді пайдалану үшін, біз жең үзігі арқылы негізгі шығырды – ұзын желқалақты 30-600 бұрышпен (кіндік үзігінің түзуі бойымен есептегенде) оған орнаттық. Енді бір жаққа орналасқан екі иінді және екі бекіту тұғыры бар жаңа шығыр құрылды. Осы жүйе қосымша күш беріп, желқалақтың (желдоңғалақтың) 2-3 есе тез айналуын қамтамасыз етті. Біз жасаған тізе бунақты жел­қалақты пайдаланғанда, жел ағысының аэродинамикасы біршама өзгереді. Желқалақтың ұзын қанаты біздің конструкцияда ос иінінің түзулігіне 30-600 бұрышпен орналасқандықтан, жел ағымын жартылай қиғаш жағдайда қарсы алады және соған байланысты ағын қосымша кедергіге соқтығады. Жаңа желқалақтың бұл «кемшілігі» үнемі жел ағысының тығыздығын арттырып, желдің қалақты итеретін күші ұл­ғаяды. Ал желқалақтың біржақта орна­ласқан екі иінді, екі тұғырлы жа­ңа жүйесі пайда болған қосымша шие­ле­ністі оңай-ақ орайластырады. Есе­сіне желдің жаңа кинематикасы, жел­қалақтың жылдам айналуына жағдай жасайды.  Конструкцияның тағы да бір ерек­ше­лігін ес­кермеуге болмайды. Тү­зу, ұзын желқалақ айналым кезінде өн­бойы ауаны тура кесіп отырады да, ауа­ның біршама кедергісінен өтуіне тура келеді. Біздің желдоңғалақтың қалағы кіндік бекуіне 30-600 бұрыш­пен орналасқандықтан, ауаны жайлап «тіледі», себебі оған алдыңғы жақтың ауа кедергісін едәуір сиретуі көмек етеді. Бұл кезде ауаның тығыз қабаты желқалақтың қырын пәрменді итеруіне сәйкес, қалақ айналымы тағы да жылдамдайды. Бұл жұмыстарды атқару барысында кіші ұлым Ержан үнемі көмек көрсетіп, ақыл-кеңес берді.  − Сіз жаңа өнерта­бы­сы­ңыз­дың болашағын қалай болжай­сыз, ол жел энергетикасын өріс­те­туде өзінің дәйекті орнын таба ма? − Желқалақтың жаңа конс­трук­­циясының моделін дайындап, Герма­ния­да шыққан шағын екі желқон­дырғысының көмегімен сынақтан өткіздік. Біріне біз ойластырған қайқы желқалақтың тізе бунақты қысқа бөлігін орнатып, екіншісіне теңгеру үшін қосымша түзу құбыр жалғадық. Генераторлардың жұмысын бақылау үшін бес түрлі көрсеткіш беретін арнайы прибор тіркедік те, мәліметтерді жазып отыру үшін қол компьютерін қостық. Далалық сынақ Қапшағай көліне жақын жерде 11 күн бойы өт­кізілді. Біздің жаңа конструкциялы жел­қалақ, түзу желқалақ орнатылған қон­дырғыдан 0.5-3.5 есе жылдам айналып және осы шамада қосымша электр тогын өндіретіні белгілі болды. Бұл өте жоғарғы көрсеткіш! Оны Қазақ елінің әлемдік жел энергетикасына қосқан жаңалығы деу артық емес. Желдоңғалақтың тізе бунақты жа­ңа жел­қалағы желқондырғылар өн­дірі­сін де, жел энергетикасының болаша­ғын да күрт өзгерте алады. Біздің жаңа конс­трукциялық желқалақты пайда­ланғанда, ротордың жел кинетикасын пайдалану коэффициенті кемінде екі рет өседі. Бұл қуатты электр генераторын қолдануға, тірек тұғырының, гондо­ланың және басқа көптеген механизм­дердің салмағын азайтуға жағдай жасайды. Сонымен қатар энергетиканың басты көрсеткіші – өндірілген киловатт-сағат энергияның өзіндік құны еселеп кемиді. Біз жаңа өнертабысымызды Қазақ­станның 5 патентімен бекіттік. Әйтсе де, олардың түпкілікті құқыққа ие болуы халықаралық ұйымның құптауын қажет етеді. Дегенмен, әзірше жария болған құжаттар немесе долбармен жасап, біздің идеяға сәйкес роторлы желқондырғылардың шығарылуы да ғажап емес. Әрине, ол кезде құ­қықтық кикілжің тууы да мүмкін, бі­рақ ол заң арқылы шешілуге тиіс. Жа­ңалықты дауға салмай, ел игілігіне пай­даланудың ең тиімді жолы – ол өзімізде немесе басқа елдің зауыттарымен, желқалақтың қысқа бөлігін шығаратын біріккен өндіріс жасау. Кейінгісі бізге өте тиімді, себебі болаттың сапасы, құю, өңдеу технологиясы алға озған елдің тәжірибесін тез іске асырар едік. Бұл кезде бұрынырақ шығарылып, жұмыс жасап тұрған желқондырғыларына қуатты генераторлар орнатып, қайта іске қосуға болады. Ол бұрынғы тірек тұғыры, гондоласы, желқалақтың ұзындығын өзгертпей-ақ, электр энергиясын екі есе өсіруге мүмкіндік береді. Тізе бунақты желқалақтың әдеттегі пайдаланылып келген тура желқалақтан техникалық артықшылығы сынақ кезінде әбден дәлелденді. Сондықтан келешекте жа­салған, электр энергиясын өнді­ре­тін барлық желқондырғылары, біз жасаған желқалақтың түрімен жабдықталатынына еш күмән жоқ. Қазақстан жел энергетикасымен тек кейінгі 3-4 жылда батыл айналыса бастады. Біздің елде жел жылына 220-230 күндей соғып тұратын бірнеше аймақтар (Жоңғар қақпасы, Каспийдің солтүстік жағалауы, Қордай асуы, Сөгеті аңғары, т.б.) бар. Қазіргі кезде Қордай асуында, Ерейментауда, Шелекте, Қапшағай жағалауында жел стансалары іске қосыла бастады. Егер біздің тізе бунақты желқалағымызды бизнесмендер жаңа желқондырғыларында қолданып, сынақтан өткіземіз десе, біз қуана қарсы аламыз.  Біз үшін ЭКСПО-2017 көрмесінде жаңа жобадағы қондырғымызды көрсету – Қазақстанның инновациялық жетістігін әйгілеу. Оларды басқа елдерден келген мыңдаған адамдар көріп, танысады. Әсерлерін өз елдеріне әкетеді, ұнағанын жария етеді. Біз үшін мамандар мен желқондырғыларын шығарушылардың пікірлері де аса құнды. Сонымен қатар көрмедегі біздің жаңа қондырғы бизнесмендер мен экономиканы басқарушыларға ой салып, жел энергетикасының жедел өркендеуіне жағдай жасайды. Біздің модельдің инновациялық жаңалығын бірден танып, көрменің «Үздік тәжірибе» павильонынан орын ұсынған ЭКСПО-2017-нің ұйымдастырушыларына айтар алғысымыз шексіз.  − Әңгімеңізге рахмет.

Әңгімелескен  Жылқыбай ЖАҒЫПАРҰЛЫ  «Егемен Қазақстан»