СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УЧАСТКОВ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ, НЕПРИГОДНЫХ ДЛЯ ПОСТОЯННОГО ХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR APPLICATION OF EARTH SURFACE SECTIONS, WHICH ARE NOT SUITABLE FOR CONTINUOUS ECONOMIC USE AND DEVICE FOR ITS REALIASATION

Изобретение относится к землеустройству, землепользованию, электроэнергетике.
Известен патент «Газотурбинный способ получения электроэнергии и газотурбинная электростанция» (см. описание к патенту РФ RU №2125662 С1, МПК Е21С 41/32, F03B 13/00), предусматривающий получение электрической энергии посредством привода электрогенератора газотурбинной установкой, в компрессор которой подают воздух с температурой в диапазоне от -10 до -70 градС, а в камеру взаимодействия вводят воду в виде мелкодисперсной аэрозоли с размером капель не более 0,2 мм.
Недостаток данного способа прежде всего в том, что он имеет крайне ограниченное применение, теоретически он применим на поверхности Земли только в местах с длительным действием очень низких температур -10 до -70 градС, где проблематична всякая хозяйственная деятельность, кроме того, получение водной аэрозоли размером 0,2 мм технически выполнить очень трудно, т.к. вода не успевает совершить фазовый переход, что приведет, по-видимому, к обледенению камеры и турбины, т.е. к остановке электростанции.
Известен способ добычи углеводородных полезных ископаемых - нефти и газа, из геологических структур, находящихся на дне акваторий морей. Для этого в стационарных условиях изготавливают специализированные плавающие платформы с буровым оборудованием, буксируют их в море, устанавливают в расчетном месте и затем выполняют бурение и добычу.
Известно техническое решение «Плавучая платформа и способ ее сборки» (см. описание к патенту РФ №2137670 по МПК 63В 35/44, опубл. 20.09.99 г., бюл.26), в котором предусмотрен способ сборки подвижной прибрежной буровой установки - плавучей платформы с последующим ее буксированием и креплением к грунту якорными связями. Основной недостаток в том, что он не решает проблему землепользования на длительное время, не вводит в хозяйственный оборот, в данном случае, прибрежные территории, кроме того, платформа имеет сложную конструкцию и требует для функционирования большого количества обслуживающего персонала.
На поверхности Земли имеются огромные площади, не пригодные для хозяйственного использования либо по причинам географического, климатического, гидрографического фактора, либо выведенные из хозяйственного оборота в результате деятельности человека. Такими участками поверхности Земли являются:
- прибрежная береговая территория морей, подверженная естественным приливам и отливам;
- береговая полоса выбега волн морей и озер;
- территории радиоактивного заражения в результате ядерных испытаний, аварий на ядерных объектах, крупных ядерных катастроф;
- территории могильников радиоактивных материалов и радиоактивного вывезенного грунта;
- территории, загрязненные химическими, токсическими и биологическими веществами;
- участки, загрязненные нефтью и нефтепродуктами, в результате аварий магистральных трубопроводов большого давления;
- территории городских полигонов, т.е. непосредственно примыкающие к городам и населенным пунктам городские свалки бытового мусора;
- поля орошения и территории очистных сооружений городской канализации;
- болота индустриальные - бывшие естественные водоемы, сильно загрязненные отходами производства, углеводородными продуктами, хозяйственным и бытовым мусором;
- нерудные отвалы горных выработок;
- прирусловые территории рек, подверженные длительному затоплению паводковыми водами;
- низменные участки в пойме рек;
- мелководья (сельскохозяйственные и лесные угодья), выведенные из хозяйственного оборота при их затоплении для создания расходных водохранилищ для ГЭС;
- естественные верховые болота на осваиваемых территориях;
- территории хозяйственной деятельности в районах вечной мерзлоты;
- приполярные территории с очень коротким (1-1,5 мес) и холодным летом;
- горные и скалистые территории.
