RU159986U1

RU159986U1 - FREE FLOW MICRO HPP

Info

Publication number: RU159986U1
Application number: RU2013156170/06U
Authority: RU
Inventors: Владлен Михайлович Голощапов; Андрей Александрович Баклин; Сергей Петрович Рябихин; Дарья Андреевна Асанина
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2016-02-27

Abstract

Свободнопоточная микро ГЭС, содержащая полый цилиндрический корпус; конфузор-диффузор, расположенный в средней части полого цилиндрического корпуса; полусферический прозрачный купол, имеющий вентиляционные отверстия с заглушками и соединенный крепежными резьбовыми элементами с полым цилиндрическим корпусом с помощью крепежного кольца; киль, имеющий в передней части отверстие, служащее для крепления транспортировочного троса, двухъярусный ротор Угринского с валом, установленный в зоне перехода конфузорной части конфузора-диффузора в его диффузорную часть, причем лопасти двухъярусного ротора Угринского, имеющие гидродинамический профиль как верхнего, так и нижнего ярусов, повернуты на 90° относительно друг друга, радиально-упорные подшипники служат для установки вала двухъярусного ротора Угринского; магнитоэлектрический генератор с валом, который установлен в радиально-упорных подшипниках; соединительную муфту, установленную между валами двухъярусного ротора Угринского и магнитоэлектрического генератора; корпус магнитоэлектрического генератора, где размещены обмотки катушек; магниты (Nd Fe В), расположенные на торцевой поверхности роторов магнитоэлектрического генератора, причем напротив магнитов (Nd Fe В) на корпусе магнитоэлектрического генератора расположены обмотки катушек; якорь с тросом, который служит для удержания свободнопоточной микро ГЭС на водной поверхности; полый тор полого цилиндрического корпуса; теплоаккумулирующую жидкость на основе этиленгликоля, находящуюся внутри полого тора; круговой термоэлектрический нагреватель, который расположен внутри полого тора; литиевые аккумуляторные баFree-flow micro hydroelectric power station containing a hollow cylindrical body; a confuser-diffuser located in the middle of the hollow cylindrical body; a hemispherical transparent dome having ventilation holes with plugs and connected by fastening threaded elements to a hollow cylindrical body using a mounting ring; a keel with a hole in the front part for securing the transport cable, a Ugrinsky two-tier rotor with a shaft installed in the zone of transition of the confuser part of the confuser-diffuser to its diffuser part, and the Ugrinsky two-tier rotor blades having a hydrodynamic profile of both the upper and lower tiers , rotated 90 ° relative to each other, angular contact bearings serve to install the shaft of a two-tier rotor Ugrinsky; magnetoelectric generator with a shaft, which is installed in angular contact bearings; a coupling mounted between the shafts of the bunk rotor of the Ugrinsky and magnetoelectric generator; the magnetoelectric generator housing, where the coil windings are located; magnets (Nd Fe B) located on the end surface of the rotors of the magnetoelectric generator, and opposite the magnets (Nd Fe B) on the body of the magnetoelectric generator are coil windings; an anchor with a cable, which serves to hold a free-flow micro hydroelectric power station on the water surface; hollow torus of a hollow cylindrical body; ethylene glycol-based heat storage fluid inside the hollow torus; circular thermoelectric heater, which is located inside the hollow torus; lithium rechargeable ba

Description

Свободнопоточная микро ГЭС (СПМГЭС) относится к возобновляемым источникам энергии и предназначена для снабжения электроэнергией малой мощности жилых и нежилых помещений, электрических и электронных приборов, устройств уличного освещения, различных объектов социально бытового назначения, в том числе и подразделений полевого базирования, расположенных вблизи равнинных медленно текущих рек, протоков, ручьев, водосбросов. Задачей полезной модели является получение энергоэффективной конструкции по выработке качественной электроэнергии получаемой от возобновляемого источника энергии - медленно движущего потока воды.Svobodnopotochny micro hydroelectric power station (SPMGES) is a renewable energy source and is designed to supply low-power electricity to residential and non-residential premises, electrical and electronic devices, street lighting devices, various social facilities, including field-based units located slowly near the plains current rivers, channels, streams, spillways. The objective of the utility model is to obtain an energy-efficient design for generating high-quality electricity received from a renewable energy source - a slowly moving stream of water.

