|
| Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные | Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения | Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела |   |
| Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки) | |||
Навигация: => | На главную/ Каталог патентов/ В раздел каталога/ Назад / |
|
ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2086799
ПОТОКОВАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
Имя изобретателя: Судиловский Анатолий Георгиевич[UA]
Имя патентообладателя: Судиловский Анатолий Георгиевич[UA]
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1992.07.15
Использование: в гидроэнергетике, а более конкретно в гидроэлектростанциях, использующих энергию крупных и малых равнинных рек, придонных морских течений, а и магистральных и др. каналов. Сущность изобретения: в погруженном в воду корпусе установлен цепной лопастной конвейер, огибающий вертикально расположенные звездочки и кинематически связанный с электрогенератором, при этом каждая лопасть конвейера выполнена в виде поворотной вокруг горизонтальной оси заслонки, причем ось прикреплена к лопасти симметрично с образованием двух частей, одна из которых тяжелее другой, а расстояние между осями соседних лопастей выполнено меньшим, чем длина лопасти.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к гидроэнергетике, а более конкретно к гидроэлектростанциям, использующим энергию крупных и малых равнинных рек, придонных морских течений, а и открытых водостоков искусственного происхождения, например магистральных и других каналов.
Известны речные гидроэлектростанции, использующие потенциальную энергию воды путем сосредоточения напора в виде разности уровней, из которых наиболее распространены приплотинные гидроэлектростанции.
Они содержат плотину, водохранилище, здание с рабочими органами в виде гидротурбин, связанных с электрогенераторами, и судоходный шлюз для пропуска судов.
Недостатками приплотинных гидроэлектростанций являются: затопление огромных территорий, занятых пахотными землями, лесами и месторождениями полезных ископаемых, перенос существующей жилой застройки из зоны затопления, загнивание воды в искусственно созданных водохранилищах в результате бурного размножения сине-зеленых водорослей, опасность стихийного бедствия в случае разрушения плотин.
Указанные недостатки устранены в гидроэлектростанциях, непосредственно использующих кинетическую энергию потока жидкости.
Известна потоковая гидроэлектростанция, представляющая собой цепной лопастной конвейер, огибающий звездочки, оси которых установлены перпендикулярно поверхности земли, звездочки в выемках береговой части наиболее глубокого места реки, а лопасти рабочей ветви конвейера в развернутом виде могут свободно проходить в подводящем канале, который расположен в русле реки со стороны берега. Лопасти с вогнутой рабочей поверхностью одним концом шарнирно прикреплены к цепному конвейеру и дополнительно соединены с ним гибкими связями. Для уменьшения нагрузки на нижние подшипники вертикальных валов звездочек имеются воздушные кольцевые резервуары с возможностью уменьшения плавучести последних. Со стороны притока воды установлена поворотная заслонка с приводом (см. патент СССР N 1821, кл. F 03 B 13/12, 1926).
При протекании воды через канал находящиеся на холостой ветви конвейера в сложенном положении лопасти полностью разворачиваются и благодаря наличию гибких связей удерживаются на рабочей ветви перпендикулярно потоку жидкости, обеспечивая перемещение цепного конвейера и вращение звездочек, одна из которых кинематически связана с электрогенератором.
Неравномерная нагрузка на подшипники от массы цепного лопастного конвейера, необходимость применения специальных устройств для уменьшения нагрузки на нижние подшипники звездочек обусловливает сложность конструкции потоковой гидроэлектростанции.
Необходимость размещения в наиболее глубоком месте реки исключает применение на малых реках и каналах.
Мощность гидроэлектростанции при заданных габаритах ограничена конструкцией лопастей.
Указанные недостатки частично устранены в потоковых гидроэлектростанциях с горизонтально расположенным лопастным транспортером.
Известна потоковая гидроэлектростанция, использующая энергию потока жидкости, периодически меняющего свое направление (см. авт. свид. СССР N 1020620, кл. F 03 B 13/12, 1983), которая содержит полностью погруженный в воду корпус и установленный в нем рабочий орган в виде горизонтально расположенного бесконечного лопастного транспортера, огибающего барабаны и кинематически связанного с электрогенератором. Лопасти представляют собой пластины с ровной рабочей поверхностью и жесткими связями, образующие в сечении прямоугольные треугольники с шарнирами в вершинах, с помощью которых они соединены с транспортером. Корпус снабжен соосно расположенными со стороны барабанов патрубками с установленными в них у противоположных ветвей транспортера поворотными заслонками.
