Береговая гидроэлектрическая установка для генерирования электрической энергии
Изобретение относится к береговой гидроэлектрической установке для генерирования электрической энергии. Установка расположена над потоком и содержит корпусную секцию, секцию водяного колеса, подвижную секцию передачи энергии, соединенную с водяным колесом, и секцию генерирования электрической энергии. Корпусная секция содержит платформу, расположенную над потоком на определенном расстоянии от него. Секция водяного колеса содержит опорное устройство, один конец которого удерживается на платформе, водяное колесо, соединенное с опорным устройством на расстоянии от указанного одного конца, и поплавковое устройство, соединенное с опорным устройством с возможностью отделения от него и расположенное под водяным колесом. Подвижная секция соединена с водяным колесом и приспособлена к положению водяного колеса для передачи энергии потока. Секция генерирования содержит генератор, соединенный с подвижной секцией. Кинетическая энергия потока извлекается секцией водяного колеса и передается к секции генерирования, приспосабливаемой к высоте уровня воды с помощью подвижной секции. Изобретение направлено на повышение выходной мощности и снижение риска повреждения течением реки. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
a) Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к береговой установке для генерирования электрической энергии и, более конкретно, к береговой гидроэлектрической установке для генерирования электрической энергии, с помощью которой энергия проточной воды передается к генератору, приспосабливающейся к высоте уровня воды.
b) Описание известных технических решений
Гидроэлектрическая энергия является одной из возобновляемых видов энергии и имеет длинную историю, ее выходная мощность невелика, но является экологически чистой, поэтому проточная вода широко используется многими установками для генерирования электрической энергии и дает возможность вырабатывать электрическую энергию различными способами, например способами, реализуемых с использованием плотин, речных стоков, комбинационного типа, с использованием приливов, водохранилища с насосным питанием и т.п.
Рассмотрим фиг. 1, которая относится к патенту Тайваня №325821 на изобретение «Simple Electricity Power Generation Device» (Простая установка для генерирования электрической энергии), где вся установка поддерживается на поверхности воды с помощью трубы 16 и является неподвижной для исключения возможности ее снесения проточной водой. Рабочее колесо 14 турбины вращается, извлекая энергию из проточной воды, и энергия рабочего колеса 14 турбины передается к вращающемуся барабану 21 генератора 20 посредством двух устройств: цепи 18 и цепного колеса 17, и в результате электрическая энергия, генерируемая генератором 20, может направляться по проводам к гнездам берегового блока 22.
Описанное выше известное устройство имеет следующие недостатки:
1) недостаточно высокая выходная мощность
Перегрузка плавучей генераторного устройства ограничена с помощью поплавка и, для предотвращения опрокидывания под действием воды, ограничен также объем генератора, что не позволяет повысить выходную мощность.
2) низкая износостойкость
В известном устройстве для передачи энергии применяются цепи и зубчатые колеса, при вращении зубатые колеса изнашиваются под действием цепей, и наибольший износ вызывает попадание в цепи пыли, содержащейся в воздухе, в результате чего необходимо частое проведение технического обслуживания.
3) высокая вероятность повреждения
Провода для передачи электрической энергии расположены в русле реки и поэтому они легко повреждаются в результате столкновения с предметами, находящимися в реке. Кроме того, плавучая установка для выработки электрической энергии легко повреждается в результате окисления в паровой фазе.
Из вышеуказанного следует, что, хотя плавучая установка для генерирования электроэнергии может вырабатывать электрическую энергию, не представляется возможным повысить ее выходную мощность, и она легко может быть повреждена течением реки. В связи с этим требуется ее усовершенствование.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В связи с вышеуказанным, задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание береговой гидроэлектрической установки для генерирования электрической энергии, которая расположена над потоком для извлечения и преобразования энергии потока в электрическую энергию, с повышенной выходной мощностью и со сниженным риском повреждения течением реки.
