ГИДРОГЕНЕРАТОР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК F03B7/00 F03B13/00 F03B17/06 

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано при создании стационарных и транспортируемых гидроустановок модульного типа, предназначенных для самостоятельного использования, а также для их комплектования в автономные блочные гидроэлектростанции.

Известен гидрогенератор, содержащий вал, снабженный сателлитными звеньями, содержащими лопасти, оси которых соединены с шестернями (см. RU 2050466 С1, кл. F 03 D 7/06, 20.12.1995).

Недостатком указанного гидрогенератора является необходимость герметичного исполнения всей его конструкции, а также невысокая надежность из-за применения лопастей, укрепленных одним концом.

Технический результат заключается в использовании с максимальной эффективностью энергии течения воды при предельно возможной простоте конструкции, в повышении ее надежности и технологичности при изготовлении, а также при эксплуатации и обеспечивается за счет того, что в генераторе, содержащем вал, снабженный сателлитными звеньями, содержащими лопасти, оси которых соединены с шестернями, согласно изобретению на не вращающемся вокруг своей оси центральном валу жестко установлены соосно с валом шестерни цепной передачи, каждая из которых связана независимой цепной передачей с сателлитными звеньями, расположенными вокруг центрального вала радиально и равномерно, при этом каждое звено содержит лопастной редуктор, состоящий из шестерни цепной передачи, а также из большой и малой цилиндрических шестерен, причем последняя соосна и жестко связана с шестерней цепной передачи лопастного редуктора, а большая цилиндрическая шестерня крепится на оси лопасти, при этом каждая лопасть концами своих осей опирается с возможностью вращения на кронштейны, укрепленные основаниями на ступицах, установленных на обоих концах центрального вала с возможностью вращения, а вершины кронштейнов с обоих концов центрального вала соединены кольцевыми ободами, причем ободы являются приводными колесами и связаны гибкой передачей с преобразователями энергии, при этом центральный вал обоими концами опирается с фиксацией на каркас.

Известна глубинная подвесная многороторная ГЭС с использованием вышеуказанных гидрогенераторов, установленных на платформе под поплавками (см. RU 2080476 С1, кл. 6 F 03 В 7/00, 13/10, 27.05.1997).

Недостатком указанного гидрогенератора является необходимость герметичного исполнения всей его конструкции, а также невысокая надежность из-за применения лопастей, укрепленных одним концом. Технический результат заключается в использовании с максимальной эффективностью энергии течения воды при предельно возможной простоте конструкции, в повышении ее надежности и технологичности при изготовлении, а также эксплуатации и обеспечивается за счет того, что в гидрогенераторе, содержащем понтонные устройства, а также вертикальный вал, снабженный сателлитными звеньями, содержащими вертикальные лопасти, оси которых соединены с шестернями, согласно изобретению на не вращающемся вокруг своей оси центральном валу жестко установлены соосно с валом шестерни цепной передачи, каждая из которых связана независимой цепной передачей с сателлитными звеньями, расположенными вокруг центрального вала радиально и равномерно, при этом каждое звено содержит лопастной редуктор, состоящий из шестерни цепной передачи, а также из большой и малой цилиндрических шестерен, причем последняя соосна и жестко связана с шестерней цепной передачи лопастного редуктора, а большая цилиндрическая шестерня крепится на оси лопасти, при этом каждая лопасть концами своей оси опирается с возможностью вращения на кронштейны, укрепленные основаниями на ступицах, установленных на обоих концах центрального вала с возможностью вращения, а вершины кронштейнов с обоих концов центрального вала соединены кольцевыми ободами, причем верхний обод является приводным колесом и связан гибкой передачей с преобразователями энергии, при этом центральный вал обоими концами опирается с фиксацией на каркас, снабженный понтонными устройствами.

На чертежах изображено:

на фиг.1 изображены внутренние кинематические связи ротора гидрогенератора, гидрогенератора (варианта);

на фиг.2 - ротор гидрогенератора, вид сбоку, ротор гидрогенератора (варианта), вид сверху;

на фиг.3 - гидрогенератор, общий вид;

на фиг.4 - гидрогенератор (вариант), общий вид.

Гидрогенератор, гидрогенератор (вариант) снабжен ротором, содержащим центральный вал, не вращающийся вокруг своей оси, при этом центральный вал 1 расположен горизонтально для гидрогенератора и вертикально для гидрогенератора (варианта).

