ПОДВОДНАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
UNDERWATER HYDRAULIC POWER PLANT

Изобретение относится к гидроэнергетике. В основу изобретения поставлена задача создания установки, вырабатывающей больше электроэнергии с протекания одинакового объема водного потока в сравнении с подводной гидроэлектростанцией (ПГЭС), имеющей рабочее колесо со складывающими лопастями.
Установка содержит: водовод, ускоряющий захваченный водный поток, ленту из шарнирно соединенных пластин и шарнирно закрепленных к ней поперечных пластин-лопастей, охватывающую две пары зубчатых колес, кожух, закрывающий ленту с колесами, мультипликатор, соединенный с парой колес, электрогенератор, соединенный с мультипликатором и помещенный в водонепроницаемый корпус.
Известен ПГЭС, имеющий водовод, электрогенератор в водонепроницаемом корпусе, рабочее колесо со складывающимися лопастями.
У этого ПГЭС только часть колеса (сегмент, высота которого равна высоте рабочей лопасти) находится в рабочей зоне прямолинейного водовода. Пластины на колесе находятся на определенном расстоянии друг от друга, чтобы была возможность складываться и раскрываться в рабочем положении. При этом каждая пластина-лопасть будет работать только при повороте колеса на небольшой угол и, обязательно, будет угол между направлением струи и пластиной-лопастью. Сила давления струи на пластину (лопасть) находится по формуле из «Справочника по гидравлическим расчетам» Киселева П.Г., справочного пособия для проектантов гидротехнических сооружений
,
где ρ - удельный вес воды;
ω - площадь поперечного сечения струи;
υ-с - относительная скорость струи;
υ - средняя скорость струи;
с - скорость пластины (лопасти);
α - угол между направлением струи и пластиной (лопастью).
Небольшой анализ показывает, что суммарное давление струи на вращающееся рабочее колесо будет меньше, чем с поперечной пластины-лопасти, движущейся в направлении струи водовода, т.е. как у изобретенной установки. Значит и КПД у изобретенной установки будет больше.
Пластина-лопасть, находясь в ускоренном потоке водовода, является препятствием, поэтому часть потока будет стремиться обойти препятствие. С целью исключения этого около первой пары колес, встречающей водный поток, устанавливается на шарнире пластина (заслонка) с размерами, позволяющими закрыть часть сечения водовода между лентой, движущейся в обратном направлении, и стенкой водовода.
В основу изобретения поставлена задача создания надежной, работоспособной установки с увеличенным КПД в сравнении с установкой, имеющей рабочее колесо.
Поставленная задача решается в заявляемом изобретении следующим образом: в установку ПГЭС вместо рабочего колеса устанавливается замкнутая, вокруг двух пар колес, лента, шарнирно собранная из пластин. На ленте этими же шарнирами крепятся поперечные пластины-лопасти. Лента устанавливается таким образом, чтобы поперечные пластины-лопасти закрывали все поперечное сечение зауженной части водовода. Около первой пары колес, встречающей водный поток, устанавливается на шарнире пластина (заслонка) с размерами, позволяющими закрыть часть сечения водовода между стенкой водовода и лентой, движущейся в обратном направлении со сложенными пластинами-лопастями. Эта пластина (заслонка) не дает водному потоку раздвоиться, и поэтому весь захваченный и ускоренный водоводом поток направляется на раскрытые поперечные пластины-лопасти, закрепленные на ленте. К валу пары колес крепится мультипликатор, увеличивающий обороты вращения выходного вала, электрогенератор, соединенный с мультипликатором и помещенный в водонепроницаемый корпус.
Из уровня техники не известны подводные гидроэлектростанции, имеющие все перечисленные элементы заявленного технического решения, что доказывает соответствие этого решения критерию «изобретательский уровень».
Выполнение водовода, ленты из шарнирно собранных пластин, пластин-лопастей, двух пар колес, мультипликатора с угловой передачей и водонепроницаемого корпуса не имеет технологических сложностей, поэтому заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость».
На фиг.1 показан боковой вид установки ПГЭС; на фиг.2 вид сверху на установку; на фиг.3 вид сзади на установку.
Установка содержит водовод 1 с большим сечением входного раструба. По мере удаления от входа сечение водовода плавно уменьшается до минимального в рабочей зоне, где устанавливается замкнутая на колесах 3 лента 2, шарнирно собранная из пластин. На ленте на шарнирах установлены пластины-лопасти 4. К оси колесной пары 3 соединяется мультипликатор 7, а к угловой передаче мультипликатора присоединяется электрогенератор 5, помещенный внутри водонепроницаемого корпуса 6.
Установка работает следующим образом. Водный поток, захваченный водоводом по мере удаления от входного сечения из-за плавного уменьшения сечения водовода, увеличивает скорость движения и к рабочей зоне имеет определенную скорость, соответственно, имеет определенную кинетическую энергию. Встречаясь с поперечной пластиной-лопастью, водный поток давит с определенной силой на нее. Пластина-лопасть, шарнирно соединенная с лентой, начинает двигаться под давлением потока и вращать колеса. Мультипликатор, соединенный с осью одной пары колес, увеличивает обороты вращения выходного вала. Выходной вал мультипликатора соединен с якорем электрогенератора. Вырабатывается электроэнергия и электрическим кабелем передается на берег к потребителям.