РЕЧНАЯ ПОДЛЕДНАЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2016 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, покрытой льдом.

Известна установка для использования энергии потока воды «Тунгуска», содержащая заякоренный плавучий корпус и лопастные колеса, кинематически связанные с электрогенераторами (А.с. СССР №1624198, F03B 17/06, 30.01.1991).

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 лопастное колесо и кинематически связанный с ним электрогенератор. Причем лопастное колесо погружено в поток воды под ледяным покровом реки так, что его ось вращения вертикальна. Лопасти колеса выполнены с возможностью преобразования энергии потока воды в механическую энергию вращательного движения колеса. При этом колесо посредством вала, установленного в корпусе на подшипниках, кинематически связано с генератором, а корпус вертикально зафиксирован в ледяном покрове реки таким образом, что его верхняя часть вместе с генератором размещена над поверхностью ледяного покрова (Патент RU №2065076, F03B 7/00, F03B 17/06, 23.04.1993).

Недостатком известного устройства является то, что оно имеет сложную и дорогостоящую конструкцию.

Задачей изобретения является создание простой и малогабаритной гидроэнергетической установки с возможностью ее использования на реке, покрытой льдом.

Это достигается тем, что в речной подледной гидроэнергетической установке, содержащей лопастное колесо и кинематически связанный с ним электрогенератор, при этом лопастное колесо погружено в поток воды под ледяным покровом реки, лопасти колеса выполнены с возможностью преобразования энергии потока воды в механическую энергию вращательного движения колеса, лопастное колесо посредством вала, установленного в цилиндрическом корпусе на подшипниках, кинематически связано с генератором, а цилиндрический корпус вертикально зафиксирован в ледяном покрове таким образом, что его верхняя часть вместе с генератором размещена над поверхностью ледяного покрова, согласно изобретению верхняя часть цилиндрического корпуса выполнена с образованием установочного диска, к указанному диску сверху жестко присоединен генератор, а снизу - три установочные лапки, лежащие в горизонтальной плоскости и размещенные друг относительно друга под углом 120 градусов, причем свободные концы лапок выступают за окружность диска и выполнены с образованием отверстий под винты, которые также входят в состав установки.

Кроме того, высота цилиндрического корпуса без учета высоты лапок чуть больше толщины ледяного покрова, образовавшегося к концу зимы, высота лопастного колеса с учетом длины выступающей из корпуса части вала не превышает высоты воды под ледяным покровом, образовавшимся к концу зимы.

В совокупности это позволяет создать простую и малогабаритную гидроэнергетическую установку с возможностью ее использования на реке, покрытой льдом.

На фиг. 1 и 2 изображена речная подледная гидроэнергетическая установка, в частности на фиг. 1 дан ее продольный разрез, на фиг. 2 показан вид сверху (вид А).

Установка состоит из лопастного колеса 1, погруженного в поток воды под ледяным покровом 8 реки и размещено таким образом, что колесо 1 не касается грунта реки 9, а его ось вращения вертикальна. Лопасти колеса 1 выполнены с возможностью преобразования энергии потока воды в механическую энергию вращательного движения колеса 1. При этом колесо 1 посредством вала 10, установленного в цилиндрическом корпусе 2 на подшипниках (не показаны), кинематически связано с генератором 4, а корпус 2 вертикально зафиксирован в ледяном покрове 8 таким образом, что его верхняя часть вместе с генератором 4 размещена над поверхностью ледяного покрова 8. Верхняя часть корпуса 2 выполнена с образованием установочного диска 5. К указанному диску сверху жестко присоединен генератор 4, а снизу - три установочные лапки 3, лежащие в горизонтальной плоскости и размещенные друг относительно друга под углом 120 градусов. Причем свободные концы лапок 3 выступают за окружность диска 5 и выполнены с образованием отверстий под винты (не показаны), которые также входят в состав установки.

Принцип работы установки следующий. Под ледяным покровом 8 течет вода по направлению, показанному прямой стрелкой, и вращает колесо 1. Крутящий момент колеса передается через вал 10 на генератор 4, который вырабатывает электрический ток.

