Гидроэлектростанция Советский патент 1993 года по МПК F03B13/10 

Изобретение относится к энергетике, более конкретная сфера применения данного технического решения - гидравлические сооружения, используемые для преобразования энергии морских приливов в механическую или электрическую энергию.

Целью настоящего изобретения является уменьшение указанных выше недостатков прототипа, расширение перспектив применения малых гидроагрегатов в морской гидроэнергетике с большим гидравлическим потенциалом.

На фиг. 1 показана принципиальная схема гидродинамического сооружения, вид сбоку; на фиг, 2 - то же, вид сверху.

Предлагаемая гидроэлектростанция (фиг. 1, 2) устанавливается в приливном течении, имеющем минимально допустимую скорость, способную после ее концентрации обеспечить гидродинамическую конверсию (преобразование). Собственно гидроэлектростанция состоит из направляющих конструктивных элементов, которые создают в районе работы гидроагрегата (2) искусственно организованное вихревое гидродина- мичесцое образование - водоворот.

Конструктивные элементы образуют три концентрирующих энергию водного потока узла: вертикальную камеру 3, выполненную в виде трубы Вентури, конгруэнтно повторяющую архитектуру вихревого нисходящего потока (водоворота) и два противоположных (180°) горизонтальных, входных патрубка 4, выполненных в форме расширяющегося усеченного конуса, Широкий конец каждого патрубка 4 обращен навстречу приливному (отливному) течению, а узкий открытый конец направлен в верхнюю периферийную часть камеры 3 и ориентирует водный поток по касательной к образующим ее окружностям. Камера 3 в целях оптимизации движения потока снабжена внизу коленообраз- ным выходным патрубком 5. вплотную примыкающим к камере 3. В верхней части камеры 3 смонтировано монтажное кольцо 6, служащее для усиления конструкции и для крепления на кронштейнах 7 гидроагрегата 2, Соединение камеры 3 с кольцом б и отводом 5 в зависимости от типажа (размеров) сооружения может быть выполнено и неразъемным (сварным). Вертикальная ось гидроагрегата Совпадает с вертикальной осью нисходящего потока, Электрогенерасл

С

00

го

ГО 4 О VI

СО

тор 8 i идооагретата ° кр питсч (разъемное боптоио соединенней к мгнгажному b выше среднего уровня воды (в надводном положении), а лопастная часть (турбина) 9 располагается в центральной узкой части камеры 3, в зоне максимальной тидродипа мической эффективное i и г. рогенера- тор С и турбину 9 механически соединяет удлиненный вал 10 В остальном конструктивное исполнение гидроагрегата 2 типовое, не явпяющееся предметом изобретения. В целях максимальной концентрации кинетической энертии водного потока широкая часть каждого входного патрубка 4 продлена вдоль своих горизонтальных образующих путем установки на встречу приливному (сь пивному) течении1 двух дополнительных гидродинамически/ экранов-щитов 11 Гидродинамические эк раны 11 устанавливаются непосредственно на дно (или якорно-Ьоллавковую часть) гид родинамический экран 11 сборная конг.т рукиия, состоящая из нескольких индивидуальных секций Материал экранов 11 наиболее доступный для индустрии данного района прочные полимерны сии тетические плиты В любом случае мшгтн-аг дотжен обеспечивать ость и ;, вечность при максимапьны л чп,ержка

За-репление в приливмог мин г го комплекс орионг фочлчо n or- альмы гидг L, т о , .in , ип и климато-геогрофи условие .

Для возможкил ,itn умений ,,зибоа.с рациональным преде1 лч/ яется решение- вопроса о закре.мснии комплекса с помощью уСТрОЙ1 ТВй ЧКОрНОй 12 И ПОПлИВКО

зой 13 систем. Для компенсации уровня (прилив-отлив) к средней члсж тросоо кор ной и поплавковой систем 12 и 16 прикреплены корректор-грузила 14 Кахдая из систем 12, 13 содержит неско/ич о однородных элементов, которые удерживают сооружение в заданных оптимальны/ координатах. Поплавковое исполнение обеспечивает возможное ь гибко меньть степень погружения сооружения в зависимости от осложнений гидролитического ре жима шторм1. Устройство поплавка просто и позволяет регулировать параметры погружения за счет изменения величины балластной воды. Элементы поплавковой системы оборудованы специальными герметично закрываемыми отверстиями (кингстонами) для управления этой операцией с 6cpei а или г надводного средства (/атера) Устройство якорной системы 13 типовое и включает известные элементы трос и ясорь (Оаяласг- ный груз) расположенные та дне в разныд точках Длину троса ми- но коррок inpOL-iib

устройством аналогичным лебедке Материал из которого изготавливают конус, диффузор, отвод и монтажное кольцо - сталь или высокопрочный бетон Все элементы

могуг быть смонтированы на берегу и залиты бетоном в комплексе, составляющем одиное конструктивное целое. Для приливных течений средней величины рациональным по массо абаритным соображениям

будет более крупное сооружение, собранное из отдельных больших элементов, при помощи болтовых соединений, клепки или сварки. Сопряжение каждого патрубка 4 с камерой 3 оборудовано подпружиненной

гидрозаслонкой 5.

