Результат интеллектуальной деятельности: ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к гидроэнергетике и касается установок, использующих речные течения для производства электроэнергии.

Известен ветродвигатель, содержащий вертикальный вал с кронштейнами, на концах которых прикреплены подвижные эксцентричные лопасти, концы которых периодически механически воздействуют на подвижные роторы электрогенераторов, закрепленные на вертикальных пластинах (см. RU 2203434 С2, 27.04.2003).

Известна прямоточная турбина для выработки электроэнергии, содержащая водопроницаемый корпус с электрогенератором, поворотно-лопастную турбину и входную трубу (Б.Ф.Билимович. Законы механики в технике. М., Просвещение, 1975 г., с.172, рис.174).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является гидроэлектрическая установка, содержащая судно, выполненное в виде катамарана, между корпусами которого образован рабочий канал, размещенный в последнем транспортер с валами, установленными на корпусах, и электрогенераторы, кинематически связанные с валом транспортера, причем в кормовой части установка содержит гидротурбины с вертикальными осями вращения, кинематически связанные с электрогенераторами (SU 1474317 A1, 23.04.1989).

Известная гидроэлектрическая установка не надежна в работе, из-за наличия в ее конструкции бесконечной ленты с лопатками, размещенными в два ряда в шахматном порядке.

Техническим результатом предложенного изобретения является повышение КПД, надежности в работе и увеличение мощности до 50 процентов.

Технический результат достигается тем, что гидроэлектрическая установка, содержащая судно, выполненное в виде катамарана, между корпусами которого образован рабочий канал, размещенный в последнем горизонтальный вал с поплавками и электрогенераторами, кинематически связанными с ним, прямоточные горизонтальные гидротурбины и вертикальные гидротурбины с электрогенераторами, кинематически связанными с ними, согласно изобретению корпуса связаны между собой верхними площадками и нижними балками, на последней из которых установлены гидротурбины с вертикальными осями вращения, снабженные электрогенераторами, закрепленными на задней переходной площадке, кинематически связанными с ними, на внутренних краях корпусов установлены электрогенераторы, связанные между собой горизонтальным валом, на котором консольно с помощью кронштейнов порядно закреплены поплавки с козырьками, состоящие из верхних и нижних полусфер, соединенных между собой фланцами через прокладку болтами, внутри поплавков установлены электрогенераторы, состоящие из неподвижного статора и подвижного ротора, контактирующего в средней части со штоком, закрепленным вертикально в полусферах обеими концами, охваченными вокруг упругими элементами, а в корпусах вдоль размещены горизонтально трубы, в средних частях которых закреплены прямоточные гидротурбины, содержащие водопроницаемый корпус с электрогенератором и входную трубу.

На корпусах спереди и сзади устанавливают съемные грузы, внутри которых расположены аккумуляторные батареи, электрически через провода связанные с электрогенераторами в поплавках и сигнальными огнями гидроэлектрической станции.

На фиг.1 представлена гидроэлектрическая установка, общий вид; на фиг.2 - вид спереди; на фиг.3 - сечение поплавка; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.2.

Гидроэлектрическая установка содержит судно, выполненное в виде катамарана, между корпусами 1 которого образован рабочий канал 2. Корпуса 1 связаны между собой верхними площадками, передней 3 и задней 4 и нижними балками 5 и 6, на последней из которых установлены гидротурбины 7 с вертикальными осями вращения, снабженные электрогенераторами 8, закрепленными на задней переходной площадке 4 и кинематически связанными с гидротурбинами 7. На внутренних краях корпусов 1 установлены электрогенераторы 9, связанные между собой горизонтальным валом 10, на котором с помощью кронштейнов 11 порядно консольно закреплены поплавки 12 с козырьками 13. Поплавок 12 состоит из верхней полусферы 14 и нижней полусферы 15, соединенных между собой фланцами 16 и 17 через прокладку болтами (не показаны). Внутри поплавка установлен электрогенератор, состоящий из неподвижного статора 18 и подвижного ротора 19, контактирующего в средней части со штоком 20, закрепленным вертикально в полусферах 14 и 15 обоими концами, охваченными вокруг упругими элементами 21 и 22, например резиной.

В корпусах 1 вдоль горизонтально установлены трубы 23, в средней части которых закреплены прямоточные гидротурбины, содержащие водонепроницаемый корпус 24 с электрогенератором (не показан) и входную трубу 25. С боков корпусов 1 прикреплены штыри 26, контактирующие с якорными устройствами 27. Для изменения и регулирования осадки установки на корпуса 1 спереди и сзади размещают съемные грузы 28, внутри которых расположены аккумуляторные батареи 29, электрически через провода связанные с электрогенераторами в поплавках 12 и сигнальными огнями гидроэлектрической станции (не показаны).

Грузы 28 в весенний и осенний период выполнены облегченными (из дерева), а летом - утяжеленными (железобетонные). Поплавки 12 весной и осенью погружены в воду на 2/3, а летом полностью.

Козырьки 13, прикрепленные к верхним полусферам 14 поплавков, по высоте составляют ¹/₂ поплавка, а по сечению могут быть прямоугольными или треугольными.

При работе установки катамаран корпусами 1 ориентируется так, что канал 2 и трубы 23 в корпусах были направлены навстречу течения реки. Осадка корпусов 1 катамарана устанавливается путем размещения на них спереди и сзади облегченных грузов (весной), и тем самым при быстром течении водного потока поплавки 12 с козырьками 13 погружаются в воду на 2/3 своей высоты. В летний период течение реки слабее, чем весной, а потому утяжеленные грузы 28 увеличивают осадку катамарана, а поплавки 12 с козырьками 13 полностью будут погружены в воду. Течение потока воды в канале 2 приводит к постоянному вращению поплавков 12 и вала 10, а также роторов электрогенераторов 9, вырабатывающих электроэнергию для потребителя. Поток воды проходит по трубам 23, вращая гидротурбины. Вырабатывающаяся электроэнергия с помощью кабеля выводится потребителю. Электрогенераторы, размещенные в поплавках 12, вырабатывают электроэнергию постоянного тока за счет перемещения подвижного ротора 19 вверх и вниз и обратно. Частично электроэнергия от генераторов поплавков 12 идет на подзарядку аккумуляторов 29, а остальная часть переправляется кабелем на береговой потребитель.

Предлагаемая гидроэнергетическая установка позволяет повысить КПД, надежность работы и мощность установки до 50 процентов, за счет прямоточных гидротурбин и электрогенераторов в поплавках.