RU156375U1

RU156375U1 - FLOW POWER INSTALLATION

Info

Publication number: RU156375U1
Application number: RU2014135918/06U
Authority: RU
Inventors: Вадим Севастьянович Уткин
Original assignee: Вадим Севастьянович Уткин
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2015-11-10

Abstract

Энергетическая установка проточная, содержащая гидравлическую камеру-опору с верхними и нижними подпружиненными упорами, затворы приема и слива воды, понтон с автоматическими клапанами смены воды и герметичной камерой с воздухом, механизм преобразования возвратно-поступательного перемещения понтона во вращение вала электрогенератора, включающий закрепленную на размещенных над и под понтоном опорах вертикальную цепную передачу с возможностью вращения опор-звездочек цепей и с проходом одной ветви передачи через герметичный узел понтона, контактирующий с ней механический привод, содержащий горизонтальную прямую цепную передачу, звездочки цепей-муфты одностороннего вращения, установленные с возможностью вращения в одну сторону вала с зубчатым колесом, и его шестерни, вал которой соединен с валом электрогенератора через электромагнитную муфту и его механический привод, отличающаяся тем, что в состав механического привода добавляется зубчатая передача и взаимодействующая с ней прямая цепная передача.A flow-through power plant containing a hydraulic support chamber with upper and lower spring-loaded stops, water intake and drain valves, a pontoon with automatic water change valves and a sealed chamber with air, a mechanism for converting the reciprocating movement of the pontoon into rotation of the generator shaft, including fixed on the above and below the pontoon of the supports a vertical chain transmission with the possibility of rotation of the chain sprocket supports and with the passage of one transmission branch through the sealed unit of the pontoon, a mechanical drive in contact with it, containing a horizontal direct chain transmission, chain sprockets-couplings of one-way rotation, mounted with the possibility of rotation in one side of the shaft with a gear wheel, and its gear, the shaft of which is connected to the shaft of an electric generator through an electromagnetic clutch and its mechanical drive, characterized in that a gear transmission and a direct chain interacting with it are added to the mechanical drive broadcast.

Description

Установка (полезная модель) относится к области получения электроэнергии в стационарной гидравлической камере-опоре на русловых энергетических установках и там, где есть движение воды.The installation (utility model) relates to the field of electric power generation in a stationary hydraulic support chamber on channel power plants and where there is water movement.

Известна энергетическая установка Пряхина И.Е., содержащая понтон и механизм преобразования возвратно-поступательного перемещения понтона во вращение вала электрогенератора, включающий закрепленную на размещенных над и под понтонах опорах вертикальную гибкую связь и контактирующий с ней барабан, связанный с валом электрогенератора, причем гибкая связь выполнена в виде двух обратных полиспатов, неподвижные блоки, которых закреплены на опорах, подвижные - сверху и снизу понтона, а сбегающие концы тросов полиспатов намотаны на барабан, (см. А.С. №1273635А1; Кл. F03, B-13/00, 13/12)Known power plant Pryakhina I.E., containing a pontoon and a mechanism for converting the reciprocating movement of the pontoon into rotation of the electric generator shaft, including a vertical flexible connection fixed to the supports located above and below the pontoons and a drum in contact with it connected with the electric generator shaft, and a flexible connection made in the form of two inverse polyspat, fixed blocks, which are mounted on supports, movable - on the top and bottom of the pontoon, and the run-down ends of the cables of the polyspat are wound on a drum, ( M. №1273635A1 AS; Cl F03, B-13/00, 13/12).

Недостатки устройства. 1) Сложность конструкции из-за наличия полиспактов и отклоняющих блоков понижает надежность устройства. 2) Не предусмотрено вращение барабана 4 в одном направлении при движении понтона вверх-вниз, что исключает работу эл. генератора. 3) Не рационально применение тросов в водной среде: ржавеют, вытягиваются быстрее цепей, жесткие при работе и создают рывки, проскальзывание. 4) Понтон (пустой) при опускании за водой создает силу тяги равную его массе, т.к. вода уходит, и нет ее выталкивающей силы, а при подъеме вода поднимает понтон ее выталкивающей силой равной объему понтона за минусом его массы. Получаются разные силы и они создают в итоге разное число оборотов вала для одного и того же эл. генератора, что для него не годится, ибо обороты должны соответствовать числу пар полюсов выбранного эл. генератора.The disadvantages of the device. 1) The complexity of the design due to the presence of multispack and deflecting blocks reduces the reliability of the device. 2) It is not provided for the rotation of the drum 4 in one direction when the pontoon moves up and down, which excludes the operation of email. generator. 3) The use of cables in the aquatic environment is not rational: they rust, stretch faster than chains, are tough during operation and create jerks, slippage. 4) Pontoon (empty) when lowering for water creates a traction force equal to its mass, because water leaves, and there is no buoyancy force, and when lifting water raises the pontoon with its buoyancy force equal to the volume of the pontoon minus its mass. Different forces are obtained, and as a result they create a different number of shaft revolutions for the same electric. generator, which is not suitable for him, because the speed should correspond to the number of pairs of poles of the selected email. generator.

Например. Понтон 7 м ·7 м ·0,6 м массой (из стали) - 7,2 т. Объем понтона Vn=29,4 м³. При опускании его сила тяги будет 7,2 т. При подъеме 29,4 т - 7,2=22,2 т. Силы разнятся 22,2 т/7,2 примерно в три раза. Соответственно и число оборотов эл. генератора. Генератор не в состоянии работать в таком широком диапазоне оборотов.For example. Pontoon 7 m · 7 m · 0.6 m mass (steel) - 7.2 tons. The volume of the pontoon Vn = 29.4 m ³ . When lowering it, the traction force will be 7.2 tons. When lifting 29.4 tons - 7.2 = 22.2 tons. The forces differ by 22.2 tons / 7.2 about three times. Accordingly, the number of revolutions of email. generator. The generator is not able to operate in such a wide speed range.

Прототипом заявляемой полезной модели является энергетическая установка проточная, содержащая гидравлическую камеру-опору, затворы приема и слива воды, понтон, механизм преобразования возвратно-поступательного перемещения понтона во вращение вала электрогенератора, включающий закрепленную на размещенных над и под понтоном опорах вертикальную гибкую связь и контактирующий с ней механический привод, связанный с валом электрогенератора, вертикальная гибкая связь выполнена в виде вертикальных цепных передач с возможностью вращения опор-звездочек цепей и с проходом одной ветви передачи через герметичный узел понтона, в механизм преобразования возвратно-поступательного перемещения понтона во вращение вала электрогенератора дополнительно включены горизонтальные прямая и перекрестная цепные передачи со звездочками цепей - муфтами одностороннего вращения, установленными с возможностью вращения в одну сторону вала с зубчатым колесом и его шестерни, вал которой соединен с валом электрогенератора через электромагнитную муфту и его механический привод, причем понтон содержит автоматические клапаны смены воды и герметичную воздушную камеру, а гидравлическая камера-опора содержит верхние и нижние подпружиненные упоры, (сп. Патент №143572 на полезную модель МПК: F03B 13/10)The prototype of the claimed utility model is a flow-through power plant containing a hydraulic support chamber, receiving and discharging water gates, a pontoon, a mechanism for converting the pontoon's reciprocating movement into rotation of the generator shaft, including a vertical flexible connection mounted on and above the pontoon supports and in contact with mechanical drive associated with the shaft of the generator, vertical flexible coupling is made in the form of vertical chain gears with the possibility of rotation about op-chain sprockets and with the passage of one transmission branch through the sealed pontoon assembly, horizontal direct and cross chain transmissions with chain sprockets - one-way rotary couplings mounted with the possibility of rotation in one direction are additionally included in the mechanism for converting the pontoon's reciprocating motion into rotation of the generator shaft a shaft with a gear wheel and its gear, the shaft of which is connected to the shaft of the generator through an electromagnetic clutch and its mechanical drive, and the pontoon with It will have automatic water change valves and a sealed air chamber, and the hydraulic support chamber contains upper and lower spring-loaded stops (sp. Patent No. 143572 for the IPC utility model: F03B 13/10)

Недостатки.Disadvantages.

В прототипе предусмотрена «горизонтальная перекрестная цепная передача» ненадежная в работе из-за подхода цепи под углом при заходе на свои звездочки, сброса ее при ослаблении в результате естественной приработки и при превышении расчетной скорости. Требуется большое нерациональное расстояние между ее звездочками для выдерживания малых углов подхода цепи к ним, что также увеличивает массу цепи и ее инерцию. Цепь значительно увеличивает свою жесткость при ее перекрещивании. Цепь 2-х сторонняя не технологична. Такие передачи существуют теоретически, но практически не рациональны.The prototype provides for "horizontal cross chain transmission" unreliable due to the approach of the chain at an angle when entering its sprockets, dropping it when weakening as a result of natural running-in and when the calculated speed is exceeded. A large irrational distance between its sprockets is required to maintain small angles of approach of the chain to them, which also increases the mass of the chain and its inertia. The chain significantly increases its rigidity when it crosses. The 2-sided circuit is not technological. Such transfers exist theoretically, but are practically not rational.

