ГЕНЕРАТОР ГИДРОЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
GENERATOR OF HYDROELECTRIC POWER

Изобретение относится к гидроэнергетике и, в частности, может быть использовано для получения дополнительной электроэнергии в различных водных акваториях.
Известна проблема растущего дефицита энергетических ресурсов в связи с ростом ее потребления.
Известно устройство для получения дополнительной гидроэлектроэнергии, содержащее гидроэлектростанцию, в акватории нижнего бьефа которой расположены многоступенчатые бетонные тумбы, установленные в два и более рядов и в промежутках между предшествующими рядами, на ступенях тумб установлены соединенные в единую энергетическую систему волновые электростанции, поплавки которых плавают на волнах, см. патент РФ №2394960, Е02В 9/08 от 21.01.2009.
Однако известное устройство имеет ограниченное применение, т.е. может быть использовано в регионе, прилегающем к гидроэлектростанции.
Целью настоящего изобретения является достижение технического результата по расширению возможностей использования различных природных водоемов, озер, прудов, рек и и других водных акваторий для получения гидроэлектроэнергии и по повышению эффективности их использования.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в известном устройстве, содержащем соединенные в единую энергетическую систему волновые электростанции, установленные на многоступенчатых бетонных тумбах, расположенные в два и более рядов, причем волновые электростанции второго и последующих рядов располагаются в промежутках между волновыми электростанциями предшествующих рядов; предлагается волновые электростанции разместить на многогранных и многоярусных призмах вокруг генератора волн, который выполнен в виде установленного на бетонной многоугольной призме столба, на котором над поверхностью воды установить в магнитном подшипнике вращающееся звездное, например четырехлучевое, колесо, к внешнему концу каждого луча колеса прикрепить посредством соединительного элемента каменный или чугунный полированный шар; на внутренних боковых поверхностях звездного колеса предлагается выполнить желобы, расстояние между кромками которых больше диаметра шара, при этом длина соединительного элемента больше расстояния от основания горизонтально расположенного желоба звездного колеса до водной поверхности, но меньше глубины водоема; грани многоугольной бетонной тумбы и многогранных призм, контактирующие с волнами, предлагается выполнить по форме параболы, соединить с валом двигателя, который подключить к выходу блока обработки и аккумулирования электроэнергии, соединенного с группой волновых электростанций; в речном водоеме звездное колесо предлагается установить так, чтобы шар в воде перемещался по течению реки, соединительный элемент выполнить в виде каната, или троса, или веревки; кроме того, на водной поверхности предлагается в зоне затухающих волн расположить аналогичные группы волновых электростанций.
Изобретение поясняется графическими материалами. На Фиг.1 представлена конструкция генератора волн для речной акватории, на Фиг.2 изображена шестиугольная многоярусная призма с расположенными на ней волновыми электростанциями, на Фиг.3 показано расположение групп волновых электростанций в водоеме и схема их соединения с блоком выпрямления и аккумулирования.
Механический генератор гидроэлектроэнергии на Фиг.1, 2, 3 включает:
1) волновые электростанции;
2) бетонную многогранную призму;
3) столб;
4) лучевое звездное колесо;
5) каменный или чугунный полированный шар;
6) соединительный элемент;
7) внутренние желобы на звездном колесе 4;
8) многогранные и многоярусные призмы;
9) вал звездного колеса;
10) магнитные подшипники;
11) электродвигатель;
12) опорную площадку;
13) рукоятку ручного вращения звездного колеса;
14) блок обработки и аккумулирования электроэнергии.
Механический генератор состоит из волновых электростанций 1, установленных вокруг генератора волн, который представляет бетонную многоугольную призму 2 с установленным на ней столбом 3 с звездообразным колесом 4 (в данном примере, с четырьмя лучами). К внешнему концу каждого луча звездного колеса 4 прикреплен посредством соединительного элемента 6 каменный или чугунный полированный шар 5.
Боковые поверхности звездного колеса 4 имеют желобы 7, расстояние между кромками которых больше диаметра шара 5.
Длина соединительного элемента 6 больше расстояния от расположенного горизонтально желоба 7 до поверхности воды и меньше глубины водоема.
Вокруг генератора волн расположены многогранные и многоярусные призмы 8, на каждом ярусе которых установлены волновые электростанции 2 с поплавками на воде.
Передние грани многогранных призм 8 и многоугольной бетонной призмы 2, контактирующие с волнами, имеют форму параболы. Это требование обусловлено тем, чтобы поднять набегающую волну на двойную высоту (1).
