БЕСПЛОТИННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
DAMLESS HYDRAULIC ELECTRIC POWER STATION

Изобретение относится к области использования энергии воды для получения электроэнергии, в частности к созданию бесплотинных гидроэлектростанций (ГЭС) на малых и больших реках, имеющих скорость течения от 0,5-1,0 м/с и выше, с возможностью соединения в блоки по течению или размещением в рассредоточенном виде по глубине потока.
Известны бесплотинные гидроэлектростанции (ГЭС), у которых несущей вращающейся частью (валом) является трос, соединенный с турбинками и перекинутый с одного берега на другой (см. заявка на изобретение RU 94024157).
Основным недостатком данных бесплотинных ГЭС является малая надежность и крайне низкая мощность, а также невозможность использования их в зимний период из-за образования ледового покрова.
Кроме того, к недостаткам всех известных бесплотинных ГЭС следует отнести невозможность их эксплуатации на крупных судоходных реках и использования энергии разных глубин (гидравлической энергии текущей воды) с включением их в общую энергетическую систему.
Известна бесплотинная ГЭС (см. а.с. №1442689, БИ №45 от 07.12.88), плавучее основание которой выполнено в виде катамарана. Устройство снабжено водозаборником в виде выдвижных щитов, щиты установлены с возможностью изменения угла раскрытия и связаны между собой при помощи телескопического пружинного регулятора, лопастной рабочий орган выполнен в виде транспортера, соединен с генератором.
Недостатком устройства является громоздкость, большое наличие механических связей. ГЭС по прототипу невозможно использовать на малых мелководных реках, на их разливах и на горных перекатах, также устройство не позволяет использовать гидравлическую энергию текущей воды с учетом разных скоростей по глубине потока.
Наиболее близкой к заявляемому устройству является бесплотинная ГЭС (см. патент WO 81/00595, МПК F03В 13/10, 17/06). Это устройство представляет собой турбинный агрегат, состоящий из одной или нескольких турбин и образующий закрытый элемент, закрепленные в потоке в свободном плавающем состоянии.
Недостатком прототипа является то, что устройство не позволяет использовать гидравлическую энергию текущей воды с учетом разных скоростей по глубине потока, а также водозаборник в виде закрытого элемента быстро выходит из строя.
Изобретение направлено на создание бесплотинной ГЭС, способной работать на малых мелководных реках и ее разливах, на горных перекатах, использовать гидравлическую энергию текущей воды с учетом разных скоростей по глубине потока как в автономном, так и виде каскада ГЭС для увеличения суммарной установочной мощности.
Результат достигается тем, что в бесплотинной гидроэлектростанции, содержащей плавучий регулируемый водозаборник, выполненный в виде двух направляющих, связанных между собой распорным устройством, установленных на глубине максимальной скорости потока воды, и гидротурбину, соединенную с глубинным генератором, согласно изобретения направляющие выполнены полуконфузорными и расположены под углом относительно друг друга, а распорное устройство выполнено в виде телескопического регулятора, установленного с возможностью изменения угла раскрытия полуконфузорных направляющих.
Защита бесплотинной ГЭС от замусоривания и попадания живых организмов достигается тем, что бесплотинная гидроэлектростанция снабжена ограждающим устройством в виде решетки-сетки.
Изобретение поясняется чертежами, на которых показаны виды бесплотинной ГЭС спереди (фиг.1), сбоку (фиг.2), сверху (фиг.3).
Бесплотинная гидроэлектростанция состоит из регулируемого водозаборника, выполненного в виде центральной стойки 1, закрепленных на ней двух полуконфузорных направляющих 2, расположенных под углом относительно друг друга с возможностью изменения угла раскрытия. Полуконфузорные направляющие 2 выполнены в форме половинок конфузора - сходящегося (сужающегося) насадка. Бесплотинная ГЭС имеет рабочий орган в виде гидротурбины 3, соединенной с глубинным генератором 4. Поплавки 5 поддерживают полуконфузорные направляющие 2 водозаборника через трос 6 в плавающем состоянии, якорь 7 фиксирует положение ГЭС. Бесплотинная ГЭС снабжена также ограждающим устройством 8 в виде решетки-сетки от мусора и живых организмов (рыб и т.п.). Полуконфузорные направляющие связаны между собой телескопическим регулятором 9, который выполняет роль распорного устройства двух конфузорных направляющих 2 против течения воды. С помощью телескопического регулятора 9 изменяют угол раскрытия конфузорных направляющих, что обеспечивает концентрирование и аккумулирование потока воды, увеличивая суммарную установочную мощность.
Бесплотинная гидроэлектростанция работает следующим образом. Вода, попадая через сетку 8 на полуконфузорные направляющие устройства 2, отклоняется ими и направляется на гидротурбину 3 и генератор 4. При прохождении в сужающихся полуконфузорных направляющих скорость водяного потока возрастает в 2-3 раза, увеличивая мощность генератора в 5-8 раз по сравнению с классическими ГЭС, что позволяет использовать ГЭС на любых реках с малыми скоростями течения воды.
Для стабилизации оборотов генератора при увеличении скорости воды служит телескопический регулятор 9, изменяющий угол атаки (раскрытия) двух полукофузорных направляющих. Бесплотинную ГЭС устанавливают на глубине максимальной скорости потока. В связи с неодинаковой скоростью течения потока по его глубине можно регулировать уровень установки ГЭС по глубине потока установкой поплавков 5 посредством троса 6 с целью использования максимальной гидравлической энергии потока воды.
Бесплотинная ГЭС может работать на общую энергетическую сеть без строительства дорогих плотин, шлюзов и водохранилищ с сохранением земельных угодий. ГЭС может работать как в автономном режиме, так и в виде каскада ГЭС для увеличения суммарной установочной мощности.