Для решения указанной задачи настоящее изобретение предоставляет береговую гидроэлектрическую установку для генерирования электрической энергии, расположенную над потоком, для получения и преобразования энергии потока в электрическую энергию, содержащую:
корпусную секцию, содержащую платформу, расположенную над потоком на определенном расстоянии от него, и держатель, расположенный на платформе;
секцию водяного колеса, содержащую опорное устройство, один конец которого удерживается на платформе, водяное колесо, соединенное с опорным устройством на расстоянии от указанного одного конца, удерживаемого на платформе, и поплавковое устройство, соединенное с опорным устройством с возможностью отделения от него и расположенное под водяным колесом; при этом опорное устройство приспособлено для опускания водяного колеса относительно платформы, которая сохраняет расположение на указанном определенном расстоянии от потока; при этом поплавковое устройство поддерживается на поверхности воды и его положение изменяется в соответствии с изменением высоты уровня воды таким образом, что поддерживается высота расположения водяного колеса, и в результате контакта между потоком и водяным колесом вызывается вращение водяного колеса;
подвижную секцию передачи энергии, соединенную с водяным колесом и приспособленную к положению водяного колеса таким образом, что осуществляется передача энергии потока; и
секцию генерирования электрической энергии, содержащую генератор, расположенный на платформе так, что он опирается на нее, и соединенный с подвижной секцией передачи энергии, который получает кинетическую энергию от подвижной секции передачи энергии, в результате чего генерируется электрическая энергия.
В одном предпочтительном варианте осуществления водяное колесо снабжено лопастью водяного колеса, осью водяного колеса, закрепленной на лопасти водяного колеса, и первым зубчатым колесом, скрепленным с осью водяного колеса; лопасть водяного колеса вращается под действием потока, и приводятся во вращение ось водяного колеса и первое зубчатое колесо; при этом один конец опорного устройства соединен с водяным колесом, и противоположный конец соединен с держателем; причем опорное устройство выступает из верхней части держателя в направлении потока под углом вниз и образует прилежащий угол с поверхностью потока, в результате чего лопасть водяного колеса вращается под действием смещения воды, воздействующего на водяное колесо; при этом подвижная секция передачи энергии содержит первый двигательный узел, второй двигательный узел и третий двигательный узел; причем первый двигательный узел снабжен вторым зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с первым зубчатым колесом, первой осью, скрепленной со вторым зубчатым колесом, и третьим зубчатым колесом, скрепленным с первой осью; при этом второе зубчатое колесо, первая ось и третье зубчатое колесо приводятся во вращение первым зубчатым колесом, и первая ось перемещается одновременно с опорным устройством; второй двигательный узел снабжен четвертым зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с третьим зубчатым колесом, второй осью, скрепленной с четвертым зубчатым колесом, и пятым зубчатым колесом, скрепленным со второй осью; причем четвертое зубчатое колесо, вторая ось и пятое зубчатое колесо приводятся во вращение третьим зубчатым колесом; при этом третий двигательный узел снабжен шестым зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с пятым зубчатым колесом, и третьей осью, скрепленной с шестым зубчатым колесом и расположенной на держателе; причем шестое зубчатое колесо и третья ось приводятся во вращение пятым зубчатым колесом.
В другом предпочтительном варианте осуществления третий двигательный узел дополнительно содержит вспомогательный вал, соединенный с пятым и шестым зубчатыми колесами, который поддерживает пятое зубчатое колесо так, что оно вращается, взяв за основу шестое зубчатое колесо в качестве центра окружности.
В другом предпочтительном варианте осуществления опорное устройство снабжено первой опорной осью, один конец которой расположен на держателе, и второй опорной осью, один конец которой расположен на держателе; при этом противоположные концы первой и второй опорных осей расположены вблизи обеих боковых сторон лопасти водяного колеса и соединены с осью водяного колеса.
В другом предпочтительном варианте осуществления опорное устройство дополнительно снабжено первой пластиной, расположенной под первой опорной осью, второй пластиной, расположенной под второй опорной осью, первым компонентом, расположенным ниже первой пластины, и вторым компонентом, расположенным ниже второй пластины; при этом поплавковое устройство снабжено отделяемым первым поплавком, расположенным ниже первой пластины, отделяемым вторым поплавком, расположенным ниже второй пластины, первым зубом, расположенным на первом поплавке, вторым зубом, расположенным на втором поплавке, и двумя тросами, расположенными соответственно на первом и втором поплавках; при этом, когда водяное колесо поддерживается на поверхности воды, отделяемые первая и вторая пластины расположены на первом и втором поплавках, и первый и второй компоненты плотно прилегают к первому и второму зубам так, что лопасть водяного колеса не перемещается первым и вторым поплавками; а когда водяное колесо отходит от поверхности воды, первый и второй компоненты первой и второй пластин отделяются от первого и второго зубов первого и второго поплавков, причем тросы прикреплены к первой и второй опорным осям и закреплены на держателе, и нижний край первого и второго поплавков, обращенный в направлении потока, выполнен с профилем в форме лодки.