Предполагаемый широкий модельный ряд СПМГЭС мощностью от 0,1 кВт до 100 кВт позволит обеспечить электроэнергией, например, любителей природы и рыбалки, автопутешественников, геологоразведочных отрядов и другие подразделения полевого базирования, а также различные стационарные объекты широкого назначения, расположенные вблизи водостоков. Известно изобретение Гидроэнергетическая установка патент RU 2457357 С2 F03B 3/00 от 20.07.2011, содержащее ортогональную турбину с прямолинейными лопастями крыловидного профиля, турбинную камеру с профилированными стенками и рабочую машину, турбину, выполненную трехъярусной, в которой лопасти в каждом последующем ярусе сдвигают в одном направлении По углу на 120° относительно лопастей предыдущего яруса, число лопастей в ярусе принимают по меньшей мере одну лопасть, на боковых стенках проточной части турбинной камеры выполняют профилированные поперечные выступы, отбойную сороудерживаюшую решетку. Выходной вал ортогональной турбины присоединяют через сцепную муфту, через мультипликатор с валами отбора мощности, рабочие машины типов электрогенераторной, водонасосной, теплонасосной установки, акустической сирены. Мощность турбины и приводимых рабочих The proposed wide range of SPMHPPs with capacities from 0.1 kW to 100 kW will make it possible to provide electric power, for example, to nature and fishing lovers, car travelers, exploration teams and other field-based units, as well as various stationary objects of wide purpose located near gutters. The invention is known Hydroelectric installation patent RU 2457357 C2 F03B 3/00 dated 07/20/2011, comprising an orthogonal turbine with rectilinear wing-shaped blades, a turbine chamber with profiled walls and a working machine, a turbine made in three tiers, in which the blades in each subsequent tier are shifted in one direction along the angle of 120 ° relative to the blades of the previous tier, the number of blades in the tier take at least one blade, on the side walls of the flow part of the turbine chamber perform profiled echnye projections sorouderzhivayushuyu fender grille. The output shaft of the orthogonal turbine is connected via a coupler, through a multiplier with power take-off shafts, working machines of the types of electric generating, water pump, heat pump installation, acoustic siren. Power turbines and driven workers

машин регулируют грубо положением предтурбинного и послетурбинного затвора, а параметры качества электроэнергии регулируют тонко при помощи инвертора. Электрогенераторная установка выполнена по схеме генератор переменного тока - выпрямитель - накопитель электрической энергии - инвертор. Гидроэнергетическая установка содержит также устройство управления пуском-остановом турбины и рабочих машин, защиты от аномальных режимов, Измерений параметров и учета электроэнергии, автоматики параллельной работы с сетью. Известно изобретение Гидроэлектростанция патент RU 2451824 С2 F03B 13/10, F03B 7/00 от 27.05.2012, представляющая собой плавсредство, закрепленное тросами с опорами на берегу, содержащее один ряд и более турбин, параллельно установленных на полых платформах, переходящих в острые грани по вертикали в носовой части. Валы турбин установлены в подшипниковых опорах с возможностью вертикального перемещения и кинематически связаны с электрогенератором и пускорегулирующим оборудованием. На валах турбин смонтированы звездочки, соединенные между собой цепями. Перед плавсредством установлен фильтр в виде клина для отвода предметов. Лопасти турбин имеют серповидный профиль и закреплены к корпусам валов так, что их кромки образуют с зеркалом воды острый угол. Полые платформы имеют в поперечном сечении трапецеидальную форму, переходящую в острые грани по вертикали в тыльной части. Вертикальные стойки фильтра, установленного неподвижно на расстоянии от плавсредства, снабжены роликами с возможностью проворота. Электрогенератор и пускорегулирующее оборудование устанавливаются на берегу. Недостатком этого изобретения является ограничение по использованию гидроэлектростанции на широких реках и протоках в дельте больших рек, что не обеспечивает универсальность ее применения, а наличие цепных передач между роторами снижает КПД электростанции. Установка электрогенератора на берегу требует сложного привода, который должен учитывать колебательные перемещения machines are controlled roughly by the position of the pre-turbine and post-turbine shutter, and the parameters of the quality of electric power are finely controlled by an inverter. The generator set is made according to the scheme of an alternator - rectifier - electric energy storage device - inverter. The hydropower installation also contains a device for controlling the start-stop of the turbine and working machines, protection against abnormal conditions, measurement of parameters and metering of electricity, automation of parallel operation with the network. The invention is known. Hydroelectric power station patent RU 2451824 C2 F03B 13/10, F03B 7/00 dated 05/27/2012, which is a watercraft fixed by cables with supports on the shore, containing one row or more turbines installed in parallel on hollow platforms that pass into sharp edges along vertical in the bow. Turbine shafts are mounted in bearings with the possibility of vertical movement and are kinematically connected with an electric generator and ballasts. Asterisks are mounted on the shafts of the turbines, interconnected by chains. A filter in the form of a wedge for removing objects is installed in front of the craft. The turbine blades have a crescent-shaped profile and are fixed to the shaft housings so that their edges form an acute angle with the water mirror. Hollow platforms have a trapezoidal shape in cross section, turning into sharp edges vertically in the back. The vertical struts of the filter, which is mounted motionlessly at a distance from the boat, are equipped with rollers with the possibility of rotation. An electric generator and ballasts are installed ashore. The disadvantage of this invention is the restriction on the use of a hydroelectric power station on wide rivers and canals in the delta of large rivers, which does not ensure its universality, and the presence of chain transmissions between rotors reduces the efficiency of the power plant. The installation of an electric generator on the shore requires a complex drive, which must take into account oscillatory movements

