УСТАНОВКА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ПОТОКА ВОДЫ ПОД ЛЕДЯНЫМ ПОКРОВОМ РЕКИ
UNIT FOR CONVERSION OF WATER FLOW ENERGY UNDER ICE COVER OF RIVER

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям устройств для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом.
Известна установка для использования энергии потока воды «Тунгуска», содержащая заякоренный плавучий корпус и лопастные колеса, кинематически связанные с электрогенераторами (а.с. СССР №1624198, F03B 17/06, 30.01.1991) /1/.
Недостатком указанной установки является то, что она не приспособлена к использованию в зимний период, когда река покрыта льдом.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является установка, содержащая лопастное колесо и кинематически связанный с ним электрогенератор. Причем лопастное колесо погружено в поток воды под ледяным покровом реки так, что его ось вращения вертикальна. Лопасти колеса выполнены с возможностью преобразования энергии потока воды в механическую энергию вращательного движения колеса. При этом колесо посредством вала, установленного в корпусе на подшипниках, кинематически связано с генератором, а корпус вертикально зафиксирован в ледяном покрове реки таким образом, что его верхняя часть вместе с генератором размещена над поверхностью ледяного покрова (Патент RU №2065076, F03B 7/00, F03B 17/06, 23.04.1993) /2/.
Недостатком известного устройства является то, что оно имеет сложную и дорогостоящую конструкцию.
Задачей изобретения является создание простой гидроэнергетической установки с возможностью ее использования для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом.
Сущность изобретения заключается в следующем. Верхняя часть цилиндрического корпуса выполнена с образованием установочного диска, к которому присоединен генератор. Кроме того, установка дополнительно содержит опорную доску с продольным прямоугольным вырезом посередине и две подставки. При этом опорная доска имеет длину, превышающую длину проруби в направлении течения воды в реке. Посредством двух продольных и поперечной поверхностей выреза доска имеет возможность взаимодействия с внешней поверхностью цилиндрического корпуса. Причем указанная доска размещена горизонтально на ледяном покрове реки таким образом, что ее ось симметрии совпадает с направлением течения воды в реке, а вырез направлен вниз по течению воды в реке. Подставки имеют возможность взаимодействия с опорной доской и установочным диском и размещены перпендикулярно оси симметрии опорной доски, одна из них - со стороны выреза на указанной доске, а другая - с противоположной стороны. Для обеспечения возможности погружения установки в воду на различную глубину в ее состав входят подставки, имеющие разные размеры по высоте. В совокупности это позволяет создать простую гидроэнергетическую установку с возможностью ее использования для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом.
На фиг. 1, 2 и 3 изображена установка для преобразования энергии потока воды под ледяным покровом реки, в частности на фиг. 1 дан ее продольный разрез, на фиг. 2 и 3 показаны соответственно разрезы А-А и Б-Б.
Установка состоит из лопастного колеса, включающего в себя лопасти 1, жестко присоединенные к диску 4, выполненному в виде спиц, вала 9, цилиндрического корпуса 2 и генератора 3. Лопастное колесо погружено в поток воды под ледяным покровом 7 реки и размещено таким образом, что его ось вращения вертикальна. Лопасти 1 колеса выполнены с возможностью преобразования энергии потока воды в механическую энергию вращательного движения колеса. Для этого они имеют выпуклую, например полусферическую, форму и расположены таким образом, что в плоскости сечения, перпендикулярной направлению течения воды, одна лопасть 1 всегда направлена выпуклостью по направлению течения, а другая - против течения (направление течения показано на фиг. 1, 2 и 3 прямой стрелкой). При этом колесо посредством вала 9, установленного в корпусе 2 на подшипниках (не показаны), кинематически связано с генератором 3, а корпус 2 вертикально зафиксирован в ледяном покрове 7 таким образом, что его верхняя часть вместе с генератором 3 размещена над поверхностью ледяного покрова 7. Верхняя часть корпуса 2 выполнена с образованием установочного диска 4, к которому присоединен генератор 3. Кроме того, установка дополнительно содержит опорную доску 6 с продольным прямоугольным вырезом посередине и две подставки 5. При этом доска 6 имеет длину, превышающую длину проруби в направлении течения воды в реке. Посредством двух продольных и поперечной поверхностей выреза доска 6 имеет возможность взаимодействия с внешней поверхностью корпуса 2. Причем указанная доска 6 размещена горизонтально на ледяном покрове 7 реки таким образом, что ее ось симметрии совпадает с направлением течения воды в реке, а вырез направлен вниз по течению воды. Подставки 5 имеют возможность взаимодействия с доской 6 и диском 4 и размещены перпендикулярно оси симметрии доски 6, одна из них - со стороны выреза на указанной доске - за корпусом 2, а другая - с противоположной стороны - перед указанным корпусом. Подставки 5, входящие в состав установки, могут иметь различные размеры по высоте.
Принцип работы установки следующий. Под ледяным покровом 7 перемещается вода по направлению, показанному прямой стрелкой. Указанные форма лопастей и порядок их размещения обеспечивают возможность преобразования энергии потока воды в механическую энергию вращательного движения колеса. Колесо вращается по направлению полукруглой стрелки или по часовой стрелке (фиг. 2) за счет образования крутящего момента вследствие того, что сила воздействия (давление) потока воды на лопасти 1, направленные выпуклостью по направлению течения, больше, чем на лопасти 1, выпуклость которых направлена против течения. Это обусловлено тем, что лопасти 1 с выпуклостью, направленной против течения, обладают большей обтекаемостью и, следовательно, меньшим сопротивлением. Крутящий момент колеса передается через вал 9 на генератор 3, который вырабатывает электрический ток.
Установку устанавливают в поток воды в следующем порядке. Вырубают прорубь 11 по форме прямоугольника (фиг. 1 и 3), размеры которого обеспечивают возможность пропуска лопастного колеса под ледяной покров 7. Погружают колесо в воду, не достигая грунта 8 реки. При этом корпус 2 выставляют вертикально, прижимая его к нижней (по течению реки) кромке проруби 11. После чего установку фиксируют в данном положении доской 6, которую размещают горизонтально на ледяном покрове 7 реки таким образом, что ее ось симметрии совпадает с направлением течения, а вырез направлен вниз по течению воды в реке. Поскольку доска 6 имеет длину, превышающую размер проруби 11 в направлении течения воды в реке, то ее концы выступают за кромки проруби 11. Посредством двух продольных и поперечной поверхностей выреза доска 6, взаимодействуя с внешней поверхностью корпуса 2, фиксирует его в заданном положении. Устанавливают подставки 5 между доской 6 и диском 4 перпендикулярно оси симметрии доски 6, одну из которых размещают со стороны выреза на указанной доске, а другую - с противоположной стороны. При этом подставки 5, входящие в состав установки, подбирают по высоте с учетом глубины воды в реке. Спустя некоторое время прорубь 11 замерзает, что дополнительно фиксирует установку. Весной установку демонтируют: вырубают ее изо льда.
На основе предложенных технических решений представляется возможным создать простую гидроэнергетическую установку с возможностью ее использования для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. АС СССР №1624198, F03B 17/06, 30.01.1991.
2. Патент RU №2065076, F03B 7/00, F03B 17/06, 23.04.1993. - прототип.