ПОНТОННАЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2014 года по МПК F03B13/00 F03B17/06 

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям устройств для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки.

Известна установка для использования энергии потока воды «Тунгуска», содержащая заякоренный плавучий корпус и лопастные колеса, кинематически связанные с электрогенераторами (см. SU 1624198 A1, 30.01.1991, F03B17/06).

Недостатком указанной установки является то, что она не приспособлена к использованию в зимний период, когда река покрыта льдом.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является установка, содержащая заякоренный плавучий корпус, установленный в поток реки, и лопастные колеса, кинематически связанные с электрогенераторами (см. SU 1749536 A1, 23.07.1992, F03B17/06).

Недостатком известного устройства является то, что оно также мало приспособлено к использованию в качестве установки для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока воды под ледяным покровом реки.

Задачей изобретения является создание простой гидроэнергетической установки с возможностью ее использования для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки как летом, так и зимой.

Поставленная задача достигается тем, что в понтонной гидроэнергетической установке, содержащей заякоренный плавучий корпус, установленный в поток реки, и лопастные колеса, кинематически связанные с электрогенераторами, согласно изобретению плавучий корпус выполнен в виде двух параллельно и жестко соединенных между собой понтонов, а также с возможностью установки между ними лопастных колес, каждый из понтонов в продольной плоскости имеет форму параллелограмма, боковые стороны которого наклонены навстречу потоку воды, спереди и сзади просвет между понтонами ограничен щитами в направлении от верхнего основания до ватерлинии, которые жестко присоединены к понтонам, сверху понтоны жестко соединены двумя поперечинами в виде полос, примыкающих к щитам, а между указанными полосами и понтонами образовано окно в виде прямоугольника, размеры которого обеспечивают свободное прохождение лопастей при вращении лопастных колес, в каждом углу этого прямоугольника вертикально размещены равнополочные уголки, нижние концы которых жестко присоединены к боковым поверхностям понтонов, а верхние образуют выступы над понтонами, над лопастными колесами установлен колпак в виде параллелепипеда с образованием герметичного соединения его основания с поверхностями понтонов и поперечин, а также с возможностью его фиксации с уголками.

Кроме того, к внешней донной поверхности понтонов, в их крайних углах, расположенных слева и справа от осевой линии, жестко присоединены опоры в виде лыж, при этом опорные поверхности лыж размещены от донной поверхности понтонов с образованием дорожного просвета.

На фиг. 1 и 2 изображена понтонная гидроэнергетическая установка: на фиг. 1 дан разрез «А-А», а на фиг. 2 - вид сверху, где колпак 4 не показан (снят). Установка содержит заякоренный плавучий корпус, установленный в поток реки, и лопастные колеса 6, кинематически связанные посредством валов 8 с электрогенераторами, которые установлены в полости одного из понтонов 7 (не показано). Плавучий корпус выполнен в виде двух параллельно и жестко соединенных между собой понтонов 7, а также с возможностью установки между ними лопастных колес 6. Каждый из понтонов 7 в продольной плоскости имеет форму параллелограмма, боковые стороны которого наклонены навстречу потоку воды (показан стрелками). Спереди и сзади просвет между понтонами 7 ограничен щитами 10 и 2 в направлении от верхнего основания до ватерлинии (показана на фиг. 1 штриховой линией), которые жестко присоединены к понтонам 7. Сверху понтоны 7 жестко соединены двумя поперечинами 9 и 3 в виде полос, примыкающих к щитам соответственно 10 и 2. Между поперечинами 9, 3 и понтонами 7 образовано окно в виде прямоугольника, размеры которого обеспечивают свободное прохождение лопастей при вращении лопастных колес 6. В каждом углу этого прямоугольника вертикально размещены равнополочные уголки 5, нижние концы которых жестко присоединены к боковым поверхностям понтонов 7, а верхние образуют выступы над понтонами 7. Над лопастными колесами 6 установлен колпак 4 в виде параллелепипеда с образованием герметичного соединения его основания с поверхностями понтонов 7 и поперечин 9, 3, а также с возможностью его фиксации с уголками 5. Например, для фиксации колпака 4 в уголках 5 могут быть выполнены отверстия с резьбой, а в стенках колпака 4 - соответствующие отверстия под болты (не показано). К внешней донной поверхности понтонов 7, в их крайних углах, расположенных слева и справа от осевой линии, жестко присоединены опоры в виде лыж 12. При этом опорные поверхности лыж 12 размещены от донной поверхности понтонов 7 с образованием дорожного просвета.