плавсредства совместно с установленными на них роторами. Способ установки гидроэлектростанции не позволяет проход малых плавсредств и способствует сбору других плавающих предметов. Кроме того, конструкция громоздка и требует затрат на ее монтаж на месте эксплуатации. Известно также изобретение патент DE 814879А, 02.08.2951, F03B 17/06, содержащее плавсредство, закрепленное тросами с опорами на берегу, турбину с прямыми лопастями, вал которой установлен в подшипниковых опорах, с возможностью вертикального перемещения и кинематически связанную с электрогенератором, и пускорегулирующее оборудование, при этом гидроэлектростанция содержит один ряд и более турбин, установленных на полых платформах параллельно, на валах турбин смонтированы звездочки, соединенные между собой цепями, при этом к плавсредству впереди жестко закреплена решетка в виде клина. Основным общим недостатком этого и предыдущего изобретений является наличие цепной передачи между роторами, что снижает КПД за счет потери мощности на механическую передачу и разности скорости вращения первого ротора и последнего четвертого ротора, расположенного последовательно за первым, вторым и третьим роторами. Указанная разность скоростей возникает по причине отбора мощности от скоростного напора воды первым ротором, затем вторым ротором и третьим ротором, в этом случае последний четвертый ротор воспринимает скоростной напор значительно меньшим, чем первый ротор, цепная передача будет уравнивать скорости вращения, поэтому возникают потери КПД за счет меньшей скорости последнего (четвертого) ротора, скорость которого необходимо повысить до уровня средней скорости всех роторов, в основном, за счет принудительного снижения скорости вращения первых роторов. Известна полезная модель Мобильная ветро-гидроэлектростанция (МВГЭС) патент RU 107828 Ul F03D 3/00 от 27.08.2011, содержащая роторные ветроэнергетические установки, расположенные на палубах параллельно установленных лодок, между которыми расположены магнитно-электрические генераторы, кинематически связанные с boats together with rotors installed on them. The method of installing a hydroelectric power station does not allow the passage of small craft and contributes to the collection of other floating objects. In addition, the design is cumbersome and requires the cost of its installation on site. The invention is also known patent DE 814879A, 02.08.2951, F03B 17/06, containing a watercraft fixed with cables with supports on the shore, a turbine with straight blades, the shaft of which is mounted in bearing bearings, with the possibility of vertical movement and kinematically connected with the electric generator, and ballast equipment, while the hydroelectric power station contains one row or more turbines installed in parallel on hollow platforms, sprockets are mounted on the turbine shafts, interconnected by chains, while to the watercraft in front of the rail attached to a lattice in the form of a wedge. The main common drawback of this and the previous inventions is the presence of a chain transmission between the rotors, which reduces the efficiency due to the loss of power on the mechanical transmission and the difference in the rotation speed of the first rotor and the last fourth rotor located sequentially behind the first, second and third rotors. The indicated difference in speeds arises due to the selection of power from the high-pressure head of water by the first rotor, then by the second rotor and third rotor, in this case the last fourth rotor perceives the high-speed head much lower than the first rotor, the chain transmission will equalize the rotation speeds, therefore, there are loss of efficiency for due to the lower speed of the last (fourth) rotor, the speed of which must be increased to the average speed of all rotors, mainly due to the forced reduction of the rotation speed p RO rotors. A utility model is known Mobile wind-hydroelectric power station (MVHES) patent RU 107828 Ul F03D 3/00 dated 08/27/2011, containing rotary wind power plants located on the decks of parallel installed boats, between which there are magnetic-electric generators kinematically connected with

