МОБИЛЬНАЯ РЕЧНАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
MOBILE RIVER HYDROPOWER PLANT

Изобретение предназначено для преобразования энергии течения реки в электрическую энергию.
Известна свободнопоточная гидросиловая установка по А.С. №175906, МПК F03c, Кл. 88 в, 4, где две гирлянды поперечных турбин расположены в одном створе, одна над другой, а поперечные турбины выполнены так, что их вращение в различных гирляндах направлено встречно и между гирляндами совпадает с направлением потока. Недостатком этого устройства является малая мощность установки.
Известна роторная линия гирляндной ГЭС по патенту РФ (SU) №1778355, F03B 17/00, которая содержит гидровингроторы с торцевыми стенками, попарно закрепленными при помощи узла крепления на гибком валу, выполненном в виде троса. Недостатком этого устройства является малая мощность, отсутствие мобильности, большие начальные капитальные затраты.
Известна русловая бесплотинная гидроэлектростанция по патенту РФ №2131993 C1, F03B 13/00, которая предназначена для преобразования энергии речного потока в электроэнергию, где река разделяется на два потока вертикальной стенкой. Недостатком устройства является малая мощность, большие капитальные затраты.
Известна донная электростанция по патенту РФ №2164622 C1, которая содержит несколько параллельно расположенных трехтросовых гибких валов с гидротурбинами, подобными гребным винтам судов. Одни концы тросов прикреплены к подшипникам, скрепленными с роликовыми блоками, установленными по всей длине силового троса, лежащего на дне реки. Недостатком этого устройства являются большие затраты на изготовление капитального сооружения. Отсутствие мобильности в установке и снятии, малая мощность в связи с трудностью наращивания каскадов.
Из уровня техники известна мобильная речная гидроэлектростанция, содержашая крановую систему и генераторные блоки, включающие винт, прикрепленный к герметическому генератору (патент US №4864152, F03B 13/10, 1989). Недостатком данной гидроэлектростанции является недостаточная мобильность и малая мощность, невозможность производить диагностику в процессе эксплуатации.
Задачей изобретения является создание эффективного автономного источника энергоснабжения на побережьях рек без затопления берегов.
Технический результат заключается в мобильности гидроэлектростанции, возможности наращивания мощности без потери силы потока и в удобстве при эксплуатации.
Технический результат достигается тем, мобильная речная гидроэлектростанция, содержащая крановую систему и генераторные блоки, включающие винт, прикрепленный к герметичному генератору, согласно изобретению снабжена кораблями, расположенными на противоположных берегах реки, силовыми тросами с лебедками, дренажной системой, информационной системой и коммутирующей системой силового напряжения, посредством которой генераторные блоки прикреплены к дренажной и информационной системам, причем генераторные блоки защищены сеткой, имеют закрепленную на грузе емкость с отверстиями для подачи и забора воздуха и балластной воды и выполнены с возможностью перемещения с палуб кораблей посредством крановой системы на силовые тросы, обеспечивающие опускание генераторных блоков на дно реки или плавание на якорных креплениях.
Генераторы подключены к силовым выпрямителям и далее силовыми линиями к преобразователю переменного напряжения, подключенного к регистрирующим приборам.
Информационная система выполнена с возможностью диагностирования состояния генераторов, а винты снабжены водозаборником с последующим сужением - ускорителем потока воды.
На фиг.1 изображен вариант генераторного блока; на фиг.2 изображен вид сверху на мобильную речную гидроэлектростанцию; на фиг.3 изображен вид гидроэлектростанции в плоскости разреза русла реки; на фиг.4 изображена схема силовой и информационной части гидроэлектростанции.