Преимущество вариантов осуществления изобретения состоит в том, что поплавковое устройство приспосабливается к уровню воды таким образом, что водяное колесо может сохранять состояние контакта с потоком. Кроме того, опорное устройство выдвинуто под углом в направлении потока, в результате чего вращаются лопасти водяного колеса. Более того, подвижная секция передачи энергии приспосабливается к высоте уровня воды, передавая энергию к генерирующему устройству для генерирования электрической энергии.
Для обеспечения возможности более полного понимания указанных задач и способов осуществления описанного здесь изобретения за приведенным ниже кратким описанием чертежей следует подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлена компоновка известного устройства, описанного в патенте Тайваня на изобретение №325821;
на фиг. 2 представлен вид сверху установки в первом предпочтительном варианте ее конструктивного исполнения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 представлен вид спереди внутренней компоновки установки в первом предпочтительном варианте ее конструктивного исполнения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4 представлен вид в поперечном разрезе, демонстрирующий состояние при низком уровне воды установки в первом предпочтительном варианте ее конструктивного исполнения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5 представлен вид в поперечном разрезе, демонстрирующий состояние при высоком уровне воды установки в первом предпочтительном варианте ее конструктивного исполнения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 6 представлен вид в поперечном разрезе, демонстрирующий экстремальное состояние установки в первом предпочтительном варианте ее конструктивного исполнения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 7 представлен вид в поперечном разрезе установки во втором предпочтительном варианте ее конструктивного исполнения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Установка в первом предпочтительном варианте ее конструктивного исполнения согласно настоящему изобретению проиллюстрирована фиг. 2, 3 и 4. Она содержит корпусную секцию 3, секцию 4 водяного колеса, подвижную секцию 5 передачи энергии и секцию 6 генерирования электрической энергии, может быть расположена над потоком 2 в береговой зоне в любых реке, ручье или речке, плотине или канале, и в ней осуществляется извлечение и преобразование кинетической энергии потока 2 в электрическую энергию.
Корпусная секция 3 содержит платформу 31, которой окружен и ограничен контейнер 311, и держатель 32, расположенный на платформе 31. В первом предпочтительном варианте конструктивного исполнения установки согласно настоящему изобретению платформа 31 смонтирована над потоком 2 на определенном расстоянии от него, и контейнер 311 может быть использован в качестве отсека для генерирования энергии и, кроме того, он может быть также смонтирован по центру потока 2. Когда канал потока 2 широкий, для увеличения выходной мощности может быть расположено по горизонтали несколько установок, выполненных согласно настоящему изобретению; при узком канале потока 2 может быть расположено несколько установок, выполненных согласно настоящему изобретению, вертикально друг над другом, так что на практике подходящее размещение установки для генерирования электрической энергии подбирается в зависимости от потока 2.
Секция 4 водяного колеса предназначена для извлечения энергии из потока и содержит поплавковое устройство 41, водяное колесо 42 и опорное устройство 43. Поплавковое устройство 41 снабжено первым поплавком 411, вторым поплавком 412, первым зубом 413, расположенным на первом поплавке 411, и вторым зубом 414, расположенным на втором поплавке 412. Первый и второй поплавки 411, 412 могут поддерживаться на поверхности потока 2.
Отделяемое водяное колесо 42 расположено на поплавковом устройстве 41 и снабжено лопастью 421 водяного колеса, осью 422 водяного колеса, закрепленной на лопасти 421 водяного колеса, и первым зубчатым колесом 423, скрепленным с осью 422 водяного колеса.
Лопасть 421 водяного колеса вращается в результате ее контакта с потоком 2 и смещения воды в потоке 2 и, кроме того, ось 422 водяного колеса и первое зубчатое колесо 423 могут приводиться во вращение. Водяное колесо 42 расположено над поплавковым устройством 41, и лопасть 421 водяного колеса поддерживается на поверхности воды, которой изменяется в соответствии с изменением уровня воды.