В предлагаемой энергетической установке проточкой таких недостатков нет. Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении надежности и технологичности механического привода энергетической установки проточной.In the proposed power plant, there are no such drawbacks. The problem to which the proposed utility model is directed is to increase the reliability and manufacturability of the mechanical drive of a flowing power plant.

Указанная задача решается тем, что в энергетической установке проточной содержащей гидравлическую камеру опору с верхними и нижними подпружиненными упорами, затворы приема и слива воды, понтон с автоматическими клапанами смены воды и герметичной камерой с воздухом, механизм преобразования возвратно-поступательного перемещения понтона во вращение вала электрогенератора, включающий закрепленную на размещенных над и под понтоном опорах, вертикальную цепную передачу с возможностью вращения опор-звездочек цепей и с переходом одной ветви передачи через герметичный узел понтона, контактирующий механический привод, содержащий горизонтальные прямую и перекрестную цепные передачи со звездочками цепей - муфтами одностороннего вращения, установленными с возможностью вращения в одну сторону вала с зубчатым колесом и его шестерни, вал которой соединен с валом электрогенератора через электромагнитную муфту и его механический привод, горизонтальная перекрестная цепная передача заменяется на зубчатую передачу (из пары шестерней) и на горизонтальную прямую цепную передачу, взаимодействующие между собой.This problem is solved by the fact that in a power plant running with a hydraulic chamber support with upper and lower spring-loaded stops, water intake and drain valves, a pontoon with automatic water change valves and a sealed chamber with air, a mechanism for converting the pontoon's reciprocating movement into rotation of the generator shaft including the vertical chain transmission mounted on the supports located above and below the pontoon, with the possibility of rotation of the chain sprockets and with the transition of one branch transmission through a sealed pontoon assembly, a contacting mechanical drive containing horizontal direct and cross chain gears with chain sprockets - single-rotation clutches mounted to rotate on one side of a shaft with a gear wheel and its gear, the shaft of which is connected to the generator shaft through an electromagnetic coupling and its mechanical drive, the horizontal cross chain transmission is replaced by a gear transmission (of a pair of gears) and a horizontal direct chain transmission, the interacting between themselves.

Предлагаемая энергетическая установка проточная отличается от прототипа тем, что ненадежная горизонтальная перекрестная цепная передача заменяется на зубчатую передачу (из пары шестерен) для получения такого же направления вращения, как давала горизонтальная цепная перекрестная передача, и на горизонтальную прямую цепную передачу так же более надежную и со звездочкой-муфтой одностороннего вращения.The proposed flow-through power plant differs from the prototype in that the unreliable horizontal cross chain gear is replaced by a gear train (from a pair of gears) to obtain the same direction of rotation as the horizontal chain cross gear gave, and the horizontal direct chain gear is also more reliable and with one-way sprocket coupling.

Гидравлическая камера-опора служит для попеременного набора в нее воды и выпуска из нее воды, чем обеспечивается возвратно-поступательное движение понтона. Гидравлическая камера-опора как строительное сооружение герметична для воды (при закрытых положениях затворов приема и слива воды) и имеет перекрытие, в котором выполнены отверстия. Отверстия необходимы, в частности, для того, чтобы воздух мог вытесняться из гидравлической камеры-опоры при наборе воды и поступать в нее при выпуске воды.The hydraulic support chamber serves for alternating intake of water into it and the release of water from it, which ensures the reciprocating movement of the pontoon. The hydraulic support chamber as a building structure is watertight (with the closed positions of the intake and drain valves) and has an overlap in which openings are made. Holes are necessary, in particular, so that air can be forced out of the hydraulic support chamber when water is drawn in and into it when water is discharged.

Затворы приема и слива воды необходимы для обеспечения циклического заполнения гидравлической камеры-опоры водой и освобождения ее от воды. Автоматические клапаны смены воды необходимы для обеспечения циклического заполнения понтона водой и освобождения его от воды. Затворы приема и слива воды могут управляться обслуживающим персоналом вручную с помощью известных средств, например, с помощью тяг, штанг, воротов, лебедок и т.п. Степень открытия каждого затвора может быть выбрана персоналом на основании визуального наблюдения за уровнем воды в гидравлической камере-опоре или за другими параметрами (например, скорости вращения валов, звездочек). Также для управления затворами приема и слива воды гидравлической камеры-опоры, а также автоматическими клапанами смены воды понтона, эксплуатирующие установку лица могут дополнительно установить автоматическую систему управления, содержащую датчики (например, датчики уровня воды, скорости вращения вала), исполнительные механизмы привода затворов, клапанов (например, электрические лебедки, гидроизолированные электромеханические реле и т.п.), вычислительное устройство (процессор), линии передачи сигналов от датчиков к вычислительному устройству и от вычислительного устройства к исполнительным механизмам. Мощностью, которую потребляет такая автоматическая система управления, можно пренебречь в сравнении с мощностью, развиваемой предлагаемой установкой. Мощность предлагаемой установки пропорциональна перепаду, уровней воды в гидравлической камере опоре (высоте плотины) и объему понтона, т.е. требуемая мощность установки задается на стадии проектирования. Системы управления известны в технике. Эксплуатация предлагаемой энергетической установки проточной с помощью системы управления, выполненной по известным правилам, может обеспечить дополнительный технический результат, выражающийся в повышении стабильности выработки электроэнергии и повышении коэффициента полезного действия энергетической установки проточной.Gates for receiving and discharging water are necessary to ensure the cyclical filling of the hydraulic support chamber with water and its release from water. Automatic water change valves are necessary to ensure that the pontoon is cyclically filled with water and free of water. The gates for receiving and discharging water can be manually controlled by service personnel using known means, for example, using rods, rods, winches, winches, etc. The degree of opening of each shutter can be selected by personnel on the basis of visual observation of the water level in the hydraulic support chamber or other parameters (for example, the speed of rotation of the shafts, sprockets). Also, to control the shutters for receiving and discharging the water of the hydraulic support chamber, as well as the automatic pontoon water change valves, the persons operating the installation can additionally install an automatic control system containing sensors (for example, water level sensors, shaft rotation speeds), actuators for shutter actuators, valves (for example, electric winches, waterproof electromechanical relays, etc.), a computing device (processor), signal transmission lines from sensors to the computing device and from a computing device to actuators. The power that such an automatic control system consumes can be neglected in comparison with the power developed by the proposed installation. The power of the proposed installation is proportional to the difference in water levels in the hydraulic chamber of the support (dam height) and the volume of the pontoon, i.e. the required plant power is set at the design stage. Control systems are known in the art. The operation of the proposed flowing power plant using a control system made according to well-known rules can provide an additional technical result, which is expressed in increasing the stability of power generation and increasing the efficiency of the flowing power plant.

Понтон находится в вертикальном возвратно-поступательном движении в гидравлической камере-опоре в соответствии с текущим уровнем воды в гидравлической камере-опоре, служит для соединения с ним вертикальной гибкой связи, обеспечивает передачу на вертикальную гибкую связь результирующей сил тяжести и архимедовой, действующих на понтон. Герметичная воздушная камера понтона обеспечивает его непотопляемость, благодаря чему начало движения понтона из верхнего положения в нижнее положение синхронизируется с началом понижения уровня воды в гидравлической камере-опоре.The pontoon is in a vertical reciprocating motion in the hydraulic support chamber in accordance with the current water level in the hydraulic support chamber, serves to connect a vertical flexible coupling with it, and provides the resulting vertical gravity and archimedean transmission forces acting on the pontoon. The sealed air chamber of the pontoon ensures its unsinkability, due to which the beginning of the movement of the pontoon from the upper position to the lower position is synchronized with the beginning of lowering the water level in the hydraulic support chamber.

Механизм преобразования возвратно-поступательного перемещения понтона во вращение вала электрогенератора служит для вращения вала электрогенератора при наполнении гидравлической камеры-опоры водой и при ее опорожнении, что необходимо для выработки электроэнергии.The mechanism for converting the pontoon's reciprocating movement into the rotation of the electric generator shaft serves to rotate the electric generator shaft when filling the hydraulic support chamber with water and when emptying it, which is necessary for generating electricity.