Установку устанавливают в поток воды в следующем порядке. Вырубают прорубь 7 по форме прямоугольника и с образованием продольного прямоугольного выреза 6, ось симметрии которого совпадает с направлением течения воды в реке и проходит через середину проруби 7. По ширине вырез 6 выполнен с возможностью пропуска и размещения в нем корпуса 2, по длине он чуть больше радиусов диска 5 и корпуса 2. Погружают колесо 1 в прорубь 7. При этом корпус 2 заводят в вырез 6 до контакта корпуса 2 с поперечной гранью выреза 6. Устанавливают установку лапками 3 на ледяной покров 8 таким образом, чтобы ось симметрии одной лапки 3 совпадала с осью симметрии выреза 6 и эта лапка была направлена вниз по течению реки, а две другие лапки 3 были направлены навстречу течению. По отверстиям в лапках 3 высверливают углубления в ледяном покрове 8 под винты (не показаны). Фиксируют установку в заданном положении. Для этого пропускают винты через отверстия в лапках 3 и ввинчивают их в выполненные в ледяном покрове 8 углубления. Спустя некоторое время вода в вырезе бив проруби 7 замерзает, что дополнительно фиксирует установку. При этом начальная толщина ледяного покрова 8 (в момент монтажа установки) минимальна и равна Н_н. К концу зимы она увеличивается до Н_к, а высота воды под ледяным покровом 8 к этому времени соответственно уменьшается и составляет Н_в (на фиг. 1 пунктирной линией обозначена граница между ледяным покровом 8 реки и водой в ней, образовавшаяся к концу зимы). Поэтому для обеспечения работоспособности установки в течение всей зимы высота корпуса 2 без учета высоты лапок 3 Н_цк чуть больше толщины ледяного покрова 8, образовавшегося к концу зимы Н_к, а высота колеса 1 с учетом длины выступающей из корпуса 2 части вала 10 Н_вк не превышает высоты воды под ледяным покровом 8, образовавшимся к концу зимы Н_к. Весной установку демонтируют: вырубают ее изо льда.

На основе предложенных технических решений представляется возможным создать простую и малогабаритную гидроэнергетическую установку с возможностью ее использования на реке, покрытой льдом.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям устройств для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом. Речная подледная гидроэнергетическая установка содержит лопастное колесо 1 и генератор 4. Колесо 1 погружено в поток воды под ледяным покровом реки. Лопасти колеса 1 выполнены с возможностью преобразования энергии потока воды в механическую энергию вращательного движения колеса 1. Колесо 1 посредством вала 10, установленного в цилиндрическом корпусе 2 на подшипниках, кинематически связано с генератором 4. Корпус 2 вертикально зафиксирован в ледяном покрове таким образом, что его верхняя часть вместе с генератором 4 размещена над поверхностью ледяного покрова. Верхняя часть корпуса 2 выполнена с образованием установочного диска 5. К диску 5 сверху жестко присоединен генератор 4, а снизу - три установочные лапки 3, лежащие в горизонтальной плоскости и размещенные друг относительно друга под углом 120 градусов. Свободные концы лапок 3 выступают за окружность диска 5 и выполнены с образованием отверстий под винты, которые также входят в состав установки. Изобретение направлено на создание простой гидроэнергетической установки для ее использования на реке, покрытой льдом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Речная подледная гидроэнергетическая установка, содержащая лопастное колесо и кинематически связанный с ним генератор, при этом лопастное колесо погружено в поток воды под ледяным покровом реки, лопасти колеса выполнены с возможностью преобразования энергии потока воды в механическую энергию вращательного движения колеса, лопастное колесо посредством вала, установленного в цилиндрическом корпусе на подшипниках, кинематически связано с генератором, а цилиндрический корпус вертикально зафиксирован в ледяном покрове таким образом, что его верхняя часть вместе с генератором размещена над поверхностью ледяного покрова, отличающаяся тем, что верхняя часть цилиндрического корпуса выполнена с образованием установочного диска, к указанному диску сверху жестко присоединен генератор, а снизу - три установочные лапки, лежащие в горизонтальной плоскости и размещенные друг относительно друга под углом 120 градусов, причем свободные концы лапок выступают за окружность диска и выполнены с образованием отверстий под винты, которые также входят в состав установки.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что высота цилиндрического корпуса без учета высоты лапок чуть больше толщины ледяного покрова, образовавшегося к концу зимы, высота лопастного колеса с учетом длины выступающей из корпуса части вала не превышает высоты воды под ледяным покровом, образовавшимся к концу зимы.