ПЛАВАЮЩАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Полезная модель относится к области энергетики, а именно к устройствам для преобразования кинетической энергии потока воды в электрическую энергию [МПК F03B 7/00, F03B 13/10].
Из уровня техники известна ГЛУБИННАЯ ПОДВЕСНАЯ МНОГОРОТОРНАЯ ГЭС [патент РФ №2080476], которая предназначена для преобразования кинетической энергии глубинного течения в электрическую энергию. Для реализации этой задачи аналог включает установленную на поплавках платформу, к которой на тросах подвешены четыре идентичных гидротурбины с дисковыми роторами, при этом гидротурбины выполнены поворотными, а тросы в т.ч. предназначены для спуска под воду гидротурбин и подъема их на поверхность воды.
Недостатками аналога является низкая ремонтопригодность, которая обусловлена необходимостью подъема на поверхность воды всех гидротурбин при выходе из строя одной из них.
Наиболее близким по технической сущности является ГОРИЗОНТАЛЬНО-ЛОПАСТНАЯ ГЭС под [патент РФ №2413091], которая может использоваться для преобразования кинетической энергии потока воды в электрическую энергию. В одном из вариантов реализации прототип выполнен в виде плавающей конструкции, которая включает платформу, установленную на поплавках в виде полых железнодорожных цистерн, и к которой посредством штанг присоединен, по крайней мере, один гидроагрегат, выполненный в виде нескольких ярусов горизонтальных лопастей, которые через редукторы механически связаны с генератором электрического тока. Недостатками прототипа являются невысокая эффективность преобразования кинетической энергии пока воды в электрическую энергию, обусловленная небольшой полезной площадью пока воды, преобразуемого в электрическую энергию, ограниченную площадью гидроагрегата.
Технический результат заключается в повышении эффективности преобразования кинетической энергии воды в электрическую энергию.
Технический результат достигается за счет того, что заявлена плавающая гидроэлектростанция, содержащая гидроагрегат, содержащий турбину и генератор электрической энергии, поплавки и платформу, к которой присоединена турбина, механически связанная с генератором электрической энергии, согласно полезной модели, снабжена дополнительным гидроагрегатом, причем между поплавками установлены гидроагрегаты таким образом, что рабочая часть турбин расположена ниже уровня воды, при этом генератор электрической энергии установлен на поверхности платформы, входные отверстия турбин оборудованы концентраторами, выполненными в виде воронок.
Предпочтительно, гидроэлектростанция снабжена дополнительной платформой, причем пара платформ установлена между треугольными основаниями железобетонных опор, размещенных на противоположенных берегах русла реки таким образом, что ближние к опорам концентраторы платформ связаны с ними шарнирным соединением или тросами, также каждая из платформ связана парой тросов с электролебедками, установленными на основании ближней опоры, при этом между собой платформы связаны тросом, который установлен в электролебедках, расположенных на платформах.
Предпочтительно, концентраторы выполнены в виде воронок прямоугольного или квадратного или круглого сечения.
Предпочтительно, концентраторы оборудованы заслонками.
Предпочтительно, платформа выполнена в виде несамоходного плавсредства с положительной плавучестью.
Предпочтительно, платформа выполнена из баржи, либо железнодорожных цистерн или труб.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен вид сверху плавающей гидроэлектростанции.
На фиг. 2 представлен вид сверху размещения двух гидроэлектростанций между железобетонными опорами в закрытом положении.
На фиг. 3 представлен вид сверху размещения двух гидроэлектростанций между железобетонными опорами в открытом положении.
На фиг. 4 представлен вид сверху размещения плавающей гидроэлектростанции в русле реки.
Осуществление полезной модели
По берегам русла реки 1 устанавливают железобетонные опоры, состоящие из нижней треугольной части 2 и верхней части 3. Между нижними треугольными частями 2 опор размещена пара платформ 4, на которых установлены электрогенераторы 5. По бокам каждой платформы 4 установлена пара гидроагрегатов 6, входные отверстия которых оборудованы концентраторами 7, при этом турбины гидроагрегатов 6 механически связаны с электрогенераторами 5.
