Бесплотинная всесезонная гидроэлектростанция Г.И.Озерова Советский патент 1993 года по МПК F03B13/10 

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к гидроэлектростанции, которые могут быть установлены на различной глубине и работать в любое время года.

Целью изобретения является увеличение мощности бесплотинной всесезонной гидроэлектростанции при тех же габаритах изделия, или же уменьшение габаритов по заданной мощности за счет увеличения длины лопасти внутрь корпуса/более раннего вступления ее в работу и усиления прочности подвижной части конструкции.

Указанная цель достигается тем, что внутри свободного пространства полого цилиндра выполняется внутренняя лопасть в виде свободно закрепленной шторы, которая при открытии наружной подвижной лопасти является ее продолжением и совместно с ней проивзодит работу, а на участке встречного потока прикрывается наружной и проходит его в стоячей воде приподнимая (или отклоняя) створки для пропуска воды, не неся динамической нагрузки, а давая сопротивление только трением воды о поверхность створок и решетки.

Полый цилиндр (или барабан) под наружной лопастью в отличие от прототипа не обшивается рубашкой, лопасть ложится на остов жесткости, что дает при открытии подвижной лопасти возможность воде сбрасываться на створки внутренней лопасти и начинать производить работу раньше еще до открытия всех ступеней наружной лопасти. Створки внутренней лопасти (количество их будет зависить от диаметра барабана) под напором сбрасываемой воды ложатся на решетку и еще до открытия всей наружной лопасти принимают ее напор, а с полным открытием наружной составляют единую лопасть, которая может иметь полсо

с

оо

Сл

Ov СП 00

О

со

ностыо изгиб радиусом цилиндра или же внутренняя может иметь вид прямоугольника, что будет зависеть от класса ГЭС. Внутренняя кромка внутренней лопасти при вращении смеете с малой округлой направ- ляющей образует внутренний цилиндр (малый), внутри которого выполняется зубчатое рабочее колесо, с которого анологично прототипу снимается через мультипликатор энергия на электроненераторы. Это дает шире возможность выбора диаметра зубчатого рабочего колеса, что часто необходимо при учете оборо гости, габаритов электроне- нераторов с мультипликатором. Так же это облегчает стандартизацию зубчатого рабо- чего колеса, следовательно,и мультипликатора с электрогенератора для малых, средних, больших рек стой или иной скоростью течения, т.к. выбор рабочего колеса будет зависеть от устойчивости гидроагре- гата в потоке, часто от ширины опоры, которая находится внутри него. Это позволит внутреннюю и наружную лопасти рассчитывать с учетом наибольшего снятия энергии с потока.

Длина лопасти (следовательно, и ее площадь) в прототипе увеличивается при одинаковой высоте цилиндра hL( (барабана he) за счет увеличения диаметра цилиндра и при малой высоте его (малая глуина потока) увеличение длины лопасти л сдерживают прочносные расчеты (надежнее, когда ). В заявляемом же усройстве прирост длины лопасти за счет внутренней ее части не влияет на прочность наружной части ло- пасти, а болеетого наличие дополнительной малой окружной направляющей и решетки, на которую ложатся створки внутренней лопасти, усиливает всю конструкцию, особенно подвижную ее часть,-усиливают ось и точки крепления на ней наружной подвижной лопасти.

В силу того, что при открытии первой ступени наружной лопасти разу вступает в работу внутренняя лопасть, наружная ло- пасть может состоять только из двух ступе- ней-. Конструкция же прототипа для обеспечения равномерности вращения рабочего колеса просит, особенно при малом количестве барабанов,три и более ступени. По этой же причине о заявляемом устройстве цилиндр может состоять только из двух барабанов, это помимо существенного упрощения конструкции дает возможность иметь более прочную наружную лопасть - легче приблизиться к .

