Гидроэлектростанция

(51) 02 9/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ посредством двух зубчатых колес, причем одно закреплено к водяному колесу, другое к силовой раме, к ней же закреплен передний подводный загребной экран, боковые стороны которого расположены под углом 30-35 градусов по отношению к потоку, а горизонтальные поперечные перегородки между ними под углом 60-90 градусов по отношению к лопастям водного колеса по ходу движения и задний подводный загребной экран,нижняя часть которого выступает под углом 30 градусов вниз и вперд, механизм фиксирования конструкции выполнен в виде подъемного механизма, включающего редуктор, трос, стрелы,закрепленные к силовой раме. Мощность гидроэлектростанции, например, с диаметром водного колеса 6 м, шириной лопастей 4,5 м по сравнению с такими же размерами гидроэлектростанции по прототипу возрастает с 6 до 200 квт/час.(57) Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть применено для использования энергии свободного потока реки. Технический результат заключается в повышении КПД, в предотвращении эффекта захлебывания колеса, предотвращении разрушения во время обледенения, ледохода и паводков. Технический результат достигается тем, что гидроэлектростанция, включающая колесо водное,соединнное с электрогенератором, механизм фиксирования конструкции, отличается тем, что,водное колесо соединено с электрогенератором Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть применено для использования энергии свободного потока реки. Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является байдачная свободно поточная гидроэлектростанция конструкции инженера Б. Кажинского,включающая дебаркадер деревянный на двух поплавках (катамаранного типа), колесо водное, соединнное при помощи клиноременного мультипликатора с электрогенератором,механизм фиксирования конструкции в виде растяжки с якорем (6 шт.),(журнал Моделист-конструктор,, 1996, с.6). Недостатком конструкции является обледенение ее в зимнее время и разрушение во время ледохода,что исключает возможность ее использования в это время, низкий КПД, эффект захлебывание колеса. Задача,стоящая перед изобретателем,заключается в предотвращении разрушения гидростанции в периоды ледохода и обледенения,повышении КПД,упрощении ремонта и обслуживания. Технический результат заключается в повышении КПД, в предотвращении эффекта захлебывания колеса, предотвращении разрушения во время обледенения, ледохода и паводков. Технический результат достигается тем, что гидроэлектростанция включающая колесо водное,соединнное с электрогенератором, механизм фиксирования конструкции отличается тем, что,водное колесо соединено с электрогенератором посредством двух зубчатых колес, причем одно закреплено к водяному колесу, другое к силовой раме, к ней же закреплен передний подводный загребной экран, боковые стороны которого расположены под углом 30-35 градусов по отношению к потоку, а горизонтальные поперечные перегородки между ними под углом 60-90 градусов по отношению к лопастям водного колеса по ходу движения и задний подводный загребной экран,нижняя часть которого выступает под углом 30 градусов вниз и вперд, механизм фиксирования конструкции выполнен в виде подъемного механизма, включающего редуктор, трос, стрелы,закрепленные к силовой раме. На фиг.1 изображена схема гидроэлектростанции, на фиг.2 загребные экраны на фиг.3 - передний загребной экран - вид спереди на фиг.4 - водное колесо с зубчатыми колесами Гидроэлектростанция включает водное колесо 1,с осью 2, лопастями 3, зубчатое колесо 4, которое крепится к водному колесу 1, зубчатое колесо 5,закрепленное к силовой раме 6, к которой крепится передний загребной экран 7, боковые стороны которого расположены под углом 30-35 градусов по отношению к потоку, а горизонтальные поперечные перегородки между ними под углом 60-90 градусов по отношению к лопастям 3 по ходу движения и задний загребной экран 8, нижняя часть которого выступает под углом 30 градусов вниз и вперд,подъемный механизм 9 с редуктором 10, тросом 11,нижней стрелой 12 и верхней стрелой 13, генератор 14. 