УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИЗ РЕЧНЫХ ВОДНЫХ ПОТОКОВ Российский патент 2024 года по МПК F03B13/10 

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к речным электростанциям. Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в безплотинном и безтурбинном получении электроэнергии на малых реках. Это устройство включает генератор электроэнергии, выпрямительный блок, контроллер, накопители электроэнергии, инвертор, соединительные провода и представляет собой линейный стержень с размещенными на нем свободновращающимися звеньями, уменьшающимися в диаметре по длине и обладающими пьезоэлементами, полностью погруженными в речной поток, способными позвенно вращаться вокруг общей оси, и вырабатывать электроэнергию. Пьезоэлементы расположены в торцах свободновращающихся звеньев линейного стержня генератора, обладают винтовыми направляющими, вызывающими под действиями гидродинамического потока воды их поворот. Винтовые направляющие размещены на поверхностях звеньев и через одно имеют различный наклон, обеспечивающий разную скорость их вращения. При этом, звенья линейного генератора имеют уменьшающийся по длине диаметр.

Известна (аналог) приливная электростанция (патент RU 2525622), содержащая плотину с несколькими водопропускными каналами со своей гидротурбиной с лопастями каждый и с потоком воды, проходящим через свою гидротурбину, машинное отделение с электрогенератором.

Недостатком данного изобретения является необходимость построения и использования специальной плотины, которую сооружают в морских заливах, т.к. она работает на приливных подъемах вод. Такая особенность рассматриваемого изобретения существенно удорожает всю конструкцию.

Известна (аналог) русловая гидроэлектростанция (патент RU 2347935), включающая водоприемник с мусорозадерживающей решеткой, турбинный водовод, гидротурбину и отсасывающую трубу.

Недостатком данного изобретения является ограниченность ее применения в зимний период времени, т.к. она имеет надводную часть, которая не будет работать в условиях ледового покрытия речной сети.

Известно (прототип) устройство для извлечения энергии из морских течений (патент RU 2401358), включающее несколько цилиндрических опор-оболочек, размещенных на морском шельфе, систему подводящих и отводящих трубопроводов, гидрогенераторы.

Недостатком данного изобретения является ограниченность области применения морским шельфом.

Предлагаемое устройство для получения энергии из речных водных потоков устраняет эти недостатки, так как оно работает на речных потоках, безплотинным и безтурбинным способами, как в летний, так и зимний периоды времени (в условиях ледового покрытия рек).

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в получении электроэнергии на малых реках. Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в безплотинном и безтурбинном погружном конструктивном выполнении устройства для получения энергии, позволяющем получать электроэнергию наиболее эффективным способом, благодаря уменьшению эксплуатационных расходов, в условиях малых рек.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для получения энергии из речных водных потоков, включающем генератор электроэнергии, выпрямительный блок, контроллер, накопители электроэнергии, инвертор, контактные провода, используется генератор электроэнергии, который представляет собой многозвенный линейный стержень, выполненный из износостойкого к истиранию пластика политетрафторэтилена (фторопласт-4), на котором размещены свободно вращающиеся звенья (вокруг общей оси), обладающие в торцах его звеньев пьезоэлементами и сужением по его длине.

Пьезоэлементы расположены в торцах звеньев линейного стержня генератора, обладают винтовыми направляющими, вызывающими под действиями гидродинамического потока воды их поворот. Винтовые направляющие размещены на поверхностях звеньев и через одно имеют различный наклон, обеспечивающий разную скорость их вращения. При этом звенья линейного генератора имеют уменьшающийся по длине диаметр. Причем, все элементы электрической цепи заизолированы от воды.

Выпрямительный блок представляет собой электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования входного электрического тока переменного направления в ток постоянного направления.

Контроллер заряда аккумулятора представлен электронной схемой в составе зарядного устройства, предназначенный для управления процессом заряда накопителя электроэнергии.

Накопители электроэнергии, используемые в устройстве представлены электрохимическими накопителями - аккумуляторными батареями (или накопителями энергии на основе молекулярных конденсаторов).