Станция удерживается поплавковой и якорной системами 12 и 13 таким образом, чю верхние кромки патрубков Л и камеры 3 несколько РЫСТ /пают из воды и обеспечивают визуальный контроль за состоянием и работой сооружения Сооружение оборудуется сишальними навигационными буями. Гидроэлектростанция отличается тем, что поперек приливного течения устанавливается несколько (серия) однотипных установок в порядке но п р о п я т с т в у ю щ е м обеспечению судоходства и другим хозяйственным операиичм Пыше и НИКР по теме мню i га ерия г идросооружсний мо бьп ь

ан логичн1 тир )жирог.эна на друш удоб ных ч пстклх фарватера т е упяз-чм в сие 1ему не бои biii их т ид роди намических i ооружении для запитки потребности района ИЛИ HtjOOTbUJGfO ГОрОДс)

Гидроэлектростанция содержит традиционный комтишкс эколотической направ- тенности в том числе заградительные элементы (решетки, сетт и) для coxpavinocTn рыбьей молоди. Они устанавливаются в

сльоре гидродинамических экранов перед

конусом Использование типовое

Электрическая часть 8 гидроагрегата имеет влагоззщит ное герметичное исполнение и способна обеспечить функционирова5 нИе агрегата при его полном

принудительном погружении вместе со

всем комплексом - кокус диффузор глубже

в воду на кратковременный период шторма.

Энергия гидроагрегата передается бе0 реговым потребителям донным силовым кабелем Вместе с силовым кабелем смонтированы коммутации установленных на сооружении приборов контроля и автоматики. Исполнение типовое (на фиг. не

5 обозначены).

Работа предлагаемой гидроэлектростанции основана на классических законах гидродинамики и технически реализует эф- фекг водоворота Гидравликам известно что динамические параметры подобных

природных оболзований очень велики, и степень концентрации энергии потока в них приближается к теоретическому оптимуму. Рассеянные гидравлические потоки малых течений делают нерациональным сооружение на них гидростатических объектов. Дан- ное техническое решение частично устраняет этот недостаток. Работа предложенного гидродинамического сооружения очень проста. Сначала рассеянный водный поток концентрируется гидродинамическими экранами 3 Затем степень концентрации, которую кратко можно охарактеризовать как скорость потока, усиливается в патрубке 4. Из него ускоренный гидравлический поток выходит на периферийную часть (верхнюю) камеры 3, где происходит трансформация прямолинейного характер движения во вращательное, спиральное

Завихренный гидравлический поток в направлении периферия центр прогрессирующе увеличивает свою скорость и в зоне центр интенсивно устремляется вниз. В нисходящи 1 движение по вертикали втя- (иваюгся и,соседние с центральной зоной сло1 жидкос/и Максимум концентрации ки нетич с, ;1 знер ии поiока достигается в средне., у1 1 части камеры 3 Здесь устанавливаете ч лопас ная (турбинная) часть гидооагре -I i ч 7 и срабатывает потенциал , нращонич турбины 9 до- стагично HIVHKP v зависит от параметров ни .ходчщо i югока его скорости. В дальнейшего работа гидройгре ата 2 не отличается от традиционных исполнений Сработанный гидравлический поток выходит через низ камеей 3 и патрубок 5 под углом 90° к основному потоку течения или вниз (большие глубины). При изменении направления потока (прилив-отлив) поочередно работают противолежащие патрубки 4. При этом гид- роэадвижка 15 на одном под давлением по- тока открывается на другом (противоположном) закрывается. Корректор-грузила 14 обеспечивают натяжение троса якорно-лоплаьковой системы 12, 13 при изменении уровня акватории за счет запаса длины тросов.

Формула изобретения 1. Гидроэлектростанция, содержащая снабженный поплавками с балластными ем костями проточный корпус с сужающимся

по потоку горизонтальным входным патруб ком, вертикальной камерой, выполненной в виде трубы Вентури, и коленообразным вы ходным патрубком, гидроагрегат с лопастной турбиной, установленной в узкой части

камеры, и электрогенератором, размещен ным на монтажном кольце, установленном на верхней части камеры, и силовой кабель для связи генератора с потребителем, о т- личающаяся тем, что корпус снабжен

дополнительным входным патрубком, расположенным оппозитно основному, входные патрубки установлены тангенциально к оси камеры и снабжены гидродинамическими экранами, размещенными перед их боковыми стенками с наклоном относительно вертикчли в направлении от оси патрубка. верхние кромки входных патрубков, экранов и камеры расположены над уровнем потока, а выходной патрубок

перпендикулярно потоку.

2 Гидроэлектростанция по п. 1, о т л и- чающаяся тем, что корпус снабжен якорной г стемойс тросами, а электрогенератор вы. олнен влагонепроницаемым.

3 Гидроэлектростанция по п. 1, о т л ичающаяся тем, что она снабжена cm нально-навигационными буями, контрольно-измерительными приборами, средствами автоматики и установленными перед

входным патрубком заградительно-фильт- рукнцими элементами.

4. Гидроэлектростанция по п. отличающаяся тем. что она снабжена дноукрепительными элементами, размещенными в зоне выходного патрубка.

5 Гидроэлектростанция по п. 1, о т л и- чающаяся тем, что тросы якорной системы снабжены корректор-грузилами. 6. Гидроэлектростанция по п. 1, о т л ичающаяся тем, что она снабжена дополнительными корпусами и гидроагрегатами аналогичными основным и установленными последовательно и параллельно с ними

tpЈ/.2

б 13

Применение: в гидравлических сооружениях, используемых для преобразования энергии морских приливов в механическую или электрическую энергию. Сущность изобретения: использование способности жидкой движущейся среды к самопроизвольной концентрации своих гидродинамических показателей. Искусственно созданный водоворот в инженерии будет по своему назначению адекватен плотине ГЭС, 5 з п.ф-лы, 2 ил.