Речной гидроэлектрогенератор

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Прищепов Михаил Александрович Тимошенко Василий Яковлевич Прищепова Елена Михайловна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Речной гидроэлектрогенератор, содержащий корпус, рабочий орган - осевое колесо,выполненное в виде обруча со спицами, снабженными лопастями, и закрепленное на вращающемся валу, при этом осевое колесо закреплено на вертикально вращающемся валу, и электогенератор, вал которого кинематически связан с вертикально вращающимся валом осевого колеса, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде двух плоских поплавков, жестко скрепленных между собой балками на расстоянии друг от друга, большем половины диаметра осевого колеса, электрогенератор установлен 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 другая половина - в воде, при этом оба плоских поплавка на противоположных, обращенных к берегу реки боковых сторонах имеют крепление для тросов для фиксации на берегах реки, причем лопасти жестко закреплены вдоль больших боковых сторон к спицам осевого колеса. 2. Гидроэлектрогенератор по п. 1, отличающийся тем, что лопасти имеют сужение в нижней части от периметра осевого колеса к центру под углом, равным углу наклона оси вращения осевого колеса относительно вертикали. 16247 1 2012.08.30 Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии потока воды реки в электрическую. Известна гидротурбина для микроГЭС 1, содержащая рабочее колесо с поперечными лопастями и струенаправляющее устройство с двумя выходными каналами, расположенными 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, поступающей 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 кинематически 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 величины коэффициента присоединенной массы жидкости при повороте лопасти и невозможность 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 вертикальном вращающемся валу, кинематически связанным с валом электрогенератора. Недостатком данного гидроагрегата является низкая эффективность использования энергии потока воды вследствие значительных потерь энергии, создаваемых гидравлическим 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 изобретения является повышение КПД гидроэлектрогенератора за счет снижения гидравлических потерь в пассивной зоне осевого колеса, повышение его надежности и снижение материалоемкости. Поставленная задача достигается тем, что в речном гидроэлектрогенераторе, содержащем корпус, рабочий орган - осевое колесо, выполненное в виде обруча со спицами,снабженными лопастями, и закрепленное на вращающемся валу, при этом осевое колесо закреплено на вертикально вращающемся валу, и электрогенератор, вал которого кинематически связан с вертикально вращающимся валом осевого колеса, согласно изобретению,корпус выполнен в виде двух плоских поплавков, жестко скрепленных между собой балками на расстоянии друг от друга, большем половины диаметра осевого колеса, электрогенератор установлен 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, при этом оба плоских поплавка на противоположных, обращенных к берегу реки боковых сторонах имеют крепление для тросов для фиксации на берегах реки, причем лопасти жестко закреплены вдоль больших боковых сторон к спицам осевого колеса лопасти имеют сужение в нижней части от периметра осевого колеса к центру под углом, равным углу наклона оси вращения осевого колеса относительно вертикали. В предлагаемом речном гидроэлектрогенераторе осевое колесо вращается с минимальными потерями вследствие незначительных потерь, создаваемых воздухом в пассивной зоне осевого колеса. Существенными отличительными признаками гидроэлектрогенератора 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. 2 16247 1 2012.08.30 Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен фронтальный вид речного гидроэлектрогенератора со стороны течения реки на фиг. 2 - вид сверху. Речной гидроэлектрогенератор состоит из корпуса, выполненного в виде двух поплавков 1, жестко скрепленных между собой балками 2 на расстоянии друг от друга, большем половины диаметра осевого колеса 3, выполненного в виде обруча 4 со спицами 5, снабженными 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 вертикали в плоскости, перпендикулярной течению реки под угломтак, что половина осевого 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 сторонах 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 углом , равным углу наклона оси вращения осевого колеса 3 относительно вертикали. Речной гидроэлектрогенератор работает следующим образом. После спуска на воду корпус гидроэлектрогенератора, выполненный в виде двух поплавков 1, скрепленных между собой 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 осевого колеса 3, приводя его тем самым во вращательное движение. Вторая половина лопастей 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 , позволяет уменьшить наклон его оси вращения от вертикали, тем самым снизить потери энергии вследствие незначительной величины коэффициента присоединенной массы воды, а также упрощает конструкцию и повышает надежность работы гидроэлектрогенератора. Источники информации 1.1724921 1, 1992. 2.2169288 2, 2001. 3.9983 1, 2007. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3