Как видно из фиг. 3, 4 и 5, один конец опорного устройства 43 соединен с водяным колесом 42, и противоположный конец соединен с держателем 32. Опорное устройство 43 выступает из верхней части держателя 32 в направлении потока 2 под углом вниз и образует прилежащий угол θ с поверхностью потока 2. При высоком уровне воды в потоке 2 водяное колесо 42 занимает более высокое положение над поверхностью воды, и прилежащий угол θ становится небольшим, тогда как при низком уровне воды в потоке 2 водяное колесо 42 следует за понижением уровня воды и внутренний угол увеличивается. Независимо от того, действует водяное колесо при высоком или низком уровне воды, при котором происходит смещение воды в потоке 2, лопасть 421 водяного колеса приводится во вращение.
В первом предпочтительном варианте конструктивного исполнения установки согласно настоящему изобретению опорное устройство 43 снабжено первой опорной осью 431 и второй опорной осью 432. Один конец первой и второй опорных осей 431, 432 расположен на держателе 32, противоположные концы расположены возле обеих боковых сторон лопасти 421 водяного колеса, и первая и вторая опорные оси 431, 432 соединены с осью 422 водяного колеса с помощью подшипника таким образом, что они образуют перевернутую U-образную кривую, в результате чего вызывается вращение лопастей 421 водяного колеса под действием смещения воды в потоке 2, воздействующего на водяное колесо 42. На практике водяное колесо 42 может быть соединено только с одной опорной осью, и это не должно рассматриваться как ограничение настоящего изобретения.
Как видно из фиг. 2 и 3, подвижная секция 5 передачи энергии содержит первый двигательный узел 51, второй двигательный узел 52 и третий двигательный узел 53. Первый двигательный узел 51 снабжен вторым зубчатым колесом 511, находящимся в зацеплении с первым зубчатым колесом 423, первой осью, скрепленной со вторым зубчатым колесом 511 и перпендикулярной оси 422 водяного колеса, третьим зубчатым колесом 513, скрепленным с первой осью 512, и первым корпусом 514 для размещения зубчатых колес, предназначенным для фиксации первого и второго зубчатых колес 423, 511. С наружной стороны первая ось 512 защищена стальным трубчатым защитным кожухом 515, и второе зубчатое колесо 511, первая ось 512 и третье зубчатое колесо 513 приводятся во вращение первым зубчатым колесом 423. Стальной трубчатый защитный кожух 515, находящийся с наружной стороны от первой оси 512, расположен на держателе 32, когда первая ось 512 вращается внутри стального трубчатого защитного кожуха 515, он перемещается одновременно с опорным устройством 43.
Второй двигательный узел 52 снабжен четвертым зубчатым колесом 521, находящимся в зацеплении с третьим зубчатым колесом 513, второй осью 522, скрепленной с четвертым зубчатым колесом 521, пятым зубчатым колесом 523, скрепленным со второй осью 522, и вторым корпусом для 524 для размещения зубчатых колес, предназначенным для фиксации третьего и четвертого зубчатых колес 513, 521. Вторая ось 522 расположена перпендикулярно первой оси 512 и параллельно оси 422 водяного колеса, и четвертое зубчатое колесо 521, вторая ось 522 и пятое зубчатое колесо 523 приводятся во вращение третьим зубчатым колесом 513. Водяное колесо 42 связано со второй осью 522 посредством первого двигательного узла 51.
Третий двигательный узел 53 снабжен шестым зубчатым колесом 531, находящимся в зацеплении с пятым зубчатым колесом 523, третьей осью 532, скрепленной с шестым зубчатым колесом 531 и расположенной на держателе 32, и вспомогательным валом 533 для фиксации пятого и шестого зубчатых колес 523, 531. В первом предпочтительном варианте конструктивного исполнения установки согласно настоящему изобретению третья ось 532 параллельна второй оси 522 и перпендикулярна первой оси 512, шестое зубчатое колесо 531 и третья ось 532 приводятся во вращение пятым зубчатым колесом 523. Пятое и шестое зубчатые колеса отформованы с защитными элементами 534 с наружной стороны для исключения возможности захвата пользователя пятым и шестым зубчатыми колесами 523, 531.