На генераторе 1, закреплен винт 2. Вокруг винта 2 находится цилиндрический ограничитель (ускоритель потока воды) 3, закрытый системой противомусора 4 (в простейшем случае сеткой). Генератор 1 крепится на емкости 5, снабженной отверстиями 6 (для подачи и забора воздуха и балластной воды). Емкость 5 крепится на грузе 7. Генератор 1 имеет крепления 8 и разъем для кабеля 9. Генератор выполнен герметичным. В целом элементы 1-9 образуют генераторный блок 10. Генераторные блоки 10 расположены на палубах (фиг.2, фиг.3) первого и второго кораблей (11, 12), прикрепляемых креплениями 13 к берегу 14. На кораблях 11, 12 находятся крановые системы 15, 16, с помощью которых генераторные блоки 10 переносятся и крепятся к силовым тросам 17, к которым крепятся также дренажные системы 18 (шланги подачи воздуха и балласта), прикрепляемые к отверстиям 6 емкостей 5.
К силовому тросу 17 крепятся силовые линии (+, -) 19 и информационные линии 20. Силовой трос 17 наматывается на тросовую лебедку 21, которых (как и линий, закрепляющих генераторные блоки 10) может быть 1-N. Дренажная система 18, линии 19 и 20 прикреплены к соответствующим коммутирующим устройствам 22. Корабли и силовые тросы снабжены сигнальными огнями 23, 24.
1
2
3
0
На фиг.4 изображена схема силовой (СЧ) 25 и информационной части (ИЧ) 26 гидроэлектростанции. Здесь генератор (Г) 1 подключен к силовым выпрямителям (ВС) 27 и к информационным выпрямителям (ВИ) 28, которые подключены к соответствующим входам блока ключей (БК) 29, подключенного к соответствующим входам ПЗУ 30 и к соответствующим выходам распределителя импульсов (РИ) 31, тактирующий (Т) вход которого подключен к выходу делителя (Д) 32, подключенного к генератору импульсов (ГН) 33 и к входу делителя (Д)34, подключенного ко 2-му входу модулятора (Н) 35, 1-ый вход которого подключен к информационному (И) выходу блока ключей 29. Элементы 29-35 запитаны от блока питания (БП) 36, подключенного к выходам силового выпрямителя 27, который также подключен силовыми линиями 19 к преобразователю (ПР) 37 постоянного напряжения в (например) трехфазное переменное напряжение (Ф, Ф, Ф, Ф) идущее потребителю. Выходы преобразователя 37 подключены к регистрирующим приборам (индикаторам ИН1-ИНЗ) 38, 39, 40, которые могут быть выполнены, например, в виде счетчиков электроэнергии. Информационная линия 20 подключена к фильтру (Ф) 41, подключенному к детектору (ДТ) 42, подключенному к схеме выделения стартовой посылки (СВСП) 43, подключенной к 1-му входу триггера (Т) 44, выход которого подключен ко вторым входам ключей (К) 45, 46. Первый вход ключа 46 подключен к выходу генератора импульсов (ГН) 47, а выход подключен к т-входам счетчика (СЧ) 48 и сдвигового регистра(СР) 49. Служебный (СЛ) выход счетчика 48 подключен к 0-входу триггера 44 и к элементу задержки (Э) 50, подключенному к 0-входу сдвигового регистра 49, подключенного к выходу ключа 45, 1-ым входом подключенного к выходу детектора 42. И-выходы сдвигового регистра 49 подключены к и-входам регистра (Р) 51, выход которого подключен к индикатору (ИН) 52, а р-вход подключен к сл-выходу счетчика 48.
Мобильная речная гидроэлектростанция работает следующим образом. Корабли 11, 12 занимают выбранное место, где требуется электроэнергия (поселок, стройка, завод, рудник, лесобаза и т.д.). Посредством лебедок 21, рулей и своих маршевых двигателей корабли разворачивают силовые тросы 17, дренажные системы 18, силовые 19 и информационные 20 линии, занимают положение на противоположных берегах реки (потока воды). Закрепляются креплениями 13 за берега 14.