При выполнении надежной опоры конструкция гидроагрегата может позволить увеличить лопасть за счет внутренней ее части более чем в 1,5 раза. Увеличение мощности на эту же величину при тех же габаритах изделиния не снизит ее КПД (при пере- счее на увеличенную площадь лопасти), т.к. внутрення часть лопасти вступает в работу сразу же с началом открытия первой ступени наружной лопасти и скоростной напор в этот момент дает большие силы гидроагрегату, чем будет потеряно у него за счет трения створок и решетки о воду при прохождении их по ней рабочей части окружности. (Оценочные расчеты это показывают, точный баланс даст эксперимент).

Устройство и действие бесплотинной всесезонной ГЭС-11 (БВГЭС-11), состоящей из двух барабанов с внутренней лопастью, поясняется следующими чертежами и схемами,

На фиг.1-3 дана фронтальная, профильная и горизонтальная проекции цидлиндра БВГЭС-11 (соответственно); на фиг. ; и 5 - разрез цилиндра БВГЭС-11 по А-А и В-В соответственно; на фиг.6 - общий вид БВГЭС-11 п аксономатрической проекции; на фиг.7 - вспомогательная схема для упрощения изложения прохождения 8 лопастей по точкам окружности АВСД; на фиг.8 - остов жесткости наружного полого цилиндра (большого) и подвеска вращающей части конструкции; на фиг.9 - принцип взаимодействия большой и малой направляющих с катками: а) верха цилиндра, в) низа цилиндра; на фиг.10 - схема крепления кронштейнов рычагов к опоре и принцип подвески большой и малой направляющих на катках, вид сверху; на фиг.11 - наружная лопасть одного барабана; на фиг. 12 - осов жесткости внутреннего цилиндра (малого) и увязка его с зубчатым рабочим колесом и малой направляющей; на фиг.13 - зубчатое рабочее колесо с восемью спицами, опора, а также зубчатая передача с электрогенератором, вид сверху; на фиг. 14-схема взаимодейсвия ступеней диаметрально расположенной на- ружной лопасти посредством гибкой связи (троса), вид сверху: а) начало открытия и начало закрытия ыпротивоположной; в) лопасть перед полным открытием и полным прилеганием противоположной; с) лопасть полностью открыта и полностью закрыта противоположная:-La -угол, составленный касательной к полностью открытой наружной лопасти и направлением течения невозмущенного потока; на фиг. 15 - четыре схемы расположения БСГЭС-11 в деривационном канале, выполненном с выемками специально для них.

Бесплотинная всесезоннзя гидроэлект- ростанци-11 (БВГЭС-11) содержит вертикальный корпус (полый цилиндр) 1, закрепленный на опоре 2 и выполненный

составным из барабанов 3, установленных друг на друге, скрепленных между собой и снабженных четырьмя наружными поворотными лопастями 4 и четырьмя внутренними лопастями 5. Зубчатое рабочее колесо 6 связано с внутренней кромкой внутренних лопастей, которые при вращении образуют внутренний полый цилиндр 7 (малый), и.посредством механической передачи(мультипликатора) 8 связана с основным и резервными электрогенераторами 9 и 10 в водонепроницаемом корпусе, закрепленными на опоре 2, Или же в некоторых конструкциях зубчатое рабочее колесо 6, механическая передача (мультипликатор) 8 и электрогенераторы 9 и 10 выполняются в единой закрытой камере, которая образуется частью внутреннего цилиндра 7, с решением охлаждения электрогенераторов другим известным способом. У верха и низа корпуса 1 от опоры отходят восемь кронштейнов 11, на которых по большому и малому кругам, соответствующим диаметрам наружного и внутреннего цилиндров 1 и 7, выполнены катки 12 в поворотной цапфе, которые входят в округлые направляющие по верху и низу цилиндров 1 и 7 бороздкой вниз - направляющая по большому кругу 13 и направляющая по малому кругу 14, - посредством чего и происходит вращение подвижной части конструкции с зубчатым рабочим колесом 6. Причем верх цилиндров 1 и подвешен на катках 12, а низ опирается на них (см.фиг.9). В больших цилиндрах, к примеру на морских глубинах, возможно усиление крепления вращающей части еще посредине, также через неподвижные кронштейны с катками и направляющую внутреннего цилиндра 7.

