Наплавная микрогидросолнечная электростанция (НМГСЭС) относится к возобновляемым источникам энергии и предназначена для снабжения электроэнергией малой мощности жилых и нежилых помещений, электрических и электронных приборов, устройств уличного освещения, а также объектов социально-бытового назначения и полевого базирования, расположенных вблизи равнинных текущих рек, протоков, ручьев, водосбросов. Предлагаемый широкий модельный ряд НМГСЭС мощностью от 0,1 кВт до 100 кВт позволит обеспечить электроэнергией, например, геолого-разведочные отряды, подразделения полевого базирования, любителей природы и рыбалки, автопутешественников, а также стационарные объекты широкого предназначения, расположенные вблизи рек, протоков, ручьев и водостоков. Известно изобретение гидроэнергетическая установка патент RU 2457357 С2 F03B 3/00 от 0.07.2011, 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 сороудерживающую 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 машин регулируют грубо положением предтурбинного и послетурбинного затвора и тонко параметры качества электроэнергии регулируют при помощи инвертора. Электрогенераторная установка выполнена по схеме генератор переменного тока-выпрямитель-накопитель электрической энергии-инвертор. Гидроэнергетическая установка содержит также устройства управления пуском-остановом турбины и рабочих машин, защиты от аномальных режимов, измерений параметров и учета электроэнергии, автоматики параллельной работы с сетью. The floating microhydro-solar power station (NMHSES) is a renewable energy source and is intended to supply low-power electricity to residential and non-residential premises, electric and electronic devices, street lighting devices, as well as social facilities and field-based facilities located near plain current rivers, ducts , streams, spillways. The proposed wide range of NMHSs with capacities from 0.1 kW to 100 kW will allow providing electricity, for example, exploration units, field-based units, nature and fishing lovers, car travelers, as well as stationary objects of wide purpose, located near rivers, streams, streams and gutters. The invention is known hydropower installation patent RU 2457357 C2 F03B 3/00 from 07/07/2011, containing an orthogonal turbine with straight 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 a 120 ° angle to the blades of the previous tier, the number of blades in the tier takes at least one blade, profiled legs are made on the side walls of the flow part of the turbine chamber river ledges, fenders trash holding lattice. 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. The power of the turbine and driven working machines is controlled roughly by the position of the pre-turbine and post-turbine shutter and finely the parameters of the quality of electricity are controlled by an inverter. The generator set is made according to the scheme alternator-rectifier-electric energy storage-inverter. The hydropower installation also contains devices 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.
Известно изобретение гидроэлектростанция патент RU 2451824 С2, F03B 13/10, F03B 7/00 от 27.05.2012, представляющее 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 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 затратна ее монтаж на месте эксплуатации. Известно также изобретение патент DE 814879 А, 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, 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 патент RU 107828 U1 F03D 3/00 от 27.08.2011, мобильная ветрогидроэлектростанция (МВГЭС), содержащая роторные ветроэнергетические установки, расположенные на палубах параллельно установленных лодок, между которыми расположены магнитно-электрические генераторы, кинематически связанные с 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 гарантированно, а использование энергии солнца для выработки электроэнергии не предусмотрено. Кроме того, эксплуатация НМГСЭС в зимнее время года при наличии на реке ледового покрова весьма проблематично. Из уровня техники известны также наплавные (свободнопоточные) электростанции, изложенные в книге Б.Б. Кажинского: Свободнопоточные гидроэлектростанции малой мощности. Пол ред. Берга, Госэнергоиздат, М., 1950 [5]. 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, снижающей КПД, и лопасть 5 (см. Фиг. 3) явно воспринимает набегающий поток жидкости или газа и препятствует вращению ротора. Известно изобретение Солнечная фотоэнергетическая установка патент RU 2476957 C1 H01L 31/00, H01L 23/32, F16M 11/06 от 27.02.2013, включающее прямоугольные концентраторные фотоэлектрические модули, размещенные на системе ориентации концентраторных фотоэлектрических модулей на Солнце. Основным недостатком данного изобретения является тот факт, что выработка электроэнергии может осуществляться только в дневное время, кроме того, в зимнее время, особенно в период оледенения, система ориентирования на Солнце будет работать ненадежно. Также известно изобретение Фотоэнергетическая установка патент RU 2354896 C1 F24J 2/42 от 10.05.2009, содержащее концентраторные фотоэлектрические модули, размещенные на системе ориентации концентраторных фотоэлектрических модулей на Солнце с устройством контроля положения Солнца, содержащейподсистему азимутального вращения и подсистему зенитального вращения. Подсистемы слежения предусматривают наличие механической передачи движения. Следует отметить, что наличие подсистем слежения за Солнцем