Платформы 4 соединены с железобетонными опорами таким образом, что ближние к нижним частям 2 опор концентраторы 7 соединены с ними шарнирными соединениями 8 или тросами. Кроме того платформы 4 прикреплены к нижним частям 2 опор системой тросов 9, которая прикреплена к электролебедкам 10, установленным на нижних основаниях 2 опор. Между собой платформы скреплены тросом 11, который прикреплен к лебедкам 12, установленным на платформах 4.
В случае стационарного размещения одной гидроэлектростанции в русле реки 1 (см. фиг. 4) ее платформу 4 соединяют тросами 13 с бетонными блоками 14, расположенными на противоположенных берегах русла реки.
С внешних сторон концентраторов 7 установлены сваи или опорные балки 14, которые находятся на берегу, а от них тросами крепится сама конструкция в воде.
По верхним частям 3 железобетонных опор может быть проложен автомобильный или железнодорожный мост, кроме того сверху опор 2 может быть проложен пешеходный мост.
Плавающая гидроэлектростанция используется следующим образом
Перед началом использования в русле реки 1 пару гидроэлектростанций размещают на поверхности воды у оснований 2 железобетонных опор, соединяют шарнирным соединением 8 основания 2 опор и ближние к ним концентраторы 7. После этого каждую из платформ 4 соединяют системами тросов 9 с электролебедками 10, размещенными на основаниях 2 железобетонных опор. После этого между лебедками 12, размещенными на платформах 4 натягивают трос 11.
Исходное положение гидроэлектростанций - платформы 4 и гидроагрегаты 6 расположены вдоль русла реки, а концентраторы 7 навстречу и перпендикулярно течению реки (см. фиг. 2).
При работе гидроэлектростанции концентраторы 7 аккумулируют на входе гидроагрегатов 6 значительный поток воды, который приводит в движение турбины гидроагрегатов 6, при этом турбины при необходимости могут передавать вращение электрогенераторам 5, которые преобразуют механическую энергию вращения в электрическую энергию.
Для обеспечения прохода судов по руслу реки 1 производят развод платформ 4 (см фиг. 3), а именно для этого электролебедками 12 расслабляют трос 11, а также лебедками 10 расслабляют системы торосов 9, при этом течение реки разворачивает платформы 4 вокруг шарниров 8 и отводит их за основания 2 железобетонных опор. Для приведения платформ 4 в рабочее состояние натягивают лебедками вышеуказанные тросы.
В случае падения уровня воды в реке и невозможности эффективного вращения всех гидроагрегатов 6 закрывают на одном или нескольких концентраторах 7 заслонки, тем самым поднимают уровень воды, и увеличивают напор воды на гидроагрегаты 6 с открытыми концентраторами 7. Кроме того использование оснований 2 железобетонных опор с треугольным сечением сужают русло реки и тем самым поднимает в ней уровень воды и увеличивает ее напор на гидроагрегаты 6.
Положительные технические эффекты от использования полезной модели состоят в:
- повышении эффективности выработки электрической энергии за счет применения концентраторов 7 на входе гидроагрегатов 6, которые аккумулируют потоки воды и увеличивают их напор на гидроагрегаты 6, а также за счет применения треугольного основания железобетонных опор, которое сужает русло реки и поднимает уровень воды.
- удобстве использования на судоходных реках, за счет применения систем тросов, которые позволяют разводить платформы гидроэлектростанций;
- невысокой стоимости производства и установки за счет использования в качестве железобетонных опор существующих опор железнодорожных и автомобильных мостов, в качестве платформ 4 выслуживших срок эксплуатации барж, а в качестве опор 14 выслуживших срок эксплуатации цистерн железнодорожных вагонов.