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, не утилизированной 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 электростанция содержит несколько параллельно и равномерно расположенных от берега до берега в длину участка реки четырехтросовых гибких валов с гидротурбинами, подобными гребным винтам судов, изготовленными из полимеров. Гидротурбины отделены друг от друга длинными втулками из пенопласта с прочным поверхностным слоем и зафиксированы на каждом гибком валу посредством двух зажимов в хвостовой части валов. Головные части гибких валов укреплены в картерах. В каждом картере осуществлена посредством конической зубчатой передачи связь гибких валов с расположенным перпендикулярно силовым валом. Каждый картер скреплен со своим роликовым блоком, смонтированным на силовом тросе, лежащем на дне реки. Концы силового троса заделаны на береговых сваях-битенгах в искусственных заливчиках. При этом на некотором расстоянии от картеров каждый гибкий вал пропущен через продольно-осевое отверстие трехгранной удлиненной пирамиды для подъема гибких валов от дна реки и исключения задевания лопастей гидротурбин за дно. Один конец силового вала зафиксирован на последнем картере, а другой конец соединен по вертикали вверх с валом генератора посредством цепной передачи, причем направление вращения двух любых соседних валов противоположно за счет выполнения гидротурбин левого и правого вращения. Все это позволяет не нарушать судоходство по реке, ее экологию и удешевляет строительство электростанции, так как не требует строительства плотины.

Изобретение поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 изображен картер с системой конических зубчатых колес (вид со стороны гибкого вала), на фиг. 2 - вид на картер сверху, на фиг. 3 - вид на картер сбоку по направлению оси силового вала, а на фиг. 4 схематично представлен вид сверху на донную электростанцию.

Гидротурбины 1 электростанции подобны по своей конструкции гребным винтам судов, но изготовленных из легких и прочных полимеров. В центральной части гидротурбин 1 выполнены по 4 отверстия, и четырехтросовой гибкий вал 2 пропускается в эти отверстия через все гидротурбины 1, и фиксируется на незакрепленном конце гибкого вала 2 только последняя гидротурбина 1. Между гидротурбинами 1 на гибкий вал 2 монтируются длинные и толстые втулки 3, изготовленные из пенопласта с прочным поверхностным слоем, которые чуть-чуть удерживают на плаву весь вал 2 (если нет течения), но под действием течения воды все гидротурбины 1 будут вращаться около самого дна реки.

Головные концы 4 всех гибких валов 2 через систему конических зубчатых колес связаны с силовым валом 5, который вращает генератор 6, а хвостовые концы всех гибких валов 2 ни с чем не связаны, и на этих концах устанавливают зажимы 8 (по двум зажимам на каждый вал 2), которые удерживают все гидротурбины 1 на валу 2. Система зубчатых колес монтируется в картере 9 на двух толстых пустотелых шлицевых валах 11 и 12, скрещивающихся валах, перпендикулярных друг другу (см. фиг.1 и 2). На фиг.2 крышка 10 картера не изображена. Все детали в картере 9 и сам картер надо изготавливать из капрона или иного полимера. Вал 11, за который крепится гибкий вал 2, расположен ближе к днищу картера 9, а вал 12, через внутреннюю полость которого протягивается силовой вал 5, расположен чуть выше. На наружной поверхности вала 11 и вала 12 выполнены шлицы с овальными кромками по всей длине этих валов. Аналогичные шлицы выполнены и на внутренних поверхностях всех четырех 13, 14, 15, 16 конических зубчатых колес. На толстых боковых стенках картера 9 выполнено по одному отверстию, которые являются подшипниками скольжения для вала 11 и вала 12, но без смазки. Все четыре зубчатых колеса 13, 14, 15, 16 от продольного их смещения на валах 11 и 12 фиксируются, подгоняются с помощью длинных и коротких втулок 17 и антифрикционных шайб 18 (см. фиг.1 и 2). Сами втулки 17 на этих валах фиксируются заклепками. С наружной стороны картера 9 концы валов 11 и 12 фиксируются шайбами 19 и втулками 20, но эти втулки 20 на этих валах крепятся заклепками 21 (см. фиг.1). Все заклепки и шайбы также изготавливаются из капрона, и поэтому процесс клепки здесь выполняется без молотка, так как образование заклепочной головки производится с помощью медной обжимки-насадки, вставляемой в гнездо электропаяльника. Та втулка 22, которая непосредственно связана с гибким валом 2, должна быть большого диаметра и также со шлицевым отверстием. Эта втулка 22 закрепляется на валу 11 двумя заклепками 23 (см. фиг.2). В этой втулке 22 просверлены четыре продольных отверстия 24, параллельных оси вала 11. За эти отверстия 24 привязываются четыре конца гибкого вала 2, но за каждое отверстие по одному тросу, эти концы тросов стягивают скобообразным зажимом 25. Каждую втулку 26 и 27 надо крепить на валу 11 двумя заклепками, так как осевая нагрузка гибкого вала 2 очень велика. На некотором расстоянии от своих картеров 9 каждый гибкий вал 2 надо пропустить через продольно-осевое отверстие в пирамиде 28. Эта удлиненная трехгранная легкая пирамида 28 будет лежать на дне реки, а та часть гибкого вала 2, которая выходит из отверстия этой пирамиды 28, будет приподнята от дна реки. Размер пирамиды 28 должен быть таким, чтобы лопасти всех гидротурбин 1 не скребли дно реки.