Наружная поворотная лопасть 4 выполнена из двух ступеней 15 различной длины с общей осью вращения 16, каждая на своих шарнирах 17 (возможны две оси вращения под каждую ступень, расположенные рядом, что будет зависеть от размеров гидроагрегата и прочностных расчетов). Ступени

15установлены в порядке возрастания их длины от барабана 3, причем ближняя к оси

16- малая, 1/2 общей длины - полностью обшита, а рама второй имеет окно 18, выполненное у оси вращения 16 размером, равным ближней ступени, с таким расчетом, чтобы при складывании они образовали единую лопасть 4. Низ и верх ступени 15 лопасти 4 снабжены гибкими связями (троса) 19 и соединены последним попарно с соответствующими ступенями 15 диаме- рально противоположных лопастей. Гибкие связи 19 проходят через направляющие 20, выполненные на поверхности барабана,

или же часть их на опоре через малый цилиндр. Лопасть 4 имеет кривизну радиусом барабана, обшивается твердым легким материалом. Гибкая связь 19 удерживает полностью открытую наружную лопасть 4, обеспечивая L сг 85±2°. Ступени 15 наружных лопастей 4 для более быстрого поднятия снабжены желобами 21 высотой 20-30 мм, общей площадью до 10% площади сту0 пени. Внутренняя лопасть 5 является как бы продолжением наружной лопасти 4 и представляет из себя свободно висящую штору, выполненную из нескольких вертикальных полос металла, пластика и т.п.(количество

5 будет зависеть от диаметра изделия), прилегающих в рабочей части потока на металлическую решетку 22 и свободно поднимающихся на встречной ветви потока, или отклоняющихся при креплении полос на

0 боковые кромки, что будет зависеть от размеров гидроагрегата и условий работы.

Оси вращения 16 наружных лопастей 5 барабан 3 смещены относительно друг друга на 45°, как и в прототипе. Для выравнива5 нл динамической нагрузки механическая передача с электрогенераторами располагается примерно посредине полого цилиндра в верхнем или нижнем барабане 3, в зависимости от конструкторской целесооб0 разности, и стойки остова жесткости верхнего и нижнего барабана скрепляются с зубчатым рабочим колесом 6 через решетку 22 посредством спиц 23 внутренней кромки внутренней лопасти 5 о восьми точках. Т.е.

5 все восемь лопастей двух барабанов жестко скреплены с зубчатым рабочим колесом, и таким образом решетка 22, скрепленная с большой и малой направляющими 13 и 14, вместе служат основой жесткости вращаю0 щей части конструкции, верх которой подвешен на катках 12, а низ опирается на них. Следовательно, боковые стороны решетки 22 являются; наружняя -осью 16 вращения лопасти 4, внутренняя - ведущей спицей 23

5 зубчатого рабочего колеса 6.

Внутренний полый цилиндр 7 (малый), который, считаем, образован вращением спицы 23, может обшиваться водонепроницаемой тканью, резиной и т.п. Это увеличит

0 КПД БВГЭС-11 и облегчит обслуживание вращающихся агрегатов в стоячей.воде водолазами в крупных конструкциях.

Наружный полый цилиндр 1 (большой), который, считаем, образован вращением

5 оси 16 наружной лопасти 4, в отличие от прототипа рубашки цилиндра не имеет, а обшиваются только четыре участка 24, которые не прикрываются сложенными лопастями. Обшитый участок 24 способствует вместе с еще не открытой первой ступенью

