УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ПОТОКА ВОДЫ В ЭНЕРГИЮ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

Полезная модель - устройство для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования кинетической энергии потока воды в полезную работу, например, может быть размещено на реках с небольшим напором и расходом воды, а также может быть использовано для орошения полей, для снабжения водой отдельных хозяйств и небольших ферм.
Известна гидроэлектрическая установка, которая содержит судно, выполненное в виде катамарана, между корпусами которого образован рабочий канал. В канале размещен транспортер с валами, установленными на корпусах, и бесконечной лентой с закрепленными на ней лопатками. Лопатки размещены двумя рядами вдоль ленты в шахматном порядке, а длина каждой лопатки равна половине ширины ленты. Края ленты могут быть выполнены перфорированными, а валы снабжены радиальными штырями, входящими в отверстия перфорации. Для повышения мощности установка может содержать гидротурбины с вертикальными осями вращения, установленными в выходном диффузоре канала, образованном кормовыми частями корпусов. Канал ориентируется по течению реки. Поток вращает лопатки, шахматное расположение которых обеспечивает равномерный вращающий момент вдоль ленты и отсутствие гидродинамического затемнения лопатками друг друга, Авторское свидетельство СССР №1474317, опубл. 23.04.1989 г. Внутренние стенки корпусов катамарана образуют рабочий канал, который позволяет более полно использовать кинетическую энергию потока.
Известна также плавучая гидроэнергетическая установка, выполненная в виде катамарана, понтоны катамарана имеют форму равнобедренных трапеций, носовая часть катамарана выполнена в виде сопла, стенки которого установлены под прямым углом относительно друг друга. Малые основания трапеций обращены к продольной оси устройства, поперечные турбины установлены между понтонами. Днище установлено между понтонами и редуктором для соединения валов турбин и генераторов, размещенных на понтонах. Сопло выполнено раскладным. Кормовая часть катамарана снабжена управляемыми створками. Авторское свидетельство СССР №1753008, опубл. 07.08.1992 г.
Известна гидроэлектрическая установка, взятая в качестве прототипа, выполнена в виде катамарана с плоским днищем, между корпусами которого размещена гидротурбина, кинематически связанная с генератором, причем установка снабжена горизонтальной перегородкой, установленной над турбиной между профилированными корпусами катамарана таким образом, чтобы внутренние стенки корпуса, днище и перегородка образовали замкнутый рабочий канал соплового типа, а гидротурбина размещена в наиболее узкой части этого канала. Между корпусами катамарана установлена гидротурбина с радиальными плоскими лопастями и вертикальной осью вращения. Свидетельство на полезную модель РФ №2614, опубл. 16.08.1996 г.
Недостатком гидроэлектрической установки по прототипу является низкий КПД использования энергии потока воды и удельной мощности гидроэлектрической установки, обусловленные тем, что только часть воды реки проходит через рабочий канал установки, взаимодействует с лопастями гидротурбины (фиг. 1, поз. 7) и выполняет полезную работу, а другая часть потока воды проходит с наружной стороны корпусов катамарана (фиг. 3, поз. 1) и вдоль верхней горизонтальной перегородки (фиг. 3, поз. 3), т.е. вне рабочего канала и не выполняет полезной работы. Соотношение мощностей этих потоков зависит от геометрических размеров канала, общего объема воды реки и конструкции гидротурбины.
Решаемой технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение удельной мощности устройства и КПД использования энергии потока воды, а также упрощение конструкции предлагаемого устройства.
Решаемая техническая задача в устройстве для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения, содержащем корпус, преобразователь энергии, днище, достигается тем, что корпус выполнен из тонколистового материала в виде полуцилиндра, который имеет вырез для закрепления двух боковых пластин и днища, которые образуют водоподводящую систему, в которой эти боковые пластины, имеющие высоту равную высоте корпуса, установленные параллельно друг другу, и днище жестко связаны между собой, причем не выше днища на двух параллельных боковых пластинах посредством подшипниковых узлов установлен преобразователь энергии, ось которого перпендикулярна боковым пластинам, к которым жестко закреплен водоудерживающий элемент.