ветроэнергетическими установками, что обеспечивает выработку электроэнергии одновременно от скоростного напора ветра и воды, а при отсутствии ветра МВГЭС работает как гидроэлектростанция. Недостатком данного патента является тот факт, что наличие ветра, особенно в средней полосе России, не всегда гарантировано, а использование энергии солнца для выработки электроэнергии не предусмотрено. Известны также конструкции наплавных (свободнопоточных) электростанций, Изложенные в книге Б.Б. Кажинский. Свободнопоточные гидроэлектростанции малой мощности. Под ред.А.И. Берга, Госэнергоиздат, М., 1950. Известно изобретение Ротор, патент RU 2246634 С2 F03D 3/00 от 20. 02. 2005, где в роторе типа ротора Угринского, содержащем пару лопастей, расположенных на диске симметрично относительно его оси вращения, согласно изобретению, дополнительно введена вторая пара лопастей и образованы для потока газа или жидкости рабочие поверхности сегментов от точек пересечения обеих пар лопастей до их окончания на периферии диска, причем для движения потока образованы сквозные каналы за счет удаления участков лопастей между точками их пересечения вблизи центра вращения. Основным недостатком данного изобретения является: наличие механической передачи, которая снижает КПД, лопасть явно воспринимает давление набегающего потока жидкости или газа, что препятствует вращению ротора. Из уровня техники авторам неизвестны конструкции МикроГЭС, представляющих полый цилиндр, в средней части которого размещен конфузор-диффузор, а в переходной части конфузора в диффузор компактно вертикально был бы размещен двухъярусный ротор Угринского с лопастями, имеющими гидродинамический профиль, причем лопасти верхнего яруса по отношению к лопастям второго яруса развернуты на 90°, и обладающие мобильными свойствами транспортирования по водной поверхности. Наиболее близким к заявленному техническому решению является Мобильная ветро-гидроэлектростанция, патент RU 107828 U1 F03D 3/00 от 27.08.2011, которая принята в качестве прототипа. Существенными отличиями СПМГЭС от wind power plants, which ensures the generation of electricity at the same time from the high-pressure head of wind and water, and in the absence of wind, the MHPP operates as a hydroelectric power station. The disadvantage of this patent is the fact that the presence of wind, especially in central Russia, is not always guaranteed, and the use of solar energy to generate electricity is not provided. Structures of floating (free-flowing) power plants are also known. Kazhinsky. Free-flow hydroelectric power of low power. Edited by A.I. Berga, Gosenergoizdat, M., 1950. The invention is known Rotor, patent RU 2246634 C2 F03D 3/00 from 20. 02. 2005, where in the rotor type of the rotor Ugrinsky containing a pair of blades located on the disk symmetrically about its axis of rotation, according to the invention additionally introduced a second pair of blades and formed for the flow of gas or liquid, the working surfaces of the segments from the intersection points of both pairs of blades to their end on the periphery of the disk, and for the movement of the flow formed through channels by removing portions of the blades between the points of their intersection sections near the center of rotation. The main disadvantage of this invention is: the presence of a mechanical transmission, which reduces the efficiency, the blade clearly perceives the pressure of the incoming flow of liquid or gas, which prevents the rotation of the rotor. From the prior art, the authors are not aware of MicroGES designs representing a hollow cylinder, in the middle part of which there is a confuser-diffuser, and in the transition part of the confuser a Ugrinsky rotor with blades having a hydrodynamic profile would be compactly vertically placed with the blades of the upper tier relative to the blades of the second tier are rotated 90 °, and possessing mobile transportation properties on the water surface. Closest to the claimed technical solution is the Mobile wind-hydroelectric power station, patent RU 107828 U1 F03D 3/00 from 08/27/2011, which is adopted as a prototype. Significant differences from SPMGES from

аналогов и прототипа являются: наличие полого цилиндрического корпуса, в средней части которого расположен конфузор-диффузор, причем в месте перехода конфузора в диффузор установлены соосно в вертикальной плоскости двухъярусный ротор Угринского, у которого лопасти верхнего яруса по отношению к лопастям нижнего яруса размещены со смещением равном 90°, причем лопасти двухъярусного ротора Угринского имеют гидродинамический профиль; наличие гидродинамического Профиля у лопастей двухъярусного ротора Угринского; наличие конфузора-диффузора, расположенного внутри полого цилиндрического корпуса СПМГЭС в средней его части, позволяет увеличить скорость потока воды в зоне перехода конфузора в диффузор не менее чем в 1,65-1,75 раза. Следует указать, что повышенная энергоэффективность СПМГЭС достигается не только за счет наличия конфузора-диффузора, а также за счет установки двухъярусного ротора Угринского в зоне перехода конфузора в диффузор, где скорость водяного потока будет максимальной. Причем лопасти гидродинамического профиля двухъярусного ротора Угринского установлены таким образом, что лопасти гидродинамического профиля верхнего яруса расположены со смещением на 90° относительно лопастей гидродинамического профиля нижнего яруса, что способствует равномерному вращению этих роторов. При этом зависимость вырабатываемого магнитоэлектрическим генератором (МЭГ) напряжения от скорости вращения двухъярусного ротора Угринского становится стабильной, по сравнению с одноярусным ротором Угринского, что улучшает качество вырабатываемой энергии и одновременно увеличивается КПД выработки электроэнергии. Кроме того, способ установки СПМГЭС на судоходных реках не мешает проходу плавсредств, а сама СПМГЭС может быть использована в качестве буя с сигнальными огнями. Указанные отличия обладают патентной новизной принятых технических решений по сравнению с аналогами и прототипом и решают поставленную задачу повысить энергоэффективность заявленной полезной модели. Сущность analogues and prototype are: the presence of a hollow cylindrical body, in the middle part of which there is a confuser-diffuser, and at the place where the confuser passes into the diffuser, the Ugrinsky bunk rotor is installed coaxially in the vertical plane, in which the upper tier blades are placed with an offset equal to the lower tier blades 90 °, and the blades of the two-tier rotor of Ugrinsky have a hydrodynamic profile; the presence of a hydrodynamic profile in the blades of a two-tier rotor of Ugrinsky; the presence of a confuser-diffuser located inside the SPMGES hollow cylindrical body in its middle part allows increasing the water flow rate in the zone of transition of the confuser to the diffuser by no less than 1.65-1.75 times. It should be noted that the increased energy efficiency of SPMHPP is achieved not only due to the presence of a confuser-diffuser, but also due to the installation of a two-tier Ugrinsky rotor in the zone where the confuser passes into the diffuser, where the water flow rate will be maximum. Moreover, the blades of the hydrodynamic profile of the bunk rotor of Ugrinsky are installed in such a way that the blades of the hydrodynamic profile of the upper tier are 90 ° offset relative to the blades of the hydrodynamic profile of the lower tier, which contributes to the uniform rotation of these rotors. At the same time, the dependence of the voltage generated by the magnetoelectric generator (MEG) on the speed of rotation of the two-tier rotor of Ugrinsky becomes stable compared to the single-tier rotor of Ugrinsky, which improves the quality of the generated energy and at the same time increases the efficiency of electricity generation. In addition, the method of installing SPMHPPs on navigable rivers does not interfere with the passage of watercraft, and the SPMHPP itself can be used as a buoy with signal lights. These differences have the patent novelty of the adopted technical solutions in comparison with analogues and prototype and solve the task to improve the energy efficiency of the claimed utility model. Essence

