водяное колесо и способ жесткого закрепления его оси на дне водотока

Формула изобретения

1. Водяное колесо, содержащее вертикальную ось, жестко закрепленную на дне водотока, горизонтальный диск, установленный на оси, вертикальные поворотные лопатки, шарнирно связанные с диском, отличающееся тем, что колесо снабжено отклоняющим устройством выполненным в виде полосы скольжения, установленной на концах стоек, закрепленных на дне под половиной колеса со стороны берега с возможностью отклонения лопаток до горизонтального положения, причем пара лопатка - полоса скольжения выполнена из стали или пластмассы.

2. Способ жесткого закрепления оси водяного колеса на дне водотока, отличающийся тем, что ось поднимают на высоту в несколько десятков метров и сбрасывают, при этом вертикальность падения достигается временно укрепленным на ее верхнем конце стабилизатором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидравлическим машинам и двигателей, в частности к водяным колесам, и может быть использовано для получения электроэнергии, приведения в действие машин и механизмов. Водяное колесо, преимущественно, предназначено для использования на реках с пологими берегами и малых водотоках, а также для получения больших крутящих усилий.

Известно водяное колесо (турникет), состоящее из полых элементов: подставки с куполом, диска с шарнирно закрепленными радиальными лопатками и устройством блокировки, нижний конец опоры которого крепится к дну водотока тросами с бетонным покрытием.

Данная конструкция сложна и имеет дополнительное сопротивление при вращении от воздушных полостей лопаток и их отклонения вверх от большей плотности, вниз от меньшей по отношению к объему воды, вытесненной ими.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является водяное колесо, содержащее горизонтальный диск с вертикальными поворотными лопатками, вертикальную ось вращения, нижний конец которой жестко закреплен в дне водотока.

Применение данного колеса на реках с пологими берегами требует балку с мощными опорами, чтобы закрепить верх оси, а на малых водотоках не дает возможность использовать большую часть русла и получать большие крутящие усилия.

Цель изобретения - расширение области применения.

Указанная цель достигается тем, что водяное колесо, содержащее ось, жестко закрепленную на дне водотока, горизонтальный диск, установленный на оси, вертикальные поворотные лопатки, шарнирно связанные с диском, снабжено отклоняющим устройством. Последнее выполнено в виде полосы скольжения, установленной на концах стоек, закрепленных на дне под половиной колеса со стороны берега. Полоса скольжения имеет возможность отклонять лопатки до горизонтального положения, причем пара лопатка-полоса скольжения выполнена из стали или пластмассы.

Способ жесткого закрепления оси выполняется поднятием ее на высоту в несколько десятков метров и сбрасывания, при этом вертикальность падения достигается временно укрепленным на ее верхнем конце стабилизатором.

На фиг. 1 изображено водяное колесо, вид сбоку; на фиг. 2 - водяное колесо, вид сверху; на фиг. 3 - ось колеса сбоку; на фиг. 4 - временно установленный стабилизатор; на фиг. 5 - ось, поднятая на высоту; на фиг. 6 - ось, укрепленная в дне водотока.

Водяное колесо состоит из оси 1, жестко закрепленной в дне водотока, на которую одет диск 2 с вертикальными шарнирно закрепленными, поворотными лопатками 3, которые имеют возможность отклоняться от вертикального положения до плоскости диска на шарнирах 4 с помощью отклоняющего устройства, выполненного в виде полосы скольжения 5, установленной на концах стоек 6, закрепленных на дне водотока под половиной колеса со стороны берега. Причем пара лопатка-полоса скольжения выполнена из стали или пластмассы. Ось 1 имеет, жестко скрепленный с ней, стопорный фланец 7, расположенный на уровне дна. При закреплении в слабых грунтах (ил, песок, супесь, суглинок, глина и т. п. ) ниже фланца 7 на оси 1 устраивается анкер 8 в виде стабилизатора (четыре треугольные пластины приваренные к оси).

Водяное колесо работает следующим образом.

На лопатки 3, находящиеся в вертикальном положении, набегает поток воды и приводит их во вращательное движение вместе с диском 2. При этом лопатки 3, встречая отклоняющее устройство, поворачиваются в горизонтальное положение, скользя по полосе 5 навстречу потоку с небольшим гидродинамическим сопротивлением воды и трения скольжения. За отклоняющим устройством лопатки 3 опускаются в вертикальное положение под действием собственной силы тяжести и принимают напор воды.

Способ жесткого закрепления оси водяного колеса в дне водотока заключается в следующем.

В подготовительные работы входит укрепление съемного, состоящего из двух половин, стабилизатора 9 на верхнем конце оси 1 с помощью болтовых соединений 10. Далее, ось 1 за петли 11 стропами 12 и внешней подвеской 13 крепится к вертолету 14, который поднимает ее и транспортирует к месту установки. Подняв ось на расчетную высоту, определяемую в результате расчетов и натурных испытаний, экипаж сбрасывает ее вниз. Вертикальность падения оси обеспечивается временно укрепленным стабилизатором 9 и при слабых грунтах, анкером 8. Достигнув необходимой скорости, ось 1 вонзается в дно водотока до стопорного фланца 7, который, создавая большое сопротивление, препятствует входу оси в грунт ниже расчетной глубины. При этом, в слабых грунтах, анкер 8 полностью входит в дно. Для каменистых и галечниковых грунтов анкер 8 не нужен, так как их прочность достаточна, чтобы выдерживать эксплуатационные нагрузки от водяного колеса. После этого временный стабилизатор 9 снимают и на оси 1 монтируют водяное колесо, а под его береговой половиной отклоняющее устройство, путем забивки стоек 6 в слабый грунт и замоноличивания бетоном в каменистый.

Предлагаемая конструкция водяного колеса и способ закрепления его оси в дне водотока позволяют расширить область применения за счет отклонения лопаток, движущихся против потока, в горизонтальное положение и освобождения части пространства под береговой половиной колеса. (56) Патент Швейцарии N 632807, кл. F 03 B 7/00, 1982.