RU2164622C1

RU2164622C1 - River-bottom power station

Info

Publication number: RU2164622C1
Application number: RU99113792/06A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Гинкулов
Original assignee: Гинкулов Георгий Владимирович
Priority date: 1999-06-23
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2001-03-27

Abstract

FIELD: hydroelectric power stations. SUBSTANCE: power station has several parallel triple-cable flexible shafts mounting water wheels similar to ship propellers. Cables are tied on one end to bearings secured to pulleys arranged throughout entire length of power cable laid on river bottom and joined together by means of cable sections at equal distance between them so that water-wheel blades on one flexible shaft do not contact those on adjacent shaft. Ends of power cable are fastened on river-bank bits driven in bottom of man-made bays. Other ends of flexible shafts are coupled with generators mounted in powerhouse. Two adjacent shafts rotate in opposite directions. All water wheels mounted on flexible shafts are spaced apart through foam plastic bushings which hold water wheels near river bottom under effect of river current. Only first water wheel, as counted from powerhouse, is locked in position on each flexible shaft. Sections of flexible shafts close to power cable are slightly raised above river bottom by means of extended trihedral pyramids with longitudinal-axial holes passing flexible cables to prevent contact between water-wheel blades and river bottom. EFFECT: provision for power generation without disturbing normal river shipping. 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетикe, к строительству гидроэлектростанции донного типа, не требующей строительства плотины. The invention relates to hydropower, to the construction of a hydroelectric plant of the bottom type, which does not require the construction of a dam.

Известна свободнопоточная гирляндная гидросиловая установка, содержащая несколько параллельно расположенных гирлянд поперечных турбин. Каждая последующая гирлянда затяжеляется дополнительными грузами или весом конструкции турбин настолько, чтобы она погружалась в слой потока с энергией, не утилизированной предыдущей гирляндой (см. авторское свидетельство СССР N 1900284 A, МПК 7 F 03 В 17/00, 30.01.1967). Known free-flow garland hydraulic power plant containing several parallel arranged garlands of transverse turbines. Each subsequent garland is laden with additional weights or the weight of the turbine structure so that it is immersed in a stream layer with energy not utilized by the previous garland (see USSR author's certificate N 1900284 A, IPC 7 F 03 B 17/00, 01/30/1967).

Данная установка нарушает судоходство по реке. This installation disrupts river navigation.

Известна свободнопоточная гидроэнергетическая установка, содержащая закрепленные на силовом тросе турбины. Динамическая опора установки выполнена в виде поперечного ротора, соединенного с трубчатым поворотным кожухом. На фронтальной опоре установлен кожух и мультипликатор, состоящий из шестерни и двух зубчатых колес. Трос пропущен через кожухи на фронтальной и конечной опорах и образует петлю с двумя параллельными ветвями. Концы троса закреплены на противоположных цапфах зубчатых колес. Турбины закреплены на силовом тросе с возможностью вращения в противоположные стороны на разных его ветвях. Шестерня мультипликатора соединена с генератором (см. патент Российской Федерации N 2049929 C1, МПК 7 F 03 В 17/00, 10.12.1995). Known free-flow hydropower installation containing mounted on the power cable of the turbine. The dynamic support of the installation is made in the form of a transverse rotor connected to a tubular rotary casing. A casing and a multiplier consisting of a gear and two gears are mounted on the front support. The cable is passed through the casings on the front and end supports and forms a loop with two parallel branches. The ends of the cable are fixed on opposite axles of gears. The turbines are mounted on a power cable with the possibility of rotation in opposite directions on its different branches. The gear of the multiplier is connected to the generator (see the patent of the Russian Federation N 2049929 C1, IPC 7 F 03 17/00, 12/10/1995).

Однако и данная установка нарушает судоходство по реке в месте ее расположения. However, this installation also violates navigation on the river at its location.

Задачей изобретения является создание русловой гидроэлектростанции, не нарушающей судоходство по реке и ее экологию. The objective of the invention is the creation of a channel hydroelectric station, not violating navigation on the river and its ecology.

Данный технический результат достигается за счет того, что с помощью системы тросов (канатов) гидротурбины расположены около самого дна реки и равномерно рассредоточены от берега до берега, не нарушая судоходство реки и экологию. This technical result is achieved due to the fact that with the help of a system of cables (ropes), the turbines are located near the bottom of the river and are evenly dispersed from coast to coast, without disturbing the navigation of the river and the environment.

