Рычажно-лопатковая бесплотинная речная электростанция

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(72) Автор Жингель Юрий Ульянович(73) Патентообладатель Частное торговопроизводственное унитарное предприятие Ульянис(57) 1. Рычажно-лопатковая бесплотинная речная электростанция, содержащая электрогенератор, по меньшей мере одно вертикальное турбинное колесо, связанное валом с электрогенератором и снабженное гидролопатками, отличающаяся тем, что вал выполнен из двух частей, по меньшей мере одного основного вала и силового вала вертикальное турбинное колесо выполнено посредством рычагов, одни концы которых жестко закреплены на основном валу, а на противоположных концах рычагов с помощью телескопических штоков установлены гидролопатки, снабженные гидроцилиндрами основной вал установлен по меньшей мере на двух вертикальных опорах и связан с силовым валом посредством муфты второй конец силового вала установлен на дополнительной опоре силовой вал связан с электрогенератором через большой многогранник силовой цепи, силовую многорядную цепь, малый многогранник силовой цепи и редуктор. 2. Рычажно-лопатковая бесплотинная речная электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что гидролопатки выполнены обогреваемыми. 3. Рычажно-лопатковая бесплотинная речная электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что содержит два основных вала, установленные по меньшей мере на четырех вертикальных опорах и соединенные между собой посредством секционной муфты. Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована при строительстве речных гидроэлектростанций для получения электрической энергии путем преобразования энергии водного потока. Известна русловая бесплотинная электростанция, в которой река разделяется на два потока вертикальной стенкой-разделителем высотой несколько выше максимального уровня воды в реке в половодье. Стенка-разделитель сооружается под некоторым углом,например 30-35, к направлению потока и образует сужающееся русло, по которому вода устремляется к гидроагрегату. Последний устанавливают, располагая ось гидротурбины горизонтально, перпендикулярно направлению потока. Гидроэнергетический агрегат устанавливают неподвижно либо на металлическом понтоне, либо на двух противоложно расположенных бетонных основаниях, образующих открытый прямоугольный короб протоки для воды. Понтон имеет возможность вертикального перемещения вверх-вниз в этой камере одновременно с подъемом или понижением уровня воды в реке 1. Недостатком данного технического решения является невысокая величина генерируемой электрической мощности. Известны бесплотинные речные электростанции, включающие плавучий элемент с двумя корпусами в виде катамарана, закрепленный в потоке воды в реке с возможностью вертикального перемещения при изменении уровня воды, проточную часть, генератор,тросоякорную систему. Проточная часть содержит лопастное колесо с лопастями вогнутой формы и кожухом, связанное с генератором посредством механического привода, и крыло подъема уровня воды, тросоякорная система включает якоря в носовой части корпусов, шпили в носовой и хвостовой частях, домкраты с опорными подушками и шипами,водяные помпы, корпуса содержат водозаборы, два выдвижных или раскладных крыла водозабора, перо-рули, управляющие потоком, подводные складные ножи и дизельгенераторы, обеспечивающие электроэнергией автономные системы управления станции 2, 3. Недостатками этих известных технических решений являются невысокая величина генерируемой электрической мощности, сложность и ненадежность конструкции, обусловленные тем, что это плавучие электростанции и достижение достаточной и долговременной жесткости конструкции описанными в патенте средствами маловероятно. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является бесплотинная речная электростанция, содержащая основание, на котором установлены электрогенератор,вертикальное турбинное колесо, связанное валом с электрогенератором. Основание выполнено подвижным, наклонено к горизонтали берега под углом 20-40 и связано с размещенным в водоеме поплавком, а на ободе турбинного колеса, соединенного со ступицей колеса спицами, жестко установлены лопасти в количестве от 20 до 60, внешняя и внутренняя их поверхности очерчены эллиптическим профилем, причем длина лопастей составляет (1,2-1,5), где- глубина погружения лопастей в воду 4. Недостатком данного технического решения является относительно невысокая генерируемая электрическая мощность. В патенте указывается скорость потока воды 5 м/с для получения электрической мощности до 5 МВт. Скорость потока воды белорусских рек 0,4-0,8 м/с. Чтобы достичь скорости потока воды 5 м/с, фактически нужно строить плотину, и это уже будет обычная ГЭС. 2 90872013.04.30 Недостатком данного технического решения является также сложность перемещения генератора в вертикальной плоскости вместе с турбинным колесом и другими металлоконструкциями. Синхронный генератор горизонтального положения мощностью 3,5 МВт,согласно данным п/о Металлострой, г. Санкт-Петербург, весит 