15 наружной лопасти 4 выравниванию потока на глубине данного барабана, а это обеспечивает более четкую работу створкам внутренней лопасти 5. (Обратимся к фиг.7, где в плане сверху показаны 16 ступеней 8-ми лопастей 2-х барабанов в один из моментов работы. Точками показано окно 18 лопасти 4, а пукнтиром - внутренняя лопасть 5 нижнего барабана 3. Также по этой схеме можно проследить прохождение од- ной лопасти любого барабана по всем точкам окружности. Как и в прототипе примем, что под воздействием потока лопасти приподнимаются и фиксируются с правой стороны - рабочий поток, ложатся с левой стороны на всречном потоке. АВСД - основные точки прохождения лопасти при вращении: А - начало открытия каждой ступени; В - зенит работы полностью открытой лопасти; С - начало складывания каждой ступени; Д - начало прохождения сложенной лопасти участка с наибольшим лобовым сопротивлением). Наружная лопасть 4 на встречном потоке на участке СДА ложится на остов жесткости большого цилиндра 1 и вместе с обшитым участком 24 прикрывает сторону цилиндра, обеспечивая внутренней лопасти 5 на этом участке стоящую воду. Створки внуренней лопасти 5 проходят участок СДА приподнявшись (или отклонив- шись, в некоторых конструкциях) на своих шарнирах, образуя свободный проход воде и давая сопротивлние в основном трением. Внутренняя лопасть 5 перед началом работы прошла точку А в сравнительно спокой- ной воде, приводняв или отклонив свои створки, т.к. до открытия первой ступени ее от скоростного напора защищали обширный участок 24 и первая ступень 15 лопасти 4. Встречные же завихрения воды от впере- ди идущей лопасти 4, которые могли бы помешать лечь створкам на решетку, будут незначительны, т.к. впереди, идущая в это время уже прошла точку наибольшего сопротивления потоку С и входит в тень.

Все силы, снижающие мощность установки, выявит-эксперимент. Они войдут в обобщающий коэффициент преобразования энергий t, мы же рассмотрим силу со- противления трения RTp внутренней лопасти при прохождении участка СДА в основном с целью выявления причин, могущих снизить их влияние.

р Vcp S,

где Стр безразмерный коэффициент сопротивления трения;

р.- плотность жидкости, т/м3;

0 5 0 5 0 5 0 5

0

5

VCp - скорость движения поды или предмета в ней, м/с. Определим как V вращения цилиндра, которое будем считать равным 1 /2V потока (рабочее колесо под нагрузкой);

S - площадь смоченной поверхности внутренней лопасти, м , возьмем как двойную площадь лопасти (трение с двух сторон).

Если у наружной лопасти можно снизить Ртр, уменьшая Sn.n. за счет ее более раннего прижатия к цилиндру, то у внутренней лопасти этого не наблюдается. У внутренней лопасти RTp, как видим из формулы, можно снизить за счет лучшей обтекаемости в воде створок лопасти, а также чтобы Vcp 1/2Vn, т б. чтобы внутри между большим и малым цилиндрами на участке СДА не было встречных завихрений потока. Оценочные расчеты показывают, что снижение 1 за счет RTp внутренней лопасти 5 не будет более 1,5%, а с учетом наружных лопастей не превысит 4%.

Для увеличения безразмерного коэффициента лобового сопротивления (Сх) внутренняя лопасть 5 может выполняться с кривизной радиусом наружного цилиндра 1 за единое целое с наружной лопастью 4, что будет зависеть от класса ГЭС.

Для более полного снятия энергии каждый поток просит своих размеров БВГЭС. Глубина, скорость, ширина потока - это главные определяющие факторы при выборе диаметра и высоты цилиндра, следовательно, и длины лопасти, хотя практика заставит учитывать необходимость стандартизации узлов и агрегатов ГЭС, технические возможности изготовления зубчатого рабочего колеса и увязки его с мультипликатором и: даже наличие выпускаемых промышленностью электрогенераторов. Условия надёжности наружной лопасти просят исходить из того, что чем больше скорость потока, тем ближе длина наружной лопасти 1П должна быть к высоте барабана Ьб. Величина же внутренней лопасти зависит не столько от ее прочности, сколько от устойчивости изделия в потоке, которая часто зависит от ширины опоры. Но не всегда ширина опоры возьмет часть длины лопасти. К примеру, в деривационном канале, выполненном специально для БВГЭС-11 с выемками в берегу для них (фиг.5), можно иметь большие скорости потока - 10 м/с, и более, которые просят надежную широкую опору, но установка БВГЭС в береговой выемке может позволить добиться устойчивости опоры не за счет ее ширины. Малые скорости течения, в среденм I м/с, могут позволить иметь 1п/пб 5/1 и, следовательно, конструкция будет большого диаметра

при малой высоте и силу с потока будет брать за счет увеличенной лопасти. Преимущества создания внутренней лопасти и некоторые другие вопросы, поясняющие устройство и работу БВГЭС-11, рассмотрим с небольшими допускам на следующих примерах.

