донная гидроэлектростанция

Формула изобретения

Донная гидроэлектростанция, включающая турбины, выполненные в виде шнеков, установленные в потоке реки и опущенные на ее дно, например, с мостовой эстакады или с наплавного основания, генератор тока и его привод, отличающаяся тем, что внешний контур каждой турбины представляет собой цилиндрическую оболочку, на наружной стороне с зацеплением, например цевочным, связывающим шнеки, если их более одного, в блоки, способные при необходимости перекрыть все живое сечение реки, и с приводом генератора тока, причем каждая турбина в блоке или весь блок закреплены в подшипниках на подвижной, преимущественно в вертикальной плоскости, раме.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бесплотинной гидроэнергетике и может быть применено в любом регионе России и Мира для получения от свободного течения рек и ручьев электрического тока без строительства на реках плотин.

Предлагаемая ГЭС может быть стационарной, передвижной или наплавной.

Известна, например, гидроэлектростанция, по патенту № 2269672, (автор Г.Г.Ушаков), выполненная в виде катамарана, на котором размещены привод генераторов тока, генераторы тока, система стабилизации параметров тока, подводная активная турбина, способная работать в полностью погруженном состоянии, и ее подъемник. Турбина ГЭС выполнена в виде ленточного транспортера, установленного на ребро под углом к потоку реки. По всей ширине и длине транспортерной ленты закреплены лопасти турбины, изготовленные, например, из эластичного материала. Каждая лопасть выполнена в виде ковша, способного складываться и ложиться на транспортерную ленту, при переходе с рабочей на холостую ветвь транспортера, имеющего на внешней поверхности карман для автоматического подъема лопасти потоком реки, при переходе ее из холостого в рабочее положение. Кроме того, станция оборудована устройствами, позволяющими изменять угол установки турбины к потоку реки в процессе работы станции.

Активная турбина, по патенту № 2269672, опускается в поток реки на пантографе и связана с приводом генератора через обгонную муфту, что позволяет работать на один вал отбора мощности одновременно нескольким турбинам.

Известна ГЭС, по патенту № 2161731, (автор Г.Г.Ушаков). В гидроэлектростанции, по патенту № 2161731, в качестве двигателя применяется подводная турбина, каждая лопасть которой выполнена в виде ряда ковшей, установленных в линию, с глухими внешними образующими, днища которых набраны из перекрывающих друг друга шарнирно закрепленных на внешних образующих ковша, шторок, чьи оси вращения не совпадают с их продольной осью симметрии и поворот которых вокруг своей оси ограничен, и сама шторка выполнена в виде двух тонких пластин, собранных в пакет. - («Активная турбина» Патент RU № 2161731, C1, по Заявке № 99122429/06 от 26.010.1999 г. Опубл. Бюлл. № 110.01.2001 г. Автор Ушаков Г.Г.).

Активная турбина, по патенту № 2161731, опускается в поток реки на пантографе и связана с приводом генератора через обгонную муфту, что позволяет работать на один вал отбора мощности одновременно нескольким турбинам. Она хорошо зарекомендовала себя как турбина, способная работать без уменьшения коэффициента полезного действия, полностью погруженной в воду, как подводная (донная) турбина. Теоретические основы разработанного автором патента № 2161731, нового типа подводных турбин, опубликованы в журнале «ЭЛЕКТРО», № 1, за 2007 г. В статье "Опыт разработки и испытаний под нагрузкой, наплавной ГЭС, ее совершенствование и увеличение мощности».

Наиболее близкой по технической сущности является ГЭС, по патенту ЕР 0222352 А2, 07.11.1986, F03B 17/06.

По этому изобретению донная гидроэлектростанция, включающая турбины, рамами опущенные на дно реки с мостовой эстакады или наплавного основания, генератор тока, его привод и элементы жизнеобеспечения станции, отличается тем, что каждая турбина станции выполнена в виде шнеков, установленных в потоке реки с возможностью независимого и свободного друг от друга вращения, навитых в разные стороны.

Задача изобретения - создать гидроэлектростанцию с подводными (подледными) турбинами, которые могут брать от реки максимум ее энергетического потенциала в течение всего года.

Поставленная задача решается тем, что донная гидроэлектростанция, включающая турбины, выполненные в виде шнеков, установленные в потоке реки и опущенные на ее дно, например с мостовой эстакады или с наплавного основания, генератор тока и его привод, отличающаяся тем, что внешний контур каждой турбины представляет собой цилиндрическую оболочку, на наружной стороне с зацеплением, например цевочным, связывающим шнеки, если их более одного, в блоки, способные, при необходимости, перекрыть все живое сечение реки и с приводом генератора тока, причем каждая турбина в блоке или весь блок закреплены в подшипниках на подвижной, преимущественно в вертикальной плоскости, раме.

На Фиг.1 показан вариант донной ГЭС на стационарном основании, вид сбоку.

На Фиг.2 - та же станция, вид в плане.

Предлагаемая гидроэлектростанция включает в себя, например, мостовую эстакаду - 1, которая может захватывать часть реки или перекрывать все ее течение, выполненную из двух ферм, имеющих между собой свободный проем, в котором вертикально закреплены направляющие - 2, в направляющих - 2 перемешаются рамки - 3.

В рамках - 3, в подшипниках качения - 4 закреплены подвижно оси - 5, на которых одеты ступицы шнеков - 6.

Шнеки по внешнему контуру имеют цилиндрическую оболочку - 7. На внешней стороне оболочки - 7 каждого шнека выполнено зацепление - 8, например цевочное, которое непосредственно или через сателлиты - 9 соединяет шнеки, если шнеков более одного, в один блок турбин, способный, при необходимости, перекрыть все живое сечение реки.

Один из шнеков блока турбин, например сателлит - 10, через конический редуктор - 11 закрепленных на подвижной рамке - 12 карданной передачей - 13 и редуктором - 14 соединены с генератором тока - 15.

Мостовая эстакада может быть закрыта крышей и иметь балку тельфера - 16, предназначенную для подъема турбин из реки или для их установки на рабочее место.

Работает гидростанция следующим образом: поток реки, вращая шнеки турбин, находящихся в зацеплении друг с другом, создает крутящий момент, который от турбин ГЭС передается генератору тока. Он может меняться в процессе работы гидроэлектростанции путем уменьшения или увеличения количества турбин в блоке и установкой перед турбинами или за ними устройств, например конфузоров и диффузоров, известных и применяющихся в гидротехнике, для увеличения скоростей потока в рабочей зоне турбин.

При непосредственном зацеплении одного шнека турбины с рядом расположенным шнеком, каждый из шнеков имеет противоположную навивку шнека. Если шнеки турбин, по условиям проекта, должны иметь одинаковую по направлению навивку, они соединяются через сателлиты - 9. Суммарный крутящий момент от блока турбин передается валу генератора тока - 15. Генератор вырабатывает ток.