СДВОЕННАЯ БЕСПЛОТИННАЯ ГИДРОТУРБИНА ФЕДЧИШИНА В.Г. Российский патент 1998 года по МПК F03B13/12 

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано при создании автономных экологически чистых источников электрической энергии, не требующих строительства или изменения русла рек и проток.

Известна гидротурбина, содержащая корпус с генератором и мультипликатором, вал отбора мощности, несущую стойку и ротор с лопастями.

Однако такие конструктивные решения не обеспечивают горизонтального уравновешенного расположения ротора для возможности повышения крутящего момента на валу отбора мощности (SU, авт.св. N 1285182, кл. F 03 B 13/12, 1987).

Технической задачей настоящего изобретения является увеличение вырабатываемой мощности гидротурбины и сведение к нулю разворачивающих сил.

Поставленная задача достигается тем, что гидротурбина содержит два горизонтально и соосно расположенных ротора, симметрично размещенных по обе стороны на несущей полой вертикальной стойке обтекаемой формы, которая, при необходимости, может быть герметизированной или поворотной.

Из патентной и научно-технической информации не известны источники, содержащие сведения об аналогичных технических решениях, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, а также свойства, совпадающие со свойствами заявляемого решения, поэтому можно считать, что оно обладает существенными отличиями, позволяющими при практическом осуществлении создать новый тип эффективного преобразователя энергии водных течений в электрическую.

На фиг. 1 изображена стационарная установка нескольких гидротурбин под днищем поставленного на якорь несамоходного плавсредства, вид сверху; на фиг. 2 - вид спереди (по течению) на фиг.1; на фиг.3 показан способ поворотного размещения гидротурбины по бортам судна; на фиг.4 - на надводной платформе; на фиг.5 изображена в аксонометрии донная герметизированная гидротурбина; на фиг.6 показана спаренная установка двух гидротурбин (с размещением генераторов и мультипликаторов в одном корпусе), вид сбоку; на фиг.7 - вид спереди (по течению) на фиг.6; на фиг.8 - разрез А-А на фиг.6 на роторы и основание; на фиг.9 - кинематическая развязанное соединение на общую нагрузку валов отбора мощности от роторов.

Гидротурбина содержит корпус 1, генератор 2, конусную консоль 3, удлиненный вал отбора мощности 4, мультипликатор 5, ротор со сдвоенными лопастями 7.

Гидротурбина дополнительно содержит несущую полную вертикальную стойку 8 обтекаемой формы, второй идентичный ротор 9 со сдвоенными лопастями 10, горизонтально расположенные консоли 11 и 3 также обтекаемой формы, конические шестерни 12 и 13. Гидротурбина с герметизированным (размещенным под водой) одинарным корпусом 1 или спаренным корпусом 14 дополнительно снабжена баллоном 15 со сжатым воздухом и выравнивающим давление редуктором 16.

При навесном исполнении несущая полая вертикальная стойка 8 закреплена на поворотном транцевом кронштейне 17. При стационарной установке спаренной гидротурбины на бетонном основании 18, с одновременным надводным расположением корпуса 14, стойки 8 удлинены, а на течениях с глубиной, превышающей высоту стоек 8, бетонное основание 18 снабжено жесткой (сварной или разборной) рамой требуемой высоты (не показаны). На больших глубинах (в протоках), многократно превышающих высоту вертикальной стойки 8, гидроагрегат снабжен устанавливаемой понтонной платформой, удерживаемой под водой врастяжку тросами (не показана). Для этого можно использовать платформу.

Гидротурбина работает следующим образом.

Первоначально (при заводской сборке) сдвоенные лопасти 7 и 10 устанавливаются и фиксируются с ориентацией их плоскостей на ось развернутой по потоку лопасти 7, которая может располагаться в верхнем (фиг.6) или нижнем (фиг. 5 и 7) положениях.

В омываемом потоке вращающиеся лопасти осуществляют "циклоидное качение", при этом каждая лопасть за один оборот ротора разворачивается вокруг своей оси в обратную сторону на пол-оборота (ω_p= -2,0ω_л) и создает крутящий момент, изменяющийся по синусоидальному закону.

Вращение противоположных роторов - однонаправленное, поэтому разворачивающие усилия сведены к нулю.

Направления вращения роторов на стойках 8 (фиг.6) противоположны, так как в этом случае лопасти 7 одной стойки 8 оказывают минимальное экранирование лопастей 7 другой стойки 8.

Использование: в гидроэнергетике при создании автономных экологически чистых источников электрической энергии, не требующих строительства плотин. Сущность изобретения: гидротурбина содержит два горизонтально и соосно расположенных ротора, симметрично размещенных по обе стороны на несущей полой вертикальной стойке обтекаемой формы, которая, при необходимости, может быть герметизированной или поворотной. 4 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Сдвоенная бесплотинная гидротурбина, содержащая корпус с генератором и мультиплектором, удлиненный вал отбора мощности, несущую стойку и соосные роторы с лопастями, кинематически связанные коническими шестернями с валом преобразователя энергии и имеющие однонаправленное вращение, отличающаяся тем, что роторы с лопастями размещены под водой, при этом лопасти выполнены сдвоенными и постоянно ориентированы своими плоскостями на ось развернутой по потоку верхней или нижней лопасти, а роторы размещены на расположенных по обе стороны от несущей стойки консолях обтекаемой формы и кинематически связаны с мультипликатором своими выходными карданными валами. 2. Гидротурбина по п.1, отличающаяся тем, что герметизированный подводный генераторный корпус дополнительно снабжен закрепленными снаружи сменным баллоном со сжатым воздухом и выравнивающим внутренее и внешнее давление редуктором. 3. Гидротурбина по п.1, отличающаяся тем, что при навесном размещении под днищем стоящего на якоре судна несущая стойка закреплена на поворотном гранцевом кронштейне. 4. Гидротурбина по п.1, отличающаяся тем, что при надводном расположении генераторного корпуса на течении, превышающем высоту несущей стойки, последняя соединена с донным основанием посредством дополнительно установленной промежуточной рамы. 5. Гидротурбина по п.1, отличающаяся тем, что при установке на глубинном течении она закреплена сверх и/или снизу утапливаемой под воду понтонной платформы.