Гирляндные гидротурбины

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к гирляндным гидротурбинам,работающим на пути неограниченных течений в реках и морях, включая приливы, при скоростях движения потоков 0,53 м/с. С целью снижения сопротивлений,увеличения КПД, уменьшения материалоемкости и вредного влияния на окружающую среду, т.е. экологической чистоты гидротурбины, имеют коническую и биконическую формы. Изобретение относится к гирляндным гидротурбинам-двигателям,работающим в свободных не ограниченных потоках (течениях). Эти гирлянды можно размещать как вдоль, так и поперек потоков на любой глубине без специальных добавочных гидротехнических сооружений типа плотин, дамб или водоводов. Достаточны только естественные течения - морские, речные или приливные в пределах скоростей 0,5 11 м/с, но и более, если таковые есть в нашей природе за исключением водопадов большой высоты. Известна гирляндная гидроэнергетическая установка малой мощности для малых рек с малыми скоростями потока до 1,0 м/с (Кажинский В.В-.Свободно-поточные гидроэлектростанции малой мощности. М. Госэнергоиздат, 1950 г). Здесь показана гирлянда из барабанов Савониуса,состоящих из смещенных поперек оси полуцилиндров, которые размещены на гибком стальном канате вдоль оси этих барабанов. Канат или гибкий вал натянут поперек течения на малых реках и передает обороты барабанов на генераторы,размещенные на берегу. Тихоходные барабаны турбины от 3 до 20 оборотов в минуту имеют большой диаметр с целью получения высокого суммарного момента силы вращения, передаваемые с барабанов. В следующее изобретение внесены изменения из-за его низкого КПД и вредного сопротивления на цилиндрических формах турбин. Предложены гирлянды турбин со значительно меньшим диаметром барабанов (Блинов В.СГирляндная ГЭС. Госкомиздат, М.-Л, 1963 г). При размещении гирлянды турбин вдоль потока, в каждом барабане полуцилиндры не имеют торцевой перегородки со стороны набегающего потока. За счет каждой предыдущей турбины меняется струя потока, что снижает КПД с 4 до 2 (почти в два раза), т.к. каждая продольная последующая турбина не получает в чистом виде струю потока. Поперечная к потоку гирлянда теряет обороты за счет создаваемой турбулентности, что увеличивает сопротивление полуцилиндров не в пользу оборотов гибкого вала. Наиболее близким к предлагаемому изобретению прототипом является гидротурбина, содержащая полуцилиндры, смещенные от оси и прикрепленные у торца к гибкому валу (Патент Японии 62-40551,кл. 03 В 13/00, 1987 г.). Отрицательными фактами в конструкции являются отсутствие гирлянды,дополнительное очень большое гидродинамическое сопротивление, металлоемкость с избыточным количеством деталей и узлами крепления к гибкому валу, что осложняет монтаж, эксплуатационное обслуживание, а также серийное производство для широкого диапазона скоростей речных и морских течений. Задачей предлагаемого изобретения является снижение гидродинамических сопротивлений и полного использования потока течений для обеспечения повышения КПД до 12, а может и более, как у продольной так и поперечной гирлянды. На фиг.1 показана гирляндная турбина продольного размещения относительно потока, а на фиг.2 - поперечного к потоку. Гирляндные гидротурбины состоят из конических турбин, которые в продольном варианте(фиг.1) представляют полуконусы 1, сдвинутые по плоскости среза вдоль оси на 15 - 40 вокруг вершины 2, где к гибкому валу 3 имеется крепление 4. Сдвинутые под углом оси полуконусы 1 образуют вдоль своей плоскости среза щель 5, благодаря чему набегающая струя меняет направление, создавая реактивный момент вращения. В поперечном к потоку(фиг.2) полуконусы 1 соединены основанием, образуя биконическую форму, а сдвиг в плоскости оси создает щель 5 для попадания потока во внутреннюю полость конусов 1. Эту гирлянду можно использовать на приливных течениях, часто меняющих направление на 180. Работают турбины на потоке (показано стрелками) благодаря наполнению внутренних полостей полуконусов 1. Реактивный крутящий момент силы вращения в продольном потоке создается за счет выхода массы потока через боковые щели 5 (фиг.1). В поперечном потоке(фиг.2) момент силы вращения создан за счет перепада давления на потоке во внутренней полости, по отношению к внешней части гидротурбины, где благоприятны условия для обтекаемой струи (показано стрелками). Обтекаемая форма придана биконической формой поверхности 1 (фиг.2), где ребра по направлению к струе уменьшают внешнее сопротивление. Эта конструкция приспособлена к приливным течениям. Преимущества предлагаемого изобретения заключаются, в первую очередь, в увеличении КПД при использовании медленных течений равнинных рек или подводных - на озерах и морях в прибрежной зоне акватория, включая приливы. Здесь движение потоков часто не превышает скорости 1,5 м/с. Во вторую очередь, изготовление и эксплуатация гирлянды намного проще и эффективнее известных, а надежность выше ожидаемых экологических показателей, в связи с отсутствием кавитации и больших оборотов ( не более 120 об. в мин.). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Гирляндная гидротурбина, содержащая турбины с рабочими элементами, в которых две половины смещены относительно друг друга в плоскости оси и закреплены на гибком валу, отличающаяся тем,что рабочие элементы гидротурбин выполнены в форме конических или биконических поверхностей.