Первый и третий двигательные узлы 51, 53 и первая и вторая опорные оси 431, 432 состыкованы с образованием линии 7 (показанной на фигуре пунктирной линией). Линия 7 считается осью поворота, и действие рычага создается первым двигательным узлом 51 так, что при подъеме водяного колеса 42 под действием потока 2 второй двигательный узел 52 опускается, в то время как при опускании водяного колеса 42 под действием потока 2 второй двигательный узел 52 поднимается. Пятое зубчатое колесо 523 второго двигательного узла 52 вращается относительно смещенной оси вместе с шестым зубчатым колесом 531. Поэтому независимо от того, действует первый двигательный узел 51 при низком или при высоком уровне воды, он может находиться в зацеплении с третьим двигательным узлом 53, и энергия вращения секции 4 водяного колеса может непрерывно передаваться к секции 6 генерирования электрической энергии.
Первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса 423, 511, 513 и 521 являются зонтиковидными, а пятое и шестое зубчатые колеса 523, 531 представляют собой нормальное зубчатое колесо. Направление вращения вышеуказанных зонтиковидных зубчатых колес может изменяться, и скорость вращения может изменяться изменением передаточного числа. Скорость потока 2 обычно невелика, хотя в этом потоке заключено большое количество энергии, поэтому скорость вращения лопастей 521 водяного колеса тоже невелика. Однако посредством проектирования зубчатых колес с переменной скоростью вращения и изменяемым направлением вращения можно повысить скорость вращения третьей оси 532.
Держатель 32 выполнен с охватывающим пазом 321, которым охвачено шестое зубчатое колесо 531, вторым охватывающим пазом 322, которым охвачена первая ось 512, третьим охватывающим пазом 323, которым охвачена первая опорная ось 431, и четвертым охватывающим пазом 324, которым охвачена вторая опорная ось 432. Шестое зубчатое колесо 531, первая ось 512 и первая и вторая опорные оси 431, 432 имеют возможность беспрепятственного перемещения внутри первого, второго, третьего и четвертого охватывающих пазов 321, 322, 323 и 324 таким образом, что держатель 32 не создает препятствие.
Как видно из фиг. 4, 5 и 6, секция 6 генерирования электрической энергии содержит генератор 61, расположенный в контейнере 311 и снабженный осью 611 генератора, скрепленной с третьей осью 532, и муфтой 612 сцепления, размещенной в оси 611 генератора. Ось 611 генератора приводится во вращение посредством третьей оси 532, что вызывает генерирование электрической энергии, и вращение оси 611 генератора регулируется с помощью муфты 612 сцепления.
Корпусная секция 3 дополнительно содержит ряд подъемных кранов 33, расположенных над контейнером 311, и опорное устройство 43 дополнительно содержит ряд подвесок 433, расположенных над первой и второй опорными осями 431, 432. Первая и вторая опорные оси 431, 432 поднимаются подъемным краном 33, когда перемещается подвеска 433, в результате чего секция 4 водяного колеса перемещается от поверхности воды до платформы 31 для обеспечения удобства технического обслуживания.
Опорное устройство 43 дополнительно снабжено первой пластиной 434, расположенной под первой опорной осью 431, второй пластиной 435, расположенной под второй опорной осью 432, первым компонентом 436, расположенным ниже первой пластины 434, и вторым компонентом 437, расположенным ниже второй пластины 435.
Когда водяное колесо 42 поддерживается на поверхности воды, первая и вторая пластины 434, 435 расположены соответственно на первом и втором поплавках 411, 412, и первый компонент 436 плотно прилегает к первому зубу 413 для фиксации первого и второго поплавков 411, 412, которые вращаются на поверхности воды, поддерживая лопасть 421 водяного колеса. Когда водяное колесо 42 поднимается вверх и отходит от поверхности воды, первая и вторая пластины 434, 435 отделяются от первого и второго поплавков 411, 412.
В первом предпочтительном варианте конструктивного исполнения установки согласно настоящему изобретению поплавковое устройство 41 дополнительно содержит два троса 415, расположенных соответственно на первом и втором поплавках 411, 412. Тросы 415 прикреплены к первой и второй опорным осям 431, 432 и расположены на держателе 32, в результате чего первый и второй поплавки 411, 412 тянутся тросами 415 для предотвращения их уноса потоком 2. При этом нижний край первого и второго поплавков 411, 412, обращенный в направлении потока 2, выполнен в виде профиля 416 в форме лодки, и это способствует прохождению потока 2 через первый и второй поплавки 411, 412.
