подводная гидроэлектростанция

Формула изобретения

1. Подводная гидроэлектростанция, содержащая установленный в потоке воды и разделенный на отсеки корпус с входным конфузором, на выходе из которого внутри корпуса последовательно расположены гидропривод, выполненный в виде лопастной турбины с горизонтальным валом на подшипниках, и электрогенератор, ротор которого через две полумуфты соединен с валом гидропривода, при этом электрогенератор помещен в герметичный отсек корпуса, отличающаяся тем, что на входном конфузоре установлена оградительная сетка, отсек корпуса с гидроприводом имеет продольные выходные окна и отражатель внутреннего потока воды, выполненный в виде усеченного конуса и герметично соединенный с цилиндрической обечайкой, внутри которой установлен на подшипниках горизонтальный вал турбины, при этом вал имеет торцевое уплотнение, герметично соединенное с цилиндрической обечайкой, хвостовой отсек корпуса выполнен герметичным в виде усеченного конуса и имеет установленный на меньшем основании герметичный водостойкий электроразъем с электрокабелем.

2. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что оградительная сетка имеет квадратные ячейки с размером сторон не более 60 мм.

3. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что общая площадь продольных выходных окон равна или больше площади поперечного сечения внутреннего прохода в отсеке корпуса с гидроприводом.

4. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что отражатель внутреннего потока воды имеет угол наклона образующей конуса к горизонтальной оси, равный 30-60^o.

5. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что торцевое уплотнение выполнено самоприрабатывающимся и имеет стальной подвижный диск, рабочая поверхность которого покрыта слоем металлокерамики, неподвижный элемент, выполненный из легированной термообработанной стали, резиновые прокладки, эластомерную манжету и цилиндрическую пружину, прижимающую диск и элемент друг к другу.

6. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что лопасти турбины выполнены из коррозионностойкой стали и закреплены в ступице с помощью штифтов, расположенных параллельно горизонтальному валу.

7. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что корпус установлен в потоке воды с помощью опор на берегах речки или канала и тросов, прикрепленных к корпусу и опорам.

8. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что в горизонтальной диаметральной плоскости на корпусе с двух его противоположных сторон параллельно его продольной оси установлены два погружных баллона с воздухом, а корпус установлен в потоке воды с помощью якорей на дне водоема и телескопических опор, которые закреплены своими концами на корпусе и на якорях.

9. Гидроэлектростанция по п. 1, отличающаяся тем, что в вертикальной диаметральной плоскости в верхней части на корпусе параллельно его продольной оси установлен погружной баллон с воздухом, а корпус установлен в потоке воды с помощью якорей на дне водоема и телескопических опор, которые закреплены своими концами на корпусе и якорях.

10. Гидроэлектростанция по п.8 или 9, отличающаяся тем, что количество якорей и телескопических опор равно трем.

11. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что корпус установлен в потоке воды с помощью опорной платформы на дне водоема.

12. Гидроэлектростанция по п.11, отличающаяся тем, что опорная платформа имеет опорное основание и люльку, которая установлена на основании с возможностью бокового крена на 10-30^o и продольного наклона на 5-25^o от горизонтальной плоскости основания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к гидроэлектростанциям, погруженным в воду и обеспечивающим получение электроэнергии путем использования энергии водного потока.

Известна подводная гидроэлектростанция, содержащая корпус, входной конфузор, турбину, электрогенератор, выходной диффузор, снабженный лопастями, и средство крепления станции ко дну водоема, при этом конфузор выполнен спиралеобразным, его входное сечение имеет форму прямоугольника, а выходной диффузор снабжен криволинейными лопастями, которые изогнуты в сторону, противоположную направлению закрутки конфузора (см. описание изобретения к авторскому свидетельству N 1737149, МПК F 03 B 13/10, публикация 30.05.92 г.).

Недостатком известной гидроэлектростанции является сложность ее конструкции.

Известна подводная гидроэлектростанция, содержащая связанный с дном герметичный корпус, в цилиндрическом отсеке установлен электрогенератор, а его ротор соединен с гидроприводом, выполненным в виде турбины с лопастями, закрепленными на ступице, при этом электростанция снабжена баллонами со сжатым газом, аппаратурой автоматического управления и контроля за работой и механизмом разворота лопастей, которые закреплены на ступице шарнирно с возможностью разворота от горизонтального до вертикального положения под одной из половин корпуса, последний выполнен в виде перевернутой тарелки и разделен на дополнительные отсеки для размещения упомянутых баллонов, аппаратуры и для заполнения балластной водой, статор электрогенератора выполнен по всей окружности своего отсека. Кроме того, связь корпуса с дном выполнена посредством шарнирно прикрепленных к нему телескопических опор.

Кроме того, связь корпуса с дном выполнена посредством цепи с якорем.

Кроме того, механизм разворота лопастей размещен в ступице.