конструкций СПМГЭС представлена на следующих рисунках: на Фиг. 1 показан общий вид СПМГЭС сбоку; на Фиг. 2 показан общий вид СПМГЭС сверху; На Фиг. 3 показан общий вид СПМГЭС спереди; на Фиг. 4 показан общий вид СПМГЭС сбоку в разрезе; на Фиг. 5 показан вид СПМГЭС сверху в разрезе по Α-A; на Фиг. 6 показаны силы, действующие на лопасти гидродинамического профиля верхнего и нижнего ярусов ротора Угринского; на Фиг. 7 показана принципиальная блок-схема обеспечения электроэнергией потребителей и подогрева теплоносящей жидкости в полом торе. СПМГЭС содержит следующие составные части и детали: полый цилиндрический корпус 1; конфузор-диффузор 2, расположенный в средней части полого цилиндрического корпуса 1; полусферический прозрачный купол 3, установленный на верхней крышке полого цилиндрического корпуса 1; вентиляционные отверстия 4 с заглушками полусферического прозрачного купола 3; двухъярусный ротор Угринского 5; лопасти гидродинамического профиля верхнего яруса 6, лопасти гидродинамического профиля нижнего яруса 7, причем лопасти гидродинамического профиля верхнего яруса 6 и лопасти гидродинамического профиля нижнего яруса 7 повернуты на угол 90° относительно друг друга, сказанное позволяет обеспечить равномерное вращение двухъярусного ротора Угринского 5, стабильность вырабатываемого МЭГ напряжения и повысить КПД СПМГЭС; крепежное кольцо 8, соединяющее полусферический куцол 3 с полым цилиндрическим корпусом 1; крепежные резьбовые элементы 9; устойчивость СПМГЭС на воде обеспечивается килем 10, в передней части киля 10 имеется отверстие 11, служащее для крепления транспортировочного троса 12; якорь с тросом 13, служащий для удержания СПМГЭС на водной поверхности; радиально упорные подшипники 14 вала 15 двухъярусного ротора Угринского 5; радиально упорные подшипники 16 вала 17 магнитоэлектрического генератора (МЭГ) 18, расположенного под полусферическим прозрачным куполом 3; соединительную муфту 19 вала 15 двухъярусного ротора Угринского 5 и вала 17 МЭГ 18; корпус 20 МЭГ 18; SPMHPP structures are presented in the following figures: in FIG. 1 shows a side view of the SPMPHES; in FIG. 2 shows a top view of SPMHPPs; In FIG. Figure 3 shows a front view of the SPMHPP; in FIG. Figure 4 shows a cross-sectional side view of SPMHPP; in FIG. 5 shows a top view of SPMHPPs in section along Α-A; in FIG. 6 shows the forces acting on the blades of the hydrodynamic profile of the upper and lower tiers of the Ugrinsky rotor; in FIG. 7 shows a schematic block diagram of the provision of electricity to consumers and heating of the coolant in the hollow torus. SPMGES contains the following components and details: hollow cylindrical body 1; a confuser-diffuser 2 located in the middle part of the hollow cylindrical body 1; hemispherical transparent dome 3 mounted on the top cover of the hollow cylindrical body 1; ventilation holes 4 with caps of a hemispherical transparent dome 3; Ugrinsky 5 two-tier rotor; the blades of the hydrodynamic profile of the upper tier 6, the blades of the hydrodynamic profile of the lower tier 7, and the blades of the hydrodynamic profile of the upper tier 6 and the blades of the hydrodynamic profile of the lower tier 7 are rotated 90 ° relative to each other, which allows for uniform rotation of the two-tier rotor of Ugrinsky 5, the stability of the generated MEG voltage and increase the efficiency of SPMHES; a fixing ring 8 connecting the hemispherical chuckol 3 with the hollow cylindrical body 1; fastening threaded elements 9; The stability of SPMGES on water is provided by keel 10, in the front of keel 10 there is an opening 11, which serves to fasten the transport cable 12; an anchor with a cable 13, serving to hold SPMHES on the water surface; angular contact bearings 14 of the shaft 15 of the bunk rotor of Ugrinsky 5; angular contact bearings 16 of the shaft 17 of the magnetoelectric generator (MEG) 18 located under the hemispherical transparent dome 3; the coupling sleeve 19 of the shaft 15 of the bunk rotor of Ugrinsky 5 and the shaft 17 of the MEG 18; building 20 MEG 18;

