Донная гидроэлектростанция

 

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для преобразования кинетической энергии потока воды в реке в электрическую энергию. Донная гидроэлектростанция содержит один или несколько электрогенераторов, вращаемых, соответственно, одним или несколькими гибкими валами с якорем на конце и лопастными гидровинтами, смонтированными на каждом гибком валу, присоединенный к якорю блок, донный трос, концы которого закреплены на береговых битенгах, и две береговые лебедки. Гидровинты выполнены двухлопастными и нанизаны на четыре троса, образующих гибкий вал, который расположен от дна реки на расстоянии, равном длине лопасти гидровинта. Электрогенераторы установлены на берегу реки. Конец каждого гибкого вала присоединен к якорю посредством треугольного кронштейна, приваренного к якорю, и прикрепленного к вершине этого кронштейна на высоте от дна реки, равной длине лопасти гидровинта, подшипника, к которому закреплен конец гибкого вала. Донный трос пропущен через блок с возможностью перемещения якоря с помощью двух береговых лебедок по донному тросу на берег и с берега при ледоходе и при замене гидровинтов на гибких валах. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и стабильности работы гидроэлектростанции путем стабилизации положения гибких валов с гидровинтами в потоке движущейся воды. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для преобразования кинетической энергии потока воды в реке в электрическую энергию.

Наиболее близким аналогом данного изобретения является гидроэлектростанция, содержащая один или несколько электрогенераторов, вращаемых, соответственно, одним или несколькими гибкими валами с якорем на конце и лопастными гидровинтами, смонтированными на каждом гибком валу (SU 1213237 A, 23.02.1986).

Недостаток этой известной гидроэлектростанции заключается в ее неэффективной и нестабильной работе, что обусловлено нестабильным положением гибких валов с гидровинтами в потоке движущейся воды.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности и стабильности работы гидроэлектростанции путем стабилизации положения гибких валов с гидровинтами в потоке движущейся воды.

Решение поставленной задачи достигается тем, что данная гидроэлектростанция, содержащая один или несколько электрогенераторов, вращаемых, соответственно, одним или несколькими гибкими валами с якорем на конце и лопастными гидровинтами, смонтированными на каждом гибком валу, согласно изобретению снабжена присоединенным к якорю блоком, донным тросом, концы которого закреплены на береговых битенгах, и двумя береговыми лебедками, гидровинты выполнены двухлопастными на четыре тросса, образующих гибкий вал, который расположен от дна реки на расстоянии, равном длине лопасти гидровинта, причем каждый электрогенератор установлен на берегу реки, а конец каждого гибкого вала присоединен к якорю посредством треугольного кронштейна, приваренного к краю, и прикрепленного к вершине этого кронштейна на высоте от дна реки, равной длине лопасти гидровинта, подшипника, к которому закреплен конец гибкого вала, при этом длинный трос пропущен через блок с возможностью перемещения якоря с помощью двух береговых лебедок по донному тросу на берег и с берега при ледоходе и при замене гидровинтов на гибких валах.

При этом плоскости обеих лопастей каждого двухлопастного гидровинта перпендикулярны одна другой.

Причем на двух любых соседних гибких валах гидровинты изготовлены с возможностью противоположного вращения этих валов.

Кроме того, гидроэлектростанция имеет бойлеры для подогрева в морозы части поверхности воды у берега, которая соприкасается с гибкими валами.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена донная гидроэлектростанция в плане при виде с правого берега реки, на фиг. 2 - двухлопастной гидровинт, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху.

Донная гидроэлектростанция имеет десятки гидровинтов 1, смонтированных на одном или нескольких гибких валах 2. Каждый гибкий вал 2 вращает только один электрогенератор 3. Все гидровинты 1 вращаются около дна реки, так как удерживаются именно на этой высоте от дна реки двумя якорями: большим якорем и малым якорем. Каждый гибкий вал 2 состоит из четырех тросов, на которые нанизаны гидровинты 1. Весь набор гидровинтов 1 на валу 2 фиксируется пластинчатым зажимом 4. На фиг. 1 представлена донная гидроэлектростанция с двумя валами 2, но она может иметь и большее число валов 2, например 4, 6, 8 и т. д. Головная часть каждого гибкого вала 2 крепится к вертлюгу-подшипнику 5. Подшипники 5 привязаны к силовым скобам 6, а каждая скоба 6 приварена к своему металлическому листовому треугольному кронштейну 7. Таких кронштейнов 7 - два и оба кронштейна 7 приварены наклонно к толстой длинной полосе 8, а эта полоса 8 приварена внахлестку к середине другой полосы - полозу 9. Кронштейны 7 и полоз 9 связаны сваркой двумя боковыми пластинчатыми укосинами 10. Концы полоза 9 немного загнуты кверху и к ним приварены скобы 11, к которым с помощью зажимов 12 крепятся концы тросов лебедок 13. К другому краю длинной полосы 8 приварен силовой блок 14, в который пропущен силовой трос 15. Концы троса 15 заделываются на береговых битенгах, которыми служат две металлические толстые трубы 16, забитые глубоко в землю недалеко друг от друга. Трос 15 накладывается на эти трубы 16 восьмеркой, а оставшийся свободный конец троса 15 зажимается к входной его части (при входе в битенг) зажимом 17. Трос 15 на трубах 16 контрится чекой 18. К блоку 14 и к полосе 8 приварена тяжелая болванка 19.