На таких участках поверхности Земли устанавливают электрогенерирующий блок, характеризующейся тем, что он содержит открытый машинный зал, в центре которого на платформе установлена электрическая машина, статор которой соединен с платформой кронштейнами, а верхняя часть вала ротора соединена при помощи капители через водила с аэроприводом, состоящим из мотогондол, в которых на подмоторной раме установлен электрический двигатель, соединенный с планетарным редуктором и воздушным винтом, а к подмоторной раме прикреплены стойка колесного шасси, узел скользящего токосъема и блоки телеуправления, при этом в нерабочем положении шасси оперты на беговую дорожку, сооруженную, как и платформа открытого машинного зала, на сваях на которых так же установлены мачты, поддерживающие контактную сеть внешнего источника электрической энергии двигателей мотогондол. Сваи выполнены устойчивыми к коррозии. При этом способ использования участков поверхности Земли, непригодных для постоянного хозяйственного применения, отличается тем, что на этих участках сооружают вышеуказанный электрогенерирующий блок, с последующей передачей электрической энергии с этого участка.
Сооружение электрогенерирующего блока, его наладку, строительство ЛЭП выполняют по отработанной технологии малочисленным персоналом в короткий промежуток времени. Относительно простая конструкция всего сооружения, хорошие эксплуатационные характеристики электрогенерирующего блока: непрерывная работа в течение нескольких недель в режиме автоматического запуска и работы без постоянного персонала, большой технический ресурс (десятки лет), высокая надежность, а также быстрая окупаемость, - позволяют посредством электрогенерирующего блока ввести в хозяйственный оборот участки поверхности Земли, не пригодные по каким-либо причинам для хозяйственного использования. Другого способа, более простого, надежного, быстрореализуемого, эффективного введения в хозяйственный оборот вышеперечисленных территорий поверхности Земли в настоящее время не существует.
На чертеже представлена типовая схема применения электрогенерирующего блока в способе использования участков поверхности Земли, не пригодных для постоянного хозяйственного применения.
На чертеже обозначены следующие позиции:
1 - уровень воды длительного затопления территории,
2 - максимальный уровень подъема воды,
3 - уровень поверхности Земли,
4 - сваи,
5 - грунт,
6 - платформа,
7 - открытый машинный зал,
8 - электрическая машина,
9 - опорно-центровочная плита,
10 - упорные бимсы,
11 - капитель,
12 - водило,
13 - мотогондола,
14 - воздушный винт,
15 - колесное шасси,
16 - узел скользящего токосъема,
17 - беговая дорожка,
18 - опоры беговой дорожки,
19 - мачта,
20 - контактная сеть,
21 - вертикальный профиль некоторого участка поверхности Земли в горной местности.
Способ применим ко всем вышеперечисленным участкам поверхности Земли. Типичным примером может быть некоторая удаленная освоенная территория по руслу реки, где ведется разноплановая хозяйственная деятельность, постоянный дефицит электроэнергии. Эта территория (см. чертеж) подвержена ежегодному длительному разливу реки до уровня воды 1 длительного затопления территории. При интенсивном ледотаянии паводковые воды могут подниматься до максимального уровня подъема воды 2.
В конце сезона вода уходит ниже уровня 3 поверхности Земли на 1-1,5 месяца. Таким образом, данная территория большую часть года выведена из хозяйственного оборота и не используется. Именно в таком месте сооружается электрогенерирующий блок.
Для этого сваи 4 внедряют в грунт 5. Для увеличения срока службы в увлажненных грунтах и кислых почвах применяют сваи, малоподверженные коррозии. Высота свай 4 над уровнем 3 поверхности Земли превышает максимальный уровень 2 подъема воды. Верхние части свай соединяют между собой монолитной горизонтальной платформой 6, снабженной, в соответствии с документацией, крепежными и монтажными узлами.
Платформа 6 является полом открытого машинного зала 7, где в центре установлена электрическая машина 8, явнополюсный статор которой скреплен с платформой 6 посредством фиксирующих кронштейнов. Нижняя часть вала ротора установлена в опорно-радиальном подшипниковом узле, верхняя часть вала ротора снабжена радиальным подшипником, установлена и закреплена на опорно-центровочной плите 9, которая является частью разборного жесткого каркаса, состоящего из упорных бимсов 10, установленных по окружности за статором, скрепленных с платформой 6.