с механической передачей имеют КПД равный 0,75, кроме того, система слежения для своей работы требует расхода определенного количества электроэнергии, вырабатываемой Фотоэлектронной установкой. Из уровня техники авторам неизвестны конструкции, в которых компактно были бы размещены гидророторы и солнечные батареи, размещенные на внешней поверхности полусферического купола, внешний конфузор, внешний диффузор и внутренний конфузор-диффузор, объединенные в единую конструкцию электровырабатывающей станции, обладающую мобильными свойствами транспортирования по водной поверхности. Наиболее близким к заявленному техническому решению является мобильная ветрогидроэлектростанция, патент RU 107828 U1 F03D 3/00 от 27.08.2011, которая принята в качестве прототипа. Задачей изобретения является получение энергоэффективной единой конструкции по выработке электроэнергии от возобновляемых источников энергии, в частности, энергии воды и Солнца одновременно. Технический результат достигается при использовании изобретения и заключается в выработке электроэнергии от возобновляемых источников энергии, в частности, энергии воды и Солнца одновременно, причем используется энергия воды равнинных рек. Указанный технический результат достигается тем, что наплавная микрогидросолнечная электростанция содержит полый цилиндрический корпус, внутренний конфузор-диффузор, расположенный в средней части полого цилиндрического корпуса, внешний конфузор, внешний диффузор, подвижные правую и левую полые створки внешнего конфузора, правую и левую криволинейные створки внешнего диффузора, полусферический купол, расположенный на полом цилиндрическим корпусе, фотоэлектрический модуль, расположенный на внешней поверхности полусферического купола, вентиляционные отверстия с заглушками, верхнюю составную крышку внешнего конфузора, цилиндрические шарниры левой части и правой части верхней составной крышки, нижнюю составную крышку, цилиндрический шарнир подвижной правой полой створки, цилиндрический шарнир подвижной левой полой створки, верхнюю и нижнюю дугообразные направляющие для правой и левой полых створок, верхний и нижний дугообразные зацепы левой и правой полых створок, подшипники скольжения верхних и нижних дугообразных направляющих, правый цилиндрический шарнир правой криволинейной створки внешнего диффузора, левый цилиндрический шарнир левой криволинейной створки внешнего диффузора, киль, верхняя передняя часть которого служит нижней опорой для удержания нижней составной крышки, вертикальную балку, горизонтальную балку, предназначенную для удержания верхней составной крышки, двухъярусный ротор Угринского с лопастями гидродинамического профиля, причем лопасти верхнего яруса по отношению к лопастям гидродинамического профиля нижнего яруса повернуты на 90°, крепежное кольцо, соединяющее полусферический купол с полым цилиндрическим корпусом, радиально-упорные подшипники вала двухъярусного ротора Угринского, радиально-упорные подшипники вала магнитоэлектрического генератора, соединительную муфту, корпус магнитоэлектрического генератора, обмотки катушек; магниты Nd В F, крышку радиально-упорного подшипника вала двухъярусного ротора Угринского, крышку радиально-упорного подшипника вала магнитоэлектрического генератора, литиевые аккумуляторные батареи, котроллер заряда разряда, инвертор, расположенные в полости полого цилиндрического корпуса, якорь с тросом, отверстие в киле для крепления троса, полый тор, в зимнее время расположенный вокруг полусферического купола у его основания, теплоаккумулирующую жидкость на основе этиленгликоля, круговой термоэлектрический нагреватель, расположенный внутри полого тора, навигационные огни, контроллер заряда разряда ЛАКБ, электронный пульт управления, кнопку зима, кнопку лето, навигационные огни, датчик освещенности, защитную сетку.The invention is known hydroelectric power patent RU 2451824 C2, F03B 13/10, F03B 7/00 from 05/27/2012, which is a boat, fixed with cables with supports on the shore, containing one row or more turbines installed in parallel on hollow platforms that pass into sharp edges vertically 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 the oscillatory movements of the craft together with the 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 expensive installation on site. The invention is also known patent DE 814879 A, 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, kinematically connected with the generator, and ballasts, while the hydroelectric power station contains one row or more turbines installed in parallel on hollow platforms, sprockets are mounted on the shafts of the turbines, interconnected by chains, while the gesture is ahead of the boat The wedge lattice is fixed. 