Полоса 8 и полоз 9, приваренные перпендикулярно друг другу, два кронштейна 7, приваренных к полосе 8; силовой блок 14 и болванка 19 совместно образуют большой якорь, который удерживает около дна реки всю систему гидровинтов 1, нанизанных на двух валах 2, на высоте длины одной лопасти гидровинта 1. Малыми якорями являются шаровые насадки 20, монтируемые рядом с зажимами 4 на гибких валах 2 и фиксируемые зажимами 4. Насадки 20 могут быть тяжелыми или наоборот легкими, как поролон, в зависимости от скорости течения. Все насадки 20 надо подбирать по их весу так, чтобы хвостовая часть всех гибких валов 2 была на таком же уровне от дна реки, на котором находится и головная часть гибкого вала 2, т.е. на высоте длины одной лопасти гидровинта 1. Чтобы трос 15 не приподнимало течением, его надо закреплять на битенгах как можно ниже, приближая его к уровню дна реки. А чтобы приблизить оба троса лебедок 13 к уровню дна реки, нужны прижимные блоки 21, устанавливаемые на берегах. Для каждого блока 21 глубоко в землю забивается металлическая труба 21, верхняя часть которой приближается к уровню дна реки. Сверху на эту трубу 22 приваривается толстая пластина 23, а уже сверху к ней приваривается блок 21.

Двухлопастной гидровинт 1 нужно изготавливать из корда цельнолитым, имеющим широкие прочные лопасти 24. Плоскости этих двух лопастей 24 перпендикулярны друг другу, т.е. образуют с осью вала 25 угол, равный 45^o. В центрально-осевой (цилиндрической формы) части вала 25 предусмотрены четыре сквозных отверстия, в которые пропускаются четыре троса гибкого вала 2. Эти четыре троса позволяют монтировать все гидровинты 1 так, чтобы любые два соседних гидровинта 1 на валу 2 были смещены по ходу вращения вокруг его оси на 90^o, а это значит, что любые два соседних гидровинта 1 образуют совместно четырехлопастной винт.

При изготовлении гидровинтов 1 следует также предусмотреть различие в их конструкции: чтобы одна половина наличного числа всех гидровинтов 1 для донной гидроэлектростанции вращалась в одну сторону (по часовой стрелке), а другая половина - в другую сторону (против часовой стрелки). И тогда любые два соседних гибких вала 2 у донной гидроэлектростанции будут вращаться в противоположные стороны, что повысит КПД использования кинетический энергии движущейся воды.

На фиг. 3 изображены перепонки 26, находящиеся между основаниями лопастей 24 и поверхностью вала 25 данного гидровинта 1. Эти перепонки 26 прочные, как и сами лопасти 24. Они придают прочность и жесткость лопастям 24, не дают им изгибаться под напором потока воды. Передняя кромка у лопастей 24 немного наклонена в сторону течения воды.

Гибкие валы 2 на участках от малого якоря до электрогенераторов 3 надо обматывать прорезиненной тканью или вместо ткани использовать шланги длиной, равной этим участкам, т.е. чтобы каждый гибкий вал 2 выглядел единым канатом, а не разрозненными четырьмя тросами, наматывающими на себя водоросли.

Вся система гидровинтов 1 донной гидроэлектростанции может вытягиваться на берег ( в нашем случае на левый берег реки) с помощью одновременно включенных двух лебедок 13: одной на сматывание, а другой на разматывание. По мере приближения гидровинтов 1 к берегу, надо накинуть на гибкие валы 2 концы тросов лебедки 27, имеющих крючки на концах, включить лебедку 27 и она подберет слабину гибких валов 2, вытягивая их на берег. Такое вытягивание гидровинтов 1 на берег необходимо при их замене, а также при ледоходе.

Для отвода от берегов плывущих по воде предметов надо ставить у берегов стенки-боны 28, изготовленные из бетона или из лиственничных бревен.

В большие морозы надо подогревать бойлерами 29 у берега ту поверхность воды, которая соприкасается с гибкими валами 2. Это предотвратит намораживание на них льда.

Если для строительства донной гидроэлектростанции берег реки окажется крутым, то его надо сделать пологим, сдвигая землю не в реку, а на берег.

Формула изобретения

1. Донная гидроэлектростанция, содержащая один или несколько электрогенераторов, вращаемых, соответственно, одним или несколькими гибкими валами с якорем на конце и лопастными гидровинтами, смонтированными на каждом гибком валу, отличающаяся тем, что она снабжена присоединенным к якорю блоком, донным тросом, концы которого закреплены на береговых битенгах, и двумя береговыми лебедками, гидровинты выполнены двухлопастными и нанизаны на четыре троса, образующих гибкий вал, который расположен от дна реки на расстоянии, равном длине лопасти гидровинта, причем каждый электрогенератор установлен на берегу реки, а конец каждого гибкого вала присоединен к якорю посредством треугольного кронштейна, приваренного к якорю, и прикрепленного к вершине этого кронштейна на высоте от дна реки, равной длине лопасти гидровинта, подшипника, к которому закреплен конец гибкого вала, при этом донный трос пропущен через блок с возможностью перемещения якоря с помощью двух береговых лебедок по донному тросу на берег и с берега при ледоходе и при замене гидровинтов на гибких валах.

2. Гидроэлектростанция по п. 1, отличающаяся тем, что плоскости обеих лопастей каждого двухлопастного гидровинта перпендикуляры одна другой.

3. Гидроэлектростанция по п.2, отличающаяся тем, что на двух любых соседних гибких валах гидровинты изготовлены с возможностью противоположного вращения этих валов.

4. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что она имеет бойлеры для подогрева в морозы части поверхности воды у берега, которая соприкасается с гибкими валами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3