Вертикальная гибкая связь обеспечивает преобразование перемещения понтона через опоры-звездочки, размещенные над понтоном, в движение горизонтальных прямых цепных передач.Vertical flexible coupling converts the movement of the pontoon through the support sprockets placed above the pontoon into the movement of horizontal direct chain transmissions.

Выполнение вертикальной гибкой связи в виде вертикальных цепных передач обеспечивает большую долговечность и стабильность ее работы в водной среде по сравнению с вертикальной гибкой связью ближайшего аналога.Performing a vertical flexible connection in the form of vertical chain transmissions provides greater durability and stability of its operation in the aquatic environment in comparison with the vertical flexible connection of the closest analogue.

Возможностью вращения опор-звездочек цепей обеспечивается преобразование перемещения понтона во вращательное движение.The possibility of rotation of the chain support sprockets provides the conversion of the pontoon movement to rotational motion.

Выполнение в понтоне герметичных узлов и проход одной ветви вертикальной цепной передачи через герметичный узел понтона позволяет упростить изготовление и повысить надежность и долговечность вертикальных цепных передач, так как обеспечивается свободное, без трения, движение цепей в указанных герметичных узлах понтона, исключается необходимость установки отклоняющих механизмов для этих ветвей вертикальных цепных передач, которые могли бы вызвать дополнительный износ их цепей. «Герметичный узел понтона» - это термин, который использован в настоящей заявке для краткости формулы полезной модели и, относится к выполненному в понтоне сквозному каналу произвольной формы, позволяющему но кратчайшему пути протянуть цепь между ее опорами-звездочками, размещенными над и под понтоном. Герметичным узел назван потому, что он не ухудшает герметичность внутренних полостей понтона, то есть сообщается такой выполненный в понтоне сквозной канал только с окружающим понтон пространством, но не с внутренними полостями понтона. Как понятно специалисту, простейшей и предпочтительной формой выполнения герметичного узла понтона является вертикально расположенная труба, вваренная одним концом в крышку, а другим в дно понтона (см. фиг. 1, фиг. 2).The implementation of sealed units in the pontoon and the passage of one branch of a vertical chain transmission through the sealed pontoon unit allows to simplify the manufacture and increase the reliability and durability of vertical chain transmissions, as the free movement of the chains in these sealed pontoon units is possible without friction, eliminating the need for deflecting mechanisms for these branches of vertical chain drives that could cause additional wear on their chains. “Sealed pontoon assembly” is a term that is used in the present application for brevity of the utility model formula and refers to a through channel of arbitrary shape made in the pontoon, which allows for the shortest path to extend the chain between its sprocket bearings located above and below the pontoon. The node is called leakproof because it does not impair the tightness of the internal cavities of the pontoon, i.e., such a through channel made in the pontoon communicates only with the space surrounding the pontoon, but not with the internal cavities of the pontoon. As one skilled in the art understands, the simplest and preferred embodiment of a sealed pontoon assembly is a vertically arranged pipe welded at one end to the lid and the other to the bottom of the pontoon (see Fig. 1, Fig. 2).

Термин «звездочка цепи - муфта одностороннего вращения» использование настоящей заявке для краткости формулы полезной модели и характеризует звено передачи, объединяющее в себе функции: звездочки ценной передачи и муфты одностороннего вращения (обгонной муфты). Такие устройства известны в технике. Это может быть муфта одностороннего вращения, на наружной обойме которой коаксиально закреплена звездочка или зубчатое колесо. Также это может быть муфта одностороннего вращения, на наружной поверхности внешней обоймы которой выполнен (закреплен) зубчатый венец. См., например: изобретение RU 2135783 («зубчатое колесо… является ободом обгонной муфты»); изобретение RU 2323380 («на наружной обойме муфты заодно с ней выполнено зубчатое колесо»); изобретение SU 1767203 («наружная обойма обгонной муфты выходного вала снабжена зубчатым венцом»); изобретение RU 2040165 («… с ведомым колесом, выполненным в виде зубчатого венца …, закрепленного на наружной обойме … обгонной муфты …»). Звездочки могут быть закреплены на ступице и на наружной обойме одной обгонной муфты, см., например, изобретение SU 1726172 («обе обгонные муфты … содержат ступицы … и обоймы …, на которых закреплены зубчатые венцы …»). С обгонными муфтами можно ознакомиться в монографии П.Ф. Дунаева «Конструирование узлов и деталей машин», 1966, Москва, «Высшая школа», на стр. 286, 287; например, на стр. 287: «Муфта на рисунке изображена в виде контура, а деталь, связанная с обоймой, условно показана в виде зубчатого колеса (вообще же вместо зубчатого колеса может быть любая деталь)».The term "chain sprocket - one-way rotation coupling", the use of the present application for brevity of the utility model formula, characterizes a transmission link that combines the functions of a valuable transmission sprocket and one-way rotation coupling (overrunning clutch). Such devices are known in the art. This may be a one-way clutch, on the outer casing of which a sprocket or gear is coaxially fixed. It can also be a one-way coupling, on the outer surface of the outer casing of which a ring gear is made (fixed). See, for example: invention RU 2135783 ("the gear wheel ... is the rim of the freewheel"); invention RU 2323380 (“a gear wheel is made at the same time as the sleeve”); invention SU 1767203 ("the outer race of the overrunning clutch of the output shaft is provided with a ring gear"); invention RU 2040165 ("... with a driven wheel made in the form of a ring gear ... mounted on the outer race ... overrunning clutch ..."). The sprockets can be fixed on the hub and on the outer race of one overrunning clutch, see, for example, invention SU 1726172 ("both overrunning clutches ... contain hubs ... and cages ... on which gear rings are fixed ..."). Overrunning clutches can be found in the monograph P.F. Dunaev, “Designing components and parts of machines”, 1966, Moscow, “Higher School”, on pages 286, 287; for example, on page 287: “The coupling in the figure is shown in the form of a contour, and the part associated with the clip is conventionally shown in the form of a gear wheel (generally, there can be any part instead of a gear wheel)”.

Звездочки цепей - муфты одностороннего вращения, установленные с возможностью вращения в одну сторону вала с зубчатым колесом, обеспечивают вращение шестерни этого зубчатого колеса (т.е. шестерни, находящейся в зацеплении с этим зубчатым колесом) в одну сторону независимо от направления возвратно-поступательного перемещения понтона. Вал этой шестерни, соединенный с валом электрогенератора через электромагнитную муфту и его механический привод, обеспечивает вращение вала электрогенератора в одну сторону независимо от направления возвратно-поступательного перемещения понтона, что важно для непрерывности выработки электроэнергии.Chain sprockets - single-sided couplings mounted rotatably to one side of a shaft with a gear wheel, provide rotation of the gear of this gear wheel (i.e., the gear meshed with this gear wheel) in one direction, regardless of the direction of the reciprocating movement pontoon. The shaft of this gear, connected to the shaft of the generator through an electromagnetic clutch and its mechanical drive, provides rotation of the shaft of the generator in one direction regardless of the direction of the reciprocating movement of the pontoon, which is important for the continuity of power generation.

Верхние упоры ограничивают движение понтона вверх, обеспечивают возможность заполнение понтона водой через автоматические клапаны смены воды при максимальном подъеме уровня воды в гидравлической камере-опоре.The upper stops limit the pontoon's upward movement, provide the possibility of filling the pontoon with water through automatic water change valves with a maximum rise in the water level in the hydraulic support chamber.

Нижние упоры ограничивают движение понтона вниз, обеспечивают возможность выпуска воды из понтона через автоматические клапаны смены воды при минимальном уровне воды в гидравлической камере-опоре.The lower stops limit the pontoon's downward movement, provide the possibility of discharging water from the pontoon through automatic water change valves with a minimum water level in the hydraulic support chamber.

Выполнение верхних и нижних упоров подпружиненными предотвращает повреждение понтона верхними и нижними упорами. Также пружины верхних и нижних упоров могут быть использованы в качестве чувствительных элементов датчиков касания.The execution of the upper and lower stops by spring-loaded prevents the pontoon from being damaged by the upper and lower stops. Also, the springs of the upper and lower stops can be used as sensitive elements of touch sensors.