Москва-река напротив здания ВНИИГ- ПЭ (Бережковская набережная, 30) имеет в межень глубину м, скорость течение м/с, в половодье имеет м, ,25 м/с. (Москва-река в городе имеет м, V до 1,6 м/с, при подпоре плотиной V всего 0.3- 0,5 м/с, при открытии шлюзов - сборе воды - V до 2 м/с). Если установить здесь педла- гаемую БВГЭС-11 состоящую из одного гидроагрегата, то расчет параметров будем вести следующим образом. Высоту цилиндра состоящую из двух барабанов, определим для меженного уровня равной 4 м (0,8 м оставим на ледовое образование и 1,2 м отступим от дна, м). Так как Москва- река имеет малую скорость течения, то можем взять предельное ln/hn 5/1. Следовательно, при будет м, а площадь лопасти гидроагрегата под воздействием потока в любой момент вращения цилиндра м , С расчетов прототипа 1л находится в пределах 1/8-1/6 длины ок- ружноси цидлиндра, следоваельнго, диамер цилиндра м. Разберем насколько можно увеличить лопасть за счет внутреней. свободной части цилиндра. В прототипе рассчитывалась ширина опоры и от нее на рычагах подавались катки к рубашке цилиндра, на которых она вращалась с рабочим зубчатым колесом. В заявляемом же устройстве диаметр зубчатого рабочего колеса определится шириной опоры, т.к. оно устанавливается за опорой и от его обода до остова жесткости наружного цилиндра прирастет длина лопасти. Автор считает, что в разбираемом примере ширина опоры около 7 м с надежным фундаментом и растяжками от концов рычагов к верху и низу опоры вполне обеспечат устойчивость конструкции и дадут место для размещения внутри ее малооборотных электрогенераторов в защитном кожухе с мультипликатором. Следовательно, диаметр зубчатого рабочего колеса можем иметь 10 м и длина лопасти прирастет за счет внутренней части на 5 м. Общая площадь лопасти под воздейсвием потока будет м2. Следует отметить, что прирост лопасти в полтора раза нисколько не ослабит наружную часть ее, т.к. у нее ось усилилась решеткой. Учитывая, что с началом открытия первой ступени внутренняя лопасть сразу вступает в работу, мы можем иметь всего две ступени у лопасти

вместо четырех, как у прототипа, и вправе ожидать, что прирост ее не уменьшит коэффициент преобразования энергии у (при перерасчете на новую площадь лопасти),

тем более она может иметь кривизну радиусом цилиндра, как и наружная. Следовательно, если прототип в межень ( м/с) давал мощность кВт, в половодье (.25 N-.C) кВт, то теперь при этих же

габаритах он даст 21 и 41 кВт соответственно. Попутно отметим, что становка с м2 и ; 0.7 ПРИ ,5 м/с даст кВт, при м/с даст кВт, а в диреваци- онном канале, где можно добиться

м/с. даст N 21000 кВт.