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 rotational speed O rotors. A useful utility model is patent RU 107828 U1 F03D 3/00 dated 08/27/2011, a mobile wind hydroelectric power station (MHPP) containing rotary wind power plants located on decks of parallel mounted boats, between which there are magnetic-electric generators kinematically connected with wind power plants, which ensures the generation of electricity simultaneously from the high-speed pressure of wind and water, and in the absence of wind, the MHPP works 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. In addition, the operation of NMHSs in the winter season when there is ice on the river is very problematic. Also known from the prior art are floating (free-flow) power plants described in the book of B. B. Kazhinsky: Free-flow hydroelectric power of low power. Paul ed. Berga, Gosenergoizdat, M., 1950 [5]. The invention is known Rotor, patent RU 2246634 C2 F03D 3/00 of 02.20.2005, where in the rotor of the Ugrinsky rotor type, containing a pair of blades located on the disk symmetrically about its axis of rotation, according to the invention, a second pair of blades is additionally introduced and formed for gas flow or liquid working surfaces of the segments from the intersection points of both pairs of blades to their end on the periphery of the disk, and through channels are formed for the movement of the flow by removing portions of the blades between the points of intersection near the center of rotation . The main disadvantage of this invention is the presence of a mechanical transmission that reduces efficiency, and the blade 5 (see Fig. 3) clearly perceives an incoming flow of liquid or gas and prevents the rotation of the rotor. The invention is known Solar photovoltaic installation patent RU 2476957 C1 H01L 31/00, H01L 23/32, F16M 11/06 from 02/27/2013, including rectangular concentrator photovoltaic modules placed on the orientation system of concentrator photovoltaic modules on the Sun. The main disadvantage of this invention is the fact that electricity can be generated only in the daytime, in addition, in the winter, especially during the period of glaciation, the solar orientation system will not work reliably. Also known is the invention Photovoltaic installation Patent RU 2354896 C1 F24J 2/42 of 05/10/2009, containing concentrator photovoltaic modules located on the orientation system of concentrator photovoltaic modules on the Sun with a device for controlling the position of the Sun, containing a subsystem of azimuthal rotation and a subsystem of zenithal rotation. Tracking subsystems provide for the mechanical transmission of movement. It should be noted that the presence of tracking subsystems for the Sun with mechanical transmission have an efficiency equal to 0.75, in addition, the tracking system for its operation requires the consumption of a certain amount of electricity generated by the Photoelectronic installation. From the prior art, the authors are not aware of designs in which hydraulic rotors and solar panels compactly placed on the outer surface of a hemispherical dome, an external confuser, an external diffuser and an internal confuser-diffuser combined into a single design of an electric generating station with mobile transport properties on a water surface would be compactly placed . Closest to the claimed technical solution is a mobile wind hydroelectric station, patent RU 107828 U1 F03D 3/00 from 08/27/2011, which is adopted as a prototype. The objective of the invention is to obtain an energy-efficient unified design for generating electricity from renewable energy sources, in particular, the energy of water and the Sun at the same time. The technical result is achieved by using the invention and consists in generating electricity from renewable energy sources, in particular, the energy of water and the Sun at the same time, and the water energy of lowland rivers is used. The specified technical result is achieved in that the floating microhydro-solar power station comprises a hollow cylindrical body, an internal confuser-diffuser located in the middle part of the hollow cylindrical body, an external confuser, an external diffuser, movable right and left hollow leaves of the external confuser, right and left curvilinear leaves of the external diffuser , a hemispherical dome located on the hollow cylindrical body, a photovoltaic module located on the outer surface of the hemispherical dome la, ventilation openings with plugs, the upper composite cover of the external confuser, the cylindrical hinges of the left and right parts of the upper composite cover, the lower composite cover, the cylindrical hinge of the movable right hollow sash, the cylindrical hinge of the movable left hollow sash, the upper and lower arcuate guides for the right and left hollow leaves, upper and lower arcuate hooks of the left and right hollow wings, sliding bearings of the upper and lower arcuate guides, right cylindrical hinge the curvilinear flap of the external diffuser, the left cylindrical hinge of the left curvilinear flap of the external diffuser, the keel, the upper front part of which serves as the lower support for holding the lower composite cover, a vertical beam, a horizontal beam designed to hold the upper composite cover, a two-tier Ugrinsky rotor with hydrodynamic profile blades moreover, the blades of the upper tier with respect to the blades of the hydrodynamic profile of the lower tier are rotated 90 ° , the mounting ring connecting the floor spherical dome with a hollow cylindrical body, angular contact bearings of the shaft of the bunk rotor of Ugrinsky, angular contact bearings of the shaft of the magnetoelectric generator, coupling, housing of the magnetoelectric generator, coil windings; magnets Nd B F, cover of the angular contact bearing of the shaft of the bunk rotor of Ugrinsky, cover of the angular contact bearing of the shaft of the magnetoelectric generator, lithium batteries, discharge charge controller, inverter located in the cavity of the hollow cylindrical body, anchor with cable, hole in the keel for fastening cable, hollow torus, located in winter around a hemispherical dome at its base, heat-accumulating liquid based on ethylene glycol, a circular thermoelectric heater, located ny within the hollow torus, navigation lights, discharge charge controller LAC, the electronic control panel button winter, summer button, navigation lights, light sensor, the protective net.
