Подводная гидростатическая электростанция

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации потенциальной энергии воды глубоководных водоемов, а именно для трансформации энергии гидростатического давления воды в электрическую. Подводная гидростатическая электростанция содержит прикрепленный к дну водоема разделенный на отсеки цилиндрический корпус, закрытый с торцов крышками с входным и выходным патрубками, снабженными оградительными сетками и клапанами. Внутри цилиндрического корпуса по ходу движения воды последовательно расположены: фильтрационный отсек, в котором помещен перфорированный контейнер, заполненный фильтрующей загрузкой; буферный отсек, заполненный отфильтрованной водой; отсек электрогенератора, в котором расположен электрогенератор, электроразъемы, электрокабели, автоматическая аппаратура управления и контроля, регулирующий трансформатор, стартовый аккумулятор и напорные трубы; турбинный отсек, в котором расположена гидротурбина с горизонтальным валом и отсасывающей трубой, соединенная через вал с ротором электрогенератора и через напорные трубы с буферным отсеком; отсек удаления отработавшей воды, в котором помещен перфорированный контейнер, заполненный пористым, механически прочным, коррозионно-стойким материалом, и решетчатый электронагреватель воды, расположенный у кромки выходного торца перфорированного контейнера. Техническим результатом является повышение эффективности подводной гидростатической электростанции при утилизации потенциальной энергии воды глубоководных водоемов. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации потенциальной энергии воды глубоководных водоемов, а именно для трансформации энергии гидростатического давления воды в электрическую.

Известна гидроэлектростанция, включающая плотину, обращенную торцовой частью навстречу потоку и расположенную в средней части русла реки или у ее берега, в которой расположены прямолинейные водоводы в виде труб, на выходе из которых размещены турбины, соединенные с генераторами. Вода по прямолинейным трубам поступает на турбины, которые вращают генераторы, вырабатывающие электроэнергию [Патент РФ №2021424, МПК Е02 В9/00, 1994].

Основными недостатками известной гидроэлектростанции являются необходимость устройства массивных гидротехнических сооружений в виде плотины и невозможность ее использования в глубоководных водоемах.

Более близким к предлагаемому изобретению является подводная гидроэлектростанция, содержащая установленный в потоке воды и разделенный на отсеки корпус с входным конфузором. Внутри корпуса последовательно расположены гидропривод, выполненный в виде лопастной турбины (гидротурбины) с горизонтальным валом на подшипниках, и электрогенератор, ротор которого через две полумуфты соединен с валом гидропривода. Электрогенератор помещен в герметичный отсек корпуса. На входном конфузоре установлена оградительная сетка. Отсек корпуса с гидроприводом имеет продольные выходные окна и отражатель внутреннего потока воды, выполненный в виде усеченного конуса и герметично соединенный с цилиндрической обечайкой, внутри которой установлен горизонтальный вал турбины на подшипниках. Вал имеет торцевое уплотнение, герметично соединенное с цилиндрической обечайкой. Хвостовой отсек корпуса выполнен герметичным в виде усеченного конуса и имеет установленный на меньшем основании герметичный водостойкий электроразъем с электрокабелем [Патент РФ №2139972, МПК Е02 В9/00, F03B13/10, 1999].

Основным недостатком известного устройства является невозможность утилизации потенциальной энергии гидростатического давления воды глубоководных водоемов для трансформации ее в электрическую, что снижает его эффективность.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности подводной гидростатической электростанции при утилизации потенциальной энергии воды глубоководных водоемов.

Технический результат достигается подводной гидростатической электростанцией, содержащей, прикрепленный к дну водоема цилиндрический корпус, закрытый с торцов крышками с входным и выходным патрубками, соответственно, снабженными оградительными сетками и клапанами, внутри которого по ходу движения воды последовательно расположены: фильтрационный отсек, в котором помещен перфорированный контейнер, заполненный фильтрующей загрузкой; буферный отсек, заполненный отфильтрованной водой; отсек электрогенератора, в котором расположен электрогенератор, электроразъемы, электрокабели, автоматическая аппаратура управления и контроля, регулирующий трансформатор, стартовый аккумулятор и напорные трубы; турбинный отсек, в котором расположена гидротурбина с горизонтальным валом и отсасывающей трубой, соединенная через вал с ротором электрогенератора и через напорные трубы с буферным отсеком; отсек удаления отработавшей воды, в котором помещен перфорированный контейнер, заполненный пористым, механически прочным, коррозионно-стойким материалом, и решетчатый электронагреватель воды, расположенный у кромки выходного торца перфорированного контейнера.

На фиг.1-3 представлена предлагаемая подводная гидростатическая электростанция (ПГЭС). Фиг. 1 - общий вид, фиг. 2, 3 - узел решетчатого нагревателя и его разрез.

