Речная гидроэлектростанция

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Моторин Владимир Васильевич(72) Автор Моторин Владимир Васильевич(73) Патентообладатель Моторин Владимир Васильевич(57) Речная гидроэлектростанция, включающая плавучий элемент с двумя корпусами в виде катамарана, закрепленный в потоке воды в реке с возможностью вертикального перемещения лопастного колеса при изменении уровня воды, проточную часть, генератор и тросоякорную систему, отличающаяся тем, что проточная часть содержит лопастное колесо со встроенным генератором, лопастями вогнутой формы и кожухом, крыло подъема уровня воды, поворотные паруса, в носовой части корпусов установлен раздвижной портал и размещены подводные раскладные ножи, тросоякорная система включает якоря в носовой части корпусов и шпили в носовой и кормовой частях, домкраты с опорными подушками и шипами, дизель-генераторы и водяные помпы, с внутренних сторон корпуса оборудованы вертикально-подвижными заслонками-шторами, а в носовой и кормовой частях корпусов размещены перо-рули.(56) 1. Патент РФ 2269672 С 1, МПК 03 9/00,03 13/00,03 17/06, 2006.01. 2. Патент РФ 2088724 С 1, МПК 6 Е 02 В 9/00, 1997. Полезная модель относится к гидроэнергетике, а именно к речным гидроэлектростанциям, и может быть использована для получения электрической энергии путем преобразования энергии водного потока. Известна наплавная гидроэлектростанция с подводной турбиной, включающая плавучее основание, выполненное в виде катамарана, на котором размещены привод генератора тока, генераторы тока, подводная активная турбина в виде ленточного транспортера с лопастями, способная работать в полностью погруженном состоянии, ее подъемник и устройства для изменения углов установки турбины к потоку реки в процессе работы станции 1. Работает станция следующим образом для установки станции в рабочее положение отдают швартовые, отодвигают в реку нос плавучего основания, станция отходит в реку на заданное расстояние, устанавливают угол атаки потока к турбине станции, в реку отпускают донный якорь, подключают станцию к потребителю тока, опускают турбину в поток реки, поток воды воздействует на лопасти турбины, поворачивают ее туера, которые через редукторы и вал раскручивают ротор генератора, вырабатывая ток промышленных параметров. Недостатками известной наплавной гидроэлектростанции с подводной турбиной являются неустойчивость положения станции на дне реки, отсутствует управление водным потоком, недостаточная жесткость эластичных лопастей турбины. Известна гидроэлектростанция, включающая плавучий элемент с двумя корпусами в виде катамарана, закрепленный в потоке воды в реке с возможностью вертикального перемещения при изменении уровня воды, и закрепленную на плавучем элементе проточную часть, между входным раструбом и выпускным трубопроводом на которой установлена гидротурбина, соединенная с генератором, катамаран закреплен в потоке воды посредством тросоякорной системы 2 - прототип. Гидростанцию сооружают в протоке реки, сечение которой стесняют водоподпорным сооружением с образованием в месте расположения катамарана с гидротурбиной прорана с высокоскоростным потоком воды. Недостатками прототипа являются неустойчивость положения станции на дне реки,отсутствует управление водным потоком, невозможность установки станции или каскада станций в русле малотекущих рек, не обеспечивает требуемый уровень воды на определенном участке реки. Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в создании затопляемой, передвижной речной гидроэлектростанции, обеспечивающей более полное использование кинетической энергии водного потока, повышение его скорости. Задача решается за счет того, что речная гидроэлектростанция включает плавучий элемент с двумя корпусами в виде катамарана, закрепленный в потоке воды в реке с возможностью вертикального перемещения лопастного колеса при изменении уровня воды,проточную часть, генератор и тросоякорную систему, причем проточная часть содержит лопастное колесо со встроенным генератором, лопастями вогнутой формы и кожухом,крыло подъема уровня воды, поворотные паруса, в носовой части корпусов установлен раздвижной портал и размещены подводные раскладные ножи, тросоякорная система включает якоря в носовой части корпусов и шпили в носовой и кормовой частях, домкраты с опорными подушками и шипами, дизель-генераторы и водяные помпы, с внутренних сторон корпуса оборудованы вертикально-подвижными заслонками-шторами, а в носовой и кормовой частях корпусов размещены перо-рули. 2 50322009.02.28 На фиг. 1 изображена речная гидроэлектростанция в рабочем положении, вид сверху на фиг. 2 - вид сбоку, где 1 - корпус судна, 2 - лопастное колесо со встроенным генератором, 3 - вертикально-подвижная заслонка-штора, 4 - стальной поворотный парус, 5 - раздвижной портал, 6 - якорь, 7 - шпиль, 8 - перо-руль, 9 - домкрат, 10 - опорная подушка с шипами, 11 - крыло подъема уровня воды, 12 - водяная помпа, 13 - дизель-генератор, 14 кингстоны, 15 - подводный раскладной нож. Корпуса 1 изготовлены из стали или железобетона, между