-

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6430
(13) U
(46) 2010.08.30
(51) МПК (2009)
F 03B 13/00
(54) МЕЛКОВОДНЫЙ ГИДРОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР
(21) Номер заявки: u 20091110
(22) 2009.12.31
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный аг-
рарный технический университет"
(BY)
(72) Авторы: Прищепов Михаил Алексан-
дрович; Тимошенко Василий Яковле-
вич; Прищепова Елена Михайловна
(BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение обра-
зования "Белорусский государствен-
ный аграрный технический универси-
тет" (BY)
(57)
1. Мелководный гидроэлектрогенератор, содержащий корпус, рабочий орган - осевое
колесо, выполненное в виде обруча со спицами, снабженными лопастями, закрепленное
на вращающемся валу, кинематически связанном с валом электрогенератора, отличаю-
щийся тем, что корпус выполнен в виде двух плоских поплавков, жестко скрепленных
между собой балками на расстоянии друг от друга, большем половины диаметра осевого
колеса, закрепленного на вращающемся валу и кинематически связанного с валом элек-
трогенератора, установленного в верхнем надводном пространстве над поплавками с
наклоном оси вращения относительно вертикали в плоскости, перпендикулярной течению
реки, так, что половина осевого колеса, включая лопасти, находится над водой, а вторая
половина - в воде.
2. Мелководный гидроэлектрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что оба плоских
поплавка на противоположных обращенных к берегу боковых сторонах имеют крепление
для тросов, зафиксированных на берегах водоема.
3. Мелководный гидроэлектрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что лопасти,
жестко закрепленные вдоль больших боковых сторон к спицам осевого колеса, имеют
сужение в нижней части от периметра осевого колеса к центру под углом, равным углу
наклона оси вращения осевого колеса относительно вертикали.
Фиг. 1
BY6430U2010.08.30

2. BY 6430 U 2010.08.30
2
(56)
1. А.с. SU 1724921, МПК F 03B 13/00. - Опубл. 07.04.92.
2. Патент RU 2169288, МПК F 03B 13/00, 17/06. - Опубл. 20.03.2000.
3. Патент BY 9983, МПК F 03B 13/00. - Опубл. 28.02.2007 (прототип).
Полезная модель относится к гидроэнергетике и может быть использована для преоб-
разования энергии потока воды реки в электрическую.
Известна гидротурбина для микроГЭС [1], содержащая рабочее колесо с поперечными
лопастями и струенаправляющее устройство с двумя выходными каналами, расположен-
ными симметрично относительно продольной его оси, а оси выходных каналов смещены
друг относительно друга в радиальном направлении на величину диаметра каналов.
Недостатком данного устройства является наличие струенаправляющего устройства,
которое ограничивает поток жидкости и, следовательно, уменьшает энергию воды, посту-
пающей на рабочее колесо.
Известна установка для использования энергии гидравлического потока [2], имеющая
погруженный в воду корпус, в котором размещен рабочий орган в виде осевого колеса,
снабженный поворотными лопастями, концы которых выполнены подвижными, и кине-
матически связанный с преобразователем энергии, и установленную на корпусе заслонку,
имеющую щелевые прорези, кроме того, корпус снабжен направляющей, установленной
на выходе потока из установки.
Недостатками данной установки являются потери энергии вследствие большой вели-
чины коэффициента присоединенной массы жидкости при повороте лопасти и невозмож-
ность использования в погруженном состоянии в открытых каналах и реках.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является
гидроагрегат [3], содержащий корпус, рабочий орган - осевое колесо, выполненное в виде
обруча со спицами, снабженными поворотными лопастями, закрепленное на вертикаль-
ном вращающемся валу, кинематически связанном с валом электрогенератора.
Недостатками данного гидроагрегата являются низкая эффективность использования
энергии потока воды вследствие значительных потерь энергии, создаваемых гидравличе-
ским сопротивлением воды в пассивной зоне осевого колеса, невысокая надежность из-за
наличия поворачивающихся лопастей, а также высокая материалоемкость, обусловленная
массивным погруженным в воду корпусом.
Задачей полезной модели является повышение КПД гидроэлектрогенератора за счет
снижения гидравлических потерь в пассивной зоне осевого колеса, повышение его надеж-
ности и снижение материалоемкости.
Поставленная задача достигается тем, что в мелководном гидроэлектрогенераторе, со-
держащем корпус, рабочий орган - осевое колесо, выполненное в виде обруча со спицами,
снабженными лопостями, закрепленное на вращающемся валу, кинематически связанном
с валом электрогенератора, корпус выполнен в виде двух плоских поплавков, жестко
скрепленных между собой балками на расстоянии друг от друга, большем половины диа-
метра осевого колеса, закрепленного на вращающемся валу и кинематически связанного с
валом электрогенератора, установленного в верхнем надводном пространстве над поплав-
ками с наклоном оси вращения относительно вертикали в плоскости, перпендикулярной
течению реки, так, что половина осевого колеса, включая лопасти, находится над водой, а
вторая половина - в воде. При этом оба плоских поплавка на противоположных обращен-
ных к берегу боковых сторонах имеют крепления для тросов, зафиксированных на берегах
водоема, а жестко закрепленные лопасти вдоль больших боковых сторон к спицам осевого
колеса имеют сужение в нижней части от периметра осевого колеса к центру под углом,
равным углу наклона оси вращения колеса относительно вертикали.
В предлагаемом мелководном гидроэлектрогенераторе осевое колесо вращается с ми-
нимальными потерями вследствие незначительных потерь, создаваемых воздухом в пассив-

