RU2300662C1

RU2300662C1 - Run-of-water hydroelectric power station

Info

Publication number: RU2300662C1
Application number: RU2005135838/06A
Authority: RU
Inventors: Магомед Магомедарипович Магомедов (RU); Магомед Магомедарипович Магомедов; Людмила Анатольевна Алексеева (RU); Людмила Анатольевна Алексеева; Анатолий Георгиевич Кондратьев (RU); Анатолий Георгиевич Кондратьев
Original assignee: Магомед Магомедарипович Магомедов
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2007-06-10

Abstract

FIELD: hydraulic power engineering.

SUBSTANCE: invention is designed for generating energy by damless method. Design peculiarity of hydroelectric power station is that inlet branch of hydroelectric power station is made V-shaped with angular gear wheel forming lowering and lifting branches with angle in between equal to 46-90 degrees. Blades are arc-shaped, line connecting ends of blade arc being square to flexible member, i.e. wire rope on which they are installed. To impart rigidity to blades, each blade is hinge-connected by tie rods with axle of preceding blade.

EFFECT: increased traction force of blades.

2 dwg

Description

Русловая гидроэлектростанция предназначена для применения в энергетике в качестве средства малой энергетики для выработки электроэнергии бесплотинным методом.A channel hydroelectric power station is intended for use in the energy sector as a means of small energy for generating electricity by the damless method.

Известна русловая гидроэлектростанция (ГЭС) по патенту RU №2171910 («Изобретатель и рационализатор» №1, 2005 г). Русловая ГЭС предназначена для выработки электроэнергии на реках, поверхность которых покрывается льдом. Конструктивно ГЭС включает в себя корпус, в котором размещены гидроколеса с лопастями, соединенные с редуктором и электрогенератором. Для увеличения скорости потока воды при входе в установку и для снижения скорости потока воды при выходе из установки, гидроколеса размещены между двумя стенками, образующими конфузорный и диффузорный каналы.Known channel hydroelectric power station (HES) according to patent RU No. 2171910 ("Inventor and rationalizer" No. 1, 2005). The riverbed hydroelectric station is designed to generate electricity on rivers whose surface is covered with ice. Structurally, a hydroelectric power station includes a housing in which hydro-wheels with blades are placed, connected to a gearbox and an electric generator. To increase the speed of the water flow at the entrance to the installation and to reduce the speed of the water flow at the exit of the installation, hydrowheels are placed between the two walls forming the confuser and diffuser channels.

Недостаток приведенной конструкции заключается в том, что для уменьшения сопротивления той части лопастей, которые движутся на встречу потоку воды, они по линии диаметра гидроколеса заглублены в одну из стенок. А это снижает эффективность гидроэлектростанции.The disadvantage of this design is that in order to reduce the resistance of that part of the blades that move towards the water flow, they are buried along one of the diameters of the wheel to one of the walls. And this reduces the efficiency of the hydroelectric power station.

Известна также бесплотинная русловая ГЭС по патенту RU 2166664 («Изобретатель и рационализатор» №5, 2005 г.). Конструктивно ГЭС состоит из плавучей платформы, на которой размещены зубчатые колеса, входящие в зацепление со звеньями цепи (гибкого элемента). К гибким элементам шарнирно закреплены прямоугольные лопасти, которые расположены под углом 20-50 градусов к направлению потока воды и образуют относительно направления потока воды надводную и подводную ветви. Лопасти закреплены на гибком элементе таким образом, что межлопастные промежутки одной ветви перекрываются лопастями другой ветви. Платформа снабжена направляющими, по которым лопасти скользят своими ребрами, обеспечивая постоянный угол наклона относительно направления потока. Зубчатые колеса соединены с энергоагрегатом (мультиплексором для увеличения оборотов и электрогенератором). Для предотвращения разворачивания ГЭС по отношению к вектору потока, плавучий корпус привязан к берегам реки тросами.Also known is a damless river hydroelectric power station according to patent RU 2166664 ("Inventor and rationalizer" No. 5, 2005). Structurally, a hydroelectric power station consists of a floating platform on which gears are placed that engage with chain links (a flexible element). Rectangular blades are pivotally attached to the flexible elements, which are located at an angle of 20-50 degrees to the direction of water flow and form a surface and underwater branches relative to the direction of water flow. The blades are fixed to the flexible element in such a way that the inter-blade spaces of one branch overlap with the blades of the other branch. The platform is equipped with guides along which the blades slide with their ribs, providing a constant angle of inclination relative to the direction of flow. The gears are connected to the power unit (multiplexer for increasing revolutions and an electric generator). To prevent the deployment of the hydroelectric power station in relation to the flow vector, the floating hull is tied to the banks of the river with cables.