Кроме того, правая и левая (по течению воды) подвижные полые створки внешнего конфузора имеют полки в их нижних частях.In addition, the right and left (with the flow of water) movable hollow leaves of the external confuser have shelves in their lower parts.
Кроме того, нижняя составная крышка имеет правую и нижнюю части.In addition, the lower composite cover has a right and lower parts.
Кроме того, крепежные болты служат для фиксации правой полой створки, левой полой створки внешнего конфузора, левой и правой створок внешнего диффузора в крайнем рабочем положении или в положении для ее транспортирования по водной поверхности, а резьбовые отверстия предназначены для ввинчивания этих крепежных болтов.In addition, the fixing bolts serve to fix the right hollow leaf, the left hollow leaf of the external confuser, the left and right shutters of the external diffuser in the extreme working position or in the position for transporting it on the water surface, and threaded holes are designed for screwing in these fixing bolts.
Кинематически связанные с полым цилиндрическим корпусом подвижные полые створки внешнего конфузора и внешнего диффузора легко трансформируются в положение для транспортирования НМГСЭС по водной поверхности. Лопасти гидродинамического профиля двухъярусных роторов Угринского установлены относительно друг друга со смещением на угол 90°, что способствует их равномерному вращению, позволяют увеличить мощность НМГСЭС в 1,6-1,8 раза. Энергоэффективность и увеличение КПД НМГСЭС достигается также за счет преобразования энергии Солнца в дневное время с помощью фотоэлектрических модулей (ФЭМ), размещенных на внешней поверхности полусферического купола. Электроэнергия, выработанная ФЭМ, через контроллер заряда-разряда запасается в литиевых аккумуляторных батареях (ЛАКБ). Круговой термоэлектрический нагреватель (КТЭН) в зимнее время при наступлении ледового покрова реки, протока, ручья и водостока нагревает теплоносящую жидкость, чем предотвращается сдавливание льдом полого цилиндрического корпуса НМГСЭС, обеспечивая ее нормальную эксплуатацию в зимнее время года. Кроме того, способ установки НМГСЭС на судоходных реках не мешает проходу плавсредств, а наличие навигационных огней способствует безопасному судоходству на глубоких реках. Таким образом, технический результат изобретения достигается выработкой электроэнергии путем преобразования энергии воды двухъярусным ротором Угринского с помощью МЭГ в электричество, а также получение электричества в дневное время от ФЭМ, расположенных на внешней поверхности полусферического купола, что повышает энергоэффективность и КПД НМГСЭС, кроме того, наличием полого тора заполненного теплоаккумулирующей жидкостью на основе этиленгликоля и размещенного в середине полого тора КТЭН, чем обеспечивается выработка электроэнергии НМГСЭС в зимнее время эксплуатации, что также повышает ее энергоэффективность; наличием цилиндрических шарниров, кинематически связывающих с полым цилиндрическим корпусом подвижных полых створок внешнего конфузора и подвижных криволинейных створок внешнего диффузора, которые легко трансформируются в положение для транспортирования НМГСЭС по водной поверхности, причем применение внешних подвижных полых створок внешнего конфузора и криволинейных створок внешнего диффузора в рабочем (раскрытом) положениях увеличивают скорость течения воды во внутреннем конфузоре-диффузоре, а следовательно, и мощность НМГСЭС в 1,6-1,8 раза. Сущность и состав НМГСЭС представлена на следующих рисунках: на Фиг. 1 показана НМГСЭС в походном положении общий вид сбоку; на Фиг. 2 показана НМГСЭС в походном положении общий вид сверху; на Фиг. 3 показана НМГСЭС общий вид сбоку в разрезе в рабочем положении; на Фиг. 4 показана НМГСЭС общий вид сверху в разрезе в рабочем положении; на Фиг. 5 показана НМГСЭС общий вид спереди в рабочем положении; на Фиг. 6 показано соединение направляющей с зацепом в разрезе; на Фиг. 7 показаны силы, действующие на лопасти гидродинамического профиля верхнего и нижнего ярусов ротора Угринского; на Фиг. 8 показана принципиальная блок-схема обеспечения электроэнергией потребителей и подогрева теплоносящей жидкости в торе. НМГСЭС содержит следующие составные части и детали: полый цилиндрический корпус 1; внутренний конфузор-диффузор 2, расположенный в средней части полого цилиндрического корпуса 1; внешний конфузор 3 и внешний диффузор 4; правую (по течению воды) подвижную полую створку 5 с полкой в нижней части внешнего конфузора 3; левую подвижную полую створку 6 с полкой в нижней части внешнего конфузора 3; правую криволинейную подвижную створку 7 внешнего диффузора 4 и левую криволинейную подвижную створку 8 внешнего диффузора 4; полусферический купол 9, расположенный на полом цилиндрическим корпусе 1; фотоэлектрический модуль (ФЭМ) 10, расположенный на внешней поверхности полусферического купола 9; вентиляционные отверстия 11 с заглушками полусферического купола 9; верхнюю составную крышку 12 внешнего конфузора 3; цилиндрические шарниры 13 правой 7 и левой 8 криволинейных подвижных створок внешнего диффузора; нижнюю