Возможность выработки электроэнергии независимо от направления движения понтона (непрерывность выработки электроэнергии) является частью достигаемого технического результата. Шестерня и зубчатое колесо, находящиеся в зацеплении, образуют передачу, обеспечивающую требуемую скорость вращения входного вала механического привода электрогенератора; передаточное число этой передачи выбирают экспериментально или рассчитывают по известным правилам в зависимости от применяемого механического привода электрогенератора, передаточных чисел цепных передач и среднего модуля скорости перемещения понтона. Электромагнитная муфта служит для отключения вала электрогенератора от его механического привода при достижении понтоном крайнего нижнего или крайнего верхнего положения. Этим предотвращается торможение вала электрогенератора механическим приводом (редуктором), что также необходимо для достижения вышеупомянутого важного технического результата - непрерывности выработки электроэнергии. Автоматические клапаны смены воды позволяют наполнять понтон водой (за исключением его герметичной воздушной камеры), когда гидравлическая камера-опора наполнена водой и понтон находится в своем верхнем положении (при этом уровень воды в гидравлической камере-опоре предпочтительно достигает верхних подпружиненных упоров). Вода заполняет понтон, находящийся в своем верхнем положении, при открытии автоматических клапанов смены воды, например, по сигналу с датчика касания понтоном верхних подпружиненных упоров, затем автоматические клапаны смены воды закрываются, например, по сигналу с датчика наполнения понтона водой. Масса понтона увеличивается на массу поступившей внутрь понтона воды, и этим обеспечивается важный технический результат: увеличение силы тяги понтона на вертикальную гибкую связь при движении понтона вниз (в результате понижения уровня воды в гидравлической камере-опоре при открытии затвора слива воды и закрытии затвора приема воды, например, по сигналу с датчика наполнения понтона водой) по сравнению с известными аналогами. В нижнем положении понтона, после понижения уровня воды в гидравлической камере-опоре (предпочтительно до уровня ниже расположения нижних подпружиненных упоров) клапаны смены воды открываются, например, по сигналу с датчика касания понтоном нижних подпружиненных упоров, обеспечивая выпуск из понтона воды, затем клапаны смены воды и затвор слива воды закрываются, а затвор приема воды открывается, например, по сигналу с датчика опорожнения понтона. Этим обеспечивается пустота понтона при наполнении гидравлической камеры-опоры водой, и, следовательно, максимальная архимедова сила и максимальная сила тяги понтона на вертикальную гибкую связь при движении понтона вверх (в результате повышения уровня воды в гидравлической камере-опоре при закрытом затворе слива воды и открытом затворе приема воды). В различных реализациях предлагаемой полезной модели качестве автоматических клапанов смены воды могут быть использованы известные клапаны, в том числе поплавковые или, например, срабатывающие от сигнала датчика уровня воды, или эти клапаны могут быть подключены к дополнительной системе управления, упомянутой выше.The possibility of generating electricity regardless of the direction of movement of the pontoon (continuity of power generation) is part of the technical result achieved. The gear and gear wheel, which are engaged, form a gear that provides the required rotation speed of the input shaft of the mechanical drive of the electric generator; the gear ratio of this transmission is chosen experimentally or calculated according to known rules depending on the mechanical drive of the electric generator used, gear ratios of the chain gears and the average pontoon speed module. An electromagnetic clutch is used to disconnect the shaft of the generator from its mechanical drive when the pontoon reaches the extreme lower or extreme upper position. This prevents braking of the generator shaft by a mechanical drive (gear), which is also necessary to achieve the above-mentioned important technical result - the continuity of power generation. Automatic water change valves allow the pontoon to be filled with water (with the exception of its sealed air chamber) when the hydraulic support chamber is filled with water and the pontoon is in its upper position (while the water level in the hydraulic support chamber preferably reaches the upper spring-loaded stops). Water fills the pontoon, which is in its upper position, when automatic water change valves are opened, for example, by a signal from the touch pontoon of the upper spring stops, then the automatic water change valves are closed, for example, by a signal from the water pontoon fill sensor. The mass of the pontoon increases by the mass of water entering the pontoon, and this provides an important technical result: an increase in the thrust of the pontoon for vertical flexible communication when the pontoon moves down (as a result of lowering the water level in the hydraulic support chamber when opening the water drain shutter and closing the water intake shutter , for example, by a signal from a pontoon filling sensor with water) in comparison with known analogues. In the lower position of the pontoon, after lowering the water level in the hydraulic support chamber (preferably to a level below the location of the lower spring-loaded stops), the water change valves open, for example, by a signal from the touch sensor of the pontoon of the lower spring-loaded stops, allowing water to escape from the pontoon, then the change valves the water and the water drain shutter are closed, and the water intake shutter is opened, for example, by a signal from the pontoon emptying sensor. This ensures the emptiness of the pontoon when filling the hydraulic support chamber with water, and, therefore, the maximum Archimedean force and the maximum pulling force of the pontoon for vertical flexible connection when the pontoon moves upward (as a result of increasing the water level in the hydraulic support chamber when the drain valve is closed and the drain is closed water intake shutter). In various implementations of the proposed utility model, known automatic valves can be used as automatic water change valves, including float valves or, for example, triggered by a signal from a water level sensor, or these valves can be connected to the additional control system mentioned above.

Конструкция и работа полезной модели поясняется на примерах ее воплощения с привлечением следующих схематических чертежей (эскизов).The design and operation of the utility model is illustrated by examples of its implementation using the following schematic drawings (sketches).

На фиг. 1 показан вид сбоку энергетической установки проточной с разрезом гидравлической камеры-опоры.In FIG. 1 shows a side view of a flow-through power plant with a section of a hydraulic support chamber.

На фиг. 2 показан вид сверху фиг. 1.In FIG. 2 shows a top view of FIG. one.

На фиг. 3 показан вид А на фиг. 2.In FIG. 3 shows a view A in FIG. 2.

На фиг. 4 показано преимущество понтона с герметичным узлом в сравнении с понтоном, не имеющим герметичного узда.In FIG. 4 shows the advantage of a pontoon with a sealed assembly in comparison with a pontoon without a sealed bridle.

На фиг. 5 показана схема примера механического управления клапаном смены воды с закрытым положением клапана.In FIG. 5 is a diagram of an example of mechanical control of a water change valve with a closed valve position.

На фиг. 6 показана схема примера механического управления клапаном смены воды с открытым положением клапана.In FIG. 6 is a diagram of an example of mechanical control of a water change valve with an open valve position.

Фиг. 1 иллюстрирует полезную модель в движении, понтон опускается.FIG. 1 illustrates a utility model in motion, the pontoon is lowered.

Фиг. 2 и фиг. 3 иллюстрируют полезную модель независимо от состояния покоя или движения.FIG. 2 and FIG. 3 illustrate a utility model regardless of a state of rest or movement.

Гидравлическая камера-опора 1 содержит затвор (шибер, гидротехнический глубинный затвор, см. статью «Гидротехнический затвор» в Большой Советской Энциклопедии, М, 1969-1978, т. 6, стр. 504) приема воды 2, затвор (шибер) слива воды 3, нижние подпружиненные упоры 4, верхние подпружиненные упоры 5. Внутри гидравлической камеры-опоры 1 находится понтон 6, содержащий герметичную воздушную камеру 7 с воздухом, герметичные узлы 7′, выполненные в виде вертикальных труб, вваренных своими концами в крышку и дно понтона 6, клапаны дренажные 8 (клапаны дренажные в закрытом положении предупреждают случайное попадание посторонних предметов и воды в понтон) и автоматические клапаны смены воды 9.(см., например, П.Е. Осипов, Гидравлика и гидравлические машины, М, 1965, стр. 312), шарниры 10, 10′, к которым крепится вертикальная гибкая связь - две вертикальные цепные передачи 11 с опорами - звездочками цепей 12, 13, закрепленными соответственно на валах 14, 15, являющихся опорами, размещенными соответственно над и под понтоном. На валу 14 закреплены так же ведущая звездочка 16 горизонтальной прямой цепной передачи 17 и 16′ шестерня зубчатой передачи в зацеплении с шестерней 19′ закрепленной на валу 19, как и с ведущей звездочкой 18′ горизонтальной перекрестной цепной передачи 18. На валу 20 поступательно установлены ведомые звездочки цепей - муфты одностороннего вращения 21, 23 цепных передач соответственно 17, 18. Конструкции звездочек - муфт 21, 23 не показаны, так как их принципиальные схемы известны специалистам (см. П.Ф. Дунаев, Конструирование узлов и деталей машин, М., 1966, стр. 284-289). На валу 20 также закреплено зубчатое колесо 22, в зацеплении с которым находится его шестерня 24, вал 25 которой через муфту 26 соединен с редуктором 27. Редуктор 27 соединен с валом электрогенератора 29 через электромагнитную муфту 28, на валу электрогенератора 29 закреплены маховик 30 и тахометр 31, колесо 22 оснащено тормозом 32. Энергетическая установка проточная подключена к автоматическому оправляющему электронному блоку (не показан), изготовленному по известным схемам электронных управляющих устройств. Управляющий электронный блок установлен снаружи гидравлической камеры-опоры 1.The hydraulic support chamber 1 contains a shutter (a gate, a hydraulic shutter, see the article “Hydraulic shutter” in the Great Soviet Encyclopedia, M, 1969-1978, t. 6, p. 504) of water intake 2, a shutter (gate) of water discharge 3, lower spring-loaded stops 4, upper spring-loaded stops 5. Inside the hydraulic support chamber 1 there is a pontoon 6 containing a sealed air chamber 7 with air, sealed nodes 7 ′ made in the form of vertical pipes welded at their ends to the lid and bottom of the pontoon 6 , drainage valves 8 (drainage valves in order in the open position they prevent accidental ingress of foreign objects and water into the pontoon) and automatic water change valves 9. (see, for example, P.E. Osipov, Hydraulics and hydraulic machines, M, 1965, p. 312), hinges 10, 10 ′ to which the vertical flexible connection is attached - two vertical chain transmissions 11 with supports - chain sprockets 12, 13, mounted on shafts 14, 15, respectively, which are supports located respectively above and below the pontoon. The drive sprocket 16 of the horizontal direct chain drive 17 and 16 ′ of the gear gear meshed with the gear 19 ′ mounted on the shaft 19, as well as the drive sprocket 18 ′ of the horizontal cross chain drive 18, is fixed on the shaft 14, as well as the followers are mounted on the shaft 20 chain sprockets - single-sided rotation couplings 21, 23 of chain gears 17, 18 respectively. Sprocket designs - clutches 21, 23 are not shown, as their schematic diagrams are known to specialists (see PF Dunaev, Design of machine components and parts, M. , 1966, s Tr. 284-289). A gear wheel 22 is also fixed on the shaft 20, in gearing with its gear 24, the shaft 25 of which is connected through the clutch 26 to the gearbox 27. The gearbox 27 is connected to the shaft of the electric generator 29 through an electromagnetic clutch 28, a flywheel 30 and a tachometer are fixed on the shaft of the electric generator 29 31, the wheel 22 is equipped with a brake 32. The flow-through power plant is connected to an automatic adjusting electronic unit (not shown) made according to well-known circuits of electronic control devices. The control electronic unit is mounted outside the hydraulic support chamber 1.