Как видно из фиг. 4, где показано состояние, когда водяное колесо 42 поддерживается на поверхности потока 2 при низком уровне воды, действие рычага, вызываемое первым двигательным узлом 51 вместе с осью поворота держателя 32, создается вторым двигательным узлом 52, и прилежащий угол 9 становится большим. Энергия вращения системы 42 водяного колеса все еще может передаваться к генератору 61 с помощью подвижной секции 5 передачи энергии 5 для генерирования электрической энергии.
Как видно из фиг. 5, где показано состояние, когда водяное колесо 42 держится на поверхности потока 2 при высоком уровне воды, рычажное действие, вызываемое первым двигательным узлом 51 вместе с осью поворота держателя 32, создается вторым двигательным узлом 52, и внутренний угол 9 становится небольшим. Энергия вращения водяного колеса 42 все еще может передаваться к генератору 61 с помощью подвижной секции 5 передачи энергии для генерирования электрической энергии.
В установке, предлагаемой согласно изобретению, от водяного колеса 42 могут приводиться в действие два генератора 61, соответственно с правой и левой сторон водяного колеса 42 должны быть расположены две подвижные секции 5 передачи энергии, в результате чего энергия потока 2 передается к платформе 31, и в таком случае соответственно расположены два генератора 61 для генерирования электрической энергии.
Рассмотрим со ссылкой на фиг. 7 второй предпочтительный вариант конструктивного исполнения установки согласно настоящему изобретению. Ввиду того, что второй вариант конструктивного исполнения аналогичен первому, общие признаки повторно не описываются. Разница состоит в том, что подвижная секция 5 передачи энергии содержит первое двигательное колесо 541, расположенное на оси 422 водяного колеса, второе двигательное колесо 542, расположенное на держателе 32, первый двигательный элемент 543, соединенный с первым и вторым двигательными колесами 541, 542, третье двигательное колесо 544, расположенное на держателе 32 и вращающееся одновременно со вторым двигательным колесом 542, четвертое двигательное колесо 545, расположенное на оси 611 генератора, и второй двигательный элемент 546, соединенный с третьим и четвертым двигательными колесами 544, 545.
Первое двигательное колесо 541 вращается одновременно с лопастью 421 водяного колеса, второе и третье двигательные колеса 542, 544 вращаются одновременно, и четвертое двигательное колесо 545 вращается одновременно с осью 611 генератора 61. Периферия первого и второго двигательных колес 541, 542 одновременно охвачена первый двигательным элементом 543, в результате чего второе двигательное колесо 542 вращается в результате получения им энергии от первого двигательного колеса 541. Периферия третьего и четвертого двигательных колес 544, 545 одновременно охвачена вторым двигательным элементом 546, в результате чего четвертое двигательное колесо 545 вращается в результате получения им энергии от третьего двигательного колеса 544.
Когда секция 4 водяного колеса приводится во вращение потоком 2, энергия потока 2 передается к генератору 61 для генерирования электрической энергии подвижной секцией 5 передачи энергии. На практике ось 611 генератора 61 непосредственно связана со вторым двигательным колесом 542 для достижения цели генерирования электрической энергии без использования третьего и четвертого двигательных колес 544, 545 и второго двигательного элемента 546.
Во втором предпочтительном варианте конструктивного исполнения установки согласно настоящему изобретению периферия первого двигательного колеса 541 больше периферии второго двигательного колеса 542, а периферия третьего двигательного колеса 544 больше периферии четвертого двигательного колеса 545, в результате чего может быть повышена скорость вращения оси 611 генератора и увеличена частота генерируемой электрической энергии генератора 61. Предпочтительно скорость вращения первого двигательного колеса 541 невелика, но при этом имеет место большая деформация кручения, первым двигательным элементом 543 используется цепь, и предназначенное для первого двигательного элемента 543 зубчатое колесо используется первым и вторым двигательными колесами 541, 542. Хотя скорость вращения оси 611 генератора 611 более высокая, вторым двигательным элементом 546 используется бесконечный ремень передачи, так что четвертое двигательное колесо 545 приводится во вращение посредством третьего двигательного колеса 544, и величина бесконечного ремня передачи определяется энергией. На практике первый и второй двигательные элементы 543, 546 при необходимости могут быть адаптированы к различным ситуациям и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение.
