Изобретение относится к гидравлическим электростанциям.

Известна речная береговая гидроэлектростанция, содержащая корпус, выполненный в виде бетонированного берега и имеющий полукруглую выемку, а также лопастную турбину с вертикальной осью вращения, одной стороной размещенную в выемке корпуса, при этом другая сторона расположена в потоке воды (RU N°2010260, F03B7/00, 1994).

Недостатками данного аналога является сложность изготовления бетонного корпуса, поскольку бетонные работы должны производиться в русле реки. Турбина лишь частично погружена в воду, поэтому невозможна ее эксплуатация в зимнее время при наличии на реке ледяного покрова. Кроме того, мощность такой гидроэлектростанции в значительной мере зависит от сезонного изменения уровня воды в реке.

Наиболее близким аналогом является гидроэлектростанция, содержащая плотину, установленный под ней водонаправляющий треугольный корпус с боковыми полукруглыми выемками и гидротурбины с горизонтальными рабочими колесами. Рабочие колеса полностью погружены в воду, при этом одна сторона рабочего колеса расположена в потоке воды и воспринимает его энергию, а другая, расположенная в полукруглой выемке корпуса, защищена от действия потока (SU 1832159, F03B 7/00, 1993).

Недостатком данной конструкции гидроэлектростанции является высокая трудоемкость изготовления плотины и корпуса и их большая стоимость.

Техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления и снижение стоимости гидроэлектростанции.

Это достигается тем, что в гидроэлектростанции, содержащей рабочее колесо, полностью погруженное в воду и установленное с возможностью вращения, корпус с полукруглой выемкой, охватывающий рабочее колесо с одной стороны, при этом другая сторона рабочего колеса расположена в потоке воды, согласно изобретению рабочее колесо выполнено с горизонтальной осью вращения, корпус размещен в дне реки и шарнирно установлен на концах стрел, которые другими концами шарнирно прикреплены к сваям, вмонтированным в дно реки, наружная поверхность корпуса концентрична его выемке, снабжена соплами для размывания грунта, расположенными радиально, а также резцами, при этом гидроэлектростанция оснащена приводом для осуществления возвратного качательного движения корпуса относительно стрел. Привод для осуществления движения корпуса может содержать по меньшей мере один

ЗАМЕНЯЮ ИЙ ЛИСТ ПРАВИЛО 26 гидроцилиндр, установленный между стрелой и рычагом, смонтированным на корпусе. При этом рычаг может быть выполнен в виде водовода коробчатого сечения, вмонтированного в торцовую стенку и соединенного с магистралью, подведенной к соплам.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан (разрез) гидроэлектростанции в процессе изготовления, на фиг.2 - то же в рабочем состоянии.

Гидроэлектростанция содержит железобетонный корпус 1 с полукруглой выемкой для размещения рабочего колеса 2, имеющего горизонтальную ось вращения 3. Наружная поверхность 4 корпуса выполнена цилиндрической и расположена концентрично поверхности 5 выемки. На наружной поверхности 4 размещены сопла 6, направленные радиально (то есть ориентированы от центра к внешней стороне), а также резцы 7. Стрелы 8 шарнирно прикреплены к оси корпуса и к сваям 9, вмонтированным в дно 10 реки. Водоводы 11 , жестко связанные с корпусом, предназначены для подачи воды или песчано-водной смеси к соплам 6. Привод для осуществления качательного движения корпуса может содержать силовые гидроцилиндры 12, установленные шарнирно между стрелами 8 и водоводами 11. Возможно применение иных конструкций привода для осуществления качательного движения корпуса.

