ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к гидроэнергетике, в частности к установкам, предназначенным для преобразования энергии потока текущей среды, например ручьев, рек, в электрическую. Малые ГЭС имеют ряд преимуществ перед обычными станциями, а именно: возможность располагаться ближе к потребителю, высокий уровень экологичности, меньшие единовременные капитальные затраты и меньший срок окупаемости.
Основной технической проблемой при строительстве малых ГЭС является создание оборудования, характеризующегося оптимальным сочетанием таких показателей, как высокая надежность, простота обслуживания и низкая стоимость.
Известны малые ГЭС, в которых гидроэнергетический блок выполнен в виде обратимой гидромашины (см., например, Грянко Л.П., Умов В.А. и др. Обратимые гидромашины. Л.: Машиностроение, 1981, С.263).
С гидродинамической точки зрения по пропускной способности, уровню КПД и размерам блока, в плане наиболее оптимальным и близким к полезной модели, является капсульный вариант компоновки гидроэнергетического оборудования малой ГЭС.
Известен капсульный гидроэнергетический блок, включающий вал вращения, ось которого ориентирована вдоль потока, лопасти, закрепленные на втулке и образующее рабочее колесо, генератор и вспомогательное оборудование, заключенные в капсулу (см. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование ГЭС, Справочное пособие под ред. Ю.С.Васильева, т.1, М.: Энергоатомиздат, 1988).
Такое устройство обладает высоким КПД при использовании напора ~7-10 м. Однако при напорах менее 5 м эффективность работы этого устройства снижается из-за падения КПД. Сложная форма проточного тракта и лопастной системы погружного гидроагрегата увеличивает стоимость изготовления, монтажа и эксплуатации агрегата.
Из уровня техники известен также модульный гидроэнергетический блок, включающий проточный тракт, направляющий аппарат, рабочее колесо гидротурбины реактивного типа, выходной статор, S-образную отсасывающую трубу, снабженную в данном случае двумя конфузорными участками, вал гидротурбины выведен наружу через стенку S-образной отсасывающей трубы к генератору через мультипликатор (см., например, RU 7779 U1, 16.09.1998 или RU 2002101 С1, 30.10.1993).
Недостатком известного устройства является его сложность, необходимость врезки конструкции в коллекторную трубу водотока, требование большого напора потока, низкая мобильность, ограниченность использования.
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату наиболее близким к полезной моделе является гидроэнергетическая установка, содержащая установленные на опорах на дне водотока генератор и связанные с ним через механизм передачи вращательного момента лопастные турбины (см. патент RU №2362905, кл. F03B 13/10, опубл. 27.08.2008).).
Недостатками известного устройства является невозможность наращивать мощность. Задачей полезной модели является создание установки, способной извлекать энергию из текущей среды малого объема и скорости течения, т.е. из узких рек, ручьев, арыков, а также способного увеличивать мощность путем подключения аналогичных устройств.
Задача решается, а технический результат достигается тем, что гидроэнергетическая установка, содержащая установленные на опорах на дне водотока генератор и связанные с ним через механизм передачи вращательного момента лопастные турбины, отличающаяся тем, что лопастные турбины расположены до и после генератора. Механизм. передачи вращательного момента может быть выполнен в виде гибкого вала или карданной передачи. Каждая лопастная турбина может быть снабжена кольцом с сеткой.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где схематично изображено расположение элементов установки в ручье, узкой реке или арыке.
Гидроэнергетическая установка содержит генератор 1 и связанные с ним через механизм передачи вращательного момента 2 лопастные турбины 3, установленные на опорах на дне 4 водотока. Лопастные турбины расположены до и после генератора. Механизм передачи вращательного момента 2 может быть выполнен в виде гибкого вала или карданной передачи. Каждая лопастная турбина снабжена кольцом 5 с защитной сеткой от рыб. Имеющиеся на дне реки посторонние предметы, например камень 6, не мешают монтажу установки. Уровень воды показан на чертеже поз.7.
Работа данной установки ничем не отличается от работы подобных гидроустановок. Водоток в реке вращает лопасти турбин. Это вращение через механизм 4 передается на вал генератора 1, электроэнергия с которого передается по проводам потребителю. При этом все турбины до и после генератора имеют одинаковое направление вращения, позволяющее осуществлять суммирование энергии потока водной среды на валу генератора 1. Расстояние между турбинами определено из условий исключения влияния работы предыдущей турбины на гидравлический поток, действующий на последующую турбину. Система работает подобно бурлакам, тянущим судно по воде.
Полезная модель позволяет обеспечить электроэнергией как индивидуального, так и коллективного потребителя в течении всего года, т.е. не зависимо от времени года.