ВОДЯНОЕ КОЛЕСО И СПОСОБ ЖЕСТКОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЕГО ОСИ НА ДНЕ ВОДОТОКА Российский патент 1994 года по МПК F03B7/00 

Изобретение относится к гидравлическим машинам и двигателей, в частности к водяным колесам, и может быть использовано для получения электроэнергии, приведения в действие машин и механизмов. Водяное колесо, преимущественно, предназначено для использования на реках с пологими берегами и малых водотоках, а также для получения больших крутящих усилий.

Известно водяное колесо (турникет), состоящее из полых элементов: подставки с куполом, диска с шарнирно закрепленными радиальными лопатками и устройством блокировки, нижний конец опоры которого крепится к дну водотока тросами с бетонным покрытием.

Данная конструкция сложна и имеет дополнительное сопротивление при вращении от воздушных полостей лопаток и их отклонения вверх от большей плотности, вниз от меньшей по отношению к объему воды, вытесненной ими.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является водяное колесо, содержащее горизонтальный диск с вертикальными поворотными лопатками, вертикальную ось вращения, нижний конец которой жестко закреплен в дне водотока.

Применение данного колеса на реках с пологими берегами требует балку с мощными опорами, чтобы закрепить верх оси, а на малых водотоках не дает возможность использовать большую часть русла и получать большие крутящие усилия.

Цель изобретения - расширение области применения.

Указанная цель достигается тем, что водяное колесо, содержащее ось, жестко закрепленную на дне водотока, горизонтальный диск, установленный на оси, вертикальные поворотные лопатки, шарнирно связанные с диском, снабжено отклоняющим устройством. Последнее выполнено в виде полосы скольжения, установленной на концах стоек, закрепленных на дне под половиной колеса со стороны берега. Полоса скольжения имеет возможность отклонять лопатки до горизонтального положения, причем пара лопатка-полоса скольжения выполнена из стали или пластмассы.

Способ жесткого закрепления оси выполняется поднятием ее на высоту в несколько десятков метров и сбрасывания, при этом вертикальность падения достигается временно укрепленным на ее верхнем конце стабилизатором.

На фиг. 1 изображено водяное колесо, вид сбоку; на фиг. 2 - водяное колесо, вид сверху; на фиг. 3 - ось колеса сбоку; на фиг. 4 - временно установленный стабилизатор; на фиг. 5 - ось, поднятая на высоту; на фиг. 6 - ось, укрепленная в дне водотока.

Водяное колесо состоит из оси 1, жестко закрепленной в дне водотока, на которую одет диск 2 с вертикальными шарнирно закрепленными, поворотными лопатками 3, которые имеют возможность отклоняться от вертикального положения до плоскости диска на шарнирах 4 с помощью отклоняющего устройства, выполненного в виде полосы скольжения 5, установленной на концах стоек 6, закрепленных на дне водотока под половиной колеса со стороны берега. Причем пара лопатка-полоса скольжения выполнена из стали или пластмассы. Ось 1 имеет, жестко скрепленный с ней, стопорный фланец 7, расположенный на уровне дна. При закреплении в слабых грунтах (ил, песок, супесь, суглинок, глина и т. п. ) ниже фланца 7 на оси 1 устраивается анкер 8 в виде стабилизатора (четыре треугольные пластины приваренные к оси).

Водяное колесо работает следующим образом.

На лопатки 3, находящиеся в вертикальном положении, набегает поток воды и приводит их во вращательное движение вместе с диском 2. При этом лопатки 3, встречая отклоняющее устройство, поворачиваются в горизонтальное положение, скользя по полосе 5 навстречу потоку с небольшим гидродинамическим сопротивлением воды и трения скольжения. За отклоняющим устройством лопатки 3 опускаются в вертикальное положение под действием собственной силы тяжести и принимают напор воды.

Способ жесткого закрепления оси водяного колеса в дне водотока заключается в следующем.

В подготовительные работы входит укрепление съемного, состоящего из двух половин, стабилизатора 9 на верхнем конце оси 1 с помощью болтовых соединений 10. Далее, ось 1 за петли 11 стропами 12 и внешней подвеской 13 крепится к вертолету 14, который поднимает ее и транспортирует к месту установки. Подняв ось на расчетную высоту, определяемую в результате расчетов и натурных испытаний, экипаж сбрасывает ее вниз. Вертикальность падения оси обеспечивается временно укрепленным стабилизатором 9 и при слабых грунтах, анкером 8. Достигнув необходимой скорости, ось 1 вонзается в дно водотока до стопорного фланца 7, который, создавая большое сопротивление, препятствует входу оси в грунт ниже расчетной глубины. При этом, в слабых грунтах, анкер 8 полностью входит в дно. Для каменистых и галечниковых грунтов анкер 8 не нужен, так как их прочность достаточна, чтобы выдерживать эксплуатационные нагрузки от водяного колеса. После этого временный стабилизатор 9 снимают и на оси 1 монтируют водяное колесо, а под его береговой половиной отклоняющее устройство, путем забивки стоек 6 в слабый грунт и замоноличивания бетоном в каменистый.

Предлагаемая конструкция водяного колеса и способ закрепления его оси в дне водотока позволяют расширить область применения за счет отклонения лопаток, движущихся против потока, в горизонтальное положение и освобождения части пространства под береговой половиной колеса. (56) Патент Швейцарии N 632807, кл. F 03 B 7/00, 1982.

Использование: для получения электроэнергии. Сущность изобретения: вертикальная ось жестко закреплена на дне водотока. Горизонтальный диск установлен на оси. Вертикальные поворотные лопатки шарнирно связаны с диском. Отклоняющее устройство выполнено в виде полосы скольжения, установленной на концах стоек, закрепленных на дне под половиной колеса со стороны берега с возможностью отклонения лопаток до горизонтального положения. Пара лопатка - полоса выполнена из стали или пластмассы. Ось поднимают в несколько десятков метров и сбрасывают. Вертикальность падения достигают временно укрепленным на ее верхнем конце стабилизатором. 2 с. п. ф-лы, 6 ил.

1. Водяное колесо, содержащее вертикальную ось, жестко закрепленную на дне водотока, горизонтальный диск, установленный на оси, вертикальные поворотные лопатки, шарнирно связанные с диском, отличающееся тем, что колесо снабжено отклоняющим устройством выполненным в виде полосы скольжения, установленной на концах стоек, закрепленных на дне под половиной колеса со стороны берега с возможностью отклонения лопаток до горизонтального положения, причем пара лопатка - полоса скольжения выполнена из стали или пластмассы. 2. Способ жесткого закрепления оси водяного колеса на дне водотока, отличающийся тем, что ось поднимают на высоту в несколько десятков метров и сбрасывают, при этом вертикальность падения достигается временно укрепленным на ее верхнем конце стабилизатором.