Изобретение поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Гидротурбины 1 подобны по своей конструкции гребным винтам судов, но изготавливать их надо из легкого прочного материала. В центральной части гидротурбин 1 выполнены три отверстия. Трехтросовый гибкий вал 2 пропускается в эти отверстия через все гидротурбины 1. Между гидротурбинами 1 на гибкий вал 2 надо монтировать длинные втулки 3, изготовленные из прочного пенопласта, которые удерживают на плаву (без течения) все гибкие валы 2, но под действием течения воды они будут вращаться около самого дна реки. Hydroturbines 1 are similar in design to the propellers of ships, but they must be made from lightweight, durable material. In the Central part of the turbine 1 has three holes. A three-cable flexible shaft 2 is passed into these holes through all the hydraulic turbines 1. Between the hydraulic turbines 1 on the flexible shaft 2 it is necessary to mount long bushings 3 made of durable foam, which keep all flexible shafts 2 afloat, but under the influence of the water flow they will rotate near the bottom of the river.

Одни концы 4 всех гибких валов 2 привязаны к подшипникам 5 (т.е. каждый гибкий вал 2 привязан к своему подшипнику 5), а подшипники 5 соответственно скреплены с роликовыми блоками 6, а блоки 6 скреплены между собой отрезками тросов на равных расстояниях друг от друга на силовом тросе 7 и по всей его длине, т. е. от одного берега до другого. Концы этого силового троса 7 крепятся на береговых сваях - битенгах 8, забитых в дно искусственных заливчиков 9 и 10, сооруженных специально для битенгов 8. Глубина заливчиков 9 и 10 должна приближаться к уровню дна реки. Это необходимо для того, чтобы силовой трос 7 лежал на дне реки. One ends 4 of all flexible shafts 2 are tied to bearings 5 (i.e., each flexible shaft 2 is tied to its bearing 5), and bearings 5 are respectively fastened to roller blocks 6, and blocks 6 are fastened to each other by segments of cables at equal distances from each other friend on the power cable 7 and along its entire length, i.e. from one coast to the other. The ends of this power cable 7 are mounted on coastal piles - bitengs 8, driven into the bottom of artificial fillers 9 and 10, built specifically for bitens 8. The depth of the fillers 9 and 10 should be close to the level of the river bottom. This is necessary so that the power cable 7 lay at the bottom of the river.

Другие концы 11 всех гибких валов 2 вращают тихоходные генераторы 12, установленные в здании 13 данной ГЭС. Монтировать гидротурбины 1 на гибкий вал 2 надо так, чтобы у любых двух соседних гибких валов 2 направление их вращения было противоположным, но для этого надо изготавливать гидротурбины 1 так, чтобы половина числа всех гидротурбин 1 были правого вращения (при четном числе гибких валов 2), а другая половина - левого вращения. Все гидротурбины 1 на гибком валу 2 отделены друг от друга длинными прочными втулками 3, и благодаря этому все гидротурбины 1 будут приподняты от дна. Таким образом, гидротурбины 1 будут захватывать всю ширину реки и всю длину данного участка реки с быстрым течением, т.е. захватывать половину кинетической энергии воды на данном участке реки. На каждом гибком валу 2 от осевого смещения по нему гидротурбин 1 в сторону течения воды зафиксирована зажимом 14 только одна гидротурбина 1, т.е. только первая, считая от здания ГЭС. Примерно от этого зажима 14 все гибкие валы 2 направлены к зданию ГЭС. Для вывоза всех гидротурбин 1 в воду и подъема их на берег предусмотрено устройство, состоящее из четырех лебедок. Одна лебедка 15 служит для вывоза всех гидротурбин 1 в воду, причем одновременного вывоза, так как все роликовые блоки 6 связаны между собою на одинаковом расстоянии друг от друга отрезками тросов 16, но на таком расстоянии, чтобы лопасти гидротурбин 1 любого гибкого вала 2 не касались лопастей гидротурбин 1 соседнего вала 2. Две лебедки 17 и 18 служат для одновременной швартовки к берегу всех гибких валов 2, лебедка 19 служит для подъема на берег всех гибких валов 2, но не всех одновременно, а по одному валу 2, начиная с ближнего. The other ends 11 of all flexible shafts 2 rotate low-speed generators 12 installed in the building 13 of this hydroelectric power station. Mount the turbines 1 on the flexible shaft 2 so that for any two adjacent flexible shafts 2 the direction of rotation is opposite, but for this it is necessary to produce the turbines 1 so that half the number of all the turbines 1 are clockwise (with an even number of flexible shafts 2) and the other half - left rotation. All hydraulic turbines 1 on the flexible shaft 2 are separated from each other by long strong bushings 3, and due to this all hydraulic turbines 1 will be raised from the bottom. Thus, hydraulic turbines 1 will capture the entire width of the river and the entire length of a given section of the river with a fast flow, i.e. capture half the kinetic energy of water in a given section of the river. On each flexible shaft 2 from the axial displacement along it of the turbines 1 in the direction of the flow of water, only one turbine 1 is fixed by the clamp 14, i.e. only the first, counting from the building of the hydroelectric power station. From approximately this terminal 14, all flexible shafts 2 are directed toward the HPP building. For the removal of all hydraulic turbines 1 into the water and lifting them ashore, a device consisting of four winches is provided. One winch 15 is used for the export of all hydraulic turbines 1 into water, and at the same time, since all roller blocks 6 are connected to each other at equal distances from each other by segments of cables 16, but at such a distance that the blades of hydraulic turbines 1 of any flexible shaft 2 do not touch blades of hydraulic turbines 1 of the adjacent shaft 2. Two winches 17 and 18 serve for simultaneous mooring to the shore of all flexible shafts 2, the winch 19 serves to lift ashore all flexible shafts 2, but not all at the same time, but along one shaft 2, starting from the nearest one.