Кроме того, лопасть 421 системы 42 водяного колеса в поперечном сечении имеет V-образную форму, и прилежащий угол V-образного профиля обращен вершиной в направлении потока 2, так что сила течения потока 2 может фокусироваться на лопасти 421 водяного колеса. Предпочтительно прилежащий угол V-образного профиля в каждой лопасти 421 водяного колеса лежит в пределах от 100° до 140°, что дает возможность получить максимальное давление потока 2. Кроме того, вблизи обеих боковых сторон лопасти 421 водяного колеса могут быть расположены удерживающие листы, что дает возможность эффективно аккумулировать давление потока 2.
Из приведенного выше описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения очевидны следующие преимущества настоящего изобретения:
1. Поплавковая система 41 поддерживается на поверхности воды, в результате чего секция 4 водяного колеса и поток 2 остаются в состоянии контакта. Независимо от того, высокий или низкий уровень воды в потоке 2, лопасть 421 водяного колеса может вращаться в результате смещения воды в потоке 2.
2. Согласно описанию, приведенному выше, опорное устройство 43 выдвинуто в направлении потока 2 под углом вниз и между поверхностью потока 2 и опорным устройством 43 образован прилежащий угол θ, в результате чего лопасть 421 водяного колеса вращается потоком 2, проходящим в направлении по течению.
3. Вследствие подержания на поверхности воды первого и второго поплавков первого 411, 412, лопасть 421 водяного колеса поддерживается на поверхности воды и, кроме того, нижняя часть первого и второго поплавков 411, 412 выполнена в виде профиля 416 в форме лодки. Первый и второй поплавки 411, 412 тянутся тросами 415, и их поверхности, обращенные в направлении потока 2, выполнены в виде профиля 416 в форме лодки, и поэтому поток 2 может отклоняться, что позволяет уменьшить вибрацию лопасти 421 водяного колеса, вызываемую завихрениями.
4. Подвижная секция 5 передачи энергии вращается при переменном угле вдоль шестого зубчатого колеса 531 под действием пятого зубчатого колеса 523 второго двигательного узла 52. Вследствие этого независимо от того, действует первый двигательный узел 51 при низком или при высоком уровне воды, он может находиться в зацеплении с третьим двигательным узлом 53, и энергия вращения водяного колеса 4 может непрерывно передаваться к секции 6 генерирования электрической энергии для генерирования электрической энергии.
В заключение необходимо отметить, что при использовании установки, предлагаемой согласно настоящему изобретению, лопасть 421 водяного колеса поддерживается на поверхности воды посредством поплавкового устройства 41 и вращается за счет воздействия на нее смещения воды в потоке 2 и, кроме того, вызывается поворот оси 611 генератора с помощью подвижной секции 5 передачи энергии, приспосабливаемой к уровню воды, в результате чего генератор может генерировать электрическую энергию. Лопасть 421 водяного колеса стабилизирована поплавковым устройством 41 в форме лодки, на которое воздействует энергия потока 2, и является отделяемой для соединения с поплавковым устройством 41, так что ее можно отделить поплавкового устройства 41 для проведения технического обслуживания и соединить с поплавковым устройством 41, когда генерируется электрическая энергия. Следовательно, цели настоящего изобретения могут быть достигнуты.
Приведенное выше подробное описание относится всего лишь к двум предпочтительным вариантам осуществления изобретения и не должно рассматриваться как ограничивающее изобретение. Следует понимать, что может быть выполнено много других модификаций и вариантов, не выходящих за пределы сущности и объема изобретения, определяемых приведенной ниже формулой изобретения.