Посредством крановых систем 15, 16 корабли 11, 12 берут с палубы генераторный блок 10 и прикрепляют его к силовому тросу 17 креплениями 8, посредством коммутирующих устройств 22 к силовым 19 и информационным 20 линиями, к отверстиям 6 бака 5 крепятся дренажные системы 18. С помощью лебедок 21 генераторный блок 10 перемещается от одного корабля к другому (от 11 к 12, от 12 к 11). Далее посредством насоса (не показан) в емкость 5 через первое отверстие 6 подается (например) вода и забирается из второго отверстия воздух. Лебедка 21 отпускает силовой трос 17и под действием груза 7 генераторный блок 10 опускается на дно и занимает положение, показанное на фиг.З. Поток воды набегает на винт 2 и вращает вал генератора 1.
Переменное напряжение от генератора 1 (фиг.4) проходит на силовые выпрямители 27 и информационные выпрямители 28.
1
2
3
0
1
2
0
Постоянное напряжение от силовых выпрямителей 27 суммируется и по линиям 19 поступает в преобразователь 37, установленный в одном (или обоих) из кораблей 11, 12. Здесь постоянное напряжение преобразуется в (например) трехфазное переменное (Ф, Ф, Ф, Ф), которое регистрируется с помощью, например, счетчиков электроэнергии (регистрирующих приборов 38-40) и поступает потребителю. Постоянное напряжение от силового выпрямителя 27 поступает на блок питания 36. Работает генератор импульсов 33, импульсы от которого проходят делитель 32 и распределитель импульсов 31, опрашивают ключи 30. Если генератор 1 работает, то на выходе информационного выпрямителя 28 сигнал «1». Информация из ПЗУ 30 (стартовая посылка) и код состояния информационного выпрямителя 28, посредством распределителя импульсов 31, блока ключей 29 последовательно подаются на вход модулятора 35, на 2-ой вход которого поступает сигнал от делителя 34, модулируя его и далее по информационной линии 20 в фильтр 41. Детектор 42, схема выделения стартовой посылки 43, которая вырабатывает сигнал «1», переводит триггер 44 в «1», открывается ключ 45, 46. Импульсы от генератора импульсов 47 проходят ключ 46 на т-вход сдвигового регистра 49 и счетчика 48. Информационный сигнал от детектора 42 проходит на сл-вход сдвигового регистра 49. После приема необходимого числа посылок на сл-выходе счетчика 48 появляется сигнал, который переводит в «0» триггера 44 и записывает принятые данные в регистр 51 и через элемент задержки 50 сбрасывает в «0» сдвигового регистра 49. На индикаторе 52 отображается состояние (работа-не работа) генератора 1 для оператора, а на индикаторах (ИН 1 - ИН 3) 38-40 отображается напряжение Ф Ф, Фз, Ф, идущее потребителю. В случае поломки генераторного блока 10 индикатор 52 указывает, что он не работает. В этом случае посредством дренажной системы 18 из емкостей 5 забирается вода и закачивается воздух. Генераторный блок 10 всплывает и лебедками 21 подтаскивается к соответствующему кораблю 11 (12), вытаскивается крановой системой на палубу и ремонтируется. Аналогично система демонтируется и убирается. Обратная операция осуществляется, как было описано выше. Ремонт может также осуществляться с плавающих средств при поднятом генераторном блоке 10.
По сравнению с прототипом предлагаемая гидроэлектростанция обладает следующими преимуществами.
1. Устройство позволяет обеспечивать оперативно электрической энергией поселки, стройки, карьеры и т.д. путем быстрого развертывания МРГЭС и при необходимости сворачивания и ухода (например, при сезонной работе).
2. Не мешает проходу судов, не мешает проходу рыб.
3. Позволяет наращивать мощность от малых до больших с меньшими затратами.
4. Позволяет достаточно просто осуществлять ремонтные операции.
5. Позволяет производить диагностику оборудования в процессе функционирования.
6. Позволяет обеспечить электроэнергией поселения на побережьях рек без затопления берегов. Является экологически чистым источником энергии.
7. Позволяет осуществлять продажи этих устройств в зарубежные страны в больших количествах.
8. Позволяет иметь автономные источники энергоснабжения, что расширяет среду жизнеобеспечения и повышает устойчивость существования.
9. Позволяет устанавливать устройства каскадами без потери силы потока.