Поток воды, движущийся с одного направления попадает в патрубок, закрывая заслонку, и направляется на открытую часть транспортера, вращая барабаны. При этом вторая заслонка открывается, обеспечивая свободный проход воды. При изменении направления потока на противоположное вышеописанный процесс повторяется в обратном порядке.
Необходимость полного погружения корпуса потоковой гидроэлектростанции в воду исключает ее применение на малых реках и каналах.
Мощность гидроэлектростанции при заданных габаритах ограничена конструкцией лопастей.
Задачей настоящего изобретения является повышение мощности потоковой гидроэлектростанции и расширение области применения.
Результат достигается тем, что в известной потоковой гидроэлектростанции, содержащей полностью или частично погруженный под уровень жидкости корпус и установленный в нем рабочий орган в виде цепного лопастного конвейера, огибающего звездочки и кинематически связанного с электрогенератором, лопасти выполнены в виде поворотных вокруг осей заслонок.
Выполнение лопастей в виде поворотных вокруг осей заслонок позволяет при прочих равных условиях увеличить рабочую поверхность лопасти и таким образом повысить мощность гидроэлектростанции.
Частичное погружение корпуса в воду ниже верхней части лопастей на рабочей ветви конвейера обеспечивает расчетное тяговое усилие и делает возможным применение потоковой гидроэлектростанции на малых реках и каналах.
Выполнение лопастей с перекрытием друг друга в горизонтальной плоскости позволяет уменьшить сопротивление движению холостой ветви конвейера.
 |  |
На фиг. 1 изображен общий вид потоковой гидроэлектростанции в разрезе; на фиг. 2 план на фиг.4; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2.
Потоковая гидроэлектростанция содержит корпус 1 с патрубком 2, конфузором 3 и диффузором 4, звездочки 5, 6, валы 7, 8, цепи 9, лопасти 10 с осями 11, гибкие связи 12, заслонку 13 поворотную, привод 14 и электрогенератор 15.
Корпус 1 представляет собой сварную полую конструкцию, в торцах которой в нижней части соосно расположены два отверстия произвольной, например, прямоугольной формы для пропуска потока воды, и предназначен для установки в нем рабочего органа в виде цепного лопастного конвейера.
К входному отверстию корпуса 1 крепится патрубок 2, который служит для подвода воды и установки заслонки 13 поворотной с приводом 14.
К патрубку 2 на входе жидкости крепится конфузор 3, который предназначен для ускорения потока воды, проходящего через корпус, а на выходе диффузор для выравнивания скоростей внутреннего потока и наружного течения. В случае частичного погружения корпуса 1 в воду конфузор и диффузор выполняются путем соответствующего сужения и расширения внутреннего потока только в горизонтальной плоскости.
Цепной лопастной конвейер состоит из двух цепных передач, содержащих звездочки 5, 6, цепь 9 и валы 7,8, соединенных друг с другом осями 11 равномерно расположенных по длине лопастей 10, выполненных в виде асимметричных поворотных заслонок и служит для преобразования кинетической энергии потока воды, проходящей через нижнюю часть корпуса 1, во вращательное движение вала 7, кинематически связанного с электрогенератором 15.
Лопасти 10 представляют собой пластины произвольной, например прямоугольной, формы с произвольной, например вогнутой, рабочей поверхностью, неподвижно закрепленные на осях 11, относительно которых они делятся на основную длинную и дополнительную короткую части, которые совместно на рабочей ветви конвейера воспринимают давление потока воды и преобразуют его в тяговое усилие цепей 9.
Наличие в лопастях дополнительной короткой части позволяет увеличить рабочую поверхность, что, в свою очередь, дает возможность увеличить отбор мощности от энергии потока и повысить мощность потоковой гидроэлектростанции.
Кроме того, выполнение лопастей 10 в виде асимметричных заслонок с более длинной и тяжелой основной частью позволяет лопастям на рабочей ветви конвейера при остановке потоковой гидроэлектростанции автоматически устанавливаться и находиться в вертикальном положении, что необходимо для последующего пуска.
Тот же эффект может быть достигнут при выполнении лопастей в виде симметричных заслонок, одна их частей которых, выполняющая функцию основной, будет утяжелена.
Рабочие поверхности основной части лопастей 10 соединены с осями 11 соседних лопастей гибкими связями 12, которые предназначены для удержания лопастей на рабочей ветви конвейера в перпендикулярном положении относительно набегающего потока жидкости.