Сигнальные линии от датчиков и клапанов к управляющему электронному блоку могут быть проложены через отверстия, служащие для сообщения гидравлической камеры-опоры с атмосферой. Специалисту понятно, что энергетическая установка проточная альтернативно может быть подключена к иному известному автоматическому управляющему устройству, например, электромеханическому, или механическому. Поэтому в формулу предлагаемой полезной модели включены только признаки, присущие ей во всех ее воплощениях, при любой применяемой системе управления, а признаки, характеризующие в частных случаях ту или иную систему управления, которая дополнительно может быть подключена к полезной модели, в формулу не включены л не отражены на фиг. 1 - фиг. 3.The signal lines from the sensors and valves to the control electronic unit can be laid through openings used to communicate the hydraulic support chamber with the atmosphere. One skilled in the art will appreciate that a flow-through power plant can alternatively be connected to another known automatic control device, for example, an electromechanical or mechanical one. Therefore, in the formula of the proposed utility model, only features inherent in it in all its embodiments are included with any control system used, and features characterizing in particular cases a particular control system that can additionally be connected to the utility model are not included in the formula not reflected in FIG. 1 - FIG. 3.

К управляющему электронному блоку посредством гибких кабелей (не показаны) подключены:To the control electronic unit via flexible cables (not shown) are connected:

датчики касания (не показаны на фиг. 1 - фиг. 3), установленные на одном из верхних упоров 5 и одном: из нижних упоров 4;touch sensors (not shown in Fig. 1 - Fig. 3) mounted on one of the upper stops 5 and one: from the lower stops 4;

исполнительные механизмы (например, лебедки с электродвигателями 33, 34, см. А.А. Вайнсон, Подъемно-транспортные машины, М., Машиностроение. 1975, стр. 165), соединенные тягами, соответственно, с затворами 2 и 3;actuators (for example, winches with electric motors 33, 34, see AA Vinson, Hoisting-and-transport machines, M., Mechanical Engineering. 1975, p. 165), connected by rods, respectively, with shutters 2 and 3;

исполнительные механизмы (не показаны на фиг. 1 - фиг. 3) клапанов 8;actuators (not shown in Fig. 1 - Fig. 3) valves 8;

исполнительные механизмы (не показаны на фиг. 1 - фиг. 3) клапанов 9;actuators (not shown in Fig. 1 - Fig. 3) valves 9;

тахометр 31 и тормоз 32, снабженный исполнительным механизмом (не показан на фиг. 1 - фиг. 3);a tachometer 31 and a brake 32 provided with an actuator (not shown in Fig. 1 - Fig. 3);

датчики уровня воды (не показаны на фиг. 1 - фиг. 3) в гидравлической камере-опоре 1.water level sensors (not shown in Fig. 1 - Fig. 3) in the hydraulic support chamber 1.

Специалисту понятно, что в иных примерах воплощения полезной модели в качестве клапанов 8, 9 могут быть использованы автономные клапаны поплавкового типа, срабатывание которых обеспечивается изменением уровня воды относительно поплавков клапанов.One skilled in the art will appreciate that in other embodiments of the utility model, autonomous float type valves may be used as valves 8, 9, the actuation of which is provided by a change in the water level relative to the valve floats.

Энергетическая установка проточная в настоящем примере воплощения работает следующим образом.The flow-through power plant in the present embodiment is as follows.

Затвор 2 соединяют с более высоким, а затвор 3 с менее высоким местом в течении реки, например, выше и ниже плотины. Верхние упоры 5 предпочтительно устанавливают не выше верхнего бьефа плотины. Нижние упоры 4 предпочтительно устанавливают не ниже нижнего бьефа плотины.Shutter 2 is connected with a higher one, and shutter 3 with a lower place during the river, for example, above and below the dam. The upper stops 5 are preferably mounted no higher than the upper pool of the dam. The lower stops 4 are preferably set no lower than the downstream of the dam.

При закрывании затвора 2 и открывании затвора 3 вода выходит самотеком из заполненной гидравлической камеры-опоры 1, и уровень воды начинает снижаться. Понтон 6, нагруженный водой, с закрытыми клапанами 9, начинает опускаться вниз, передавая свой вес через шарниры 10 на цепные передачи 11, и производя вращение опор-звездочек 12 против часовой стрелки. Горизонтальная прямая цепная передача 17 передает это вращение через звездочку цепи - муфту одностороннего вращения 21 на вал 20 с зубчатым колесом 22. При этом звездочка цепи - муфта одностороннего вращения 23 вращается по часовой стрелке своей передачей 18 и проскальзывает на валу 20. От зубчатого колеса 22 его вращение против часовой стрелки преобразуется во вращение по часовой стрелке его шестерни 24 и вала 25, а от вала 25 вращение передается через редуктор 27 и электромагнитную муфту 28 на вал электрогенератора 29. Сигналы с тахометра 31, отражающие скорость вращения вала электрогенератора и, следовательно. скорость опускания понтона, поступают в управляющий блок. Скорость опускания понтона регулируется (ограничивается) тормозом 32, на исполнительный механизм которого подает сигналы управляющий блок. Движение понтона вниз прекращается подпружиненными упорами 4. С датчика касания, установленного на упоре 4, на электромагнитную муфту 28 подается сигнал на отключение, и вал электрогенератора 29 продолжает вращение под действием маховика 30 (также к предлагаемой энергетической установке проточной, например, к валу ее электрогенератора, может быть подсоединен вспомогательный двигатель, для обеспечения равномерности вращения вала электрогенератора в периоды остановки понтона при заполнении его водой или при опорожнении; вспомогательному двигателю требуется автономное питание, не связанное с выработкой электроэнергии электрогенератором 29).When closing the shutter 2 and opening the shutter 3, the water exits by gravity from the filled hydraulic chamber support 1, and the water level begins to decline. The pontoon 6, loaded with water, with the valves 9 closed, begins to fall down, transferring its weight through the hinges 10 to the chain gears 11, and rotating the support sprockets 12 counterclockwise. The horizontal direct chain gear 17 transmits this rotation through the chain sprocket - one-way clutch 21 to the shaft 20 with the gear 22. In this case, the chain sprocket - the one-way clutch 23 rotates clockwise with its gear 18 and slides on the shaft 20. From the gear 22 its counterclockwise rotation is converted to the clockwise rotation of its gear 24 and shaft 25, and from the shaft 25 the rotation is transmitted through the gearbox 27 and the electromagnetic clutch 28 to the shaft of the generator 29. The signals from the tachometer 31, reflecting the rotation speed of the shaft of the generator and, therefore. the speed of lowering the pontoon, enter the control unit. The speed of lowering the pontoon is regulated (limited) by the brake 32, the actuator of which sends a signal to the control unit. The downward movement of the pontoon is stopped by spring-loaded stops 4. From the touch sensor installed on the stop 4, a shutdown signal is supplied to the electromagnetic clutch 28, and the generator shaft 29 continues to rotate under the influence of the flywheel 30 (also to the flowing power plant, for example, to the shaft of its generator , an auxiliary engine can be connected to ensure uniform rotation of the generator shaft during periods when the pontoon is stopped when it is filled with water or when emptying; the driver needs an autonomous power supply that is not related to the generation of electricity by an electric generator 29).