Кроме того, механизм разворота лопастей выполнен в виде направляющей, установленной под той половиной корпуса, где лопасти расположены горизонтально, при этом каждая лопасть выполнена с пустотелым отсеком в верхней части и заполнена балластом в нижней (см. описание изобретения к патенту РФ N 2070987, МПК F 03 B 13/00, публикация 27.12.96 г.).

Недостатком известной гидроэлектростанции является сложность ее конструкции.

Известна подводная гидроэлектростанция, содержащая установленный в потоке воды, разделенный на отсеки корпус с входным конфузором, на выходе из которого внутри корпуса расположены последовательно гидропривод, выполненный в виде лопастной турбины с горизонтальным валом на подшипниках, и электрогенератор, ротор которого через две полумуфты соединен с валом гидропривода, при этом электрогенератор помещен в герметичный отсек корпуса, имеющего продольный кольцевой канал для прохождения воды между внешней стенкой корпуса и его герметичным отсеком, который с помощью нескольких ребер соединен с внешней стенкой корпуса (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР N 436382, МПК F 03 B 13/10, публикация 15.07.74 г.).

Недостатком известной гидроэлектростанции являются сложность ее конструкции и недостаточная герметичность.

Задачей, на решение которой направлено это изобретение, является упрощение конструкции и повышение герметичности узлов гидроэлектростанции.

Сущность изобретения заключается в том, что в подводной гидроэлектростанции, содержащей установленный в потоке воды, разделенный на отсеки корпус с входным конфузором, на выходе из которого внутри корпуса расположены последовательно гидропривод, выполненный в виде лопастной турбины с горизонтальным валом на подшипниках, и электрогенератор, ротор которого через две полумуфты соединен с валом гидропривода, при этом электрогенератор помещен в герметичный отсек корпуса, на входном конфузоре установлена оградительная сетка, отсек корпуса с гидроприводом имеет продольные выходные окна и отражатель внутреннего потока воды, выполненный в виде усеченного конуса и герметично соединенный с цилиндрической обечайкой, внутри которой установлен горизонтальный вал турбины на подшипниках, при этом вал имеет торцевое уплотнение, герметично соединенное с цилиндрической обечайкой, хвостовой отсек корпуса выполнен герметичным в виде усеченного конуса и имеет установленный на меньшем основании герметичный водостойкий электроразъем с электрокабелем.

Кроме того, оградительная сетка имеет квадратные ячейки с размером сторон не более 60 мм.

Кроме того, общая площадь продольных выходных окон равна или больше площади поперечного сечения внутреннего прохода в отсек корпуса с гидроприводом.

Кроме того, отражатель внутреннего потока воды имеет угол наклона образующей конуса к горизонтальной оси, равный 30-60^o.

Кроме того, торцевое уплотнение выполнено самоприрабатывающимся и имеет стальной подвижный диск, рабочая поверхность которого покрыта слоем металлокерамики, неподвижный элемент, выполненный из легированной термообработанной стали, резиновые прокладки, эластомерную манжету и цилиндрическую пружину, прижимающую диск и элемент друг к другу.

Кроме того, лопасти турбины выполнены из коррозионно-стойкой стали и закреплены в ступице с помощью штифтов, расположенных параллельно горизонтальному валу.

Кроме того, корпус установлен в потоке воды с помощью опор на берегах речки или канала и тросов, прикрепленных к корпусу и опорам.

Кроме того, в горизонтальной диаметральной плоскости на корпусе с двух его противоположных сторон параллельно его продольной оси установлены два погружных баллона с воздухом, а корпус установлен в потоке воды с помощью якорей на дне водоема и телескопических опор, которые закреплены своими концами на корпусе и на якорях.

Кроме того, в вертикальной диаметральной плоскости в верхней части на корпусе параллельно его продольной оси установлен погружной баллон с воздухом, а корпус установлен в потоке воды с помощью якорей на дне водоема и телескопических опор, которые закреплены своими концами на корпусе и якорях.

Кроме того, количество якорей и телескопических опор равно трем.

Кроме того, корпус установлен в потоке воды с помощью опорной платформы на дне водоема.

Кроме того, опорная платформа имеет опорное основание и люльку, которая установлена на основании с возможностью бокового крена на 10-30^o и продольного наклона на 5-25^o от горизонтальной плоскости основания.

Это позволяет упростить конструкцию и повысить герметичность гидроэлектростанции.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид подводной электростанции, на фиг.2 - продольный разрез А-А, на фиг.3 - вид Б, на фиг. 4 - вид В, на фиг.5 - отсек корпуса с гидроприводом, продольный разрез, на фиг.6 - вид Г, на фиг.7 - узел I, на фиг.8 - узел II, на фиг. 9 - отсек корпуса с электрогенератором, продольный разрез, на фиг. 10 - вид Д, на фиг.11 - установка подводной гидроэлектростанции в речке или канале на тросах, общий вид, на фиг. 12 - вид Е, на фиг. 13 - установка подводной гидроэлектростанции с двумя погружными баллонами на дне водоема, общий вид, на фиг. 14 - вид Ж, на фиг. 15 - установка подводной гидроэлектростанции с одним погружным баллоном на дне водоема, общий вид, на фиг. 16 - вид З, на фиг. 17 - установка подводной гидроэлектростанции на опорной платформе на дне водоема, общий вид, на фиг.18 - вид И.