Разберем другой пример выполнения БВГЭС-11, теперь уже для горных узких рек с малой глубиной и большими скоростями течения (Кавказ, Прииссыкулье и т.п.). Допустим, нас интересуют реки глубиной 0,6 м (брод) и шириной активной части потока 1,5 м. Выполним БВГЭС-11 на салазках, которые будут служить за фундамент и основой сбора всей конструкции на них. Высоту салазок определим равной 0,1 м. За вертикальнуюопорупримемводонепроницаемый кожух электрогенератора (низкооборотный даст большой вес, га- бариты, что усилит конструкцию и

фундамент). Нижние катки выполним на салазках, а верхние подачи на рычагах от кожуха. Высоту цилиндра возьмем равной 0,5 м (ледовые образования на горных реках исключим, а если и будут, то они незначительны и отводимое тепло от электрогенератора поможет с ними бороться в этой точке). Следовательно, высота барабана 0,25 м. Для перекрытия активной части потока нам желательна длина общей лопасти не менее

1,5 м. (Установка стенки или двух в реке для концентрации потока на лопасть КПД установки. На малых глубинах выполнение их, как правило, не связано с большим трудностями). Выполним наружную лопасть из двух ступеней длиной 1,0 м. Следовательно, диаметр наружного цилиндра возьмем равным 2,0 м, а внутреннего можем определить равным 1,0м, что вполне достаточно для размещения в нем электрогенератора в кожухе с мультипликатором, тем более можем часть с этого вынести вверх из воды. Следовательно, внутренняя лопасть будет длиной 0,5 м и общая площадь лопасти под воздействием потока будет равна 0,75 м , которая при ц 0,7 может дать

мощность при м/с 14 кВт, при 5 м/с - 66 кВт, при 7 м/с - 182 кВт, Функдамент усиливается забитыми костылями через салазки и камнями набросом на них. Эта конструкция может быть перевозной в кузоее автомобиля, который при установке поможет буксировать БВГЭС-11 на салазках в поток. Если же река сжата берегами, то возможна установка БВГЭС-11в подготовленную выемку в берегу, как показано на фиг. 15. Несмотря на резкое отличие мощности из-за разных скоростей течения, тем ие- менее гидроагрегат под подобные глубины можно стандартизировать, а под ту или иную скорость устанавливать в нем нужной мощности электрогенератор с мультипликатором.

Установка БВНЭС-11 в различных потоках, включая морские течения, аналогична прототипу, разумеется -большая мощность требует более надежную опору. Опора цельнолитая, без внутреннего пространства(типа опоры больших мостов), будут требовать другого технического решения размещения электрогенератора с мультипликатором и увязки их с зубчатым рабочим колесом.

Заявляемая БВГЭС-11 по сравнению с прототипом имеет лопасть большей площади при тех же габаритах, и прирост ее за счет внутренней свободной части изделия в конструкциях на широких потоках может быть менее как в 1,5 раза. К примеру, на реке Енисее в районе г.Игарка, где ширина практически не ограничивает имеются постоянные глубины 20-40 м, а местами и до 50 м, можно иметь гидроагрегат такого же диаметра и высоты, как и в прототипе, состоящий всего из двух барабанов с площадью лопасти под воздействием потока в 1,6 раза больше, с более прочной наружной лопастью из-за дополнительной увязки ее с решеткой, без понижения КПД за счет выполнения внутренней лопасти криволинейной, и более раннего вступления ее в работу. Так, в прототпе при Нц 30-35 м, с ц 70-75 м, состоящего из трех барабанов при 1п/П2 3/1, ожидается м2. При этих габаритах БВГЭС-11 может состоять из двух барабанов с м2 с лучшим 1п/пб 2/1 плюс с осью наружной лопасти, увязанной не только с остовом жесткости наружного цилиндра, но еще и с решеткой. (Диаметр внутреннего цилиндра имеется ввиду в пределах 14-15 м).