Для того, чтобы гидротурбины 1, находящиеся вблизи силового троса r, не скребли дно реки надо, чтобы в этом месте находились легкие прочные трехгранные пирамиды 22 с продольно-осевыми отверстиями, в которые пропущены гибкие валы 2. Пирамиды 22 своими вершинами обращены навстречу течению воды. Пирамиды 22 лежат на дне, они не вращаются и поэтому трение гибкого вала 2 с пирамидой 22 должно быть очень малым. In order for the hydraulic turbines 1, located near the power cable r, not to scrape the bottom of the river, it is necessary to have lightweight strong trihedral pyramids 22 with longitudinally axial holes in which flexible shafts 2 are passed. Pyramids 22 with their peaks facing the water flow . The pyramids 22 lie at the bottom, they do not rotate, and therefore the friction of the flexible shaft 2 with the pyramid 22 should be very small.

В зимнее время надо предусмотреть подогрев воды бойлерами, но только в тех местах, где тросы соприкасаются с поверхностью воды. Для защиты ГЭС от весеннего ледохода надо соорудить земляную насыпь 20 и рядом с ней береговую стенку 21 для отвода льда от берега. Землю для насыпи 20 использовать ту, которая вынималась при сооружении заливчика 10. In winter, it is necessary to provide for water heating by boilers, but only in those places where the cables come into contact with the surface of the water. To protect the hydroelectric power station from spring ice drift, it is necessary to build an earthen embankment 20 and a coastal wall 21 next to it to divert ice from the coast. Land for embankment 20 to use the one that was excavated during the construction of the creek 10.

Если на данном участке реки бывают ежегодные весенние заторы, то надо сооружать еще прибрежные ледоломы-ледорезы 23. Ролики 24 приближают тросы от лебедок 15, 17 и 19 к уровню дна заливчиков 9 и 10, а значит - и к уровню дна реки. If there are annual spring jams in this section of the river, then coastal icebreakers-ice cutters 23 must be built. Rollers 24 bring the cables from winches 15, 17 and 19 closer to the bottom level of the coves 9 and 10, and therefore to the level of the bottom of the river.

Весь берег реки, начиная от заливчика 10 до здания ГЭС, надо сгладить до пляжной формы. The entire riverbank, starting from Bay 10 to the hydroelectric power station building, needs to be flattened to the beach form.

Claims

A hydroelectric power station containing several parallel three-cable flexible shafts with hydraulic turbines similar to ship propellers, one ends of which are tied to their bearings, fastened to roller blocks installed along the entire length of the power cable lying on the bottom of the river and interconnected by segments of cables on equal distances from each other without contact of the blades of the hydroturbines of one flexible shaft with the blades of the hydroturbines of the adjacent shaft, and the ends of the power cable are fixed on coastal piles - biten They are driven into the bottom of artificial shafts, the other ends of the flexible shafts are connected to the generators installed in the building of the hydroelectric power station, while the directions of rotation of the two adjacent shafts are opposite, all the hydraulic turbines on the flexible shafts are separated from each other by foam sleeves, which provide the location of the hydraulic turbines under the action of the river flow near the bottom of the river, and on each flexible shaft, only the first turbine from the building of the hydroelectric power station is fixed with a clamp, sections of flexible shafts located near the power cable, taken from the bottom of the river to prevent the contact of the blades of hydraulic turbines with the bottom of the river through elongated trihedral pyramids with longitudinally axial holes into which flexible shafts are passed.