Гравитационная гидроэлектростанция

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Сычик Василий Андреевич Руденков Александр Евгеньевич(72) Авторы Сычик Василий Андреевич Руденков Александр Евгеньевич(73) Патентообладатели Сычик Василий Андреевич Руденков Александр Евгеньевич(57) Гравитационная гидроэлектростанция, содержащая движитель с системой инерционных масс, редуктор, электрогенератор, блок управления, отличающаяся тем, что движитель содержит соединенные первой цепной передачей две большие зубчатые шестерни,второй цепной передачей две малые зубчатые шестерни, ее инерционные массы представляют водозаборные короба, каждый из которых связан шарнирно с первой цепной передачей и посредством рычага связан шарнирно со второй цепной передачей. 80072012.02.28 Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована при строительстве речных гидроэлектростанций. Известна гидроэлектростанция 1, включающая генераторы, установленные на основании, турбинные колеса, жестко связанные с валом и закрытые защитным кожухом. Недостатками такой электростанции являются низкий КПД и невысокая надежность в работе. Прототипом предлагаемой полезной модели является гравитационная электростанция 2, содержащая движитель, редуктор, электрогенератор, блок питания и блок управления. Движитель выполнен в виде системы инерционных масс, которые кинематически связаны с редуктором с возможностью движения по замкнутому циклу под действием сил тяжести. Электростанция снабжена электроприводом для возможности совершения инерционными массами возвратно-поступательного движения, работа которого обеспечивается блоком управления. Недостатками устройства-прототипа являются 1. Невысокая величина генерируемой электрической мощности, поскольку ограничены размеры движителя, системы инерционных масс. 2. Сложная конструкция электростанции. 3. Невысокий КПД, обусловленный сложной кинематической системой передачи вращения на вал электрогенератора, а также сложной системой подъема инерционных масс движителя. Техническим результатом полезной модели является повышение электрической мощности, КПД электростанции и упрощение ее конструкции. Поставленная задача достигается тем, что гравитационная гидроэлектростанция, содержащая движитель с системой инерционных масс, редуктор, электрогенератор, блок управления, движитель, содержит соединенные первой цепной передачей две большие зубчатые шестерни, второй цепной передачей две малые зубчатые шестерни, ее инерционные массы представляют водозаборные короба, каждый из которых связан шарнирно с первой цепной передачей и посредством рычага связан шарнирно со второй цепной передачей. Сущность полезной модели поясняет чертеж, где на фиг. 1 изображен главный вид гравитационной гидроэлектростанции, а на фиг. 2 - ее вид сбоку, фиг. 3 - разрез -,крепление короба к цепи больших колес и связь через рычаг к цепи малых колес. Гравитационная гидроэлектростанция (ГГЭС) включает движитель, в котором размещены две большие зубчатые шестерни, ведущая 1, жестко установленная на валу 3, и ведомая 2,жестко установленная на валу 4, и замкнутые первой цепной передачей 5. На валу 3 и валу 4 жестко установлены две малые зубчатые шестерни 6, соединенные второй цепной передачей 7. На первой цепной передаче 5 закреплены шарнирно с возможностью вращения водозаборные короба 8, которые с помощью рычага 9 соединены шарнирно со второй цепной передачей 7. Вал 3 и вал 4 установлены на подшипниках в корпусе 10 ГГЭС. Вал 3 с ведущей зубчатой шестерней 1, на котором размещен маховик 11, механически посредством редуктора 12 связан с электрическим генератором 13. Режим работы функциональных узлов ГГЭС контролируется и управляется блоком управления 14. Водозаборные короба 8 наполняются рабочей жидкостью (водой) из бассейна или реки 15, на которой имеется естественный водопад высотой не ниже 2 метров, через водовод 16. Механический вращающийся момент на валу 3 с размещенной на нем ведущей зубчатой шестерней 1 движителя(1),причемпредставляет действующую силу на цепную передачу 5 и соответствует суммарному весу воды в заполненных водой водозаборных коробах 8.- суммарная масса воды в водозаборных коробах 8, - ускорение свободного падения. 2 80072012.02.28 Число водозаборных коробов 8 и их габариты, характеризующие, определяются требуемой выходной мощностью(2)рд,где рд - КПД редуктора 12,-/ - КПД электрогенератора, причем- сумма потерь в электрогенераторе,- мощность на валу 3 движителя, - скорость вращения вала 3. Число водозаборных коробов 8 ограничивается высотой речного водопада и их габаритами. Минимальное число водозаборных коробов 8, при котором обеспечивается работа ГГЭС составляет 4. Радиус ведущей зубчатой шестерни 1 определяется требуемой величиной механического вращающего момента на валу 3 движителя при заданном значениии находится в интервале от 1 метра до 5 метров. Требуемая скорость вращения вала электрического генератора 13, составленная 3003000 об/мин, определяется числом пар полюсов генератора 13 и передаточным числом редуктора 12. Водозаборные короба 8 изготовляются из легких прочных пластмасс полезным объемом от 1 до 5 м 3. Блок управления 14 формирует команды управления на редуктор 12 и электрический генератор 13,контролирует режим работы ГГЭС, ее электрические параметры (напряжение, ток, частоту, выходную мощность). При размещении на замкнутой первой цепной передаче 5 движителя требуемого числа водозаборных коробов 8 заданной суммарной массыприходят во вращение с заданной угловой скоростьюведущая и ведомая зубчатые шестерни 1 и 2 движителя и через вал 3, редуктор 12 и его вал приводят во вращение ротор электрического генератора 13, который вырабатывает электрическую энергию заданной мощности. При вращении замкнутой первой цепной передачи 5 водозаборные короба 8 в верхнем его положении последовательно наполняются водой из реки 15 по водоводу 16, а в ее нижнем положении вода сливается с водозаборных коробов 8 и вытекает в реку 15. Вторая цепная передача 7 с помощью рычагов 9 обеспечивает плавную разгрузку воды из водозаборных коробов 8. Остановка работы ГГЭС, например, для профилактического ремонта, возможна путем торможения ведущей зубчатой шестерни 1. Создан лабораторный макет гравитационной гидроэлектростанции по представленной на фиг. 1 и фиг. 2 конструкции, который, как показали результаты лабораторных испытаний, эффективно использует потенциальную энергию системы инерционных масс. Созданная ГГЭС, в которой рабочая длина замкнутой цепной передачи 5 составляет 6 метров, радиус ведущей зубчатой шестерни 1-2 метра, суммарная масса двух из 6 заполненных водой водозаборных коробов 8-4 тонны вырабатывает электроэнергию мощностью до 1 Мвт. При этом эффективно используется новый вид энергии - потенциальная энергия системы инерционных масс, более чем в 2 раза в сравнении с прототипом возрастает величина генерируемой электрической мощности и с 60 до 80 возрастает КПД ГГЭС, упрощается система подъема инерционных масс, то есть конструкция ГГЭС. Промышленное освоение гравитационной гидроэлектростанции возможно на предприятиях электроэнергетики и машиностроения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4