Расстояние между лопастями (шаг) выбирается меньше, чем длина их основной части, что позволяет получить на холостой ветви конвейера наложение лопастей 10 друг на друга с образованием поверхности типа "рыбья чешуя", обладающей минимальным сопротивлением при движении в жидкости или в воздушной среде при частичном погружении корпуса 1 в воду.
Заслонка 13 поворотная с приводом 14 представляет собой неподвижно закрепленную на оси плоскую пластину, форма которой соответствует форме внутреннего поперечного сечения патрубка 2, но несколько меньше последнего и служит для пуска, остановки и регулирования мощности и потоковой гидроэлектростанции при изменении скорости течения жидкости.
ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
В исходном положении полностью погруженный под уровень жидкости корпус 1 заполнен водой, заслонка 13 поворотная закрыта, лопасти 10 на рабочей ветви конвейера находятся в вертикальном положении, а их гибкие связи 12 растянуты на полную длину, но не напряжены, лопасти на холостой ветви конвейера наложены друг на друга, образуя поверхность типа "рабья чешуя", а их гибкие связи полностью провисают, лопасти 10 со своими гибкими связями 12 на звездочках 5, 6 находятся в промежуточном положении.
После открытия заслонки 13 поворотной поток воды через конфузор 3 и патрубок 2 со скоростью, превышающей скорость течения снаружи, поступает в нижнюю часть корпуса 1, в которой находится рабочая ветвь конвейера и жидкость начинает давить на лопасти 10, стремясь повернуть их вокруг осей 11.
Однако поскольку гибкие связи 12, натягиваясь, продолжают удерживать лопасти в первоначальном вертикальном положении, перпендикулярном направлению движения потока, то на рабочих поверхностях лопастей возникает сила давления, которая преобразуется в тяговые усилия цепей 9, вызывающих, в свою очередь, непрерывное вращение звездочек 5, 6, валов 7. 8 и кинематически связанного с валом 7 электрогенератора 15.
Лопасти 10, перемещаясь с рабочей ветвью конвейера на звездочку 5, выходят из зоны потока и входят в зону спокойной воды, находящуюся в верхней части корпуса.
При этом под действием результирующей силы тяжести, представляющей собой разность сил тяжести основной длинной и дополнительной короткой частей лопасти, поворачиваясь вокруг осей 11 начинают накладываться друг на друга до образования на холостой ветви конвейера хорошо обтекаемой поверхности типа "рыбья чешуя" с полным провисанием гибких связей 12.
На звездочке 6 происходит обратный процесс перехода лопастей из зоны спокойной воды в зону потока, сопровождающийся автоматическим полным разворотом лопастей 10 в рабочее положение под действием той же результирующей силы тяжести и удержания их в этом положении с помощью своих полностью растянутых по длине, но не напряженных гибких связей 12.
Далее лопасти перемещаются на рабочую ветвь конвейера и вышеописанный цикл повторяется непрерывно.
Выполнение потоковой гидроэлектростанции, содержащей полностью или частично погруженный под уровень жидкости корпус и установленный в нем рабочий орган в виде цепного лопастного конвейера, огибающего звездочки и кинематически связанного с электрогенератором с лопастями, выполненными в виде поворотных вокруг осей заслонок позволяет повысить мощность гидроэлектростанции.
Частичное погружение корпуса под уровень жидкости делает возможным расширение области применения потоковой гидроэлектростанции.
Выполнение лопастей с перекрытием друг друга в горизонтальной плоскости позволяет уменьшить сопротивление движению холостой ветви конвейера.
В случае признания заявки изобретением прошу на основании Закона присвоить изобретению имя автора.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Потоковая гидроэлектростанция, содержащая погруженный в воду корпус и установленный в нем рабочий орган, выполненный в виде цепного лопастного конвейера, огибающего вертикально расположенные звездочки и кинематически связанного с электрогенератором, отличающаяся тем, что каждая лопасть конвейера выполнена в виде поворотной вокруг горизонтальной оси заслонки, при этом ось прикреплена к лопасти симметрично с образованием двух частей, одна из которых выполнена тяжелее другой.
2. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что расстояние между осями соседних лопастей выполнено меньшим, чем длина лопасти.
Версия для печати
Дата публикации 12.01.2007гг
Created/Updated: 25.05.2018