1. Береговая гидроэлектрическая установка для генерирования электрической энергии, расположенная над потоком, для получения и преобразования энергии потока в электрическую энергию, содержащая:
корпусную секцию, содержащую платформу, расположенную над потоком на определенном расстоянии от него, и держатель, расположенный на платформе;
секцию водяного колеса, содержащую опорное устройство, один конец которого удерживается на платформе, водяное колесо, соединенное с опорным устройством на расстоянии от указанного одного конца, удерживаемого на платформе, и поплавковое устройство, соединенное с опорным устройством с возможностью отделения от него и расположенное под водяным колесом; при этом опорное устройство приспособлено для опускания водяного колеса относительно платформы, которая сохраняет расположение на указанном определенном расстоянии от потока; при этом поплавковое устройство поддерживается на поверхности воды и его положение изменяется в соответствии с изменением высоты уровня воды таким образом, что поддерживается высота расположения водяного колеса, и в результате контакта между потоком и водяным колесом вызывается вращение водяного колеса;
подвижную секцию передачи энергии, соединенную с водяным колесом и приспособленную к положению водяного колеса таким образом, что осуществляется передача энергии потока; и
секцию генерирования электрической энергии, содержащую генератор, расположенный на платформе так, что он опирается на нее, и соединенный с подвижной секцией передачи энергии, который получает кинетическую энергию от подвижной секции передачи энергии, в результате чего генерируется электрическая энергия.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что водяное колесо снабжено лопастью водяного колеса, осью водяного колеса, закрепленной на лопасти водяного колеса, и первым зубчатым колесом, скрепленным с осью водяного колеса; лопасть водяного колеса вращается под действием потока, и приводятся во вращение ось водяного колеса и первое зубчатое колесо; при этом один конец опорного устройства соединен с водяным колесом, и противоположный конец соединен с держателем; причем опорное устройство выступает из верхней части держателя в направлении потока под углом вниз и образует прилежащий угол с поверхностью потока, в результате чего лопасть водяного колеса вращается под действием смещения воды, воздействующего на водяное колесо; при этом подвижная секция передачи энергии содержит первый двигательный узел, второй двигательный узел и третий двигательный узел; причем первый двигательный узел снабжен вторым зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с первым зубчатым колесом, первой осью, скрепленной со вторым зубчатым колесом, и третьим зубчатым колесом, скрепленным с первой осью; при этом второе зубчатое колесо, первая ось и третье зубчатое колесо приводятся во вращение первым зубчатым колесом, и первая ось перемещается одновременно с опорным устройством; второй двигательный узел снабжен четвертым зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с третьим зубчатым колесом, второй осью, скрепленной с четвертым зубчатым колесом, и пятым зубчатым колесом, скрепленным со второй осью; причем четвертое зубчатое колесо, вторая ось и пятое зубчатое колесо приводятся во вращение третьим зубчатым колесом; при этом третий двигательный узел снабжен шестым зубчатым колесом, находящимся в зацеплении с пятым зубчатым колесом, и третьей осью, скрепленной с шестым зубчатым колесом и расположенной на держателе; причем шестое зубчатое колесо и третья ось приводятся во вращение пятым зубчатым колесом.
3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что третий двигательный узел дополнительно содержит вспомогательный вал, соединенный с пятым и шестым зубчатыми колесами, который поддерживает пятое зубчатое колесо так, что оно вращается, взяв за основу шестое зубчатое колесо в качестве центра окружности.
4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что опорное устройство снабжено первой опорной осью, один конец которой расположен на держателе, и второй опорной осью, один конец которой расположен на держателе; при этом противоположные концы первой и второй опорных осей расположены вблизи обеих боковых сторон лопасти водяного колеса и соединены с осью водяного колеса.
5. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что опорное устройство дополнительно снабжено первой пластиной, расположенной под первой опорной осью, второй пластиной, расположенной под второй опорной осью, первым компонентом, расположенным ниже первой пластины, и вторым компонентом, расположенным ниже второй пластины; при этом поплавковое устройство снабжено отделяемым первым поплавком, расположенным ниже первой пластины, отделяемым вторым поплавком, расположенным ниже второй пластины, первым зубом, расположенным на первом поплавке, вторым зубом, расположенным на втором поплавке, и двумя тросами, расположенными соответственно на первом и втором поплавках; при этом, когда водяное колесо поддерживается на поверхности воды, отделяемые первая и вторая пластины расположены на первом и втором поплавках, и первый и второй компоненты плотно прилегают к первому и второму зубам так, что лопасть водяного колеса не перемещается первым и вторым поплавками; а когда водяное колесо отходит от поверхности воды, первый и второй компоненты первой и второй пластин отделяются от первого и второго зубов первого и второго поплавков, причем тросы прикреплены к первой и второй опорным осям и закреплены на держателе, и нижний край первого и второго поплавков, обращенный в направлении потока, выполнен с профилем в форме лодки.