3. BY 6430 U 2010.08.30
3
ной зоне осевого колеса. Существенными отличительными признаками гидроэлектро-
генератора являются конструкция корпуса, выполненного в виде двух плоских поплавков,
жестко скрепленных между собой балками, а также осевого колеса, в котором лопасти
жестко закреплены к спицам и имеют сужение в нижней части от периметра осевого колеса
к центру под углом, равным углу наклона оси вращения колеса относительно вертикали.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен фронтальный
вид мелководного гидроэлектрогенератора со стороны течения реки; на фиг. 2 - вид сверху.
Гидроэлектрогенератор состоит из корпуса, выполненного в виде двух поплавков 1,
жестко скрепленных между собой балками 2 на расстоянии друг от друга, большем поло-
вины диаметра осевого колеса 3, выполненного в виде обруча 4 со спицами 5, снабжен-
ными лопастями 6, закрепленного на вращающемся валу 7, кинематически связанном с
валом 8 электрогенератора 9, установленного сверху в верхнем надводном пространстве
над поплавками 1 на специальном креплении с наклоном оси вращения относительно вер-
тикали в плоскости, перпендикулярной течению реки, под углом α так, что половина осе-
вого колеса 3, включая лопасти 6, находится над водой, а вторая половина - в воде. При
этом оба плоских поплавка на противоположных обращенных к берегам 10 боковых сто-
ронах имеют крепление 11 для тросов 12, зафиксированных на берегах 10 водоема. Кроме
этого, лопасти 6, жестко закрепленные вдоль больших боковых сторон к спицам 5 осевого
колеса 3, имеют сужение в нижней части от периметра осевого колеса 3 к центру под уг-
лом α, равным углу наклона оси вращения осевого колеса 3 относительно вертикали.
Гидроэлектрогенератор работает следующим образом. После спуска на воду корпус
гидроэлектрогенератора, выполненного в виде двух поплавков 1, скрепленных между со-
бой балками 2, с помощью крепления 11 и тросов 12 фиксируют в заданном месте русла
реки, которое выбирается из условий достаточности глубины реки, максимума скорости
потока воды, близости к электроснабжающему объекту и др.
При этом поток воды воздействует на половину погруженных в воду лопастей 6 осе-
вого колеса 3, приводя его тем самым во вращательное движение. Вторая половина ло-
пастей 6 в это время находится в воздухе над водой, оказывая незначительное
гидравлическое сопротивление вращению осевого колеса 3. Выполнение осевого колеса 3
с неподвижными лопастями 6, имеющими сужение в нижней части от периметра осевого
колеса 3 к центру под углом α, позволяет уменьшить наклон его оси вращения от вертика-
ли, тем самым снизить потери энергии вследствие незначительной величины коэффици-
ента присоединенной массы воды, а также упрощает конструкцию и повышает
надежность работы гидроэлектрогенератора.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.