ПГЭС содержит уложенный на дно водоема, разделенный на отсеки, герметичный цилиндрический корпус 1 (узлы крепления корпуса 1 к дну на фиг. 1-3 не показаны), закрытый с торцов крышками 2 и 3 с входным и выходным патрубками 4 и 5, снабженными оградительными сетками 6 и клапанами 7 и 8, внутри которого по ходу движения воды последовательно расположены: фильтрационный отсек 9, в котором помещен перфорированный контейнер 10, заполненный фильтрующей загрузкой 11 (например, кварцевым песком); буферный отсек 12, заполненный отфильтрованной водой; отсек электрогенератора 13, в котором расположен электрогенератор 14 и напорные трубы 15 (электроразъемы, электрокабели, автоматическая аппаратура управления и контроля, регулирующий трансформатор, стартовый аккумулятор на фиг. 1-3 не показаны); турбинный отсек 16, в котором расположена гидротурбина 17 с горизонтальным валом 18 и отсасывающей трубой 19, соединенная через вал 18 с ротором электрогенератора 13 и через напорные трубы 15 с буферным отсеком 12; отсек удаления отработавшей воды 20, в котором помещен перфорированный контейнер 21, заполненный пористым, механически прочным, коррозионно-стойким материалом 22 (например, пористой металлокерамикой), и решетчатый электронагреватель воды 23, расположенный у кромки выходного торца перфорированного контейнера 21.

В основе работы предлагаемой ПГЭС лежит принцип действия гидравлических турбин, согласно которому мощность гидротурбины прямо пропорциональна высоте напора воды Н [А. А. Угинчус. Гидравлика и гидравлические машины. - Х.: Изд. ХГУ 1966, с. 282], и, таким образом, возможность использования огромной потенциальной энергии воды при расположении на дне глубоководных водоемов гидротурбины, а также способность транспортировки жидкости (воды) фитилем (пористым телом) за счет капиллярных сил из зоны пониженного давления в зону повышенного давления [В. В. Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. - Минск: Выш. школа, 1988, с. 146; Тепловые трубы и теплообменники: от науки к практике. Сборник научн. тр. - М.: 1990, с.106].

Предлагаемая ПГЭС работает следующим образом. Перед началом работы все водные элементы отсеков корпуса 1 (фильтрационный отсек 9, буферный отсек 12, напорные трубы 15, полость турбины 17, отсасывающая труба 19, отсек удаления отработавшей воды 20) должны быть заполнены отфильтрованной водой с давлением, равным атмосферному - Р0 (предварительно из полости корпуса удаляют воздух), после чего ПГЭС устанавливают на дно водоема (узлы крепления корпуса 1 к дну на фиг. 1-3 не показаны) и подключают ко всем коммуникациям. После установки ПГЭС включают решетчатый электронагреватель воды 23 от стартового аккумулятора (на фиг. 1-3 не показан), открывают клапан 8 в выходном патрубке 5 и клапан 7 во входном патрубке 4, после чего через оградительную сетку 6 и входной патрубок 4 вода из водоема за счет гидростатического давления с начальным давлением Р, создаваемым гидростатическим напором Н, поступает в фильтрационный отсек 9, где происходит очистка воды от взвешенных примесей [Н.Н.Абрамов и др. Водоснабжение. - М.: Госстройиздат, 1958, с. 333-340]. Из фильтрационного отсека 9 очищенная вода с давлением Р11<Р на величину сопротивления слоя фильтрующей загрузки - ∆Рф) поступает в буферный отсек 12, откуда через напорные трубы 15 с давлением Р221 на величину сопротивления напорной трубы - ∆Рнт) поступает на лопатки гидротурбины 17. Гидротурбина 17 через горизонтальный вал 18 приводит во вращение ротор электрогенератора 14, который вырабатывает электрическую энергию, передаваемую через электроразъем и электрокабель на автоматическую аппаратуру управления и контроля, регулирующий трансформатор, стартовый аккумулятор и далее на внутренние нужды и потребителю (на фиг. 1-3 не показаны). Отработанная вода с давлением, близким к Р0, через отсасывающую трубу 19 поступает в капилляры пористого материала 22. Движение воды в капиллярах пористого материала 22 из зоны низкого давления в зону высокого давления осуществляется аналогично транспорту жидкости в тепловых трубах, а именно капиллярными силами в результате нагрева слоя воды, примыкающего к выходной кромке пористого материала 22 в зоне высокого давления решетчатым электронагревателем воды 23 от Т0 до температуры кипения Тк, что создает поток пароводяной смеси от стенки перфорированного контейнера 21 в сторону выходного патрубка 5, из которого отработанная вода сбрасывается в водоем.

Размеры решетки, мощность решетчатого электронагревателя 23, зазор между ним и выходной кромкой пористого материала 22, характеристики материала 22 (диаметр капилляров, пористость, диаметр и длина материала 22) определяют опытным путем.

