1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29979
(51) E02B 9/00 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0514.1
(22) 15.04.2014
(45) 15.06.2015, бюл. №6
(76) Галимжанов Несыпкан Серканович
(56) Журнал «Моделист-конструктор», №1, 1996,
с.6
(54) ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
(57) Изобретение относится к
гидромашиностроению и может быть применено
для использования энергии свободного потока реки.
Технический результат заключается в
повышении КПД, в предотвращении эффекта
захлебывания колеса, предотвращении разрушения
во время обледенения, ледохода и паводков.
Технический результат достигается тем, что
гидроэлектростанция, включающая колесо водное,
соединённое с электрогенератором, механизм
фиксирования конструкции, отличается тем, что,
водное колесо соединено с электрогенератором
посредством двух зубчатых колес, причем одно
закреплено к водяному колесу, другое к силовой
раме, к ней же закреплен передний подводный
загребной экран, боковые стороны которого
расположены под углом 30-35 градусов по
отношению к потоку, а горизонтальные поперечные
перегородки между ними под углом 60-90 градусов
по отношению к лопастям водного колеса по ходу
движения и задний подводный загребной экран,
нижняя часть которого выступает под углом 30
градусов вниз и вперёд, механизм фиксирования
конструкции выполнен в виде подъемного
механизма, включающего редуктор, трос, стрелы,
закрепленные к силовой раме.
Мощность гидроэлектростанции, например, с
диаметром водного колеса 6 м, шириной лопастей
4,5 м по сравнению с такими же размерами
гидроэлектростанции по прототипу возрастает с 6
до 200 квт/час.
(19)KZ(13)A4(11)29979
2. 29979
2
Изобретение относится к гидромашиностроению
и может быть применено для использования энергии
свободного потока реки.
Наиболее близкой к заявляемому техническому
решению является байдачная свободно поточная
гидроэлектростанция конструкции инженера
Б. Кажинского, включающая дебаркадер
деревянный на двух поплавках (катамаранного
типа), колесо водное, соединённое при помощи
клиноременного мультипликатора с
электрогенератором, механизм фиксирования
конструкции в виде растяжки с якорем (6 шт.),
(журнал "Моделист-конструктор", N I, 1996, с.6).
Недостатком конструкции является обледенение
ее в зимнее время и разрушение во время ледохода,
что исключает возможность ее использования в это
время, низкий КПД, эффект захлебывание колеса.
Задача, стоящая перед изобретателем,
заключается в предотвращении разрушения
гидростанции в периоды ледохода и обледенения,
повышении КПД, упрощении ремонта и
обслуживания.
Технический результат заключается в
повышении КПД, в предотвращении эффекта
захлебывания колеса, предотвращении разрушения
во время обледенения, ледохода и паводков.
Технический результат достигается тем, что
гидроэлектростанция включающая колесо водное,
соединённое с электрогенератором, механизм
фиксирования конструкции отличается тем, что,
водное колесо соединено с электрогенератором
посредством двух зубчатых колес, причем одно
закреплено к водяному колесу, другое к силовой
раме, к ней же закреплен передний подводный
загребной экран, боковые стороны которого
расположены под углом 30-35 градусов по
отношению к потоку, а горизонтальные поперечные
перегородки между ними под углом 60-90 градусов
по отношению к лопастям водного колеса по ходу
движения и задний подводный загребной экран,
нижняя часть которого выступает под углом 30
градусов вниз и вперёд, механизм фиксирования
конструкции выполнен в виде подъемного
механизма, включающего редуктор, трос, стрелы,
закрепленные к силовой раме.
На фиг.1 изображена схема
гидроэлектростанции, на фиг.2 загребные экраны;
на фиг.3 - передний загребной экран - вид спереди;
на фиг.4 - водное колесо с зубчатыми колесами;
Гидроэлектростанция включает водное колесо 1,
с осью 2, лопастями 3, зубчатое колесо 4, которое
крепится к водному колесу 1, зубчатое колесо 5,
закрепленное к силовой раме 6, к которой крепится
передний загребной экран 7, боковые стороны
которого расположены под углом 30-35 градусов по
отношению к потоку, а горизонтальные поперечные
перегородки между ними под углом 60-90 градусов
по отношению к лопастям 3 по ходу движения и
задний загребной экран 8, нижняя часть которого
выступает под углом 30 градусов вниз и вперёд,
подъемный механизм 9 с редуктором 10, тросом 11,
нижней стрелой 12 и верхней стрелой 13, генератор
14.