На центральном валу соосно с ним жестко установлены шестерни 2 цепной передачи, каждая из которых связана независимой цепной передачей 3 с сателлитными звеньями, расположенными вокруг центрального вала радиально и равномерно, при этом каждое звено содержит лопастной редуктор, состоящий из шестерни цепной передачи 4, а также из большой 5 и малой 6 цилиндрических шестерен, причем последняя соосна и жестко связана с шестерней цепной передачи лопастного редуктора.

Передаточное отношение шестерен цепной передачи 1:1, а передаточное отношение малой и большой цилиндрических шестерен 1:2, при этом большая цилиндрическая шестерня жестко крепится на оси 7 лопасти 8, установленной горизонтально для гидрогенератора и вертикально для гидрогенератора (варианта), причем каждая лопасть концами своей оси опирается с возможностью вращения на кронштейны 9, укрепленные основаниями на ступицах 10, установленных на обоих концах центрального вала с возможностью вращения, а вершины кронштейнов с обоих концов центрального вала соединены кольцевыми ободами 11, являющимися приводными колесами, связанными гибкой передачей 12 с преобразователями энергии 13 гидрогенератора и гидрогенератора (варианта). Центральный вал генератора и гидрогенератора (варианта) обоими концами опирается с фиксацией на каркас 14, при этом каркас гидрогенератора (варианта) снабжен понтонными устройствами 15.

Подготовка гидрогенератора к работе и его работа

Гидрогенератор перспективен при использовании энергии течения рек, имеющих подледное течение в зимнее время, а также энергии течения незамерзающих рек.

Для гидрогенератора на дне реки подготавливается площадка с возможностью крепления каркаса гидрогенератора. Первоначальная установка лопастей гидрогенератора производится следующим образом. Каждая лопасть 8 поочередно приводится в крайнее нижнее положение и устанавливается горизонтально. Погружение гидрогенератора в воду производится в положении оси 1 ротора гидрогенератора вдоль течения реки. Каркас гидрогенератора закрепляется к площадке с возможностью последующего разворота каркаса таким образом, чтобы ось 1 ротора гидрогенератора стала перпендикулярна течению реки. Набегающий поток воды VI, воздействуя на лопасти 8, создает вращающий момент ротора, при этом в результате взаимодействия цепной передачи 3 с шестернями 4, 5, 6 лопастного редуктора происходит разворот плоскости лопастей под оптимальным углом к потоку воды.

Подготовка гидрогенератора (варианта) к работе и его работа.

Гидрогенератор (вариант), далее гидрогенератор, перспективен при использовании энергии течения рек, а также энергии морских течений.

На базе гидрогенератора может быть создано энергообеспечение исследовательских морских лабораторий, а также морских поселений, которые располагаются над каркасом 14 гидрогенератора (блока гидрогенераторов) и конструктивно связаны с ним.

На морском дне подготавливаются точки крепления тросов, удерживающих каркас гидрогенератора (блока гидрогенераторов) в статическом состоянии. Первоначальная установка лопастей гидрогенератора производится до погружения гидрогенератора в воду. Каркас гидрогенератора ориентируется таким образом, чтобы одна из сторон каркаса, представляющего в горизонтальном сечении квадрат, была направлена вдоль морского течения. Условно эта сторона называется опорной. Лопасти гидрогенератора поочередно приводятся к стороне, противоположной опорной и плоскости лопастей гидрогенератора, устанавливаются параллельно плоскости этой стороны, при этом кронштейн, к которому крепится настраиваемая лопасть, будет перпендикулярен этой стороне. Гидрогенератор опускается на поверхность воды, при этом опорная сторона сохраняет направление вдоль морского течения. Понтоны 15 постепенно заполняются водой, гидрогенератор погружается на требуемую глубину, при этом плоскость каркаса, предназначенная для расположения жилой зоны, будет находиться на выбранном расстоянии от воды. Каркас гидрогенератора крепится тросами к точкам крепления на морском дне, а в составе блока гидрогенераторов к каркасу блочной конструкции, а также к каркасам соседних гидрогенераторов. Вода из понтонов выкачивается. Конструкция приобретает расчетную плавучесть.