Для увеличения вращающегося момента силового вала 5 необходимо, чтобы любые два соседних гибких вала 2 вращались в противоположные стороны. Для этого надо на заводе изготавливать гидротурбины 1 так, чтобы одна половина числа всех гидротурбин 1 были правого вращения, а другая половина - левого вращения, и одновременно при этом надо в картере 9 на валу 12 переставить местами зубчатые колеса 14 и 16. Силовой вал 5 также состоит из четырех тросов, протянутых через внутренние полости всех картерных валов 12, между закрепками 17 и 29, а это значит, что при вращении вала 12 будет вращаться и силовой вал 5. Силовой вал 5 вращается почти на уровне дна реки, а уровень вала электрогенератора - выше на несколько метров, поэтому около здания ГЭС устанавливается на сваях цепная передача 30, передающая вращение от силового вала 5 к валу генератора. Картер 9 крепится закрепками к кромке 31 роликового блока 32 путем захвата двойного нахлеста этой кромки 31: сверху - крышкой 10 картера 9, а снизу - придонной пластиной 33, приклепанной к днищу картера 9 (см. фиг. 3). Как видно из фиг. 3, крышка 10 имеет изгиб, приближая ее кромку к кромке 31 роликового блока 32. Все роликовые блоки 32 связаны между собою равными и короткими по длине отрезками тросов. Роликовые блоки 32 можно перемещать по силовому тросу 34 с помощью лебедок 35, 36, 37, т.е. можно пришвартовывать к берегу и вывозить от берега (к речному дну) все гидротурбины 1, а с помощью лебедки 38 - вытягивать их по одному на берег. Лебедки 35 и 36 - пришвартовывают, а лебедка 37 вывозит их. В искусственных заливчиках 40 и 41 надо устанавливать на сваях прижимные ролики 42, которые приближают, прижимают тросы лебедок 35, 36, 37 к уровню дна этих заливчиков, а значит и к уровню дна реки. Концы 34 силового троса заделывают на береговых сваях-битенгах 39, забитых в дно искусственных заливчиков 40 и 41.

Если берег реки около электростанции низкий, то надо сооружать ледорезы, ледоломы, земляную насыпь и прилегающую к ней береговую стенку - для отвода льда от берега.

Зимой надо подогревать воду бойлерами, но только в тех местах, где тросы соприкасаются с поверхностью воды.

Изобретение предназначено для преобразования энергии течения реки в электрическую энергию. Электростанция содержит несколько параллельно и равномерно расположенных от берега до берега в длину участка реки четырехтросовых гибких валов с гидротурбинами. Последние подобны гребным винтам судов, изготовленных из полимеров, отделенных друг от друга длинными втулками из пенопласта с прочным поверхностным слоем и зафиксированных на каждом гибком валу посредством двух зажимов в хвостовой части валов. Головные части гибких валов укреплены в картерах. В каждом картере осуществлена посредством конической зубчатой передачи связь гибких валов с расположенным перпендикулярно силовым валом. Каждый картер скреплен со своим роликовым блоком, смонтированным на силовом тросе, лежащем на дне реки. Концы силового троса заделаны на береговых сваях-битенгах в искусственных заливчиках. При этом на некотором расстоянии от картеров каждый гибкий вал пропущен через продольно-осевое отверстие трехгранной удлиненной пирамиды для подъема гибких валов от дна реки и исключения задевания лопастей гидротурбин за дно. Один конец силового вала зафиксирован на последнем картере, а другой конец соединен по вертикали вверх с валом генератора посредством цепной передачи. Причем направление вращения двух любых соседних валов противоположно за счет выполнения гидротурбин левого и правого вращения. Конструкция электростанции позволяет вырабатывать электроэнергию, не нарушая судоходства. 4 ил.

Электростанция, содержащая несколько параллельно и равномерно расположенных от берега до берега в длину участка реки четырехтросовых гибких валов с гидротурбинами, подобными гребным винтам судов, изготовленными из полимеров, отделенными друг от друга длинными втулками из пенопласта (с прочным поверхностным слоем), и зафиксированных на каждом гибком валу посредством двух зажимов в хвостовой части валов, причем головные части гибких валов укреплены в картерах, в каждом картере осуществлена посредством конической зубчатой передачи связь гибких валов с расположенным перпендикулярно силовым валом, каждый картер скреплен со своим роликовым блоком, смонтированным на силовом тросе, лежащем на дне реки, концы силового троса заделаны на береговых сваях-битенгах в искусственных заливчиках, при этом на некотором расстоянии от картеров каждый гибкий вал пропущен через продольно-осевое отверстие трехгранной удлиненной пирамиды для подъема гибких валов от дна реки исключения задевания лопастей гидротурбин за дно, один конец силового вала зафиксирован на последнем картере, а другой конец соединен по вертикали вверх с валом генератора посредством цепной передачи, причем направление вращения двух любых соседних валов противоположно за счет выполнения гидротурбин левого и правого вращения.