Наплавное устройство для использования энергии речного потока

Полезная модель относится к гидроэнергетике и может быть использована в русловых гидроустановках для отбора части энергии текущей среды и преобразования ее в механическую энергию вращения, а затем в электрическую.

Наплавное устройство для использования энергии речного потока содержит несущее основание, на котором размещена как минимум одна активная турбина, кинематически связанная с электрогенератором и выполненная в виде транспортера, установленного под углом к потоку, на котором закреплены лопасти.

Новым в устройстве является то, что лопасти выполнены в виде плоских пластин, расположенных поперек речного потока, и установлены на транспортере шарнирно с помощью горизонтальных кронштейнов, на боковых кромках лопастей со стороны транспортера выполнены ограничители поворота, а транспортер снабжен упорами, контактирующими с ограничителями поворота при вертикальном Положении лопастей.

Несущее основание и транспортер с горизонтальными кронштейнами, с помощью которых шарнирно закреплены лопасти, расположены над водой речного потока.

Это позволяет увеличить мощность устройства за счет уменьшения турбулентности потока на рабочей ветви транспортера, а также за счет снижения сопротивления движению лопастей на холостой ветви, и упростить конструкцию наплавного устройства.

Полезная модель относится к гидроэнергетике и может быть использована в русловых гидроустановках для отбора части энергии текущей среды и преобразования ее в механическую энергию вращения, а затем в электрическую.

Известно наплавное устройство для использования энергии речного потока, содержащее несущее основание на котором закреплена, как минимум, одна гидротурбина, кинематически связанная с электрогенератором, и имеющая, как минимум, две вертикально сориентированные лопасти, подвешенные шарнирно и снабженные ограничителями поворота, причем несущее основание выполнено в виде протяженной вдоль реки плотины с поперечными проемами в которых установлены гидротурбины, лопасти снабжены вертикальными шарнирами, которые смещены относительно продольной оси плотины с возможностью контакта поверхности рабочих лопастей с потоком воды при их вращении в попутном с ним направлении и их закрытия телом плотины при встречном направлении вращения (см. описание изобретения к патенту РФ №2189492 заявл. 21.03.2000, опубл. 20.09.2002, по кл. F03B 17/06).

Общие существенные признаки: наличие несущего основания; закрепление на несущем основании, как минимум, одной гидротурбины, кинематически связанной с электрогенератором; наличие у гидротурбины, как минимум, двух вертикально сориентированных лопастей; закрепление лопастей с помощью шарниров и наличие ограничителей поворота лопастей.

Недостатком данного наплавного устройства является то, что оно имеет низкий коэффициент использования энергии потока, так как энергия прибрежных вод значительно ниже энергии вод, протекающих ближе к фарватеру. Кроме того, закрепление лопастей с помощью вертикальных

шарниров и размещение их в воде при встречном направлении вращения создает дополнительное сопротивление и снижает мощность наплавного устройства.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому (прототипом) является наплавное устройство для использования энергии речного потока, содержащее несущее основание, на котором размещена как минимум одна активная турбина кинематически связанная с электрогенератором и, выполненная в виде транспортера, установленного под углом к потоку, на котором закреплены лопасти, причем транспортер выполнен ленточным, каждая лопасть имеет форму ковша, способного складываться и ложиться на транспортерную ленту при переходе с рабочей на холостую ветвь транспортера, а транспортерная лента дополнительно снабжена подъемниками лопастей (см. описание изобретения к патенту РФ №2269672 заявл. 17.06.2004, опубл. 10.02.2006, по кл. F03B 17/06).

Общими существенными признаками заявляемого и известного технических решений являются: наличие несущего основания; размещение на несущем основании как минимум одной активной турбины кинематически связанной с электрогенератором; выполнение активной турбины в виде транспортера, установленного под углом к потоку; закрепление лопастей на транспортере.

Недостатком указанного наплавного устройства является то, что выполнение активной турбины в виде ленточного транспортера с закрепленными на нем ковшами приводит к изменению направления потока воды и значительной ее турбулизации в рабочей зоне лопастей, что ухудшает гидродинамические характеристики работы турбины и снижает мощность гидроустановки в целом. Кроме того, выполнение лопастей в виде ковшей, способных складываться и ложиться на транспортерную ленту при переходе с рабочей на холостую ветвь создает дополнительное сопротивление движению турбины, а наличие подъемников лопастей усложняет конструкцию наплавного устройства.

Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, состоит в том, чтобы, значительно увеличить мощность устройства за счет уменьшения турбулентности потока на рабочей ветви транспортера, а также за счет снижения сопротивления движению лопастей на холостой ветви, и упростить конструкцию наплавного устройства в целом.

Поставленная задача решается тем, что в наплавном устройстве для использования энергии речного потока, содержащем несущее основание, на котором размещена как минимум одна активная турбина кинематически связанная с электрогенератором и, выполненная в виде транспортера, установленного под углом к потоку, на котором закреплены лопасти, согласно полезной модели, лопасти выполнены в виде плоских пластин, расположенных поперек речного потока, и установлены на транспортере шарнирно с помощью горизонтальных кронштейнов, на боковых кромках лопастей со стороны транспортера выполнены ограничители поворота, а транспортер снабжен упорами, контактирующими с ограничителями поворота при вертикальном положении лопастей.