На фиг. 1 изображен чертеж устройства для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения, вид с боку разрез по А. - А.
На фиг. 2 изображен чертеж устройства для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения, вид сверху.
Устройство для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения (фиг. 1, 2) содержит корпус 1, выполненный из тонколистового материала, например, из тонколистового металла, в виде полуцилиндра заданного диаметра, который имеет вырез 2 заданных размеров для закрепления двух боковых пластин 3, 4 и днища 5, которые образуют водоподводящую систему, в которой эти боковые пластины 3, 4, установленные параллельно друг другу, и днище 5 жестко связаны между собой, причем под днищем 5 на двух параллельных пластинах 3, 4 посредством подшипниковых узлов (на чертеже не показано) установлено одно рабочее колесо 6, состоящее из ступицы 7, двух боковых стенок 8 в виде диска и лопастей 9 в виде пластин прямоугольной формы длиной, равной ширине колеса 6 и жестко соединенных со ступицей 7, а торцами с боковыми стенками 8.
Рабочее колесо 6 является преобразователем энергии потока воды в механическую энергию вращательного движения. К боковым пластинам 3 и 4 жестко закреплен водоудерживающий элемент 10, он вплотную примыкает к боковым пластинам 3 и 4 водоподводящей системы.
Преобразователь энергии может быть так же выполнен согласно патенту РФ на полезную модель №125634, опубл. 10.03.2013 г.
Устройство для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения работает следующим образом.
Корпус 1 выполняет роль плотины, боковые части корпуса 1 закрепляют на противоположных берегах речки, например, с помощью столбов 11, врытых в берега, корпус 1 является средством образования водохранилища, где уровень воды должен быть ниже высоты берегов. Выполнение корпуса 1 заданного диаметра, а выполнение выреза 2 в корпусе 1 заданных размеров, в каждом конкретном случае свое, и зависит от того на какой речке или ручье будет установлено предлагаемое устройство, т.е. зависит от ширины реки или ручья и их глубины.
Вода из водохранилища (на чертеже не показано) по водоподводящей системе поступает сверху в отсеки (карманы) рабочего колеса 6 через водовоз прямоугольного сечения. Расход подаваемой воды регулируется с помощью регулируемого затвора, снабженного приводом (на чертеже не показан). Далее поток воды, сохраняя свое вертикальное движение падает и заполняет отсеки рабочего колеса 6, взаимодействует с лопастями 9, отдает им кинетическую и потенциальную энергии, которые преобразуются в механическую энергию в виде вращательного момента на валу.
Повышение КПД использования энергии потока воды поступающей из водоподводящей системы в устройстве достигается вследствие полного наполнения всех отсеков (карманов) со стороны рабочей части рабочего колеса 6 и сохранения объема воды в отсеках без потерь до нижней точки при вращении рабочего колеса 6 путем применения водоудерживающего элемента 10, выполненного из упругого материала, установленного неподвижно и примыкающего к поверхностям рабочего колеса 6 и водоподводящей системы.
Таким образом, по сравнению с прототипом, где используется только часть потока воды реки - только кинетическая энергия этой части для преобразования в энергию вращательного движения гидротурбины, в предлагаемом же устройстве применение корпуса и водоподводящей системы обеспечивают увеличение потенциальной энергии и кинетической энергии потока воды падающего на преобразователь энергии. Происходит преобразование кинетической и потенциальной энергии всего потока воды в энергию вращательного движения, обеспечивается повышение удельной мощности устройства и КПД использования энергии потока воды, а также имеется упрощение конструкции устройства для преобразования энергии потока воды в энергию вращательного движения по сравнению с конструкцией устройства по прототипу.