обмотки катушек 21, расположенные на корпусе 20 МЭГ 18; магниты (Nd Fe В) 22, расположенные на роторе 23 МЭГ 18; нижнюю крышку 24 радиально упорного подшипника 14 вала 15 двухъярусного ротора Угринского 5; верхнюю крышку 25 радиально упорного подшипника 16 вала 17 МЭГ 18; литиевые аккумуляторные батареи 26 (ЛАКБ), котроллер заряда-разряда 27; инвертор 28, которые размещены внутри полого цилиндрического корпуса; полый тор 29 (Фиг. 1), содержащий теплоаккумулирующую жидкость 30 на основе этиленгликоля; круговой термоэлектрический нагреватель (КТЭН) 31, расположенный внутри полого тора 29 (Фиг. 4); навигационные огни 32; электронный контроллер за расходом электрической энергии 33 (ЭКРЭ); кнопки «зима» 34 и «лето» 35 (Фиг. 5); защитную сетку 36, которая установлена на входе в конфузор конфузора-диффузора; датчик освещенности (ДО) 37 (Фиг. 1). Работа СПМГЭС осуществляется следующим образом: вначале СПМГЭС перемещается, с помощью транспортировочного троса 12 закрепленного в отверстии 11 на место постоянной эксплуатации, где с помощью троса с якорем 13 крепится ко дну реки или ручья. В этом случае вода поступает в конфузор-диффузор 2, где ускоряется, и далее на лопасти гидродинамического профиля верхнего яруса 6 и на лопасти гидродинамического профиля нижнего яруса 7 двухъярусного ротора Угринского 5, который установлен в месте перехода конфузора -диффузора 2 в его диффузорную часть. Ориентировочно, с учетом потерь, скорость водяного потока увеличивается не менее чем в 1,65-1,75 раза в месте перехода конфузора-диффузора 2 в его диффузорную часть, при условии, что площадь входного сечения конфузора-диффузора 2 не менее чем в два раза больше площади поперечного сечения в месте перехода конфузора-диффузора 2 в его диффузорную часть. Ускоренный конфузором-диффузором 2 поток воды воздействует на лопасти гидродинамического профиля верхнего яруса 6 и лопасти гидродинамического профиля нижнего яруса 7 двухъярусного ротора Угринского 5. При этом воздействии возникают силы F₁ F₂, F_3; создающие крутящий момент Μ_крв в верхнем ярусе winding coils 21 located on the housing 20 of the MEG 18; magnets (Nd Fe B) 22 located on the rotor 23 of the MEG 18; the bottom cover 24 of the angular contact bearing 14 of the shaft 15 of the bunk rotor Ugrinsky 5; the top cover 25 of the angular contact bearing 16 of the shaft 17 of the MEG 18; lithium batteries 26 (LAKB), charge-discharge controller 27; inverter 28, which are placed inside the hollow cylindrical body; hollow torus 29 (Fig. 1) containing ethylene glycol-based heat storage liquid 30; a circular thermoelectric heater (KTEN) 31 located inside the hollow torus 29 (Fig. 4); navigation lights 32; electronic controller for the consumption of electric energy 33 (ECRE); buttons "winter" 34 and "summer" 35 (Fig. 5); a protective grid 36, which is installed at the entrance to the confuser of the confuser-diffuser; light sensor (DO) 37 (Fig. 1). The work of the SPMHPP is as follows: first, the SPMHPP is moved, using the transportation cable 12 fixed in the hole 11 to the place of constant operation, where it is attached to the bottom of the river or stream using a cable with an anchor 13. In this case, water enters the diffuser-diffuser 2, where it is accelerated, and then to the blades of the hydrodynamic profile of the upper tier 6 and to the blades of the hydrodynamic profile of the lower tier 7 of the Ugrinsky 5 two-tier rotor, which is installed at the junction of the diffuser-diffuser 2 into its diffuser part. Tentatively, taking into account losses, the water flow rate increases at least 1.65-1.75 times at the junction of the confuser-diffuser 2 into its diffuser part, provided that the input cross-sectional area of the confuser-diffuser 2 is not less than two times the cross-sectional area at the junction of the confuser-diffuser 2 in its diffuser part. The water flow accelerated by the confuser-diffuser 2 acts on the blades of the hydrodynamic profile of the upper tier 6 and the blades of the hydrodynamic profile of the lower tier 7 of the Ugrinsky two-tier rotor 5. With this action, forces F ₁ F ₂ , F ₃ arise _; creating torque Μ _krv in the upper tier