Таким образом, предлагаемая подводная гидростатическая электростанция обеспечивает получение электрической энергии, без массивных дорогостоящих гидротехнических сооружений для создания потока воды, путем использования потенциальной энергии гиростатического давления столба воды на дне глубоководных водоемов и движения воды в капиллярах, что повышает ее эффективность по сравнению с известными аналогами.

Подводная гидростатическая электростанция, содержащая установленный на дне водоема, разделенный на отсеки корпус с оградительной сеткой на входе, внутри которого расположены гидротурбина с горизонтальным валом и электрогенератор, ротор которого соединен с валом турбины, электроразъемы, электрокабели, автоматическая аппаратура управления и контроля, регулирующий трансформатор, отличающаяся тем, что корпус выполнен цилиндрическим, закрытым с торцов крышками с входным и выходным патрубками, снабженными оградительными сетками и клапанами, внутри которого по ходу движения воды последовательно расположены: фильтрационный отсек, в котором помещен перфорированный контейнер, заполненный фильтрующей загрузкой; буферный отсек, заполненный отфильтрованной водой; отсек электрогенератора, в котором расположен электрогенератор, электроразъемы, электрокабели, автоматическая аппаратура управления и контроля, регулирующий трансформатор, стартовый аккумулятор и напорные трубы; турбинный отсек, в котором расположена гидротурбина с отсасывающей трубой, соединенная через напорные трубы с буферным отсеком; отсек удаления отработавшей воды, в котором помещен перфорированный контейнер, заполненный пористым, механически прочным, коррозионно-стойким материалом, и решетчатый электронагреватель воды, расположенный у кромки выходного торца перфорированного контейнера с пористым, механически прочным материалом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией небольших населенных пунктов, лагерей геологов, охотников, рыбаков, леспромхозов преобразованием энергии русловых потоков реки в электрическую.

Изобретение относится к способу получения вторичного энергоносителя - водорода посредством преобразования энергии ветра. Способ получения вторичного энергоносителя - водорода посредством преобразования энергии ветра включает преобразование посредством парусного движителя кинетической энергии ветра в кинетическую энергию движения судна, движущегося в районах открытого океана с мощными воздушными потоками, и затем посредством гидравлической турбины и электрогенератора в электрическую энергию, которую используют для разложения воды на водород и кислород с ожижением и накоплением водорода в криогенных резервуарах.

Группа изобретений относится к гидроэнергетике и может быть использована как самостоятельно для выработки электроэнергии, так и в составе плотинных гидроэлектростанций (ГЭС), деривационных ГЭС, свободнопоточных ГЭС в системах водоснабжения, водоотведения и водотоках каналов.

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией небольших населенных пунктов, лагерей геологов, охотников, рыбаков, леспромхозов преобразованием энергии русловых потоков реки в электрическую.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить КПД водонапорного двигателя путем сочленения шнека с турбиной. Поступающий в водовод поток сначала раскручивает шнек, затем турбину.

Группа изобретений относится к технологиям выработки гидроэлектроэнергии и, в частности, к гидроэлектрической энергетической установке без обустройства плотины.

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к ортогональным турбинам. Ортогональная турбина с положительной плавучестью содержит наплавной блок с двусторонним водоводом 8, состоящим из двух конусообразных прямоугольного сечения наплавных труб.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в линейных генераторах волноэнергетических станций. Технический результат состоит в повышении надежности и упрощении эксплуатации.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к гидроэлектростанциям. Русловая гидроэлектростанция 2 установлена на фундаменте 26 и содержит несколько жестких, непроницаемых для воды, имеющих эллиптическое поперечное сечение корпусов 6 с турбинными модулями 8, расположенными с возможностью передачи вращения с валов 13, заключенных в кольцо 27, турбин 12 через обгонные муфты 14 общему валу 15, проходящему через береговой колодец 21 с циркулирующей в нем донной речной водой, через редуктор 16 к валу ротора электрогенератора 17, установленного на берегу 3.

Балка (8) крепления обтекателя (2) гидроэнергетической установки (1) имеет сечение в плоскости, перпендикулярной к продольной оси (А8) балки (8), в виде параллелограмма. Балка (8) содержит, по меньшей мере, одну щель, которая в основном проходит параллельно продольной оси (A8) балки (8).
Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к способам использования водных ресурсов малых рек и техногенных потоков для генерирования электрической энергии.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при строительстве гидравлических и гидроаккумулирующих электростанций (ГЭС и ГАЭС).