Далее на исполнительные механизмы клапанов 9 и 8 управляющий блок подает сигнал на открытие, например, по сигналу с датчика касания понтоном нижнего подпружиненного упора 4 или, например, е упреждением до касания понтоном упоров 4. Величина упреждения может вычисляться на основе сигналов с тахометра. Клапаны 9, 8 открываются, выпускают из понтона воду и запускают в него воздух.Further, the control unit gives the opening signal to the actuators of valves 9 and 8, for example, by a signal from the touch sensor with the pontoon of the lower spring stop 4 or, for example, by anticipating the contact with the pontoon of the stops 4. The lead value can be calculated based on the signals from the tachometer. Valves 9, 8 open, release water from the pontoon and launch air into it.

Управляющий блок по истечении заданного периода времени (достаточного для опорожнения понтона) или, например, но сигналу с датчика опорожнения понтона подает сигналы на закрытие клапанов 8, 9, на открытие затвора 2, на закрытие затвора 3.The control unit after a predetermined period of time (sufficient to empty the pontoon) or, for example, but the signal from the emptying sensor of the pontoon sends signals to close the valves 8, 9, to open the shutter 2, to close the shutter 3.

Далее через открытый затвор 2 вода самотеком поступает в гидравлическую камеру-опору 1, и ее уровень начинает повышаться. Управляющий блок получает сигналы с датчиков уровня воды и ограничивает скорость ее поступления путем подачи управляющих сигналов на исполнительный механизм затвора 2, во избежание явлений гидроудара в гидравлической камере-опоре 1.Then, through an open gate 2, water flows by gravity into the hydraulic chamber-support 1, and its level begins to rise. The control unit receives signals from water level sensors and limits its flow rate by supplying control signals to the actuator of the shutter 2, in order to avoid the effects of water hammer in the hydraulic support chamber 1.

В гидравлической камере-опоре 1 пустой понтон 6 поднимается водой с упоров 4. Например, по сигналу с датчика касания, установленного на одном из упоров 4, включается электромагнитная муфта 28, и через редуктор 27 возобновляется передача вращающего момента на вал электрогенератора 29. Поднимаясь, понтон вращает передачами 11 через опоры-звездочки 13 и 12 вал 15 и вал 14 со звездочками 12, шестерней 16′ по часовой стрелке (фиг. 2). При этом шестерня 19′, звездочка 18′ звездочка цепи-муфта одностороннего вращения 23 вращается против часовой стрелки своей перекрестной цепной передачей 18 и вращает вал 20 с колесом 22 по-прежнему против часовой стрелки, а звездочка цепи - муфта одностороннего вращения 21 вращается своей прямой цепной передачей 17 по часовой стрелке и проскальзывает на валу 20. Далее шестерня 24 с валом 25 вращается по часовой стрелке, передавая вращение через муфты 26, 28, редуктор 27 на вал электрогенератора 29. Понтон 6, достигнув упоров 5 в верхней части гидравлической камеры-опоры, останавливается. С датчика касания, установленного на одном из упоров 5, поступает сигнал на управляющий блок, который отправляет сигнал на открытие на исполнительные механизмы клапанов 8, 9. Понтон заполняется водой через открытые клапаны 9. Воздух выходит из понтона через открытые клапаны 8. По истечении заданного периода времени (достаточного для наполнения понтона водой) управляющий блок подает сигналы на закрытие клапанов 8, 9, на открытие затвора 3, на закрытие затвора 2, и цикл движения понтона повторяется. Затвор 2 закрывается, а 3 открывается, регулируя расход воды в камере 1 и скорость движения вниз заполненного до нормы понтона 6 с использованием тормоза 32 при чрезмерном погружении его в воду или при чрезмерной скорости опускания, во избежание «разноса» передач и механического привода, или во избежание повреждения понтона при ударе о поверхность воды или об упоры 4. Упоры 4 и 5 выполнены подпружиненными (также понтон может быть снабжен подпружиненными пятками), что обеспечивает смягчение удара понтона об упоры. При опускании понтона происходит вращение вала 14 против часовой стрелки. Звездочка цепи-муфта одностороннего вращения 21 вращает вал 20 по-прежнему против часовой стрелки, а звездочка 23 - проскальзывает. Понтон 6 вблизи упоров 4 освобождается от воды путем открытия клапанов 8, 9 по сигналу от управляющего блока, облегчаясь и гася при этом инерцию. Затем понтон становится на упоры 4, муфта 28 отключается, а освободившийся от редуктора 27 вал электрогенератора 29 вращается маховиком 30, до тех пор когда вода вновь поступит в камеру 1 через открытый затвор 2 при закрытом затворе 3, понтон начнет подниматься, и муфта 28 вновь включится по сигналу управляющего электронного блока.In the hydraulic support chamber 1, an empty pontoon 6 rises with water from the stops 4. For example, by a signal from the touch sensor installed on one of the stops 4, the electromagnetic clutch 28 is turned on and transmission of torque to the generator shaft 29 resumes through the gearbox 27. the pontoon rotates in gears 11 through the sprocket bearings 13 and 12, the shaft 15 and the shaft 14 with the sprockets 12, the gear 16 ′ clockwise (Fig. 2). In this case, the gear 19 ′, sprocket 18 ′, the one-way rotation chain coupling 23 rotates counterclockwise with its cross chain drive 18 and rotates the shaft 20 with the wheel 22 as before counterclockwise, and the chain sprocket - the one-way rotation coupling 21 rotates its straight chain gear 17 clockwise and slides on the shaft 20. Next, the gear 24 with the shaft 25 rotates clockwise, transmitting rotation through the clutch 26, 28, gear 27 to the shaft of the generator 29. Pontoon 6, reaching the stops 5 in the upper part of the hydraulic oh the camera pylons stops. From the touch sensor installed on one of the stops 5, a signal is sent to the control unit, which sends a signal to open the actuators of valves 8, 9. The pontoon is filled with water through open valves 9. The air leaves the pontoon through open valves 8. After a predetermined a period of time (sufficient to fill the pontoon with water), the control unit sends signals to close the valves 8, 9, to open the shutter 3, to close the shutter 2, and the cycle of movement of the pontoon is repeated. The shutter 2 closes, and 3 opens, adjusting the water flow in the chamber 1 and the downward speed of the pontoon 6 filled to normal using the brake 32 when it is immersed excessively in water or when the lowering speed is excessive, in order to avoid “separation” of gears and mechanical drive, in order to avoid damage to the pontoon when it hits the surface of the water or on the stops 4. The stops 4 and 5 are spring-loaded (the pontoon can also be equipped with spring-loaded heels), which mitigates the impact of the pontoon on the stops. When lowering the pontoon, the shaft 14 rotates counterclockwise. An asterisk of a one-way rotation clutch 21 rotates the shaft 20 as before counterclockwise, while an asterisk 23 slips. The pontoon 6 near the stops 4 is freed from water by opening the valves 8, 9 at a signal from the control unit, making it easier and damping the inertia. Then the pontoon becomes on the stops 4, the clutch 28 is turned off, and the shaft of the electric generator 29 freed from the gearbox 27 is rotated by the flywheel 30, until the water again enters the chamber 1 through the open shutter 2 with the shutter 3 closed, the pontoon starts to rise, and the clutch 28 again will turn on at the signal of the control electronic unit.

Мощность установки проточной 147 кВт при скорости воды 0,4 м/с, 37 кВт при скорости воды 0,2 м/с и т.п. Производительность зависит от созданных условий. Увеличение производительности ограничивается прочностью цепей передач и допустимой величиной кинетической энергии понтона и силы его удара об упоры. Расчет прилагается.The power of the flowing installation is 147 kW at a water speed of 0.4 m / s, 37 kW at a water speed of 0.2 m / s, etc. Performance depends on the conditions created. The increase in performance is limited by the strength of the transmission chains and the permissible kinetic energy of the pontoon and the force of its impact on the stops. Calculation is attached.

