ПОДВОДНАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Полезная модель относится к гидроэнергетике, а именно, к автономным устройствам, предназначенным для преобразования энергии самотечного водного потока речных, морских и океанических течений в электрическую энергию, и может быть использована в качестве подводных гидроэлектростанций.
Все бесплотинные подводные гидроэлектростанции традиционно перед входом (конфузором) содержат оградительную сетку, установленную перпендикулярно направлению течения водного потока, которая препятствует попаданию в гидроэлектростанцию крупных предметов, рыб, речных (морских) животных. В плане наличия оградительной сетки все подводные гидроэлектростанции одинаковы, поэтому не имеет значение, какую из них выбрать за прототип.
Наиболее близкой по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемой за прототип, является подводная гидроэлектростанция, содержащая установленный в потоке воды разделенный на отсеки цилиндрический корпус с входным конфузором. Внутри корпуса последовательно расположены гидропривод, выполненный в виде лопастной турбины с горизонтальным валом вращения, и электрогенератор, ротор которого соединен с валом гидропривода, при этом электрогенератор помещен в герметический отсек хвостовой части корпуса. На входном конфузоре установлена перпендикулярно водному потоку оградительная сетка с квадратными ячейками размером не более 60×60 мм. Отсек корпуса, в котором установлен гидропривод, имеет продольные выходные окна и отражатель, выполненный в виде усеченного конуса. Гидроэлектростанция может быть установлена в потоке воды с помощью опор, закрепленных на берегах реки или канала, и тросов, прикрепленных к корпусу и опорам, или с помощью погружных баллонов с воздухом, которые поддерживают гидростанцию на заданной глубине, закрепленную с помощью якорей на дне водоема или с помощью опорной платформы. Эта гидроэлектростанция работает следующим образом. Движущийся поток воды через перпендикулярно установленную оградительную сетку поступает в конфузор, в котором происходит увеличение скорости движения воды. Под давлением потока движущейся воды вращается лопастная турбина. Внутренний поток воды после турбины выводится наружу через продольные выходные окна и с помощью отражателя. Лопастная турбина приводит во вращение электрогенератор, который вырабатывает электрическую энергию, передаваемую через электроразъем и электрокабель на автоматическую аппаратуру управления и контроля, регулирующий трансформатор и далее потребителю [см. пат. Российской Федерации №2139972 по классам Е02В 9/00, F03B 13/10, опубликованный 20.10.1999 года].
Основным недостатком известного технического решения являются ограниченные функциональные возможности установленной перпендикулярно входу оградительной сетки. Недостаток такого расположения заградительной сетки объясняется следующим образом. Крупный предмет, сталкиваясь с заградительной сеткой, потоком воды будет к ней прижиматься и оставаться в этом положении, препятствуя свободному прохождению водного потока сквозь заградительную сетку, нарушая его течение в конфузоре гидроэлектростанции, поскольку уменьшается пропуская способность заградительной сетки. Постепенно крупные предметы, накапливаясь на заградительной сетке, сначала снизят мощность водного потока, затем - перекроют входное отверстие конфузора, что повлечет за собой прекращение выработки электроэнергии. Чтобы этого избежать, необходимо периодически очищать заградительную сетку, что в условиях эксплуатации гидроэлектростанции, естественно, является нелегким заданием. И вся эта проблема возникает именно из-за расположения заградительной сетки перпендикулярно водному потоку и, соответственно, входному отверстию конфузора подводной гидроэлектростации.
В основу полезной модели поставлена задача повышения работоспособности подводной гидроэлектростанции путем увеличения функциональных возможностей заградительной сетки за счет ее расположения под углом к направлению водного потока.
Решение поставленной задачи достигается тем, что подводная гидроэлектростанция, содержащая установленный в потоке воды и разделенный на отсеки корпус с входным конфузором, на выходе из которого последовательно расположены гидропривод, выполненный в виде лопастной турбины с горизонтальным валом на подшипниках, и электрогенератор, ротор которого соединен с валом гидропривода, при этом электрогенератор помещен в герметичный отсек корпуса, а также перед входом конфузора установлена заградительная сетка, согласно предложению, заградительная сетка установлена под углом по отношению к направлению водного потока и образована набором взаимно перпендикулярных вертикальных и горизонтальных стрежней, причем горизонтальные стержни находятся в противоположной стороне от конфузора, навстречу водному потоку.