корпусами 1 расположено лопастное колесо 2 со встроенным генератором, где статор и ротор вращаются в противоположных направлениях, что исключает затраты на передачу электроэнергии с лопастного колеса 2 на генератор. Лопастное колесо 2 имеет лопасти вогнутой формы и кожух, обеспечивающий защиту от встречных ветровых нагрузок. Изогнутые лопасти улучшают слив воды в нерабочем положении, когда лопасть выходит из потока воды. Корпуса 1 с внутренней стороны оборудованы вертикально-подвижными заслонками-шторами 3, которые удерживают поток воды между корпусами 1, препятствуя протечке под днищем судна. Стальные поворотные паруса 4 служат для направления попутного или попутнобокового ветрового потока на лопастное колесо 2. Раздвижной портал 5 соединяет носовые части корпусов 1, а также раздвигает корпуса 1 судна, образуя необходимый угол захвата потока. Тросоякорная система включает якоря 6, расположенные в носовой части корпусов 1, удерживающие судно в потоке воды при постановке судна на дно при затоплении, а также являются тормозом во время буксировки или в случае срыва судна с опор. Шпили 7 служат в работе якорной системы и системе швартовки судна и размещены в носовой и кормовой частях корпусов 1. В носовой и кормовой частях корпусов 1 размещены перо-рули 8, управляющие потоком и служащие забору воды. Удержание судна на дне реки в горизонтальном положении обеспечивают домкраты 9 и опорные подушки с шипами 10. Между корпусами 1 в их средней части расположено крыло подъема уровня воды 11 для подъема и регулирования уровня воды на определенном участке реки в системе каскадов. Затопление судна в рабочее положение обеспечивают водяные помпы 12, установленные в кормовой части корпусов 1 и связанные с дизель-генераторами 13, функция которых заключена в обеспечении электроэнергией автономных систем управления станции. Кингстоны 14 служат для затопления судна. Днища корпусов 1 содержат подводные складные ножи 15 для предотвращения протечки воды под днищем и подмывания опор. Речную гидроэлектростанцию устанавливают на быстром течении реки с учетом розы ветров. Судно буксируют к месту работы и устанавливают на якоря 6, раздвигают портал 5 на необходимый угол захвата водного потока, открывают кингстоны 14, судно затапливают, и корпуса 1 садятся на дно реки на опорные подушки с шипами 10, посредством домкратов 9 судно устанавливают в неподвижное горизонтальное положение, затем с помощью водяных помп 12 добирают воду для увеличения веса судна, опускают на дно вертикально-подвижные заслонки-шторы 3, также опускают подводные раскладные ножи 15,стальные поворотные паруса 4 устанавливаются в сторону ветра, опускают лопастное колесо 2 в поток воды и приводят в движение. Домкраты 9 устанавливают попарно во избежание засоса опорных подушек. Лопастное колесо 2 вертикально подвижно, имеет возможность опускаться и подниматься в зависимости от уровня воды в реке, не требует дополнительного устройства для передачи энергии водного потока на генератор, т.к. генератор вмонтирован в лопастное колесо 2. Вертикально-подвижные заслонки-шторы 3 снизу острые, с помощью домкратов вдавливают в грунт, препятствуют протечке воды под днищем судна, а также являются дополнительной опорой. Так как лопастное колесо имеет большой диаметр и ширину, то обладает и большой парусностью, для этого используют стальные поворотные паруса 4, которые направляют попутный или попутно-боковой ветер на колесо. Раздвижной портал 5 устанавливает необходимый угол захвата водного потока. Перо-рули 8 служат для регулирования входящего и выходящего потока воды при работе электростанции, для лучшей маневренности судна во время буксировки к месту 3 50322009.02.28 работы, для постановки судна в поток, т берега в русло реки, а также для слива лишней воды во время паводков, в системе каскадов. В системе каскадов крыло подъема уровня воды 11 поднимают и отпускают, тем самым поддерживают необходимый уровень воды в реке на определенном участке. Многосекционный кожух защищает лопастное колесо 2 от встречного ветра, при попутном ветре секции собираются вверху для свободного прохода воздушного потока. Выполнение корпусов из железобетона позволит увеличить массу судна, повысить срок эксплуатации, значительно уменьшить стоимость, снизить затраты на ремонт. Конструкция предлагаемой полезной модели позволит из нескольких станций создать каскад,обеспечивающий перекрытие реки от берега до берега, за счет габаритов судов, вертикального крыла и посредством перо-рулей сузить русло реки и увеличить скорость потока воды, что значительно увеличит к.п.д. реки, а также позволит использовать попутную силу ветра. В системе каскада предлагаемая полезная модель позволит создать шлюз для проводки судов, прохода рыб во время миграции, способна поднять и удерживать необходимый уровень воды на определенном участке реки. Установка предлагаемой гидроэлектростанции непосредственно возле энергопотребителей исключит затраты на электропередачу. Станция экологически безопасна. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4