и силы F₄, F₅ F₆, F₇ создающие крутящий момент М_крн в нижнем ярусе, причем сумма этих крутящих моментов М_кр больше, чем у классического одноярусного ротора Угринского за счет применения гидродинамического профиля лопастей 6 и 7 нижнего и верхнего, соответственно, двухъярусного ротора Угринского 5 (Фиг. 6). Кроме того, поворот лопастей гидродинамического профиля верхнего 6 и нижнего 7 ярусов на 90° относительно друг друга дополнительно позволил увеличить коэффициент использования энергии потока воды до 0,47-0,48. Суммарный крутящий момент М_кр с помощью вала 15 двухъярусного ротора Угринского 5 передается посредством соединительной муфты 19 на вал 17 МЭГ 18. Вал 17 МЭГ 18 неподвижно соединен с роторами 23 МЭГ 18. На торцевой поверхности этих роторов 23 расположены магниты (Nd Fe В) 22, напротив магнитов 22 на корпусе 20 МЭГ 18 расположенные обмотки катушек 21. Под действием крутящего момента М_кр магниты 22 вращаются, при этом магнитные силовые линии пересекают обмотки катушек 21, возникает ЭДС (вырабатывается электрический ток). Электрический ток через котроллер заряда-разряда 27 передается в ЛАКБ 26, где и накапливается. Накопленная в ЛАКБ 26 электрическая энергия поступает в инвертор 28, где преобразуется в напряжение 220 вольт 50 Гц и подается потребителям. Следует указать, что для СПМГЭС мощностью до 3 кВт эксплуатация на реках, которые в зимнее время имеют ледяной покров, не рекомендуется. В зимнее время на реках с ледяным покровом для обеспечения эксплуатация СПМГЭС мощностью от 3 кВт и более предусматривается 5%-8% выработанной МЭГ электроэнергии на подогрев теплоаккумулирующей жидкости 30 на основе этиленгликоля, находящейся в защитном полом торе 29, что предотвращает действие ледяного сдавливания на полый цилиндрический корпус 1, обеспечивая выработку электроэнергии круглогодично. Крепежное кольцо соединяет полусферический купол с полым цилиндрическим корпусом с помощью крепежных резьбовых элементов. Полусферический прозрачный купол 3 служит для защиты МЭГ 18 и навигационных огней от воздействия and forces F ₄ , F ₅ F ₆ , F ₇ creating a torque M _krn in the lower tier, and the sum of these torques M _{kr is} greater than that of the classic single-tier Ugrinsky rotor due to the use of the hydrodynamic profile of the lower and upper blades 6 and 7, respectively , a two-tier rotor of Ugrinsky 5 (Fig. 6). In addition, the rotation of the blades of the hydrodynamic profile of the upper 6 and lower 7 tiers by 90 ° relative to each other additionally increased the utilization of the energy of the water flow to 0.47-0.48. The total torque M _cr using shaft 15 of the Ugrinsky 5 bunker rotor 5 is transmitted via a coupling 19 to the shaft 17 of the MEG 18. The shaft 17 of the MEG 18 is fixedly connected to the rotors 23 of the MEG 18. On the end surface of these rotors 23 are magnets (Nd Fe B) 22 opposite the magnets 22 on the housing 20 of the MEG 18 are located the windings of the coils 21. Under the influence of a torque M _{cr, the} magnets 22 rotate, while the magnetic lines of force cross the windings of the coils 21, an EMF is generated (electric current is generated). Electric current through the charge-discharge controller 27 is transmitted to LAKB 26, where it accumulates. The electric energy stored in LAKB 26 is supplied to the inverter 28, where it is converted to a voltage of 220 volts 50 Hz and supplied to consumers. It should be noted that for SPMHPPs with power up to 3 kW operation on rivers that have ice cover in winter is not recommended. In winter, on rivers with ice cover, to ensure the operation of SPMHPPs with a capacity of 3 kW or more, 5% -8% of the electricity generated by the MEG is provided for heating the heat storage liquid 30 based on ethylene glycol located in the protective hollow torus 29, which prevents the effect of ice compression on the hollow a cylindrical body 1, providing power generation year-round. A mounting ring connects the hemispherical dome to the hollow cylindrical body using threaded fasteners. The hemispherical transparent dome 3 serves to protect the MEG 18 and navigation lights from exposure