Монтаж гидроэлектростанции осуществляется следующим образом. Железобетонный корпус 1 , изготовленный на суше, опускают на дно 10 реки. К оси 3 корпуса шарнирно крепят концы стрел 8, другие концы которых также шарнирно соединяют со сваями 9, вмонтированными в дно реки. К водоводам 11 присоединяют трубопровод высокого давления от земснаряда и подают в них воду или песчано-водную смесь, которая поступает в сопла 6 и размывает дно реки под корпусом. Далее посредством силовых гидроцилиндров 12 или другими известными средствами приводят корпус в качательное движение, при этом грунт под корпусом срезается резцами, размывается потоками воды или песчано-водной смеси, отходящими от сопел, и уносится течением. В процессе этого корпус под действием собственного веса опускается, заглубляясь в дно (показано на фиг.1). Процесс установки корпуса в дно реки заканчивается, когда будет достигнуто его заданное положение. После этого гидроцилиндры 12 и верхние части водоводов 11 до уровня корпуса демонтируют, а рабочее колесо 2 вместе с расположенным в нем генератором электрического тока опускают в выемку корпуса и устанавливают (показано на фиг.2). При необходимости в дно реки возле корпуса могут быть вмонтированы дополнительные сваи, что позволит повысить надежность крепления корпуса.

Изготовление корпуса на суше может осуществляться серийно в заводских условиях, что обеспечивает высокое качество и низкую стоимость корпуса и гидроэлектростанции в целом. Гидроэлектростанция, установленная в дне реки, в

ЗАМЕНЯЮ ИЙ ЛИСТ ПРАВИЛО 26 меньшей степени зависит от сезонного изменения уровня воды, может эксплуатироваться зимой подо льдом, не мешает судоходству, не создает препятствий для движения рыбы.

В дополнению к вышеописанному сообщаем следующее. Указанные выше описание ориентировано на использование устройства в русле реки.

Пример ниже описывает использование устройства в прибрежной зоне морского или океанического дна в качестве гидроэлектростанции, работающей на силе прилива и отлива. Существует вариант использования, когда ставится дополнительный преобразователь движения лопастей (на фигурах не показан), позволяющий преобразовывать вращение лопастей в разные стороны, обусловленное сменой направления движения потока, в электроэнергию. Во время прилива рабочее колесо вращаются в одну сторону, а во время отливов рабочее колесо вращается в другую сторону.

Другим вариантом использование устройства в прибрежной зоне морского или океанического дна может быть вариант, когда для использования движения приливов и отливов используется пара предлагаемых устройств, ориентированных противоположно друг другу - одна гидроэлектростанция монтируется по направлению прилива, вторая монтируется по направлению отлива. Таким образом, пара связанных устройств может быть использована в этом качестве. Фигура 3 показывает пример работы гидроэлектростанции на морском или океаническом дне в этом варианте. На фигуре обозначено 13 - уровень воды.

Везде выше в тексте имеются в виду оси: горизонтальная - параллельная дну реки, а вертикальная - перпендикулярная, то есть направленная по силе тяжести.

Везде в тексте гидроцилиндры являют собой пример устройства для поднимания элементов гидроэлектростанции. Они также могут быть жидкостной природы, механической и электрической природы.

Далее под водоемом будем понимать любой водоем с течением, так как изобретение может быть использовано в реке, канале, море, океане.

Фигура 4 изображает вариант осуществления изобретения, вид в изометрии, а именно гидроэлектростанцию, дополнительно снабженную средством для подъема рабочего колеса 2 выше уровня воды. Средство может быть выполнено в виде двух рычагов 14, шарнирно связанных одной своей стороной с осью рабочего колеса 3, а другой своей стороной шарнирно связанных со сваями 9, вмонтированными в дно водоема 10. Для подъема рабочего колеса выше уровня воды могут использоваться гидроцилиндры. Один конец гидроцилиндров крепится к рычагам 14, второй к стрелам 8.