Подводная гидроэлектростанция содержит установленный в потоке воды, разделенный на отсеки корпус 1 с входным конфузором 2. Внутри корпуса 1 расположены последовательно гидропривод, выполненный в виде лопастной турбины 3 с горизонтальным валом 4 на подшипниках 5 и 6, и электрогенератор 7, ротор которого через две полумуфты 8 и 9 соединен с валом 4 гидропривода. Электрогенератор 7 помещен в герметичный отсек 10 корпуса 1. На входном конфузоре 2 установлена оградительная сетка 11. Отсек 12 корпуса 1 с гидроприводом имеет продольные выходные окна 13 и отражатель 14 внутреннего потока воды, выполненный в виде усеченного конуса и герметично соединенный с цилиндрической обечайкой 15, внутри которой установлен горизонтальный вал 4 турбины 3 на подшипниках 5 и 6. Вал 4 имеет торцевое уплотнение 16, герметично соединенное с цилиндрической обечайкой 15. Хвостовой отсек 17 корпуса 1 выполнен герметичным в виде усеченного конуса и имеет установленный на меньшем основании герметичный водостойкий электроразъем 18 с электрокабелем (на фигурах не показан). Оградительная сетка 11 имеет квадратные ячейки с размером сторон не более 60 мм. Общая площадь продольных выходных окон 13 равна или больше площади поперечного сечения внутреннего прохода в отсек 12 корпуса 1 с гидроприводом.

Отражатель 14 внутреннего потока воды имеет угол наклона образующей конуса к горизонтальной оси, равный 30-60^o.

Торцевое уплотнение 16 выполнено самоприрабатывающимся и имеет стальной подвижный диск 19, рабочая поверхность которого покрыта слоем металлокерамики, например слоем металлокерамической бронзографитовой композиции, пропитанной силиконовым пластиком, неподвижный элемент 20, выполненный из легированной термообработанной стали, резиновые прокладки 21, эластомерную манжету 22 и цилиндрическую пружину 23, прижимающую диск 19 и элемент 20 друг к другу. Лопасти 24 турбины 3 выполнены из коррозионно-стойкой стали и закреплены в ступице 25 с помощью штифтов 26, расположенных параллельно горизонтальному валу 4.

На фиг. 11 и 12 корпус 1 установлен в потоке воды с помощью опор 27 на берегах речки или канала и тросов 28, прикрепленных к корпусу 1 и опорам 27. На фиг. 13 и 14 в горизонтальной диаметральной плоскости на корпус 1 с двух его противоположных сторон параллельно его продольной оси установлены два погружных баллона 29 и 30 с воздухом, а корпус 1 установлен в потоке воды с помощью якорей 31 на дне водоема и телескопических опор 32, которые закреплены соответственно своими концами на корпусе 1 и на якорях 31.

На фиг. 15 и 16 в вертикальной диаметральной плоскости в верхней части на корпус 1 параллельно его продольной оси установлен один погружной баллон 33 с воздухом, а корпус 1 установлен в потоке воды с помощью якоря 34 на дне водоема и телескопических опор 35, которые закреплены соответственно своими концами на корпусе 1 и на якорях 34. Количество якорей 31, 34 и телескопических опор 32, 35 может быть равно трем.

На фиг. 17 и 18 корпус 1 установлен в потоке воды с помощью опорной платформы 36 на дне водоема. Опорная платформа 36 имеет опорное основание 37 и люльку 38, которая установлена на основании 37 с возможностью бокового крена на 10 - 30^o и продольного наклона на 5 - 25^o от горизонтальной плоскости основания 37.

Подводная гидроэлектростанция работает следующим образом.

Движущийся поток воды через оградительную сетку 11 поступает в конфузор 2, в котором происходит увеличение скорости движения воды. Под давлением движущейся воды вращается лопастная турбина 3. Внутренний поток воды после турбины 3 выводится наружу через продольные выходные окна 13 и с помощью отражателя 14. Лопастная турбина 3 приводит во вращение электрогенератор 7, который вырабатывает электрическую энергию, передаваемую через электроразъем 18 и электрокабель на автоматическую аппаратуру управления и контроля, регулирующий трансформатор и далее потребителю.

Подводная гидроэлектростанция в соответствии с данным изобретением по сравнению с прототипом имеет более простую и высокотехнологичную конструкцию и повышенную герметичность ее узлов.