Завершающая часть вала ротора соединена с аэроприводом. Аэропривод состоит из капители 11, водил 12 и мотогондолы 13. Посредством капители 11 водила 12 соединены с валом ротора, другой конец водил соединен с мотогондолой 13, закрытой обтекаемым гладким капотом. Мотогондола 13 состоит из подмоторной рамы, в которой установлен электрический двигатель, конструктивно соединенный с планетарным редуктором и воздушным винтом 14. К подмоторной раме крепятся стойка колесного шасси 15, узел скользящего токосъема 16 и блоки телеуправления. Беговая дорожка 17 для опоры гондол при неработающем аэроприводе сооружена на опорах беговой дорожки 18, на них также установлены мачты 19, поддерживающие контактную сеть 20 внешнего источника электрической энергии тяговых двигателей. Узел скользящего токосъема 16 мотогондолы обеспечивает постоянное соединение с контактной сетью 20 машинного зала. Система телеуправления, блоки которой размещены на платформе 6 и мотогондоле 13, позволяет дистанционно управлять электрогенерирующим блоком.
Для технического обслуживания электрогенерирующего блока одна из свай 4 снабжена лестницей до открытого машинного зала, машинный зал имеет прутковое ограждение, он также соединен переходом с кольцевой беговой дорожкой 17, которая снабжена площадкой для работ на мотогондоле 13.
Электрогенерирующий блок размещен в труднодоступном месте, поэтому предусмотрена его работа в дистанционном автоматическом режиме. Системой телеуправления подключают внешний источник электрической энергии тяговых двигателей к контактной сети 20. Через узел скользящего токосъема 16 электрический ток поступает на электродвигатель мотогондолы 13 и на блоки системы телеуправления. Сразу начинает вращаться воздушный винт 14 на номинальных оборотах, возникает сила тяги мотогондолы, аэропривод передает крутящий момент через капитель 11 вертикальному ротору электрической машины 8, которая генерирует электрический ток для внешней нагрузки.
Режим работы электрогенерирующего блока длительный или непрерывный с автоматическим управлением в продолжение нескольких месяцев.
Профилактические и ремонтные работы проводятся в период полного «ухода» воды до уровня 3 и просыхания почвы. В случае экстренного ремонта, в период затопления, к нему можно добраться на вездеходной технике, при высокой воде на плавсредстве, а зимой на снегоходе.
Данный участок поверхности Земли выведен из хозяйственного оборота (зимний период и продолжительный паводок), но в то же время используется, практически, круглый год и с большой пользой.
Пример. Некоторый населенный пункт с развитой или перспективной хозяйственной деятельностью, расположенный в сильнопересеченной или горной местности с абсолютным превышением до 4000 м над уровне моря, испытывает большой дефицит электроэнергии. В этом случае близко от населенного пункта, на некоторой возвышенности выбирают площадку, например, с вертикальным профилем 21 (см. чертеж). Создают платформу 6 для открытого машинного зала: либо возводят платформу 6 на сваях 4, либо дополняют площадку сваями и возводят платформу 6 с опорой на сваи и грунт, либо сооружают платформу 6 на некотором уравненном скалистом возвышении. На платформе 6 устанавливают электрогенерирующий блок, беговую дорожку 17 которого также сооружают на сваях-опорах 18 беговой дорожки. Сооружение электрогенерирующего блока на некотором возвышении очень важно для исключения влияния снежных заносов, снежных лавин, камнепадов, селевых потоков, оползней и т.п. на его бесперебойную работу. Полученная электроэнергия по короткой линии электропередачи передается в населенный пункт.
Таким образом, удалось не только использовать бесперспективный участок горной территории (поверхности Земли), но и получать от него практически круглый год значительную экономическую отдачу.
Технико-экономический потенциал изобретения заключается в том, что способ позволяет ввести в хозяйственный оборот и использовать с большой эффективной отдачей непригодные участки поверхности Земли посредством сооружения на них электрогенерирующего блока.