составную крышку 14 внешнего конфузора 3; левую часть 15 нижней составной крышки 14 внешнего конфузора 3; правую часть 16 нижней составной крышки 14 внешнего конфузора 3; цилиндрический шарнир 17, кинематически связывающий правую полую створку 5 с полым цилиндрическим корпусом 1; цилиндрический шарнир 18, кинематически связывающий левую полую створку 6 с полым цилиндрическим корпусом 1; верхнюю и нижнюю дугообразные направляющие 19 правой полой створки 5; верхнюю и нижнюю дугообразные направляющие 20 левой полой створки 6; верхний и нижние дугообразные зацепы 21 правой и левой верхних и нижних дугообразных направляющих 19 и 20; подшипники скольжения 22 верхних и нижних дугообразных направляющих 19; правый цилиндрический шарнир 23, кинематически связывающий правую криволинейную подвижную створку 7 внешнего диффузора 4 с полым цилиндрическим корпусом 1; левый цилиндрический шарнир 24, кинематически связывающий левую криволинейную подвижную створку 8 внешнего диффузора 4 с полым цилиндрическим корпусом 1; киль 25, предназначенный для обеспечения устойчивости НМГСЭС, причем верхняя передняя часть киля 25 служит опорой 26 для удержания нижней составной крышки 14; вертикальную балку 27, горизонтальную балку 28, служащую для удержания верхней составной крышки 12; двухъярусный ротор Угринского 29, ярусы которого установлены соосно в вертикальной плоскости в месте перехода внутреннего конфузора в диффузор, причем лопасти гидродинамического профиля верхнего яруса 30 по отношению к лопастям гидродинамического профиля нижнего яруса 31 повернуты на 90°, сказанное позволяет обеспечить равномерное вращение двухъярусного ротора Угринского 29 и повысить его КПД; крепежное кольцо 32, соединяющее полусферический купол 9 с полым цилиндрическим корпусом 1; крепежные болты 33 для фиксации правой полой створки 5 и левой полой створки 6 внешнего конфузора 3, а также левой криволинейной подвижной створки 8, правой криволинейной подвижной створки 7 внешнего диффузора 4 в крайнем рабочем (раскрытом) положении или в положение для транспортирования НМГСЭС по водной поверхности (Фиг. 2, Фиг. 3); резьбовые отверстия 34 под крепежные болты 33; радиально-упорные подшипники 35 вала 36 двухъярусного ротора Угринского 29; радиально-упорные подшипники 37 вала 38 МЭГ 39; соединительную муфту 40 вала 36 двухъярусного ротора Угринского 29 и вала 38 магнитоэлектрического генератора (МЭГ) 39; корпус 41 МЭГ 39; обмотки катушек 42, расположенные на корпусе 41; магниты (Nd В Fe) 43, расположенные на роторе 44 МЭГ 39; нижнюю крышку 45 радиально-упорного подшипника 35 вала 36 двухъярусного ротора Угринского 29; верхнюю крышку 46 радиально-упорного подшипника 37 вала 38 МЭГ 39; литиевые аккумуляторные батареи 47 (ЛАКБ), котроллер заряда-разряда 48 (КЗР), инвертор 49, расположенные в полости полого цилиндрического корпуса 1; якорь 50 с тросом 51; отверстие 52 для крепления троса 51; полый тор 53, расположенный по верхнему периметру полого цилиндрического корпуса 1; теплоаккумулирующую жидкость 54 на основе этиленгликоля; круговой термоэлектрический нагреватель (КТЭН) 55 (Фиг. 3); навигационные огни 56; датчик освещенности 57; электронный пульт управления 58; кнопки зима 59 и лето 60; защитную сетку 61. РаботаНМГСЭС осуществляется следующим образом. Вначале, на месте эксплуатации, НМГСЭС переводится из походного положения (Фиг. 1, Фиг. 2) в рабочее положение (Фиг. 3, Фиг. 4), для чего трос 51 закрепляется в отверстии 52, а якорь 50 заглубляется в грунт реки, протока, ручья, водосброса. Затем перевод в рабочее положение НМГСЭС осуществляется путем поворота подвижных правой 5 и левой 6 полых створок внешнего конфузора 3 с помощью верхних и нижних дугообразных подвижных зацепов 21, которые, скользя по подшипникам скольжения 22 дугообразных направляющих 19 и 20, обеспечивают установку подвижных правой 5 и левой 6 полых створок внешнего конфузора 3 в крайнее рабочее раскрытое положение (Фиг. 3). Крайние положения подвижных правой 5 и левой 6 полых створок внешнего конфузора 3 фиксируется с помощью крепежных болтов 33, которые завинчиваются в соответствующие резьбовые отверстия 34 (Фиг 4.). Затем устанавливается нижняя составная крышка 14, правая часть 16 и левая 15 части которой крепятся к балке 27 передней части киля 26 и к полкам (не обозначены) в нижних частях подвижных правой 5 и левой 6 полых створок внешнего конфузора 3 с помощью крепежных болтов 33, которые завинчиваются в соответствующие резьбовые отверстия 34 (Фиг. 3), после чего устанавливается верхняя составная крышка 12 путем поворота на цилиндрических шарнирах 13 и опускания ее на горизонтальную балку 28. Крепление верхней составной крышки 12 к горизонтальной балке 28 также осуществляется с помощью крепежных болтов 33, которые ввинчиваются в соответствующие резьбовые отверстия 34. Нижняя составная крышка 13 и верхняя составная крышка 12 служат для надежного направления потока воды на двухъярусный ротор Угринского. Правая 7 и левая 8 подвижные криволинейные створки внешнего диффузора 4 также устанавливаются в рабочее раскрытое положение (Фиг. 4) и крепятся с помощью крепежных болтов 33, которые завинчиваются в соответствующие резьбовые отверстия 34. В этом случае вода поступает во внешний конфузор 3 и далее через внутренний конфузор 2 на лопасти 30, 31 гидродинамического профилядвухъярусного ротора Угринского 29, который установлен в месте перехода внутреннего конфузора-диффузора 2 в его диффузорную часть. Ориентировочно, с