По заданой мощности БВГЭС-11 имеет шире географию примеения по сравнению с прототипом. Особенно это видно на примере использования ее на узких мелких реках с большими V, которые просят иметь меньшие габариты и более надежную лопасть. К примеру, в приведенном в описании втором примере, где ,75 м , ,0 м, ,5 м прототип под такую лопасть должен бы иметь такие габариты: если ,0 м, то ИцНЗ,75 м; или если ,5, то с),0 м. А

это не вписывается в приведенный поток глубиной 0,6 м и шириной 1,5 м, тогда как в заявляемом устройстве данная лопасть будет полностью нагружена в этом потоке,

следовательно, и в более широких и глубоких. Это также говорит о более широкой возможности стандартизации БВНЭС-11 в целом или отдельных основных узлов ее, Исходя из последнего, проще подойти к

0 вопросу получения энергии без плотины на любой реке. К примеру, даже на такой, как река Катунь, хотя анализ динамики составляющих водного баланса этой реки показывает, что основная масса воды формируется

5 здесь за счет сезонного снежного покрова, летних осадков и таяния многолетних запасов фирна и льда, и этот режим говорит в пользу высоконапорной плотинной ГЭС. (Так, годовой сток за половодье составляет

0 в с.Елагнда 71-78%, у с.Сростки - 52-88%; расход воды в м /с-составил, к примеру в 1976 г у с.Еланда: наибольший - 4000, наименьший открытого русла -364, наименьший зимний всего 57; у с.Сростки

5 соответственно -4060, 449, 57,7). Учитывая негативные явления при создании плотины и большую нужду этого крал в электроэнергии рассмотрим несколько схем снятия энергии с быстротечного потока р.Катунь

0 для местных нужд и промышленного значения гидроагрегатами заявляемого устройства.

В месте излучины спрямить русло, спрофилировать его до места слияния с равно5 мерным уклоном или уступами, как покажет рельеф местности и экономическая целесообразность; облицевать дно и берега твердым материалом, за счет чего добиься наивысшей V. БВГЭС-11 установить в бере0 говой выемке по одному из вариантов, как показано на фиг. 15, на расстоянии друг от друга, обеспечивающем выравнивание потока и по средненаименошемузимнему рас- хду воды (он, судя по Водному кадастру у

5 р.Катунь в пределах 75 м /с), перекрыть канал сверху плитами для исключения замерзания зимой, то деривационный канал-тоннель может позволить иметь гидроагрегат, работающий всесезонно с лопа0 стью под нагрузкой около 6 м , при надежном соотношении у наружной лопасти In/he, близкой к 1/1. В канале-тоннеле мы вправе ожидать Y 0,8 за счет работы гидроагрегата, как бы, в насадке. Десять

5 гидроагрегатов, суммированных на одном здании БВГЭС-11, могут давать всесезонно мощность около 25 мВт, что около 250 мВт. Летний сброс воды можно оставить по старому руслу или же выполнить деривационный канал с учетом прохождения ее по

верху тонелля и снимать энергию поэтапно другими летними дополнительными гидроагрегатами, которые на зиму будут консервироваться. Оценочные работы показывают, что, учитывая сравнительно плавный спад уровня воды в открытом русле по месяцам, энергию можно снимать тремя этапами и расчет произвести, как: 1-е - для среднегодового наибольшего расхода воды, 2-е - для среднегодового среднего и 3-е - для среднегодового неименыиего. Судя по Водному, кадастру, они у р.Катунь разнятся как 3, 2, 1, и примерно равны: май, июнь, июль - 900 м /с (наибольший средне месячный расход-июнь, к примеру с.Еланда 1750 м/с в 1979 г); август, сентябрь - 600 м /с: октябрь, ноябрь - 300 м3/с. БВГЭС-11 выполняется из трех гидроагрегатов, установленных друг на друге над всесезонным каналом-тоннелем. Режим прохождения воды позволяет сразу после сброса льда подключить все три гидроагрегата, а затем после спада воды поочередно выводить верхние с работы. Возможен вариант выполнения опоры под каждый гидроагрегат, что будет зависеть от профиля канала, расстановки их в нем, скорости течения и расстояния выравнивания течения от одного до другого гидрагрегата. Оценочные расчеты показывают, что в летний период можно дополнительно получать энергию, хоть и не стабильную, но в период наибольшего сброса воды, в десять раз болшьшую, чем будет давать всесезонный канал.

Для местных нужд возможна установка отдельных БВГЭС-11 непосредственно в русле реки или в береговых выемках. Лучший эффект покажут места, сжатые между скал, участки спрофилированного русла, расчищенные и по возможности выполненные уже высотой по наибольшему возможному стоку.