Производительность установки повышается с увеличением объема понтона (и, соответственно, силы тяги), в том числе его ширины, когда это потребуется. Сам понтон также достаточно широк. Одна ветвь «B₁» цепной передачи 11 должна быть над центром тяжести понтона «Ц», а другая «В₂» проходить через герметичный узел 47 понтона (см. фиг. 4), и тогда получается выгодная (технологичная) цепная передача. В противном случае потребовались бы отклоняющие ролики «Р» для ветви «В₂», с увеличением длины цепей в разы и усложнением конструкции. Ролики «Р» воспринимали бы боковые усилия «Б» (показаны стрелками на фиг. 4) от цепи. Усложнился бы механизм натяжения цепей и появились иные подобные недостатки. В случае увеличения ширины понтона передача претерпевала бы изменения, а при проходе через понтон (через герметичный узел 47 понтона) такие изменения не потребуются. Рационально расстояние между ветвями «B₁» и «В₂», равное диаметру d₁ опор-звездочек 12, 13. На фиг. 4 диаметр d₁ равен 0,5 м.The productivity of the installation increases with increasing volume of the pontoon (and, accordingly, traction), including its width, when necessary. The pontoon itself is also quite wide. One branch “B ₁ ” of the chain gear 11 should be above the center of gravity of the pontoon “C”, and the other “B ₂ ” should pass through the sealed node 47 of the pontoon (see Fig. 4), and then an advantageous (technological) chain gear is obtained. Otherwise, deflecting rollers "P" would be required for the branch "В ₂ ", with an increase in the length of the chains at times and the complexity of the design. Rollers “P” would perceive lateral forces “B” (shown by arrows in FIG. 4) from the chain. The chain tension mechanism would become more complicated and other similar disadvantages would appear. In the case of an increase in the width of the pontoon, the transmission would undergo changes, and when passing through the pontoon (through the sealed pontoon assembly 47) such changes would not be required. Rationally, the distance between the branches “B ₁ ” and “B ₂ ” equal to the diameter d _{1 of} the sprocket 12, 13. In FIG. 4, the diameter d ₁ is 0.5 m.

На фиг. 5 и фиг. 6 приведена схема механического управления клапаном с подачей усилия гидроприводом.In FIG. 5 and FIG. 6 is a diagram of the mechanical control of the valve with a hydraulic actuator.

Прибытие пустого понтона фиксируется в блоке управления по сигналу датчика 35 верхнего подпружиненного упора 5, с учетом положения поплавка 36, определяемого по движению груза 37 поплавка, которое регистрирует прибор автоматики 38. По этому сигналу срабатывает верхний гидродвигатель 39 (фиг. 6), выдвигая упор 40 гидродвигателя и нажимая на верхний упор 41 клапана 9, и клапан 9 открывается. Нижний упор 42 прижимается к дну понтона 6 рычагом 43 с тягой 45, укрепленным на шарнире в перегородке (без позиции) герметичной воздушной камеры 7. По окончанию наполнения подается сигнал о положении поплавка 36, груза 37 через прибор автоматики 38 на блок управления, и гидродвигатель 39 снимает давление. Пружина 50 отводит упор 40 гидродвигателя, освобождая верхний упор 41 клапана 9, и его пружина через тягу 44 закрывает клапан 9 (фиг. 5), Сигнал от поплавка 36, груза 37 отправляет понтон 6 при снижении воды в гидравлической камере-опоре 1. Поплавок 36 и груз 37 соединены тросом, перекинутым через блок (шкив) 45. Дренажный клапан 8 приводится в действие поплавком 46. Внизу гидродвигатель нижний нажимает на упор 42 и клапан 9 открывается. Происходит слив. Поплавок 36 отслеживает действие. Внизу расположение и взаимодействие гидродвигателя зеркальное по отношению к верхнему.The arrival of an empty pontoon is recorded in the control unit according to the signal of the sensor 35 of the upper spring-loaded stop 5, taking into account the position of the float 36, determined by the movement of the load 37 of the float, which is recorded by the automation device 38. The upper hydraulic motor 39 is triggered by this signal (pushing the stop 40 of the hydraulic motor and pressing on the upper stop 41 of the valve 9, and the valve 9 opens. The bottom stop 42 is pressed to the bottom of the pontoon 6 by a lever 43 with a rod 45 mounted on a hinge in the partition (out of position) of the sealed air chamber 7. Upon completion of filling, a signal is sent about the position of the float 36, load 37 through the automation unit 38 to the control unit, and a hydraulic motor 39 relieves pressure. The spring 50 retracts the stop 40 of the hydraulic motor, releasing the upper stop 41 of the valve 9, and its spring through the rod 44 closes the valve 9 (Fig. 5). The signal from the float 36, load 37 sends the pontoon 6 when the water in the hydraulic support chamber 1 decreases. The float 36 and the load 37 are connected by a cable thrown over the block (pulley) 45. The drain valve 8 is actuated by the float 46. At the bottom, the lower hydraulic motor presses the stop 42 and the valve 9 opens. There is a drain. The float 36 tracks the action. At the bottom, the location and interaction of the hydraulic motor is mirrored with respect to the top.

С точки зрения движения потоков воды будет происходить следующее.In terms of the movement of water flows, the following will occur.

Потоки воды будут в гидрокамере-опоре (ГК) (Фиг. 1) и при смене воды в понтоне 6 с использованием его клапанов 9 (Фиг. 5, Фиг. 6). Будем говорить условно об одном клапане, хотя их несколько. Оборудование работает в автоматическом режиме.Water flows will be in the hydro-chamber support (GC) (Fig. 1) and when changing the water in the pontoon 6 using its valves 9 (Fig. 5, Fig. 6). We will speak conditionally about one valve, although there are several of them. The equipment operates in automatic mode.

В(ГК) 1 вода потоком горной реки поступает при открытом 2 и закрытом затворе 3 (Фиг. 1). Пустой понтон 6 этим потоком воды поднимается с упоров 4 и прижимается Архимедовой силой с закрытым клапаном 9 (Фиг. 5) к верхним упорам 5 (Фиг. 1). Далее уровень воды в (ГК) 1 еще поднимается до верхней поверхности понтона 6 и по сигналу автоматики затвор 2 закрывается. Шток 40 гидроцилиндра 39 выдвигается, нажимая на поз. 41, клапан 9 открывается (Фиг. 6) и поток воды начинает заполнять понтон 6 снизу через открытое в нем отверстие - до дна поз. 7. Уровень воды в (ГК) 1 понизится (Фиг. 5) снаружи понтона 6, на величину объема заполнения понтона. Гидропривод 39 снимает давление, пружина 50 освобождается, поз. 41 под действием своей пружины выдвигается вверх и клапан 9 закрывается (Фиг. 5). Камера 7 удерживает понтон 6 на плаву (с некоторой величиной Архимедовой силы). Затвор 3 открывается (в перекрытии (ГК) 1 есть связь с атмосферой), понтон 6 используя силу тяжести опускается (вращая в итоге вал эл. генератора вырабатывая электроэнергию, как было и при подъеме его с упоров 4) со скоростью понижения уровня воды в (ГК) 1. Скорость истечения потока (расход) регулируется величиной открытия затвора 3 и тормоза поз. 32. Наполненный понтон 6 останавливается на упорах 4 с закрытым клапаном 9. По сигналу автоматики поз. 39 (Внизу не показано) (Фиг. 6, но внизу) нижний шток поз. 40 нажимает на поз. 42 и клапан 9 открывается. При этом, между поверхностью поз. 42 и дном понтона 6 остается гарантийный зазор, т.е. поз. 42 не контачит с понтоном 6. Вода потоком вытекает через открытое отверстие в понтоне 6 и далее через отверстие в (ГК) 1 затвора 3 наружу. Клапан 9 закрывается гидроприводом 39 (так же, как и вверху со снятия давления) после опустошения понтона 6. Затвор 3 закрывается по сигналу автоматики. Цикл закончен и новый начинается с открытия затвора 2.In (GK) 1, water flows through a mountain river with open 2 and closed shutter 3 (Fig. 1). An empty pontoon 6 with this stream of water rises from the stops 4 and is pressed by the Archimedean force with the closed valve 9 (Fig. 5) to the upper stops 5 (Fig. 1). Further, the water level in (GK) 1 still rises to the upper surface of the pontoon 6 and, according to the automation signal, the shutter 2 closes. The rod 40 of the hydraulic cylinder 39 extends by pressing on the pos. 41, the valve 9 opens (Fig. 6) and the flow of water begins to fill the pontoon 6 from the bottom through the opening opened in it - to the bottom of pos. 7. The water level in (GC) 1 will decrease (Fig. 5) outside the pontoon 6, by the amount of filling volume of the pontoon. The hydraulic actuator 39 relieves pressure, the spring 50 is released, pos. 41 under the action of its spring extends upward and the valve 9 closes (Fig. 5). Chamber 7 holds the pontoon 6 afloat (with some magnitude of Archimedean force). The shutter 3 opens (in the ceiling (GC) 1 there is a connection with the atmosphere), the pontoon 6 is lowered using gravity (eventually rotating the electric generator shaft, generating electricity, as was the case when lifting it from the stops 4) with a speed of lowering the water level in ( GK) 1. The flow rate (flow) is controlled by the amount of opening of the shutter 3 and the brake pos. 32. The filled pontoon 6 stops at the stops 4 with the valve 9 closed. According to the automation signal pos. 39 (not shown below) (Fig. 6, but below) the lower stem pos. 40 clicks on pos. 42 and valve 9 opens. In this case, between the surface pos. 42 and the bottom of the pontoon 6 remains the warranty gap, i.e. pos. 42 does not contact the pontoon 6. Water flows out through the open hole in the pontoon 6 and then through the hole in the (GC) 1 of the shutter 3 to the outside. The valve 9 is closed by the hydraulic actuator 39 (the same as above at the pressure relief) after the pontoon 6 is empty. The shutter 3 is closed by an automatic signal. The cycle is completed and a new one begins with the opening of shutter 2.