учетом потерь, скорость водяного потока увеличивается в 1,6-1,8 раза в месте перехода внутреннего конфузора-диффузора 2 в его диффузорную часть при условии, что площадь входного сечения внешнего конфузора 3 в 2 раза больше площади поперечного сечения в месте перехода внутреннего конфузора-диффузора 2 в его диффузорную часть. Ускоренный внешним конфузором 3 и конфузорной частью внутреннего конфузора-диффузора 2 поток воды воздействует на лопасти гидродинамического профиля верхнего яруса 30 и лопасти гидродинамического профиля нижнего яруса 31 двухъярусного ротора Угринского 29. При этом воздействии возникают силы F1, F2, F3, создающие крутящий момент Мкрв в верхнем ярусе и силы F4, F5, F6, F7, создающие крутящий момент Мкрн в нижнем ярусе, причем сумма этих крутящих моментов Мкр больше, чем у классического ротора Угринского (см. Свободнопоточные гидроэлектростанции малой мощности. Пол ред. Берга, Госэнергоиздат, М., 1950) за счет применения гидродинамического профиля лопастей верхнего 30 и нижнего 31 ярусов. Кроме того, разворот лопастей гидродинамического профиля верхнего 30 и нижнего 31 ярусов на 90° относительно друг друга дополнительно позволил увеличить коэффициент использования энергии потока воды до 0,47-0,48. Крутящий момент Мкр через вал 36 двухъярусного ротора Угринского 29 передается посредством соединительной муфты 40 на вал 38 МЭГ 39. Вал 38 МЭГ 39 неподвижно соединен с роторами 44 (по крайней мере, один и более) МЭГ 39, на торцевой поверхности этих роторов 44 расположены магниты (Nd Fe В) 43, напротив магнитов 43 на корпусе 41 размещены обмотки катушек 42. При вращении магнитов 43 в обмотках катушек 42 возникает ЭДС (вырабатывается электрический ток). Электрический ток поступает в инвертор 49, где преобразуется в напряжение 220 Вольт 50 Гц и подается потребителям. Фотоэлектрический модуль (ФЭМ) 10, расположенный на внешней поверхности полусферического купола 9, подKinematically connected with the hollow cylindrical body, the movable hollow flaps of the external confuser and the external diffuser are easily transformed into a position for transporting NMHSs along the water surface. The blades of the hydrodynamic profile of the two-tier rotors of Ugrinsky are mounted relative to each other with an offset of 90 °, which contributes to their uniform rotation, which allows to increase the power of NMHSs by 1.6-1.8 times. Energy efficiency and increased efficiency of NMHSs is also achieved through the conversion of solar energy in the daytime using photovoltaic modules (FEM) located on the outer surface of the hemispherical dome. The electric energy generated by the FEM is stored in a lithium battery (LACB) through a charge-discharge controller. A circular thermoelectric heater (KTEN) in winter, upon the onset of the ice cover of a river, a channel, a stream and a drain, heats the heat-transfer fluid, which prevents compression of the hollow cylindrical body of NMHSES with ice, ensuring its normal operation in the winter season. In addition, the installation method of NMHSs on navigable rivers does not interfere with the passage of boats, and the presence of navigation lights contributes to the safe navigation of deep rivers. Thus, the technical result of the invention is achieved by generating electricity by converting water energy from a Ugrinsky bunker with the help of MEG into electricity, as well as receiving electricity in the daytime from FEM located on the outer surface of the hemispherical dome, which increases the energy efficiency and efficiency of NMHSs, in addition, by the presence of hollow torus filled with heat storage liquid based on ethylene glycol and placed in the middle of the hollow torus KTEN, which ensures the generation of electric power NMGSES and winter operation time, which also increases its energy efficiency; the presence of cylindrical hinges kinematically connecting with the hollow cylindrical body the movable hollow cusps of the external confuser and the movable curvilinear cusps of the external diffuser, which can be easily transformed into the position for transporting NMHSs along the water surface, and the use of external movable hollow cusps of the external confuser and curvilinear shutters of the external diffuser disclosed) provisions increase the flow rate of water in the internal confuser-diffuser, and therefore the power of NMHSs in 1.6-1.8 times. The essence and composition of NMHSs is presented in the following figures: in FIG. 1 shows a side view of NMHSs in a stowed position; in FIG. 2 shows NMHSs in stowed position; general view from above; in FIG. Figure 3 shows NMHSES a general sectional side view in a working position; in FIG. 4 shows NMHSs a general top view in section in a working position; in FIG. 5 shows NMHSES general front view in working position; in FIG. 6 shows a connection of a guide with a hook in a section; in FIG. 7 shows the forces acting on the blades of the hydrodynamic profile of the upper and lower tiers of the Ugrinsky rotor; in FIG. 8 is a schematic block diagram of providing consumers with electric power and heating a heat-transfer fluid in a torus. NMHSES contains the following components and details: hollow cylindrical body 1; an internal confuser-diffuser 2 located in the middle part of the hollow cylindrical body 1; external confuser 3 and external diffuser 4; the right (with the flow of water) movable hollow leaf 5 with a shelf in the lower part of