ГИДРОКОЛЕСО

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам, использующим энергию потока воды, и может быть использована в гидроэнергетике для привода генераторов и других механизмов.
Известно устройство, содержащее радиальные стержни и закрепленные на них лопасти в виде клина (авторское свидетельство СССР №1285182, МПК F03B 13/12, F03B 17/06, опубл. 23.01.1987).
Устройство работает за счет гидродинамической несимметричности, поскольку сопротивление потоку со стороны клина меньше, чем с его противоположной стороны.
Недостатком известного устройства является недостаточная равномерность вращения, поскольку и клин и обтекаемая поверхность барабана имеют значительное сопротивление потоку и создают обратный крутящий момент. При этом поток, проходящий через омахиваемое сечение, используется только на половине оборота лопасти, а на второй половине оборота создается отрицательный крутящий момент. В результате известное гидроколесо не обеспечивает равномерное вращение и, следовательно, не обладает высокой эффективностью.
Наиболее близким к предлагаемому является гидроколесо (патент РФ на полезную модель №126377, МПК F03B 7/00 (2006.01) F03B 17/06 опубл. 27.03.2013), содержащее диски в вырезах которых расположены с возможностью ограниченного поворота диаметрально противоположно относительно вала, повернутые относительно друг друга на девяносто градусов и жестко связанные между собой осью пара лопастей. С обеих сторон рабочего колеса в диске расположены в одной плоскости несколько пар лопастей с перекрещивающимися осями выполненными изогнутыми в зоне их перекрестья, а лопасти располагающиеся в нишах образованными прорезями в дисках и междисковым сектором, исключают сопротивление скоростного потока встречного течения воды.
Недостатком гидроколеса по патенту №126377 является неравномерность его вращения, обусловленная тем, что поток по длине лопасти воздействует с различной скоростью. Вследствие чего снижается эффективность использования водного потока, а следовательно и работы гидроколеса. Кроме того, в момент поворота лопастей неизбежно возникают удары, снижающие долговечность самой лопасти и гидроэлектростанции, в которой она используется.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении эффективности использования водного потока и повышении надежности работы гидроколеса и использующей его гидроэлектростанции за счет обеспечения равномерного вращения гидроколеса.
Поставленная задача решается тем, что в гидроколесе, включающем вал и установленные на валу изогнутые лопасти, лопасти жестко установлены на валу в виде, по меньшей мере, двух последовательных групп, каждая из которых включает, по меньшей мере, три лопасти, причем, каждая последующая группа установлена с поворотом относительно предыдущей группы на 30°.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематически изображено предлагаемое гидроколесо; на фиг. 2 - гидроколесо, вид сбоку; на фиг. 3 - разрез по А-А фиг. 2; на фиг. 4 - разрез по Б-Б фиг. 2; на фиг. 5 - разрез по В-В фиг. 2; на фиг. 6 - разрез по Г-Г фиг. 2.
Предлагаемое гидроколесо (фиг. 1-6) включает вал 1 и установленные на валу изогнутые лопасти. Лопасти жестко установлены на валу 1 в виде, по меньшей мере, двух последовательно установленных групп 2 и 3, каждая из которых включает, по меньшей мере, три лопасти 4 и 5, причем, каждая последующая группа установлена на валу с поворотом относительно предыдущей группы на 30°.
Предлагаемое гидроколесо работает следующим образом.
Рабочий поток падает на лопасть 4 и начинает вращать группу лопастей 2 на валу 1. При этом изогнутая форма лопастей 4 позволяет захватывать рабочий поток, обеспечивая максимальное использование его энергии. Одновременно вращается группа лопастей 3, жестко установленная на валу 1. При повороте группы лопастей 3 на 30° рабочий поток воздействует на лопасти 5 и продолжает вращение лопастей 4 и 5 с валом 1. При этом поток, сбегающий с лопастей 4 группы лопастей 2, также воздействует на лопасти 5 группы лопастей 3, усиливая вращение лопастей 5. Далее вращение вала с лопастями 4 и 5 продолжается аналогично. Таким образом, воздействие рабочего потока происходит непрерывно, исключая возникновение обратных крутящих моментов и обеспечивая тем самым наиболее эффективное использование водного потока и равномерное вращение вала без толчков, снижающих надежность работы гидроколеса и использующей его гидроэлектростанции.
Установка лопастей группами с поворотом каждой группы относительно предыдущей на 30° в совокупности с изогнутой формой лопастей обеспечивает непрерывное вращение гидроколеса и повышает эффективность использования водного потока за счет одновременного использования силы основного потока и потока, сбегающего с лопастей предыдущей группы. Непрерывное вращение гидроколеса исключает возникновение ударов, что повышает надежность работы самого гидроколеса и использующей его электростанции.
Кроме того, конструкция предлагаемого гидроколеса очень проста, ее изготовление не требует дорогостоящих материалов и оборудования, а эксплуатация возможна на любом водном потоке.