ДОННАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2001 года по МПК F03B17/00 

Изобретение относится к области гидроэнергетики, к строительству гидроэлектростанции донного типа, не требующей строительства плотины.

Известна свободнопоточная гирляндная гидросиловая установка, содержащая несколько параллельно расположенных гирлянд поперечных турбин. Каждая последующая гирлянда затяжеляется дополнительными грузами или весом конструкции турбин настолько, чтобы она погружалась в слой потока с энергией, неутилизированной предыдущей гирляндой (см., авторское свидетельство СССР N 190284 A, МПК 7 F 03 В 17/00, 30.01.1967).

Данная установка нарушает судоходство по реке.

Известна свободнопоточная гидроэнергетическая установка, содержащая закрепленные на силовом тросе турбины. Динамическая опора установки выполнена в виде поперечного ротора, соединенного с трубчатым поворотным кожухом. На фронтальной опоре установлен кожух и мультипликатор, состоящий из шестерни и двух зубчатых колес. Трос пропущен через кожухи на фронтальной и конечной опорах и образует петлю с двумя параллельными ветвями. Концы троса закреплены на противоположных цапфах зубчатых колес. Турбины закреплены на силовом тросе с возможностью вращения в противоположные стороны на разных его ветвях. Шестерня мультипликатора соединена с генератором (см. патент Российской Федерации N 2049929 C1, МПК 7 F 03 В 17/00, 10.12.1995).

Однако и данная установка нарушает судоходство по реке.

Задачей изобретения является создание русловой гидроэлектростанции, не нарушающей судоходство по реке и ее экологию. Данный технический результат достигается за счет того, что с помощью системы тросов (канатов), расположенных в форме парабол, необходимо распределить гидротурбины в придонном слое потока воды, что позволяет не нарушать судоходство и экологию и удешевляет строительство электростанции, т.к. не требует строительства плотины.

Изобретение поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 изображен вид сверху на электростанцию, а на фиг. 2 представлена цепная передача от гидротурбин к валу электрогенератора.

Гидротурбины 1 изготавливаются из упругого полотна (например, кордового) в виде одной детали и потоком воды сосредотачиваются на гибком валу 2 так, что оказываются только на закругленных участках гибких валов 2, а прямолинейные их участки находятся около берега и близки друг к другу.

Хотя длины гибких валов 2 различны, но число гидротурбин 1 на них одинаково. Электростанция может иметь многие десятки гидротурбин 1, смонтированных на нескольких гибких валах 2 и под напором текущей воды они вытягиваются от одного берега до другого, приобретая при этом форму парабол, захватывая весь участок быстрого течения реки. Между гидротурбинами 1 надо надевать на вал 2 толстые шайбы из пенопласта, которые приподнимают гибкий вал 2 от дна реки, и тогда гидротурбины 1 под напором потока воды будут вращаться около самого дна реки.

Одни концы 3 всех гибких валов 2 крепятся на силовом тросе 4 у противоположного берега. Силовой трос 4 крепится на береговых битенгах 5 перпендикулярно течению реки.

Крепление концов 3 на силовом тросе 4 осуществляется с помощью вертлюгов-подшипников 6 и роликовых блоков 7, почти вплотную связанных между собой отрезками тросов. Другие концы 8 этих гибких валов 2 передают вращение генераторам 9, установленным в здании 10 данной ГЭС.

Между концами 8 гибкого вала 2 и генератором 9 находятся два промежуточных вала 11 и 12. Гибкий вал 2 крепится к валу 11, находящемуся почти на уровне дна реки в искусственном заливчике 13, а другой промежуточный вал 12 находится выше и точно над ним, но на уровне генераторного вала 14 и на одной геометрической оси с ним (поэтому на фиг. 1 вал 11 не виден).

Вал 11 и вал 12 связаны между собой цепной передачей 15 (см. фиг. 2).

На этом же берегу (в сторону против течения реки, см. фиг. 1) почти рядом со зданием ГЭС надо прорыть еще один заливчик 16 и еще 3-ий заливчик 17, но на противоположном берегу реки.