На фигуре 4 также изображен вариант осуществления изобретения, вид в изометрии, в котором гидроэлектростанция дополнительно снабжена заслонкой 15, с механизмом подъема и фиксации заслонки 15. Заслонка 15 может крепиться к рычагам

ЗАМЕНЯЮ ИЙ ЛИСТ ПРАВИЛО 26 14 с помощью двух направляющих 16, адаптированных к поворотам относительно рычагов 14. Заслонка 15 приводится в движение гидроцилиндрами 19. (Показано на фигуре 6). Один конец гидроцилиндров крепится к корпусу 1 , второй к направляющим заслонки 16. Заслонка 15 имеет положения: «опущено» - заслонка параллельна дну, и «поднято» - заслонка 15 поднимается под углом над рабочим колесом 2 гидроэлектростанции. Угол выбирается из условий суммирования водного потока и таким, чтобы заслонка не создавала барьера для течения.

Использование заслонки 15 подразумевается преимущественно в реках и преимущественно в зимнее время года, когда поверхность реки покрывается льдом. В это время поднимается подвижная заслонка, она перекрывает часть потока реки, тем самым резко повышая скорость течения вокруг рабочего колеса 2. Рабочее колесо ускоряет свое вращение. Мощность гидроэлектростанции растет. Это особенно важно в зимнее время года, когда электропотребление растет. Но возможно использование и в другое время года.

Или может происходить не увеличение оборотов рабочего колеса, а увеличения крутящего момента (например в случае переключения редуктора внутри колеса на более высокие обороты). Такой вариант использования заслонки 15 лучше, т.к. увеличение скорости колеса может повредить речных, морских обитателей.

Так же эта заслонка 15 может применяться в теплое время года, например, на судоходной реке. При движении крупного судна она может опускаться, при этом срабатывает дополнительно устанавливаемый датчик движения, и значительно увеличивается пропускная способность по осадке судна в реку. Таким образом, размер гидроэлектростанции может быть минимальным, а размер заслонки может его превосходить, вплоть до захвата всего объема глубины реки.

Так же заслонка 15 играет роль вспомогательного элемента при подъеме гидроагрегата над поверхностью воды. Так как течение может просто не дать поднять гидроагрегат - очень велико сопротивление и большой рычаг - в этом случае заслонка

15 в процессе подъема может играть роль подъемного крыла. При достижении почти вертикального состояния, когда гидроэлектростанция находится уже над водой, с дальнейшим ее подъемом справятся гидроцилиндры

Фигура 5 изображает гидроэлектростанцию, дополнительно снабженную защитной съемной решеткой 17, которая ограждает открытую часть устройства от попадания в него посторонних предметов. Защитная съемная решетка может крепится к рычагам 18, шарнирно связанным одной своей стороной с защитной съемной решеткой 17, а другой своей стороной шарнирно связаны со сваями 9, вмонтированными в дно водоема 10. Для подъема защитной съемной решетки выше уровня воды также могут использоваться гидроцилиндры подъема решетки. Один конец гидроцилиндров крепится к рычагам 18, второй к стрелам 8.

ЗАМЕНЯЮ ИЙ ЛИСТ ПРАВИЛО 26 Фигура 6 изображает вариант осуществления и монтажа защитной съемной решетки 17, а также процесс поднятия заслонки 15 с помощью гидроцилиндров 19. В данном варианте решетка крепится к рычагам 18. Рычаги 18 одним концом шарнирно крепятся к направляющим заслонки 15, а другой стороной крепятся к рычагам 14 рабочего колеса с возможностью скольжения по ним. Гидроцилиндры 19 поднимают и опускают и заслонку 15, и защитную съемную решетку 17. При этом заслонка дополнительно может быть изогнута или состоять из двух частей, находящих по углом друг относительно друга, чтобы разбивать водный поток и сообщать нежелательным предметам в воде касательное направление, дополнительно защищая таким образом гидроэлектростанцию.

Фигура 7 изображает гидроэлектростанцию, дополнительно снабженную защитным экраном 20, закрепленном в дне водоема и установленного под острым углом относительно оси рабочего колеса 3 перед рабочим колесом 2 по направлению течения. Он служит для отвода в стороны крупных предметов в течение воды, которые могут причинить вред гидроэлектростанции.