Несущее основание и транспортер с горизонтальными кронштейнами, с помощью которых шарнирно закреплены лопасти, расположены над водой речного потока.

Отличительные признаки: выполнение лопастей в виде плоских пластин, расположенных поперек речного потока; их шарнирное закрепление с помощью горизонтальных кронштейнов, жестко связанных с транспортером; выполнение на боковых кромках лопастей со стороны транспортера ограничителей поворота, контактирующих в вертикальном положении с упорами жестко связанными с транспортером являются существенными, так как в совокупности с известными позволяют увеличить мощность устройства за счет снижения турбулентности потока на рабочей ветви транспортера, а также за счет уменьшения сопротивления движению лопастей на холостой ветви, и значительно упростить конструкцию. Дополнительное снижение сопротивления движению гидротурбины обеспечено за счет расположения

транспортер с горизонтальными кронштейнами, с помощью которых шарнирно закреплены лопасти, над водой речного потока.

Сущность полезной модели поясняется описанием ее конструкции и чертежом, где:

на фиг.1 схематично изображено наплавное устройство для использования энергии речного потока;

на фиг.2 сечение по А-А на фиг.1.

Наплавное устройство для использования энергии речного потока содержит несущее основание 1 на котором размещена активная турбина выполненная в виде транспортера. В качестве транспортера может быть использован, например, цепной конвейер, как показано на фиг.1, имеющий опорные ролики 2, установленные в направляющих 3 несущего основания 1. На рабочей 4 и холостой 5 ветвях цепного конвейера закреплены горизонтальные кронштейны 6, на которых с помощью шарниров 7 вертикально подвешены лопасти 8, выполненные в виде плоских пластин. К боковым кромкам лопастей 8 со стороны рабочей 4 и холостой 5 ветвей цепного конвейера прикреплены ограничители поворота 9, контактирующие в вертикальном положении с упорами 10, жестко связанными с цепным конвейером. Цепной конвейер, например, через ременную передачу 11 соединен с электрогенератором 12. Несущее основание 1, установленный на нем цепной конвейер с горизонтальными кронштейнами 6, с помощью которых шарнирно подвешены лопасти 8 рабочей 4 и холостой 5 ветвей расположены над водой речного потока.

Наплавное устройство для использования энергии речного потока работает следующим образом.

Наплавное устройство любым известным способом, например, с помощью тросов (на чертеже не показано), фиксируют в русле реки, помещая его в потоке, имеющем максимальную энергию и располагая несущее основание 1 и цепной конвейер с горизонтальными кронштейнами 6 над водой речного потока (см. на фиг.2).

Текущая среда воздействует на подвешенные с помощью шарниров 7 лопасти 8 рабочей 4 и холостой 5 ветвей. Лопасти 8 рабочей 4 ветви под воздействием текущей среды фиксируются в вертикальном положении их ограничителями поворота 9, контактирующим с упорами 10 жестко закрепленными на цепном конвейере, и приводят цепной конвейер в движение. При этом лопасти 8 холостой 5 ветви под воздействием текущей среды поворачиваются на горизонтальных кронштейнах 6, встречным потоком выносятся на поверхность воды и скользят по поверхности навстречу потоку, не оказывая сопротивления движению цепному конвейеру.

При переходе лопастей 8 из холостой 5 ветви на рабочую 4 они займут вертикальное положение, под воздействием текущей среды зафиксируются ограничителями поворота 9 в этом положении и продолжат движение цепного конвейера. При этом, лопасти 8, при переходе из рабочей 4 ветви на холостую 5 потоком среды выносятся на поверхность и при дальнейшем движении скользят навстречу потока не оказывая сопротивления цепному конвейеру. Движение цепного конвейера через ременную передачу 11 передается на электрогенератор 12.

По сравнению с прототипом заявляемая полезная модель позволяет увеличить мощность устройства за счет уменьшения турбулентности потока на рабочей ветви транспортера, а также за счет снижения сопротивления движению лопастей на холостой ветви, и упростить его конструкцию.

1. Наплавное устройство для использования энергии речного потока, содержащее несущее основание, на котором размещена как минимум одна активная турбина, кинематически связанная с электрогенератором и выполненная в виде транспортера, установленного под углом к потоку, на котором закреплены лопасти, отличающееся тем, что лопасти выполнены в виде плоских пластин, расположенных поперек речного потока, и установлены на транспортере шарнирно с помощью горизонтальных кронштейнов, на боковых кромках лопастей со стороны транспортера выполнены ограничители поворота, а транспортер снабжен упорами, контактирующими с ограничителями поворота при вертикальном положении лопастей.

2. Наплавное устройство для использования энергии речного потока по п.1, отличающееся тем, что несущее основание и транспортер с горизонтальными кронштейнами, с помощью которых шарнирно закреплены лопасти, расположены над водой речного потока.