Русловой гидроагрегат Ачикасова

Полезная модель относится к гидроэнергетическому оборудованию для создания избыточного давления в напорном трубопроводе, используя силу свободного потока реки.
Известна (см. RU 2062351 С1, 20.06.1996) бесплотинная гидроэнергетическая установка на сваях с вертикальными лопастями и направляющими проемами эллиптической формы, лопатки связаны при помощи тяговых цепей, установленных на приводные и натяжные звездочки.
Недостатком известного устройства следует признать наличие сложного цепного привода и обусловленную им низкую надежность в эксплуатации.
Известна (см. RU 2171912 С2, 10.08.2001) бесплотинная всесезонная гидроэлектростанция, содержащая загубленный в поток вертикальный корпус ротора, разделенный на барабаны со смещенными по окружности лопастями трех видов: внутренних створчатых, поворотных, ступенчатых и флюгерных, установленных в клети.
Недостатком известного устройства следует признать его сложную конструкцию, недостаточно надежные во влажной среде шестеренные передаточные механизмы и невозможность последовательного соединения нескольких рабочих органов.
Известна (см. RU 65578 U1, 10.08.2007) гидроэнергетическая установка конвейерного типа, лопатки которых на свободном конце имеют ролики, перекатывающиеся по горизонтальным направляющим.
Недостатком известного устройства следует признать низкую надежность в эксплуатации.
Известен гидроагрегат (см. RU 2016220 С1, 15.07.1994), содержащий установленное на валу рабочее колесо с лопастями и механизмом их поворота, выполненный в виде системы подвижных и неподвижных относительно своих осей звездочек с зубчатой передачей с отношением 2:1, соединенный между собой цепной передачей.
Недостатком известного устройства следует признать то, что цепная передача работает в воде, и долговечность и надежность его низкая.
Известна (см. RU 2131994 С1, 20.06.1991) также гидротурбина для русловой ГЭС, содержащая вал, установленный на двух опорах, и две противостоящие прямоугольные лопасти, размещенные на равном расстоянии от вала на концах водил и поворачиваемые вокруг своей оси при помощи приводного механизма, состоящего из цилиндрических шестерен.
Недостатками этой турбины являются небольшие размеры лопастей, вследствие зависимости их от размеров шестерен приводного механизма, и, следовательно, небольшая мощность гидротурбины.
Указанные источники информации приняты в качестве аналогов.
Известен русловой гидроагрегат, содержащий Г-образные рамы, горизонтально закрепленные к вертикально расположенному валу, причем в каждой Г-образной раме на оси закреплена подвижная пластина, установленная с возможностью под действием потока воды принимать рабочее положение за счет установленных на раме упоров, при этом рама, подвижная пластина и упоры образуют рабочую лопасть (см. WO 01/16483 A1, 08.03.2001).
Указанный источник информации принят в качестве ближайшего аналогов (прототипа).
Технический результат, достигаемый при реализации разработанного гидротехнического оборудования, состоит в упрощение конструкции гидроагрегата.
Для достижения указанного технического результата предложен русловой гидроагрегат, содержащий Г-образные рамы, горизонтально закрепленные к вертикально расположенному валу, причем в каждой Г-образной раме на оси закреплена подвижная пластина, установленная с возможностью под действием потока воды принимать рабочее положение за счет установленных на раме упоров, при этом рама, подвижная пластина и упоры образуют рабочую лопасть, согласно полезной модели, верхняя часть вертикально расположенного вала посредством кривошипно-шатунного механизма соединена с приводом исполнительного механизма, в качестве которого использован гидронасос.
Русловой гидроагрегат устанавливается в свободный водный поток, при этом он преобразовывает поток реки в механическое вращение вертикально расположенного вала и приводит в движение гидронасос, который нагнетает воду в трубопровод, создавая избыточное давление в нем. Вода, протекая по трубам, подается на орошение, в гидроаккумулирующий бассейн или используется по другому назначению.
Важнейшим элементом руслового гидроагрегата, является рабочая лопасть. Благодаря Г-образной раме рабочая лопасть имеет две плоскости активного преобразования потока. На фиг. 1 и на фиг. 2 показаны крайние положения рабочих пластин, за счет чего повышается потенциал тянущей силы, соответственно сохраняя и даже увеличивая, единичную мощность руслового гидроагрегата.
Преимущества и особенности конструкции разработанного гидроагрегата раскрыты в алгоритме его работы.
Рабочая лопасть, состоящая из подвижной пластины (1) закрепленная посредством свободной оси (2) к Г-образной раме (3) воспринимает давление потока реки и прижимает подвижную пластину (1) к упору (4). В процессе вращения вертикально расположенного вала (6) и рабочей лопасти (7), подвижная пластина (1) под действием того же давления потока реки проворачивается на свободной оси (2) и достигает упора (5). Тем самым устанавливается вторая плоскость, на которую воздействует течение реки. При дальнейшем вращении вертикально расположенного вала (6) и рабочей лопасти (7), подвижная пластина (1) занимает положение флюгера, тем самым снижая сопротивление. В результате таких естественных действий подвижной пластины (1), возникает разница давлений на рабочих лопастях, а вместе с тем создает момент силы, передаваемый на вал. Вертикально расположенный вал (6), передает момент силы и направление вращения на элемент конструкции, исполняющей кинематику коленчатого вала, далее коленчатый вал (8) приводит в действие исполнительный механизм (9).
К преимуществам разработанной конструкции, кроме ее упрощения, необходимо отнести:
- повышение механической надежности установки;
- снижение себестоимости изготовления гидроагрегата и обслуживания;
- сокращение временных затрат на подготовительные работы по обустройству места размещения гидроэнергоустановки (ГЭУ);
- способность ГЭУ к автономной безаварийной работе без регулярных ежедневных сезонных технических осмотров обслуживающим персоналом на протяжении длительного времени;
- снижение показателей негативного воздействия на экологию используемой реки, миграцию рыбы, изменение русла и дна;
- бесперебойность подачи воды по расчетным показателям, по заданным параметрам давления и объема;
- возможность работы под толстым слоем льда и на большой глубине, что довольно часто требуется обеспечить на реках Сибири и Крайнего Севера, что позволит осуществлять бесперебойную подачу электрической энергии к удаленным от централизованного электроснабжения малым населенным пунктам.