Согласно предложению, в одном из возможных вариантов исполнения полезной модели заградительная сетка может быть изготовлена из металлических прутьев.
Также, согласно предложению, в другом возможном варианте исполнения полезной модели заградительная сетка может быть изготовлена из металлических полос.
Кроме того, согласно предложению, заградительная сетка может быть выполнена двускатной, образованной двумя плоскостями, расположенными под углом друг к другу и на одном уровне опирающимися на кромку входного конфузора.
Благодаря наличию горизонтальных стержней впереди заградительной сетки, а также ее размещению под углом по отношению к направлению водного потока, крупные предметы, находящиеся в водном потоке, сталкиваясь с сеткой, не застревают в ней и не прижимаются водным потоком к ней, а «сползают» по горизонтальным прутьям и, минуя гидроэлектростанцию, сносятся дальше по течению водного потока. Поэтому заградительная сетка будет неизменяемую пропускную способность, следовательно, нет необходимости в периодической очистке заградительной сетки.
Дальнейшая сущность предложенного технического решения объясняется совместно с иллюстрационным материалом, на котором изображено: на фиг. 1 - общий вид предлагаемой подводной гидроэлектростанции с заградительной сеткой, установленной под углом к входному конфузору; на фиг. 2 - то же самое, вид сверху; на фиг. 3 - общий вид предлагаемой подводной гидроэлектростанции с двускатной заградительной сеткой; на фиг. 4 - то же самое, вид сверху.
Подводная гидроэлектростанция содержит установленный в потоке воды и разделенный на отсеки корпус 1 с входным конфузором 2. На выходе из указанного конфузора 2 последовательно расположены гидропривод, выполненный в виде лопастной турбины 3 с горизонтальным валом 4 на подшипниках, и электрогенератор 5, ротор которого соединен с валом 4 гидропривода. Электрогенератор 5 помещен в герметичный отсек хвостовой части корпуса 1. Перед входным конфузором 2 установлена под углом к направлению движения водного потока заградительная сетка 6 (фиг. 1, фиг. 2).
Заградительная сетка 6 образована набором взаимно перпендикулярных вертикальных металлических прутьев 7 и горизонтальных металлических прутьев 8. Горизонтальные металлические прутья 8 находятся в противоположной стороне от входного конфузора 2, то есть навстречу водному потоку.
В другом возможном варианте исполнения предлагаемой подводной гидроэлектростанции заградительная сетка 6 выполнена двускатной, образованной двумя плоскостями6' i 6'', расположенными под углом друг к другу и на одном уровне опирающимися на кромку входного конфузора 2 (фиг. 3, фиг. 4).
Предложенная подводная гидроэлектростанция работает следующим образом.
Движущийся поток воды через заградительную сетку 6 поступает во входной конфузор 2, в котором происходит увеличение скорости движения воды. Под давлением движущейся воды вращается лопастная турбина 3, которая приводит во вращение электрогенератор 5, который вырабатывает электрическую энергию, которая передается к потребителю.
Благодаря наличию горизонтальных прутьев 8 впереди заградительной сетки 6, а также ее размещению под углом по отношению к направлению водного потока, крупные предметы, находящиеся в водном потоке, сталкиваясь с горизонтальными прутьями 8, соскальзывают по горизонтальным прутьям 8 и огибают гидроэлектростанцию, выносясь за ее пределы - дальше по течению водного потока.
Существенное отличие заявленного технического решения, по сравнению с ранее известными, заключается в том, что заградительная сетка установлена под углом к направлению движения водного потока, а также в том, что горизонтальные стержни заградительной сетки обращены наружу, то есть навстречу водному потоку. Указанные отличия, в совокупности, обеспечивают обтекаемость заградительной сетки для крупных предметов без изменения ее пропускной способности. Ни одна из известных подводных гидроэлектростанций не может обладать отмеченными свойствами, так как их заградительные сетки располагаются перпендикулярно водному потоку, следовательно, в них будут накапливаться крупные предметы, не проходящие сквозь ячейки сетки, снижая таким образом продуктивность гидроэлектростанции.
К техническим преимуществам предложенного технического решения, по сравнению с прототипом, можно отнести невозможность засорения заградительной сетки крупными предметами, находящимися в потоке воды, за счет того, что она установлена под углом к набегающему водному потоку, а ее горизонтальные стержни обращены навстречу водному потоку.