Принцип работы установки следующий. Под ледяным покровом 1 перемещается вода по направлению, показанному прямой стрелкой. При этом поток воды воздействует на лопастные колеса 6, и их крутящий момент передается через валы 8 на генераторы (не показано), которые вырабатывают электрический ток.

Установку монтируют на берегу в летний период времени, когда река не покрыта льдом. После чего спускают ее в воду: установка перемещается, скользя лыжами 12 сначала по поверхности земли, а затем по грунту 11 реки. При этом дорожный просвет предотвращает возможное повреждение лопастей колес 6. После размещения установки в поток воды ее заякоривают (не показано). Установка должна быть погружена в воду до уровня ватерлинии. При необходимости ее догружают и одновременно выравнивают по этой линии посредством балласта. В этом положении в установке создается герметичная рабочая полость, которая сверху ограничена колпаком 4, а также поперечинами 9 и 3, спереди и сзади - щитами 10 и 2, а снизу - водой. Летом вода проходит через установку, касаясь своей поверхностью нижних кромок щитов 10 и 2. С наступлением зимы на реке образуется ледяной покров 1. С течением времени его толщина увеличивается в сторону дна реки. При этом нижние кромки щитов 10 и 2 врастают в лед, что способствует повышению герметичности указанной полости установки. Поскольку полость установки не имеет прямого контакта с холодным воздухом и зимой вода в реке (подо льдом) имеет положительную температуру (плюс 4 °С), то вода в указанной полости не застывает. Кроме того, этому способствует процесс взаимодействия лопастных колес 6 с потоком воды. В результате установку можно использовать как летом, так и зимой. При необходимости весной установку выдалбливают по ее периметру. Снимают с якоря и вытаскивают ее на берег. Когда заканчивается ледоход, установку вновь помещают в поток воды.

На основе предложенных технических решений представляется возможным создать простую гидроэнергетическую установку с возможностью ее использования для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки как летом, так и зимой, когда река покрыта льдом.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям устройств для выработки электроэнергии. Понтонная гидроэнергетическая установка содержит заякоренный плавучий корпус и лопастные колеса 6, связанные с электрогенераторами. Корпус выполнен в виде двух параллельно и жестко соединенных между собой понтонов 7, с возможностью установки между ними колес 6. Каждый понтон 7 в продольной плоскости имеет форму параллелограмма. Спереди и сзади просвет между понтонами 7 ограничен щитами 10 и 2, которые жестко присоединены к понтонам 7. Сверху понтоны 7 жестко соединены двумя поперечинами 9 и 3 в виде полос, примыкающих к щитам 10 и 2. Между полосами 9 и 3 и понтонами 7 образовано окно в виде прямоугольника. В каждом углу этого прямоугольника вертикально размещены равнополочные уголки 5, нижние концы которых жестко присоединены к боковым поверхностям понтонов 7. Верхние концы образуют выступы над понтонами 7. Над колесами 6 установлен колпак 4. Изобретение направлено на обеспечение возможности использования установки как летом, так и зимой. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Понтонная гидроэнергетическая установка, содержащая заякоренный плавучий корпус, установленный в поток реки, и лопастные колеса, кинематически связанные с электрогенераторами, отличающаяся тем, что плавучий корпус выполнен в виде двух параллельно и жестко соединенных между собой понтонов, а также с возможностью установки между ними лопастных колес, каждый из понтонов в продольной плоскости имеет форму параллелограмма, боковые стороны которого наклонены навстречу потоку воды, спереди и сзади просвет между понтонами ограничен щитами в направлении от верхнего основания до ватерлинии, которые жестко присоединены к понтонам, сверху понтоны жестко соединены двумя поперечинами в виде полос, примыкающих к щитам, а между указанными полосами и понтонами образовано окно в виде прямоугольника, размеры которого обеспечивают свободное прохождение лопастей при вращении лопастных колес, в каждом углу этого прямоугольника вертикально размещены равнополочные уголки, нижние концы которых жестко присоединены к боковым поверхностям понтонов, а верхние образуют выступы над понтонами, над лопастными колесами установлен колпак в виде параллелепипеда с образованием герметичного соединения его основания с поверхностями понтонов и поперечин, а также с возможностью его фиксации с уголками.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к внешней донной поверхности понтонов, в их крайних углах, расположенных слева и справа от осевой линии, жестко присоединены опоры в виде лыж, при этом опорные поверхности лыж размещены от донной поверхности понтонов с образованием дорожного просвета.