Принцип работы гидрогенератора (варианта) аналогичен работе гидрогенератора

Авторам неизвестны источники патентной и научно-технической информации, содержащие сведения о технических решениях, аналогичные заявляемым.

Авторам также неизвестны технические решения, имеющие свойства, которыми обладают заявленные решения.

При практическом осуществлении заявленные решения позволят создать новый тип преобразователей энергии текущей воды. Таким образом, авторы считают, что заявленные решения обладают новизной и изобретательским уровнем.

Применение заявленных решений позволит разрешить проблемы энергообеспечения без загрязнения окружающей среды, без затопления огромных территорий для создания водохранилищ, необходимых при использовании гидрогенераторов существующего типа в составе современных гидроэлектростанций.

Гидрогенераторы (Г) предназначены для использования в гидроэнергетике при создании стационарных и транспортируемых гидроустановок модульного типа. Г снабжены ротором, содержащим не вращающийся вокруг своей оси горизонтальный для Г и вертикальный для Г (варианта) центральный вал (В), на котором соосно с ним жестко установлены шестерни цепной передачи (ЦП), каждая из которых связана независимой ЦП с сателлитными звеньями, расположенными вокруг центрального В радиально и равномерно. При этом каждое звено содержит лопастной редуктор, состоящий из шестерни ЦП, а также из большой и малой цилиндрических шестерен, причем последняя соосна и жестко связана с шестерней ЦП лопастного редуктора, а большая цилиндрическая шестерня жестко крепится на оси лопасти, установленной горизонтально для Г и вертикально для Г (варианта), при этом каждая лопасть концами своей оси опирается с возможностью вращения на кронштейны, укрепленные основаниями на ступицах, установленных на обоих концах В с возможностью вращения, а вершины кронштейнов с обоих концов центрального В соединены кольцевыми ободами, являющимися приводными колесами, связанными гибкой передачей с преобразователями энергии. Конструкция Г позволяет обеспечить эффективную и надежную работу. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Гидрогенератор, содержащий вал, снабженный сателлитными звеньями, содержащими лопасти, оси которых соединены с шестернями, отличающийся тем, что на невращающемся вокруг своей оси центральном валу, расположенном горизонтально, жестко установлены соосно с валом шестерни цепной передачи, каждая из которых связана независимой цепной передачей с сателлитными звеньями, расположенными вокруг центрального вала радиально и равномерно, при этом каждое звено содержит лопастной редуктор, состоящий из шестерни цепной передачи, а также из большой и малой цилиндрических шестерен, причем последняя соосна и жестко связана с шестерней цепной передачи лопастного редуктора, а большая цилиндрическая шестерня крепится на оси лопасти, установленной горизонтально, при этом каждая лопасть концами своей оси опирается с возможностью вращения на кронштейны, укрепленные основаниями на ступицах, установленных на обоих концах центрального вала с возможностью вращения, а вершины кронштейнов с обоих концов центрального вала соединены кольцевыми ободами, являющимися приводными колесами, которые соединены гибкой передачей с преобразователями энергии, при этом центральный вал обоими концами опирается с фиксацией на каркас.2. Гидрогенератор, содержащий понтонные устройства, а также вертикальный вал, снабженный сателлитными звеньями, содержащими вертикальные лопасти, оси которых соединены с шестернями, отличающийся тем, что на невращающемся вокруг своей оси центральном валу жестко установлены соосно с валом шестерни цепной передачи, каждая из которых связана независимой цепной передачей с сателлитными звеньями, расположенными вокруг центрального вала радиально и равномерно, при этом каждое звено содержит лопастной редуктор, состоящий из шестерни цепной передачи, а также из большой и малой цилиндрических шестерен, причем последняя соосно и жестко связана с шестерней цепной передачи лопастного редуктора, а большая цилиндрическая шестерня крепится на оси лопасти, при этом каждая лопасть концами своей оси опирается с возможностью вращения на кронштейны, укрепленные основаниями на ступицах, установленных на обоих концах центрального вала с возможностью вращения, а вершины кронштейнов с обоих концов центрального вала соединены кольцевыми ободами, причем верхний обод является приводным колесом и связан гибкой передачей с преобразователями энергии, при этом центральный вал обоими концами опирается с фиксацией на каркас, снабженный понтонными устройствами.