Гидроэлектростанцию собирают следующим
образом: водное колесо 1 с лопастями 3, с большим
зубчатым колесом 4 погружают в водный поток,
движущийся со скоростью не менее 2мс., ось 2
водного колеса 1 закрепляют в силовой раме 6, на
ней также устанавливают малое зубчатое колесо 5,
которое увеличивает число оборотов и передаёт
крутящий момент от водного колеса к генератору
14, к силовой раме 6 крепят передний загребной
экран 7 и задний загребной экран 8, и всю
конструкцию крепят к подъёмному механизму 9, с
помощью редуктора 10, троса 11 и нижней стрелы
12 подъемного механизма 9 регулируют
заглубление водного колеса 1, с помощью верхней
стрелы 13 удерживают силовую раму 6 в
вертикальном положении и поднимают
конструкцию во время ледохода и ремонта,
дополнительно к передней части силовой рамы
крепят трос (на фиг. не виден), другой конец троса
закрепляют на берегу 70-80 м выше по течению, к
раме 6 крепят стрелы 12, 13 с помощью которых и
троса 11 прочно фиксируют всю конструкцию.
Устанавливают на раме 6 генератор 14.
Гидроэлектростанция работает следующим
образом:
Под действием потока воды водяное колесо 1
вращается с лопастями 3 с большим зубчатым
колесом 4, передний загребной экран, боковые
стороны которого, расположенные под углом 30-35
градусов по отношению к потоку, загребает водный
поток и направляет к центру к меньшему проходу из
за чего водный поток ускоряется, поперечные
горизонтальные перегородки переднего загребного
экрана 7 направляют водный поток сверху вниз под
углом 60-90 градусов на лопасти 3 водного колеса 1,
задний загребной экран 8, в виде лотка с бортами,
расположенными под углом 30-35 градусов вперёд
по отношению к водному потоку, захватывает
больший поток воды, создавая давление и ускорение
потоку, нижняя часть заднего загребного экрана 8,
выступающая по углом 30 градусов вниз и вперёд,
захватывает снизу и с боков свежий поток воды, из-
за давления массы потока возникает инерция в
лотке, водный поток стремится снизу вверх по лотку
и фонтанирует на выходе с лотка за водным колесом
1, поэтому все лопасти 3, находящиеся в воде от
начала погружения до выхода из воды, нагружены и
тем самым повышается КПД водного колеса 1,
водное колесо 1 с лопастями 3 передает крутящий
момент с помощью большого зубчатого колеса 4,
закреплённого к водному колесу 1, более меньшему
зубчатому колесу 5, закреплённому на платформе к
силовой раме 6, тем самым, повышая число
оборотов передаваемых на вал генератора 14 для
выработки электроэнергии. За счёт заднего
загребного экрана 8, который захватывает нижний
слой более тёплый поток воды и направляет его
верх, в зимнее время защитит от обледенения
конструкцию, предварительно утеплив корпус
силовой рамы 6.
Мощность гидроэлектростанции с диаметром
водного колеса 6 м, шириной лопастей 4,5 м по
сравнению с такими же размерами
3. 29979
3
гидроэлектростанции по прототипу возрастает с
6 до 200 квт/час, так как водное колесо по
прототипу погружают максимум на 1/4 часть во
избежание эффекта захлебывания, по заявляемому
изобретению более чем на 1/3 часть, причем,
благодаря подводным загребным экранам, объем
воды, воздействующий на лопасти возрастает в 5 раз
и не возникает эффект захлебывания; водный поток
по прототипу воздействует пассивно, при нагрузке
обтекает лопасти, а с загребными экранами водный
поток принудительно давит на лопасти, отдавая
свою поступательную энергию и чем большей будет
нагрузка со стороны генератора, тем больше водный
поток будет давить на лопасти водного колеса,
нагружая максимально каждую лопасть,
находящуюся в воде.
При размерах лопасти: ширина 4,5 метра, высота
1,5 метра, интервалу между лопастями 0,5,
количеству лопастей 15, объем водного потока
воздействующий на лопасти водного колеса по
заявляемому изобретению равен 50,6 метров3
(50
тонн), по прототипу не более 10 м3
, с учётом
нагрузки на несущие лопасти 70-100%, так как в
положении 90 градусов относительно водного
потока после прохождения этого положения лопасть
попадает в тень последующей лопасти и в работе
при такой конструкции находятся всего 2-3 лопасти.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Гидроэлектростанция, включающая колесо
водное, соединённое с электрогенератором,
механизм фиксирования конструкции,
отличающаяся тем, что водное колесо соединено с
электрогенератором посредством двух зубчатых
колес, причем одно закреплено к водяному колесу,
другое к силовой раме, к ней же закреплен передний
подводный загребной экран, боковые стороны
которого расположены под углом 30-35 градусов по
отношению к потоку, а горизонтальные поперечные
перегородки между ними под углом 60-90 градусов
по отношению к лопастям водного колеса по ходу
движения и задний подводный загребной экран,
нижняя часть которого выступает под углом 30
градусов вниз и вперёд, механизм фиксирования
конструкции выполнен в виде подъемного
механизма, включающего редуктор, трос, стрелы,
закрепленные к силовой раме.