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к устройствам для преобразования энергии потока текучей среды в электрическую. Гидроэлектростанция конвейерного типа содержит направляющий канал, рабочий орган с гибким элементом в виде замкнутой цепной передачи, состоящей из связанных между собой звеньев-кареток с блоками лопастей, каждый из которых содержит по меньшей мере две симметричные пары лопастей.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к гидроэлектростанциям. Русловая гидроэлектростанция 2 установлена на фундаменте 26 и содержит несколько жестких, непроницаемых для воды, имеющих эллиптическое поперечное сечение корпусов 6 с турбинными модулями 8, расположенными с возможностью передачи вращения с валов 13, заключенных в кольцо 27, турбин 12 через обгонные муфты 14 общему валу 15, проходящему через береговой колодец 21 с циркулирующей в нем донной речной водой, через редуктор 16 к валу ротора электрогенератора 17, установленного на берегу 3.

Изобретение относится к области физики и может быть использовано в прикладной гидроакустике для обеспечения безопасности (промышленной и экологической) гидротехнических сооружений (ГТС) объектов повышенного риска: атомных электростанций (АЭС), гидроэлектростанций, тепловых электростанций, приливо-отливных электростанций, морских нефтегазовых платформ и т.д.

Балка (8) крепления обтекателя (2) гидроэнергетической установки (1) имеет сечение в плоскости, перпендикулярной к продольной оси (А8) балки (8), в виде параллелограмма. Балка (8) содержит, по меньшей мере, одну щель, которая в основном проходит параллельно продольной оси (A8) балки (8).

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к способам использования водных ресурсов малых рек и техногенных потоков для генерирования электрической энергии.

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к строительству низконапорных гидроэлектростанций. При осуществлении способа строительства ОПЭС, совмещенной с СПК 1, все составляющие строящегося объекта в виде готовых железобетонных или металлических блоков от завода до места сборки доставляют наплавным способом.

Изобретение относится к области гидроэнергетики. Гидроаккумулирующая электростанция на равнинных реках содержит русловые гидроэнергоагрегаты, включающие осевые насосы, приводящиеся во вращение русловыми гидроколесами через мультипликаторы.

Способ заключается в сужении прилегающей ко всем водоподводящим каналам части водоема-охладителя 4 путем перегораживания его части искусственной дамбой. Способ включает создание первого 28 рубежа безопасности и первой физической защиты 36 от проникновения биологических подводных объектов (БПО) и средств их доставки, первой очистки оборотной технической воды 37 от механических (МПР) и биологических (БПР) примесей, первой защиты рыб, в том числе ее молоди, первого охлаждения оборотной технической воды.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к способам использования водных ресурсов равнинных рек, и может быть использовано при строительстве малых гидроэлектростанций. Способ включает строительство на пологом берегу 2 вдоль дамбы 11 водоотводного канала 3, сопряженного в нижнем бьефе с рекой 1. На крутом берегу 7 в местах нежелательных подтоплений территорий строят защитные дамбы 10 и системы водостоков и канализаций 8, которые связывают с водоотводным каналом 3 полого берега 2 посредством трубопроводов 6, проложенных по дну реки 1, тем завершая подготовку к строительству сплошной дамбы 11 на сужение русла реки 1. Строят плотину 14 и завершают строительство дамбы 11, сопрягая в нижнем бьефе с плотиной 14. После чего завершают строительство плотины 14 и здания гидроэлектростанции. Изобретение позволяет снизить площади отчуждаемых территорий, что уменьшает экологические нарушения в бассейне рек, а также обеспечивает выработку гидроэлектроэнергии на больших реках с использованием их проток или специально сооруженных каналов при минимальном ущербе для прилегающих к реке территорий и ускорение сроков возведения равнинных гидроэлектростанций. 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации потенциальной энергии воды глубоководных водоемов, а именно для трансформации энергии гидростатического давления воды в электрическую. Подводная гидростатическая электростанция содержит прикрепленный к дну водоема разделенный на отсеки цилиндрический корпус, закрытый с торцов крышками с входным и выходным патрубками, снабженными оградительными сетками и клапанами. Внутри цилиндрического корпуса по ходу движения воды последовательно расположены: фильтрационный отсек, в котором помещен перфорированный контейнер, заполненный фильтрующей загрузкой; буферный отсек, заполненный отфильтрованной водой; отсек электрогенератора, в котором расположен электрогенератор, электроразъемы, электрокабели, автоматическая аппаратура управления и контроля, регулирующий трансформатор, стартовый аккумулятор и напорные трубы; турбинный отсек, в котором расположена гидротурбина с горизонтальным валом и отсасывающей трубой, соединенная через вал с ротором электрогенератора и через напорные трубы с буферным отсеком; отсек удаления отработавшей воды, в котором помещен перфорированный контейнер, заполненный пористым, механически прочным, коррозионно-стойким материалом, и решетчатый электронагреватель воды, расположенный у кромки выходного торца перфорированного контейнера. Техническим результатом является повышение эффективности подводной гидростатической электростанции при утилизации потенциальной энергии воды глубоководных водоемов. 3 ил.

Наверх