Озық өнертапқыштық жоба

Озық өнертапқыштық жоба
«Егеменді Қазақстан»
Авторы: Жылқыбай ЖАҒЫПАРҰЛЫ
31 мау 2017 ж.
Сілтеме: https://egemen.kz/article/ozyq-oenertapqyshtyq-zhoba

Елімізде өтіп жатқан халықаралық ЭКСПО көрмесінің үздік тәжірибелер павильонына халықаралық комиссияның іріктеуінен өткен әлемдегі ең үздік жобалар қойылған. Осы павильонды аралаған адам жаңартылатын энергия көздері (ЖЭК) саласында қандай озық жетістіктерге қол жеткендігін көре алады. Олардың ішінде қазақстандық ғалымдар мен өнертапқыштардың да заманауи жобалары баршылық. Солардың бірі – инженер-өнертапқыш Блок Шайкеновтің «Қайқы желқалақ» қондырғысы. Орайы келген мүмкіндікті пайдаланып, біз жоба авторын әңгімеге тартқан едік.

− 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.