22150 кг. В патенте заявлена мощность до 5 МВт. Исходя из описания патента общий вес подвижного металлического сооружения будет в районе 50-80 тонн, значит, эта система будет обладать большой инерцией. Задачей, которую ставили перед собой авторы данной полезной модели, является значительное увеличение генерируемой электрической мощности бесплотинной речной электростанции, экологичность, простота и надежность конструкции. Поставленная задача достигается тем, что рычажно-лопатковая бесплотинная речная электростанция, содержащая электрогенератор, по меньшей мере одно вертикальное турбинное колесо, связанное валом с электрогенератором и имеющее гидролопатки, снабжена валом, выполненным из двух частей, по меньшей мере одного основного вала и силового вала. Вертикальное турбинное колесо выполнено посредством рычагов, одни концы которых жестко закреплены на основном валу, а на противоположных концах рычагов с помощью телескопических штоков установлены гидролопатки, снабженные гидроцилиндрами. Основной вал установлен по меньшей мере на двух вертикальных опорах и связан с силовым валом посредством муфты. Второй конец силового вала установлен на дополнительной опоре. Силовой вал связан с электрогенератором через большой многогранник силовой цепи, силовую многорядную цепь, малый многогранник силовой цепи и редуктор. Гидролопатки могут быть выполнены обогреваемыми. В случае когда рычажно-лопатковая бесплотинная речная электростанция содержит по меньшей мере два основных вала, установленных, по меньшей мере, на четырех вертикальных опорах, основные валы соединены между собой посредством секционной муфты. Данное техническое решение позволяет увеличить в разы мощность генерируемой электрической энергии по сравнению с прототипом. Кроме того, рычажно-лопатковая бесплотинная речная электростанция обладает достаточной простотой изготовления и надежностью эксплуатации, а также наносит минимальный ущерб окружающей среде. Сущность полезной модели проиллюстрирована на фигуре. Конструктивно рычажно-лопатковая бесплотинная речная электростанция состоит из электрогенератора 1, по меньшей мере одного вертикального турбинного колеса, которое представляет собой основной вал 10, на котором жестко закреплены рычаги 13, на противоположных концах рычагов 13 с помощью телескопических штоков (на фигуре не показаны) установлены гидролопатки 12, снабженные гидроцилиндрами 11. Основной вал 10 установлен в соосных отверстиях вертикальных опор 7 посредством опорных подшипников 9 и связан с силовым валом 6 посредством муфты 14. Второй конец силового вала 6 установлен на дополнительной опоре 8 с помощью опорного подшипника 16. Силовой вал 14 связан с электрогенератором 1 через большой многогранник 4 силовой цепи, силовую многорядную цепь 5, малый многогранник 3 силовой цепи, редуктор 2 и муфту 15 привода электрогенератора 1. В случае когда рычажно-лопатковая бесплотинная речная электростанция содержит,по меньшей мере, два основных вала 10, установленных, по меньшей мере, на четырех вертикальных опорах 7, основные валы 10 соединены между собой посредством секционной муфты 17. Река своим напором воды воздействует на гидролопатки 12, которые передают крутящий момент через рычаги 13 и приводят во вращение основной вал 10. Крутящий момент от основного вала 10 передается с помощью муфты 14 силовому валу 6, а затем с помощью большого многогранника 4 силовой цепи и силовой многорядной цепи 5 передается 90872013.04.30 на малый многогранник 3 силовой цепи редуктора 2 и далее на муфту 15 привода электрогенератора 1. Коэффициент увеличения оборотов от силового вала 10 к редуктору 2 составляет от 4 до 6 раз. Мощность такой электростанции зависит от высоты опор 10 и колеблется от 10 до 1000 МВт при высоте опор от 10 до 50 м. Как правило, основной вал устанавливается над поверхностью воды на высоте не менее 10 м на всю ширину реки, что позволяет получить генерируемую электрическую мощность от 10 до 1000 МВт. При длине основного вала 10-80 м, глубине реки 3 м, высоте опор 30 м, скорости течения реки 0,5 м/с мощность рычажно-лопатковой бесплотинной речной электростанции составляет 700 МВт. Мощность электростанции также регулируется гидролопатками 12, которые при помощи гидроцилиндров 11 изменяют площадь контакта с потоком воды путем опускания и подъема, благодаря установке их с помощью телескопических штоков (на фигуре не показаны). Вертикальные опоры 7 устанавливают на противоположных берегах реки. В зависимости от ширины реки, например при ширине более 80 м, устанавливают две промежуточные вертикальные опоры 7. На полученных четырех опорах 7 устанавливают два вертикальных турбинных колеса, т.е. два основных вала 10 с рычагами 13 и гидролопатками 12, при этом крутящий момент между основными валами 10 передает соединительная секционная муфта 17. Увеличение количества турбинных колес позволяет увеличить мощность рычажно-лопатковой бесплотинной речной электростанции в разы. В зимнее время предусмотрен обогрев гидролопаток. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4