Инвертор представляет собой устройство для преобразования постоянного тока в переменный, с изменением величины напряжения.

Соединительные провода используются для объединения всего оборудования устройства в единую электрическую систему.

Работа устройства для получения энергии из речных водных потоков осуществляется следующим образом. Первоначально, поперек речного русла (1) сооружается специальная балка (2). Затем к ней посредством шарнира (3) крепится устройство для получения энергии из речных водных потоков (4), состоящее из линейного стержня (5) длиной от 7 до 15 м, выполненного из износостойкого к истиранию пластика политетрафторэтилена (фторопласт-4) с размещенными на нем свободновращающимися звеньями линейного генератора меняющими свой диаметр по длине от 30 см около балки до 5 см в месте его окончания (6) в торцах которых размещены пьезоэлементы и полностью погруженного в речной поток. Под действием гидродинамического потока воды реки происходит независимое вращение по направлению (7) звеньев пьезогенератора, относительно оси стержня (с разной скоростью через одно звено), с одновременной выработкой электрического тока пьезоэлементами (8), которые вырабатывают за счет изменения давления на пьезоэлементы при вращении звеньев электрический ток и направляют по контактным проводам (9) в генераторную станцию (10) и дальше в виде переменного тока (11) потребителю.

Для чего, в устройстве пьезоэлементы расположены в торцах свободновращающихся звеньев линейного генератора, которые обладают изогнутыми под углом винтовыми направляющими, вызывающими под действиями гидродинамического потока воды, их поворот. Причем, винтовые направляющие имеют различный (от 45° до 35° - инверсия 4°) наклон, обеспечивающий разную скорость вращения свободновращающихся звеньев линейного генератора.

Выпрямительный блок 220/48 Minipack 48/400 FC представляет собой электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования входного электрического тока переменного направления в ток постоянного направления.

Контроллер заряда аккумулятора Delta PWM 2420 20A, 12V/24V представлен в составе зарядного устройства, предназначенный для управления процессом заряда накопителя электроэнергии (аккумулятора).

Инвертор ИС 1500 (12/24) представляет собой устройство для преобразования постоянного тока получаемого с пьезоэлементов в переменный, с изменением величины напряжения.

Накопители электроэнергии, используемые в устройстве представлены электрохимическими накопителями - аккумуляторными батареями Delta DT 12200 (или накопителями энергии на основе молекулярных конденсаторов). Применяются для хранения и преобразования электроэнергии, реализации оптимальных режимов работы оборудования и т.д.

Соединительные контактные провода (берутся медные, стандартные) используются для объединения всего оборудования устройства в единую электрическую цепь.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к речным электростанциям. Содержит генератор электроэнергии, выпрямительный блок, контроллер, инвертор, накопители электроэнергии, соединительные провода. Генератор электроэнергии содержит линейный стержень, закрепленный посредством шарнира на балке, размещенной поперек речного русла. На стержне размещены уменьшающиеся в диаметре по длине свободновращающиеся звенья линейного генератора, в торцах которых расположены пьезоэлементы. На поверхностях звеньев размещены винтовые направляющие, вызывающие, под действиями гидродинамического потока воды, их поворот. Направляющие через одно звено имеют различный наклон от 45° до 35° с инверсией 4°, обеспечивающий разную скорость их вращения. Технический результат заключается в повышении эффективности бесплотинного и бестурбинного устройства для получения энергии. 1 ил.

Устройство для получения энергии из речных водных потоков, включающее генератор электроэнергии, выпрямительный блок, контроллер, инвертор, накопители электроэнергии, соединительные провода, отличающееся тем, что генератор электроэнергии содержит линейный стержень, закрепленный посредством шарнира на балке, размещенной поперек речного русла, на стержне размещены уменьшающиеся в диаметре по длине свободновращающиеся звенья линейного генератора, в торцах которых расположены пьезоэлементы, на поверхностях звеньев размещены винтовые направляющие, вызывающие, под действиями гидродинамического потока воды, их поворот, причем направляющие через одно звено имеют различный наклон от 45° до 35° с инверсией 4°, обеспечивающей разную скорость их вращения.