Недостатки приведенной конструкции заключаются в том, чтоThe disadvantages of this design are that

- равнодействующая направления движения лопасти не соответствует равнодействующей гидродинамической силы, воздействующей на лопасть.- the resultant direction of motion of the blade does not correspond to the resultant hydrodynamic force acting on the blade.

- увеличиваются потери движущей силы на трение лопастей о направляющие.- increases the loss of driving force on the friction of the blades on the guides.

- при огибании одного из валов, лопасти движутся навстречу потоку воды.- when bending around one of the shafts, the blades move towards the flow of water.

- наблюдается перепад уровня между секциями лопастей, что снижает энергию потока.- there is a level difference between the sections of the blades, which reduces the flow energy.

- Прямолинейная форма лопасти снижает ее прочность и коэффициент гидродинамического сопротивления; снижается коэффициент использования гидродинамической силы, воздействующей на лопасть.- The rectilinear shape of the blade reduces its strength and the coefficient of hydrodynamic resistance; the coefficient of use of the hydrodynamic force acting on the blade decreases.

- лопасти находятся в состоянии неустойчивого равновесия и под воздействием потока, прокрутившись вокруг оси, могут прижаться к направляющим двумя противоположными сторонами.- the blades are in a state of unstable equilibrium and under the influence of the flow, scrolling around the axis, can be pressed against the guides with two opposite sides.

- вследствие того, что за лопастями образуется зона с турбулентным потоком, для увеличения тяговой силы лопасти приходится разносить далеко друг от друга.- due to the fact that behind the blades a zone with a turbulent flow is formed, to increase the traction force, the blades have to be spaced far apart.

Целью данного изобретения. является повышение тяговой силы русловой ГЭС. Достигается поставленная цель тем, что подводная ветвь гидроэлектростанции выполнена V-образной, образуя погружную и подъемную подветви. Угол между подветвями равен 46-90 градусов, а сами лопасти выполнены дугообразными, причем линия, соединяющая концы дуги лопасти, перпендикулярна гибкому элементу. Каждая лопасть шарнирно соединена тягами с осью предыдущей лопасти.The purpose of this invention. is to increase the traction force of the riverbed hydroelectric power station. The goal is achieved in that the underwater branch of the hydroelectric power station is V-shaped, forming submersible and lifting sub-branches. The angle between the subbranches is 46-90 degrees, and the blades themselves are made arcuate, and the line connecting the ends of the arc of the blade is perpendicular to the flexible element. Each blade is pivotally connected by rods to the axis of the previous blade.

Устройство русловой ГЭС разъяснено чертежами. На фиг.1 приведен общий вид, на фиг.2 приведена конструкция лопастей и способ их крепления.The design of the channel hydroelectric station is explained by the drawings. Figure 1 shows a General view, figure 2 shows the design of the blades and the method of attachment.

Русловая ГЭС включает в себя раму 1, на которой установлены зубчатые колеса 2. Зубчатые колеса огибает гибкий элемент 3. В качестве гибкого элемента может быть применена цепь, трос, и т.д. На гибком элементе шарнирно установлены дугообразные лопасти 4. Рама снабжена поплавками 5, на которой смонтирована энергоустановка (электрогенератор с мультиплексором) 6, приводимая во вращение шкивами (зубчатыми колесами) 7 с ременной (или цепной) передачей 8. Шкивы установлены на валах энергоустановки и зубчатого колеса.The main hydropower station includes a frame 1 on which gears 2 are mounted. The gears are enveloped by a flexible element 3. A chain, a cable, etc. can be used as a flexible element. Arched blades 4 are pivotally mounted on the flexible element. The frame is equipped with floats 5 on which the power plant (electric generator with multiplexer) 6 is mounted, driven by pulleys (gears) 7 with a belt (or chain) transmission 8. Pulleys are mounted on the shafts of the power plant and gear wheels.