2 Гидроэлектростанцию собирают следующим образом водное колесо 1 с лопастями 3, с большим зубчатым колесом 4 погружают в водный поток,движущийся со скоростью не менее 2 мс., ось 2 водного колеса 1 закрепляют в силовой раме 6, на ней также устанавливают малое зубчатое колесо 5,которое увеличивает число оборотов и передат крутящий момент от водного колеса к генератору 14, к силовой раме 6 крепят передний загребной экран 7 и задний загребной экран 8, и всю конструкцию крепят к подъмному механизму 9, с помощью редуктора 10, троса 11 и нижней стрелы 12 подъемного механизма 9 регулируют заглубление водного колеса 1, с помощью верхней стрелы 13 удерживают силовую раму 6 в вертикальном положении и поднимают конструкцию во время ледохода и ремонта,дополнительно к передней части силовой рамы крепят трос (на фиг. не виден), другой конец троса закрепляют на берегу 70-80 м выше по течению, к раме 6 крепят стрелы 12, 13 с помощью которых и троса 11 прочно фиксируют всю конструкцию. Устанавливают на раме 6 генератор 14. Гидроэлектростанция работает следующим образом Под действием потока воды водяное колесо 1 вращается с лопастями 3 с большим зубчатым колесом 4, передний загребной экран, боковые стороны которого, расположенные под углом 30-35 градусов по отношению к потоку, загребает водный поток и направляет к центру к меньшему проходу из за чего водный поток ускоряется, поперечные горизонтальные перегородки переднего загребного экрана 7 направляют водный поток сверху вниз под углом 60-90 градусов на лопасти 3 водного колеса 1,задний загребной экран 8, в виде лотка с бортами,расположенными под углом 30-35 градусов вперд по отношению к водному потоку, захватывает больший поток воды, создавая давление и ускорение потоку, нижняя часть заднего загребного экрана 8,выступающая по углом 30 градусов вниз и вперд,захватывает снизу и с боков свежий поток воды, изза давления массы потока возникает инерция в лотке, водный поток стремится снизу вверх по лотку и фонтанирует на выходе с лотка за водным колесом 1, поэтому все лопасти 3, находящиеся в воде от начала погружения до выхода из воды, нагружены и тем самым повышается КПД водного колеса 1,водное колесо 1 с лопастями 3 передает крутящий момент с помощью большого зубчатого колеса 4,закреплнного к водному колесу 1, более меньшему зубчатому колесу 5, закреплнному на платформе к силовой раме 6, тем самым, повышая число оборотов передаваемых на вал генератора 14 для выработки электроэнергии. За счт заднего загребного экрана 8, который захватывает нижний слой более тплый поток воды и направляет его верх, в зимнее время защитит от обледенения конструкцию, предварительно утеплив корпус силовой рамы 6. Мощность гидроэлектростанции с диаметром водного колеса 6 м, шириной лопастей 4,5 м по сравнению с такими же размерами гидроэлектростанции по прототипу возрастает с 6 до 200 квт/час, так как водное колесо по прототипу погружают максимум на 1/4 часть во избежание эффекта захлебывания, по заявляемому изобретению более чем на 1/3 часть, причем,благодаря подводным загребным экранам, объем воды, воздействующий на лопасти возрастает в 5 раз и не возникает эффект захлебывания водный поток по прототипу воздействует пассивно, при нагрузке обтекает лопасти, а с загребными экранами водный поток принудительно давит на лопасти, отдавая свою поступательную энергию и чем большей будет нагрузка со стороны генератора, тем больше водный поток будет давить на лопасти водного колеса,нагружая максимально каждую лопасть,находящуюся в воде. При размерах лопасти ширина 4,5 метра, высота 1,5 метра, интервалу между лопастями 0,5,количеству лопастей 15, объем водного потока воздействующий на лопасти водного колеса по заявляемому изобретению равен 50,6 метров 3 (50 тонн), по прототипу не более 10 м 3, с учтом нагрузки на несущие лопасти 70-100, так как в положении 90 градусов относительно водного потока после прохождения этого положения лопасть попадает в тень последующей лопасти и в работе при такой конструкции находятся всего 2-3 лопасти. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Гидроэлектростанция,включающая колесо водное,соединнное с электрогенератором,механизм фиксирования конструкции,отличающаяся тем, что водное колесо соединено с электрогенератором посредством двух зубчатых колес, причем одно закреплено к водяному колесу,другое к силовой раме, к ней же закреплен передний подводный загребной экран, боковые стороны которого расположены под углом 30-35 градусов по отношению к потоку, а горизонтальные поперечные перегородки между ними под углом 60-90 градусов по отношению к лопастям водного колеса по ходу движения и задний подводный загребной экран,нижняя часть которого выступает под углом 30 градусов вниз и вперд, механизм фиксирования конструкции выполнен в виде подъемного механизма, включающего редуктор, трос, стрелы,закрепленные к силовой раме.