атмосферных осадков. СПМГЭС может устанавливаться на судоходных реках и исполнять роль бакена, поэтому предусмотрены навигационные огни 32, обеспечивающие безопасность прохода плавсредств в темное время суток. Навигационные огни 32 включаются по сигналу датчика освещенности 37. В целях осуществления контроля над количеством выработанной электроэнергии и за ее расходом используется электронный контроллер за расходом электрической энергии 33, который в реальном масштабе времени выдает график выработанной электроэнергии в кВт за сутки, месяц и год. Датчик освещенности 37 в автоматическом режиме при наступлений сумерек подключает навигационные огни 32. В зимнее время в случае образования ледяного покрова на водной поверхности с помощью кнопки «зима» 34 к инвертору 28 подключается КТЭН 31, который подогревает теплоаккумулирующую жидкость 30 в защитном полом торе 29, вентиляционные отверстия 4 закрываются заглушками. В случае отсутствия ледяного покрова и в летнее время эксплуатации СПМГЭС нажимают кнопку «лето» 35, которая отключает КТЭН 31 от инвертора 28. В летнее время года с вентиляционных отверстий 4 полусферического прозрачного купола 3 снимаются заглушки. Для защиты аквакультуры и двухъярусного ротора Угринского 5 от повреждений на входе в конфузор-диффузор 2 с помощью стандартных резьбовых соединений (не обозначены) устанавливается защитная сетка 36.precipitation. SPMGES can be installed on navigable rivers and play the role of a beacon; therefore, navigation lights 32 are provided to ensure the safety of passage of boats in the dark. Navigation lights 32 are turned on by a signal from the light sensor 37. In order to control the amount of generated electricity and its consumption, an electronic controller is used for the consumption of electric energy 33, which in real time gives a graph of the generated electricity in kW per day, month and year. The light sensor 37 in automatic mode, at dusk, connects navigation lights 32. In winter, in the event of ice formation on the water surface using the “winter” button 34, KTEN 31 is connected to inverter 28, which heats the heat-accumulating liquid 30 in the protective hollow torus 29, ventilation holes 4 are closed with plugs. In the absence of ice cover and during the summer operation of SPMHPPs, they press the “summer” button 35, which disconnects the KTEN 31 from the inverter 28. In summer, plugs are removed from the ventilation openings 4 of the hemispherical transparent dome 3. To protect aquaculture and the Ugrinsky 5 two-tier rotor from damage at the inlet to the confuser-diffuser 2, protective net 36 is installed using standard threaded connections (not marked).

Claims

Free-flow micro hydroelectric power station containing a hollow cylindrical body; a confuser-diffuser located in the middle of the hollow cylindrical body; a hemispherical transparent dome having ventilation holes with plugs and connected by fastening threaded elements to a hollow cylindrical body using a mounting ring; a keel with a hole in the front part for securing the transport cable, a Ugrinsky two-tier rotor with a shaft installed in the zone of transition of the confuser part of the confuser-diffuser to its diffuser part, and the Ugrinsky two-tier rotor blades having a hydrodynamic profile of both the upper and lower tiers , rotated 90 ° relative to each other, angular contact bearings serve to install the shaft of a two-tier rotor Ugrinsky; magnetoelectric generator with a shaft, which is installed in angular contact bearings; a coupling mounted between the shafts of the bunk rotor of the Ugrinsky and magnetoelectric generator; the magnetoelectric generator housing, where the coil windings are located; magnets (Nd Fe B) located on the end surface of the rotors of the magnetoelectric generator, and opposite the magnets (Nd Fe B) on the body of the magnetoelectric generator are coil windings; an anchor with a cable, which serves to hold a free-flow micro hydroelectric power station on the water surface; hollow torus of a hollow cylindrical body; ethylene glycol-based heat storage fluid inside the hollow torus; circular thermoelectric heater, which is located inside the hollow torus; lithium batteries, charge-discharge controller, inverter, electronic controller for the consumption of electrical energy with buttons "winter" and "summer"; navigation lights installed inside a hemispherical transparent dome; light sensor; a protective grid, which is installed at the entrance to the confuser of the confuser-diffuser.