Волновые электростанции 1 установлены вокруг центрального столба 3 со звездным колесом 4 по окружности в несколько рядов так, что электростанции 1 второго ряда располагаются в промежутках между первыми, волновые электростанции 1 третьего ряда установлены в промежутках между волновыми электростанциями 1 второго ряда и т.д.
На водной поверхности за группой волновых электростанций 1, где волны затухают, размещается вторая группа волновых электростанций 1 со столбом 3 и звездным колесом 4 в центре и т.д.
Столб 3 со звездным колесом 4 устанавливается так, чтобы соединительный элемент 6 был длиннее расстояния от горизонтально расположенного желоба до водной поверхности и короче глубины водоема. Последнее исключает контакты шара 5 с дном водоема и облегчает его перемещение в воде.
Кроме того, для речного водоема столб 3 с вращающимся звездным колесом 4 устанавливается так, чтобы шар 5 в воде перемещался по течению реки.
Это требование обусловлено тем, чтобы течение реки помогало перемещению шара 5 в воде, не задевая дна. Электродвигатель 11 подключен к выходу блока обработки и аккумулирования 14 электроэнергии, получаемой от группы волновых электростанций 1, размещенных в акватории водоема.
Вал 9 звездного колеса 4 закреплен в магнитных подшипниках 10 на столбе 3 и соединен с валом электродвигателя 11, установленного на опорной площадке 12 центрального столба 3. Соединительный элемент 6 выполнен в виде каната, или гибкого троса, или веревки. Вал 9 звездного колеса 4 за столбом 3 имеет рукоятку ручного вращения 13.
Генератор гидроэлектроэнергии работает следующим образом.
Для создания на водной поверхности волнового процесса возможно использовать любой физический агент, например дождь, проход любого судна, сброс в воду тяжелого предмета, поворот звездного колеса 4 посредством рукоятки вращения 13 для сброса шара 5 в воду или внешний запуск электродвигателя 11 и т.д.
Возникающие при этом волны набегают на передние грани бетонной многогранной призмы 2 и многогранных многоярусных призм 8 и, отражаясь от них, увеличивают свою высоту вследствие параболической формы призм 2, 8, распространяются в разные стороны, сталкиваясь с подобными гранями соседних призм 2 и 8.
Таким образом действенный волновой процесс охватывает расположенные по окружности вокруг столба 3 волновые электростанции 1 трех-четырех рядов.
Электроэнергия со всех волновых электростанций 1 поступает на блок обработки и аккумулирования 14 и часть этой электроэнергии поступает на электродвигатель 11, который приводит во вращение звездное колесо 4. При этом каменный или чугунный полированный шар 5, расположенный в следующем желобе 7, скатывается и падает в воду, генерируя волны, распространяющиеся в разные стороны. Волны снова отражаются от параболических граней многогранной призмы 2 и многогранных многоярусных призм 8, увеличивая свою высоту вследствие их параболической формы.
Вращающееся звездное колесо 4 посредством соединительного элемента 6 протягивает шар 5 в воде и, поднимая его, укладывает в желобе 7.
При повороте звездного колеса 4 на 90° в воду падает следующий шар 5, генерируя новые волны. Процесс повторяется.
Однако процесс генерации волн не будет бесконечным. При столкновении и наложении волн друг на друга процесс генерации волн за рядами волновых электростанций 1 затухает. В этой зоне водного пространства размещается следующая группа волновых электростанций 1 со своим генератором волн. Электроэнергия с волновых электростанций поступает на блок обработки и аккумулирования 14. Часть электроэнергии с него поступает на двигатель 11, который приводит во вращение звездное колесо 4.
Выполнение шара 5 полированным, использование магнитных подшипников 10 и выполнение длины соединительного элемента меньше глубины реки позволяет существенно снизить силы трения, что снижает потребление электроэнергии двигателя 11.
Заявленное изобретение может работать круглогодично на всех незамерзающих водных акваториях во всех регионах мира.
В России настоящее изобретение может работать круглогодично на выгороженных и защищенных от штормовых волн участках морской акватории Черного, Балтийского, Каспийского, юго-западной части Баренцева моря, а также в нижних бьефах всех гидроэлектростанций России. Во всех остальных регионах России данное изобретение может работать сезонно, с апреля по октябрь.
Настоящее изобретение является новым, ранее неизвестным, что говорит о его соответствии критерию патентоспособности - новизна.
Заявленный генератор гидроэлектроэнергии может быть изготовлен на любом приборостроительном заводе средней степени технологической оснащенности, что говорит о его соответствии критерию патентоспособности - промышленная применимость.
Библиография
1. New Scientist, 1997, №2106, с.6, журнал Изобретатель и рационализатор №4, 1998 г, с.24.