Ориентировочный расчет производительности энергетической установки проточнойApproximate calculation of the performance of a power plant flowing

Принимаем. Объем гидравлической камеры 7 м · 7 м · 2,6 м = 127 м³ We accept. The volume of the hydraulic chamber is 7 m · 7 m · 2.6 m = 127 m ³

Притон. Материал - Полиэтилен γ_п=0,92 т/м³; Стенка δ=10 мм = 0,010 м.Hangout. Material - Polyethylene γ _p = 0.92 t / m ³ ; Wall δ = 10 mm = 0.010 m.

Объем V_п=7 м · 7 м · 0,6 м = 29,4 м³; масса Р_п=[7²·2+(7·0,6)·4]·γ·δ_п=1,1 (сухой)Volume V _p = 7 m · 7 m · 0.6 m = 29.4 m ³ ; mass R _p = [7 ² · 2 + (7 · 0.6) · 4] · γ · δ _p = 1.1 (dry)

Объем воды в понтоне V_п=7 м · 7 м · 0.55 м =27 м³ G_п=27 т.The volume of water in the pontoon V _p = 7 m · 7 m · 0.55 m = 27 m ³ G _p = 27 t

Сила а) При подъеме*. Р_под=Р_выталк-Р_п=29,4-1,1=28,3 т;Strength a) When lifting *. P _sub = P _push- R _p = 29.4-1.1 = 28.3 t;

б) При спаде, Р_сп=Р_п+G_п=1,1+27=28,1 т.b) In a decline, P _sp = P _p + G _p = 1.1 + 27 = 28.1 t.

Скорость воды и реках от нескольких см/с. До 6-7 м/с (Большая советская энциклопедия 21 стр. 609).The speed of water and rivers is from a few cm / s. Up to 6-7 m / s (Great Soviet Encyclopedia 21 p. 609).

Принимаем V_в=0,4 м/сWe accept V _in = 0.4 m / s

Приливное отв. F_пр=0,5 м · 0,5 м = 0,25 м². Расход наполнения камеры Q_н=0,25·0,4=0,1 м³/с.Tidal hole F _ol = 0.5 m · 0.5 m = 0.25 m ² . The chamber filling rate Q _n = 0.25 · 0.4 = 0.1 m ³ / s.

Время заполнения камеры t_к=127 м³/0,1·60=21 мин. t_к=21 мин.The chamber filling time t _to = 127 m ³ / 0.1 · 60 = 21 min. t _to = 21 minutes

Высота напора в камере. Н₀=2,6 м - 0,6 м - 0,25 (середина отв.) = 1,75 м (до дна h=2 м)Head height in the chamber. Н ₀ = 2.6 m - 0.6 m - 0.25 (middle hole) = 1.75 m (to the bottom h = 2 m)

Скорость истечения из камеры при Н₀=1,75 м

.The velocity of the outflow from the chamber at H ₀ = 1.75 m

.

Слив равен расходу Q_сл=Q_н=0,1 м³/с.The discharge is equal to the flow rate Q _SL = Q _n = 0.1 m ³ / s.

А.М. Латышев и др., М., 1956 г. «Гидравлика», стр. 155 (вверху) и табл. 5, 2. µ=0,7A.M. Latyshev et al., M., 1956, Hydraulics, p. 155 (above) and tab. 5, 2. µ = 0.7

Площадь сливного отв.

;

.Area drain hole

;

.

Сторона отв.

. ά=158 мм. t_слива=127 м³/0,1 м³/с · 60 = 21 мин.Party Hole

. ά = 158 mm. t _discharge = 127 m ³ / 0.1 m ³ / s · 60 = 21 min.

t_сл=21 мин.t _sl = 21 min.

Время цикла 21 мин · 2 = 42 мин. t_цикла=42 мин.Cycle time 21 min · 2 = 42 min. t _cycle = 42 min.

Обороты, Моменты кручения, Мощность генератораTurnovers, Torsion moments, Generator power

Схема для расчетаScheme for calculation

d₁=0,5 мd ₁ = 0.5 m d₂=0,9 мd ₂ = 0.9 m d₃=0,5 мd ₃ = 0.5 m

D_к=2,4 мD _to = 2.4 m d_ш=0,2 мd _w = 0.2 m i₁=1.8i ₁ = 1.8 I=D_к/d_ш=12I = D _to / d _w = 12 i_ред=6,3i _ed = 6.3

Подъем. Обороты. 1) Длина окружности d₁ l₁=πd₁=3,14·0,5=1570 мм.Climb. Turnovers. 1) Circumference d ₁ l ₁ = πd ₁ = 3.14 · 0.5 = 1570 mm.

2) Длина дуги в 1°:l₂=1570/360=4,36 мм/град. 3) Обороты d₁ за ход h=2 м.2) The length of the arc is 1 °: l ₂ = 1570/360 = 4.36 mm / deg. 3) Turns d ₁ per stroke h = 2 m.

об/мин.

rpm

n_d1=n_d2; n_d3=n_d2·i₁=21,84·1,8=39,3 об/мин; n_d3=n_Dк=39,3 об/мин.n _d1 = n _d2 ; n _d3 = n _d2 · i ₁ = 21.84 · 1.8 = 39.3 rpm; n _d3 = n _Dк = 39.3 rpm

n_dш=n_Dк·i₂=39,3·12=471 об/мин. 4) Обороты генератора n_г=n_dш·6,3=471·6,3=3000 об/мин.n _dш = n _Dк · i ₂ = 39.3 · 12 = 471 rpm. 4) The generator _speed n _g = n _dш · 6.3 = 471 · 6.3 = 3000 rpm

Силы и моменты* Р_{подъема}=28,3 т; М_кр на валу d₁=28,3 т · 0,25 м =7,075 т·м.Forces and moments * P _lift = 28.3 t; M _cr on the shaft d ₁ = 28.3 t · 0.25 m = 7.075 t · m.

M_d3=M_d1/i₁=7,075/1,8=3,93 т·м. M_dш=M_d3/i₂=3,93 тм/12=327,5 кг·м; M_р=M_dш/i=327,5/6,3=52 кг·м; Мощность генератора (производительность)M _d3 = M _d1 / i ₁ = 7.075 / 1.8 = 3.93 tm M _dш = M _d3 / i ₂ = 3.93 tm / 12 = 327.5 kgm; M _p = M _dш / i = 327.5 / 6.3 = 52 _kgm ; Generator Power (Performance)

N_г=314·M_кр·η/102 кг·м·1_пара=314·52·0,92(кпд)/102·1_пара=147 квт. N_г=147 квт.N _g = 314 · M _cr · η / 102 kg · m · 1 _pair = 314 · 52 · 0.92 (efficiency) / 102 · 1 _pair = 147 kW. N _g = 147 kW.

2πf=6,28·50=3142πf = 6.28 · 50 = 314

Claims

Flowing power plant, containing a hydraulic support chamber with upper and lower spring-loaded stops, water intake and drain valves, a pontoon with automatic water change valves and a sealed chamber with air, a mechanism for converting the pontoon's reciprocating movement into rotation of the generator shaft, including above and below the pontoon bearings, a vertical chain transmission with the possibility of rotation of the chain sprockets and with the passage of one transmission branch through a sealed pont assembly it, a mechanical drive in contact with it, containing a horizontal direct chain drive, one-way rotation chain sprockets mounted for rotation in one direction of the shaft with a gear wheel, and its gears, the shaft of which is connected to the generator shaft through an electromagnetic coupling and its mechanical drive characterized in that a gear train and a direct chain drive interacting with it are added to the mechanical drive.