В заливчиках 16 и 17 крепится на береговых битенгах 5 силовой трос 4. Перемещая связанные между собой роликовые блоки 7 по силовому тросу 4, можно с помощью лебедок 18 и 19 одновременно пришвартовывать все гибкие валы 2 к берегу, а если понадобиться и подтянуть их на берег с помощью лебедки 20, но только на берег надо подтягивать по одному валу 2, начиная с того вала, у которого больше длина, т.е. с того, который ближе к берегу.

Донные ролики 21 и 22 оттягивают вниз лебедочные тросы от лебедок 18 и 19, приближая их к уровню дна реки.

Каждый из этих роликов крепится около дна к двум сваям 23, вбитым глубоко в грунт.

Еще 6 штук свай 23 вбиваются для битенгов 5, но на большую глубину, т.к. они удерживают напор воды от всех гибких валов 2.

И еще 4 штуки свай 23 вбивают для каждого промежуточного вала 11 и 12, на которых монтируется цепная передача 15 (см. фиг.2).

Особенно большое напряжение от гибкого вала 2 испытывает вал 11, поэтому его должен удерживать усиленный подшипник 24 радиально-осевой нагрузки. Надо предусмотреть скользящее устройство по сваям 23 для подъема вала 11 вверх до уровня чуть выше поверхности воды.

Разумеется, этот подъем должен выполняться при пришвартованных к берегу всех гибких валах 2.

С помощью цепной передачи 15 можно увеличить обороты вала 12, а значит, и обороты электрогенератора.

Обороты генераторного вала 14 регулируются с помощью коробки скоростей, установленной в здании ГЭС.

В зимнее время около цепной передачи 15 надо подогревать воду бойлерами.

Бойлеры надо ставить также и около тросов, идущих от донных роликов 21 и 22.

Во время весеннего ледохода надо всю систему гибких валов 2 вытягивать на берег и еще: если на данном участке реки бывают ледовые заторы, то надо сооружать около берегов ледорезы, ледоломы 25 на расстоянии, примерное в ста метрах выше станции (см. фиг. 1), а также вынутый грунт при формировании заливчиков 13 и 16 надо использовать для строительства насыпи 26 и прилегающей к ней отводной береговой стенки 27.

Эта насыпь 26 и эта стенка 27 нужны для защиты станции от весеннего ледохода.

Электростанция предназначена для преобразования энергии течения реки в электрическую энергию. Электростанция содержит четырехтросовые гибкие валы различной длины в форме параболы с установленным на них посредством скользящей подвески одинаковым количеством гидротурбин. Последние изготовлены из упругого полотна в виде одной детали и расположены под воздействием течения реки на закруглениях валов. Между гидротурбинами на валы надеты пенопластовые шайбы, приподнимающие их от дна реки. Одни концы всех гибких валов связаны по вертикали вверх посредством цепной передачи со своими электрогенераторами, установленными в здании электростанции. Другие концы гибких валов около другого берега в одном месте соединены с роликовыми блоками в единой связке с подшипниками с силовым тросом, концы которого пришвартованы на береговых битенгах. Роликовые блоки установлены на силовом тросе с возможностью перемещения и соединены с двумя лебедками, установленными на разных берегах. Конструкция электростанции позволяет вырабатывать электроэнергию, не нарушая судоходства. 2 ил.

Электростанция, содержащая четырехтросовые гибкие валы различной длины в форме параболы с установленным на них посредством скользящей подвески одинаковым количеством гидротурбин, изготовленных из упругого полотна в виде одной детали и расположенных под воздействием течения воды на закруглениях валов, причем между гидротурбинами на валы надеты пенопластовые шайбы, приподнимающие их от дна реки, одни концы всех гибких валов связаны по вертикали вверх посредством цепной передачи со своими электрогенераторами, установленными в здании электростанции, а другие концы гибких валов около другого берега в одном месте соединены с роликовыми блоками в единой связке с подшипниками с силовым тросом, концы которого пришвартованы на береговых битенгах, причем роликовые блоки установлены на силовом тросе с возможностью перемещения и соединены с двумя лебедками, установленными на разных берегах.