На фигуре 8 оказано множество предлагаемых гидроэлектростанций, установленных последовательно в русле реки или вдоль морского или океанического побережья. Все гидроэлектростанции соединены вместе. Они позволяют усреднять на выходе суммарное значение вырабатываемой электроэнергии.

На фигуре 9 изображены этапы способа монтажа гидроэлектростанции по п.10 состоящие в том, чтобы

Этап А1 Железобетонный или железный корпус 1 , изготовленный на суше, опускают на дно 10 реки.

Этап А2. К оси 3 корпуса шарнирно крепят концы стрел 8, другие концы которых также шарнирно соединяют со сваями 9, вмонтированными в дно реки.

Этап A3. К водоводам 11 присоединяют трубопровод высокого давления от земснаряда

Этап А4. В водоводы подают воду или песчано-водную смесь, которая поступает в сопла 6 и размывает дно реки под корпусом.

Этап А5. Посредством силовых гидроцилиндров 12 или другими известными средствами приводят корпус в качательное движение, при этом грунт под корпусом срезается резцами, размывается потоками воды или песчано-водной смеси, отходящими от сопел, и уносится течением.

Этап А6. В процессе качательного движения корпус под действием собственного веса опускается, заглубляясь в дно.

Этап А7. Процесс установки корпуса в дно реки заканчивается, когда будет достигнуто его заданное положение.

ЗАМЕНЯЮ ИЙ ЛИСТ ПРАВИЛО 26 Этап A8. После этапа А7 гидроцилиндры 12 и верхние части водоводов 11 до уровня корпуса демонтируют, а рабочее колесо 2 вместе с расположенным в нем генератором электрического тока опускают в выемку корпуса и устанавливают (показано на фигуре 2).

Возможная проблема заиливания решается так: при вращении рабочего колеса 2 не происходит заиливания или засорения песком, так как вокруг рабочего колеса 2 все время происходит движение воды, не позволяющее гидроэлектростанции заиливаться или засоряться песком.

Во время использования изобретения, тем не менее, может происходить накопление на поверхностях рабочего колеса 2 и прочих деталях гидроэлектростанции отложений грязи. Это приводит к необходимости проведения периодической очистке рабочего колеса 2, защитной съемной решетки 17 и заслонки 15. Для этого рабочее колесо 2, заслонка 15 и защитная съемная решетка 17 адаптированы к подниманию над поверхностью воды. С помощью гидроцилиндров или гидроприводов направляющие и рычаги, их содержащие, последовательно приводится в вертикальное положение.

Так же гидроэлектростанция может быть снабжена механизмом подъема сцепного устройства для якорения плавсредств на заданном пространстве, идущем от свай. Механизм может иметь электрическое управление.

Для проведения таких работ, а также для проведения любых других профилактических работ, предпринимаются следующие этапы. (Фигура 10).

Этап В1. Рабочее колесо 2 и/или заслонка 15 и/или защитная съемная решетка 17 поднимаются над поверхностью воды в водоеме с помощью гидроцилиндров или гидроприводов, занимают вертикальное положение, адаптированное для обслуживания.

Этап В2. Поднимается подъемное сцепное устройства для якорения плавсредств, с ним сцепляется плавательное средство.

Этап ВЗ. Производится техническое обслуживание, ремонт или профилактика необходимых деталей гидроэлектростанции с плавательного средства.

Этап В4. Рабочее колесо 2 и/или подвижная заслонка 15 и/или защитная решетка 17 опускаются под воду с помощью гидроцилиндров или гидроприводов, занимают рабочее положение.

Этап В5. Плавательное средство отцепляется, опускается подъемное сцепное устройства для якорения плавсредств

Гидроцилиндры могут также все время находиться на гидроэлектростанции.

Преимущество процесса профилактики узлов данной гидроэлектростанции заключается в том, что все работы проводятся над водой и, не требуют водолазных работ.

ЗАМЕНЯЮ ИЙ ЛИСТ ПРАВИЛО 26