Приведенные эти схемы подходят ко многим рекам и на них экономически выгоднее применение заявляемого устройства, чем прототипа не только из-за того, что у него мощность больше при тех же габаритах, но и потому, что у него шире возможность использования на любой реке. Особенно это видно по такой реке как Под- каменная-Тунгузка, которая имеет много различных притоков с большими V - на длине 1865 м водозбор идет с 18026 больших и малых рек. Учитывая, что этот необжитый район исключительно богат и ископаемыми и ждет дешевой энергии, а постройка высоконапорной ГЭС, хотя и даст дешевый киловатт-час, но передача его на большие расстояния на нет сведет это преимущество, то постройка заявляемой БВГЭС-11 непосред- ственно вблизи к потребителю, хотя и менее мощных, будет экономичней.

Из-за большой мощности при тех же габаритах, чем прототип БВГЭС-11, экономически выгоднее применять при работе в комплексе с аккумулирующей ГЭС в роли гасителей потока на участке отводящего русла при больших напорных ГЭС, на океанских течениях, а также нз приливно-отлив- ных течениях в проливах (типа в Ла-Манше), меняющих направление и скорость.

Формула изобретения

1.Бесплотинная всесезонная гидроэлектростанция, содержащя вертикальный корпус, разделенный нз барабаны и установленный на опоре с возможностью вращения посредством взаимодействия роликов с круглыми направляющими, связанными с наружными поворотными состав- н ыми ступенчато-открывающимися

лопастями, оси вращения которых смещены относительно друг друга на одинаковй угол, основной и резервный электрогенераторы, закрепленные на опоре и связанные с корпусом и зубчатым колесом посредством механической передачи, отличающаяся тем, что внутренняя часть корпуса снабжена решетками, являющимися продолжением наружных поворотных лопастей, и неподвижными внутренними лопастями, выполненными из свободно закрепленных створок, опирающихся на решетку, причем наружные поворотные л спасти установлены с обеспечением перекрытия внутренних лопастей в нерабочем положении и их более

раннего вступления в работу.

2.Гидроэлектростанция по п.1, о т л и- чающаяся тем, что внутренняя часть корпуса снабжена малым цилиндром с малой круглой направляющей, а зубчатое колесо расположено на внутренней поверхности малого цилиндра.

3.Гидроэлектростанция по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что круглые направляющие жестко соединены с соответствующими малыми круглыми направляющими посредством решеток,

4.Гидроэлектростанция по пп.1-3, о т - ли чающаяся тем, что на учатках боковой поверхности барабанов, перекрываемых

сложенными наружными лопастями, в обшивке выполнены сквозные проемы.

1836586

15

5

Сущность изобретения: вертикальный корпус разделен на барабаны и установлен на опоре с возможностью вращения взаимодействием роликов с круглыми направляющими, связанными с наружными поворотными ступенчато открывающимися лопастями, оси вращения которых смещены относительно друг друга на одинаковый угол. Основной-и резервный электрогенераторы закреплены на опоре и связаны с корпусом и зубчатым колесом механической передачей. Внутренняя часть корпуса снабжена решетками, являющимися продолжением наружных поворотных лопастей, и неподвижными внутренними лопастями, выполненными из свободно закрепленных створок, опирающихся на решетку. Наружные лопасти установлены с обеспечением перекрытия внутренних лопастей в нерабочем положении и их более раннего вступления в работу. 3 з.п.ф-лы, 15 ил.

ф. 1

фиг, ff

19

фИг.5

6

J

риг. 6

Ј f

put

#

Фиг ,11

.

фа г. 11/

- у Л -с /УС t, rf /I f ft -c. ,i sr

L -X/ - ---.О-- -

// // ar //

- If t, . /;g-/,4|rT// - -

4

JT -ff -f Jb .

.

rSJ/E J -.

- // /y Л/

sa// s // .,Хг П P //

, IS

n -rr- ff

.

/ /