the external confuser 3; left movable hollow leaf 6 with a shelf in the lower part of the external confuser 3; a right curved movable leaf 7 of the external diffuser 4 and a left curved movable leaf 8 of the external diffuser 4; a hemispherical dome 9 located on a hollow cylindrical body 1; a photoelectric module (FEM) 10 located on the outer surface of the hemispherical dome 9; ventilation holes 11 with caps of a hemispherical dome 9; the upper composite cover 12 of the external confuser 3; cylindrical hinges 13 of the right 7 and left 8 of the curved movable leaves of the external diffuser; lower composite cover 14 of the external confuser 3; the left part 15 of the lower composite cover 14 of the external confuser 3; the right part 16 of the lower composite cover 14 of the external confuser 3; a cylindrical hinge 17 kinematically connecting the right hollow leaf 5 with the hollow cylindrical body 1; a cylindrical hinge 18 kinematically connecting the left hollow leaf 6 with the hollow cylindrical body 1; upper and lower arcuate guides 19 of the right hollow leaf 5; upper and lower arcuate guides 20 of the left hollow leaf 6; upper and lower arcuate hooks 21 of the right and left upper and lower arcuate guides 19 and 20; plain bearings 22 of the upper and lower arcuate guides 19; the right cylindrical hinge 23 kinematically connecting the right curved movable leaf 7 of the external diffuser 4 with the hollow cylindrical body 1; a left cylindrical hinge 24 kinematically connecting the left curved movable leaf 8 of the external diffuser 4 with the hollow cylindrical body 1; keel 25, designed to ensure stability NMHSES, and the upper front part of the keel 25 serves as a support 26 for holding the lower composite cover 14; a vertical beam 27, a horizontal beam 28 serving to hold the upper composite cover 12; Ugrinsky 29’s two-tier rotor, the tiers of which are aligned coaxially in the vertical plane at the point of transition of the internal confuser to the diffuser, and the hydrodynamic profile of the upper tier 30 blades are 90 ° rotated relative to the hydrodynamic profile of the lower tier 31, which ensures uniform rotation of the Ugrinsky 29 two-tier rotor and increase its efficiency; a fixing ring 32 connecting the hemispherical dome 9 with the hollow cylindrical body 1; mounting bolts 33 for fixing the right hollow leaf 5 and the left hollow leaf 6 of the external confuser 3, as well as the left curved movable leaf 8, the right curved movable leaf 7 of the external diffuser 4 in the extreme working (open) position or in the position for transporting NMHSES on the water surface (Fig. 2, Fig. 3); threaded holes 34 for mounting bolts 33; angular contact bearings 35 of the shaft 36 of the two-tier rotor of Ugrinsky 29; angular contact bearings 37 of the shaft 38 of the MEG 39; a coupling sleeve 40 of the shaft 36 of the two-tier rotor of Ugrinsky 29 and the shaft 38 of the magnetoelectric generator (MEG) 39; case 41 MEG 39; winding coils 42 located on the housing 41; magnets (Nd In Fe) 43 located on the rotor 44 of the MEG 39; the bottom cover 45 of the angular contact bearing 35 of the shaft 36 of the bunk rotor of Ugrinsky 29; the top cover 46 of the angular contact bearing 37 of the shaft 38 of the MEG 39; lithium batteries 47 (LAKB), charge-discharge controller 48 (KZR), inverter 49 located in the cavity of the hollow cylindrical body 1; anchor 50 with cable 51; hole 52 for mounting the cable 51; a hollow torus 53 located along the upper perimeter of the hollow cylindrical body 1; ethylene glycol heat storage fluid 54; circular thermoelectric heater (KTEN) 55 (Fig. 3); navigation lights 56; light sensor 57; electronic control panel 58; buttons winter 59 and summer 60; protective mesh 61. Work NMGSES as follows. First, at the place of operation, NMHSES is transferred from the stowed position (Fig. 1, Fig. 2) to the working position (Fig. 3, Fig. 4), for which the cable 51 is fixed in the hole 52, and the anchor 50 is buried in the soil of the river, duct, stream, spillway. Then, the NMHSES is put into working position by turning the movable right 5 and left 6 hollow flaps of the external confuser 3 with the help of the upper and lower arcuate movable hooks 21, which, sliding along the sliding bearings 22 of the arcuate guides 19 and 20, provide the installation of movable right 5 and left 6 hollow flaps of the external confuser 3 to the extreme working open position (Fig. 3). The extreme positions of the movable right 5 and left 6 hollow leaves of the external confuser 3 are fixed using fixing bolts 33, which are screwed into the corresponding threaded holes 34 (Fig 4.). Then, the lower composite cover 14 is installed, the right part 16 and the left 15 parts of which are attached to the beam 27 of the front part of the keel 26 and to the shelves (not indicated) in the lower parts of the movable right 5 and left 6 hollow leaves of the external confuser 3 using fixing bolts 33, which are screwed into the corresponding threaded holes 34 (Fig. 3), after which the upper composite cover 12 is installed by turning on the cylindrical hinges 13 and lowering it onto the horizontal beam 28. The fastening of the upper composite cover 12 to the horizontal beam 28 is also axis It is mounted by means of fixing bolts 33, which are screwed into the corresponding threaded holes 34. The lower composite cover 13 and upper composite cover 12 