Лопасти снабжены кронштейнами 9, через которые проходит ось 10, свободно вращаясь вокруг нее. Ось на концах снабжена прижимами 11 и 12, между которыми зажат гибкий элемент (в качестве гибкого элемента в данной конструкции выбран трос). Чтобы лопасти не двигались вдоль оси, служат стопорные кольца 13. Концы дуг лопастей снабжены ушками 14 с осями 15, на которые шарнирно устанавливаются тяги 16. Тяги предназначены для придания лопастям жесткости. Они не дают им проворачиваться вокруг оси под воздействием давления потока воды и при огибании зубчатых колес, и способствуют постоянству угла 90 градусов поверхности лопасти по отношению к гибкому элементу. Другие концы тяг шарнирно закреплены на осях 10. Чтобы тяги не передвигались вдоль оси и не заклинивали, они с двух сторон снабжены ограничительными кольцами 17. Подводная ветвь русловой ГЭС включает в себя две подветви: погружную 18 и подъемную 19. 20 - надводная ветвь. А - линия, проходящая через концы дуги, образующей рабочую поверхность В лопасти. Р - направление потока жидкости. Погружная и подъемная подветви огибают угловое зубчатое колесо 21.The blades are equipped with brackets 9, through which the axis 10 passes, freely rotating around it. The axis at the ends is equipped with clamps 11 and 12, between which a flexible element is clamped (a cable is selected as a flexible element in this design). To prevent the blades from moving along the axis, the retaining rings 13. The ends of the arches of the blades are equipped with ears 14 with axles 15, on which rods 16 are articulated. The rods are designed to give stiffness to the blades. They prevent them from spinning around the axis under the influence of the pressure of the water flow and around the gears, and contribute to the constancy of the angle of 90 degrees of the surface of the blade relative to the flexible element. The other ends of the rods are pivotally mounted on the axes 10. In order to prevent the rods from moving along the axis and not jamming, they are provided with restrictive rings on both sides 17. The underwater branch of the channel hydroelectric station includes two sub-branches: a submersible 18 and a lifting 19. 20 - surface branch. A - line passing through the ends of the arc forming the working surface of the blade. P is the direction of fluid flow. Submersible and lifting branches round the bevel gear 21.

Русловая ГЭС устанавливается в потоке движущейся жидкости так, чтобы поверхности лопастей 4 были направлены в сторону потока воды Р, и фиксируется в этом положении тросами, привязанными на берегах реки (на чертеже не приведены). За счет поплавков 5 рама русловой ГЭС постоянно держится на поверхности водной глади, при этом надводная ветвь 20 в воду не погружается и не оказывает сопротивления встречному потоку воды. Движущийся поток воды оказывает на рабочую поверхности В лопастей погружной ветви 18 гидродинамическое давление, и равнодействующая сила, направленная вниз по отношению к водной глади, движет лопасти вместе с гибким элементом 3 (тросом) против часовой стрелки. Таким же образом поток воды действует и на подъемную ветвь 19, только равнодействующая сила будет направлена вверх. Гибкие элементы, входя в зацепление с зубчатыми колесами 2 и 21, вращают шкивы 7 и приводят в действие механизм энергоустановки 6, вырабатывая электроэнергию.The channel hydroelectric station is installed in the flow of moving fluid so that the surfaces of the blades 4 are directed towards the water flow P, and is fixed in this position by cables tied to the banks of the river (not shown in the drawing). Due to the floats 5, the frame of the channel hydroelectric station is constantly held on the surface of the water surface, while the surface branch 20 does not sink into the water and does not resist the oncoming water flow. The moving water flow exerts hydrodynamic pressure on the working surface B of the blades of the immersion branch 18, and the resultant force directed downward with respect to the water surface moves the blades together with the flexible element 3 (cable) counterclockwise. In the same way, the flow of water acts on the lifting branch 19, only the resultant force will be directed upward. Flexible elements, engaging with gears 2 and 21, rotate the pulleys 7 and drive the mechanism of the power plant 6, generating electricity.

Claims

A channel hydroelectric power station, including a float platform with a power plant connected to gears and flexible elements enveloping them, making up the surface and underwater branches, on which the blades are pivotally mounted on the axes, characterized in that the underwater branch of the hydroelectric power station is V-shaped and bends around the angular gear wheel, forming submersible and lifting branches, the angle between which is 46-90 °, the blades are made arcuate, and the line connecting the ends of the arc of the blade is perpendicular to the flexible element the other, and each blade is pivotally connected to rods with the axis of the previous blades.