serve to reliably direct the water flow to the Ugrinsky two-tier rotor. The right 7 and left 8 movable curvilinear flaps of the external diffuser 4 are also installed in the operating open position (Fig. 4) and are fastened with fixing bolts 33, which are screwed into the corresponding threaded holes 34. In this case, water enters the external confuser 3 and then through the internal confuser 2 on the blades 30, 31 of the hydrodynamic profile of the two-tier rotor of Ugrinsky 29, which is installed at the junction of the internal confuser-diffuser 2 in its diffuser part. Tentatively, taking into account losses, the water flow rate increases by 1.6-1.8 times at the place of transition of the internal confuser-diffuser 2 to its diffuser part, provided that the input cross-sectional area of the external confuser 3 is 2 times larger than the cross-sectional area in place the transition of the internal confuser-diffuser 2 into its diffuser part. Accelerated by the external confuser 3 and the confuser part of the internal confuser-diffuser 2, the water flow acts on the blades of the hydrodynamic profile of the upper tier 30 and the blades of the hydrodynamic profile of the lower tier 31 of the two-tier rotor of Ugrinsky 29. With this action, forces F 1 , F 2 , F 3 arise, creating a twisting moment M KPB in the upper tier and the force F 4, F 5, F 6, F 7, creating torque M krn in the lower tier, and the sum of these torques M cr more than the classical rotor Ugrinskogo (see. Svobodnopotochnye hydroelectric tion of low power. Paul ed. Berg Gosenergoizdat, M., 1950) through the use of the hydrodynamic profile of the upper blade 30 and lower 31 layers. In addition, the reversal of the blades of the hydrodynamic profile of the upper 30 and lower 31 tiers by 90 ° relative to each other additionally increased the utilization of the energy of the water flow to 0.47-0.48. The torque M cr through the shaft 36 of the two-tier rotor of Ugrinsky 29 is transmitted through the coupling 40 to the shaft 38 of the MEG 39. The shaft 38 of the MEG 39 is fixedly connected to the rotors 44 (at least one or more) of the MEG 39, located on the end surface of these rotors 44 magnets (Nd Fe B) 43, opposite the magnets 43, coil windings 42 are placed on the housing 41. When the magnets 43 rotate, an EMF is generated in the windings of the coils 42 (electric current is generated). Electric current enters the inverter 49, where it is converted to a voltage of 220 volts and 50 Hz and supplied to consumers. Photovoltaic module (FEM) 10, located on the outer surface of the hemispherical dome 9, under
воздействием солнечной радиации также вырабатывает электрическую энергию, которая в зимнее время идет на подогрев теплопоглощающей жидкости 54 на основе этиленгликоля, находящейся в полом торе 53, в летнее время эта электроэнергия дополнительно поставляется потребителям, что увеличивает энергоэффективность НМГСЭС. Для обеспечения работы НМГСЭС в зимнее время вокруг основания полусферического купола 9, расположенного на полом цилиндрическим корпусе 1, располагается полый тор 53, внутри которого находится теплоаккумулирующая жидкость 54 на основе этиленгликоля и круговой термоэлектрический нагреватель (КТЭН) 55 (Фиг. 3). КТЭН с помощью накопленного электричества в ЛАКБ 47, выработанного ФЭМ 10, нагревает теплоносящую жидкость на основе этиленгликоля, что препятствует сковыванию льдом конструкции НМГСЭС при низких температурах окружающей среды. НМГСЭС может устанавливаться на судоходный реках, поэтому предусмотрены навигационные огни 56, обеспечивающие безопасность прохода плавсредств и включающиеся по сигналу датчика освещенности 57. В целях осуществления контроля над выработанной электроэнергией и ее расходом осуществляется с помощью электронного пульта управления 58 и встроенными в него кнопками зима 59, лето 60. Электронный пульт управления 58 в реальном масштабе времени выдает график выработанной электроэнергии в кВт за сутки, месяц и год. Контроллер заряда разряда 48 обеспечивает защиту ЛАКБ 47 от перезаряда и от потери заряда не более чем на 75%. Для перехода на эксплуатацию НМГСЭС в зимнее время на электронном пульте управления 58 включается кнопка зима 59, а кнопка лето 60 отключается, при этом подключаются КТЭН 55, а вентиляционные отверстия 11 закрываются заглушками вручную. Навигационные огни 56 НМГСЭС подключаются к ЛАКБ 47 автоматически по сигналу датчика освещенности 57 (Фиг. 7). В целях защиты двухъярусного ротора Угринского 29 от разрушения плавающими предметами на входе внешнего конфузора 3 с помощью стандартных резьбовых соединений устанавливается защитнаясетка 61. Следует указать, что представители аквакультуры свободно проходят сквозь ячейки защитной сетки 61 и ротор Угринского 29, а так как лопасти гидродинамического профиля верхнего 30 и нижнего 31 яруса вращаются по течению воды, представители аквакультуры не травмируются и вместе с потоком воды выбрасываются в водоем, чем обеспечивается экологическая безопасность эксплуатации НМГСЭС.solar radiation also generates electric energy, which is used in winter to heat the heat-absorbing liquid 54 based on ethylene glycol located in hollow torus 53, and in summer this electricity is additionally supplied to consumers, which increases the energy efficiency of NMHSs. To ensure the operation of NMHSs in winter, around the base of the hemispherical dome 9 located on the hollow cylindrical body 1, there is a hollow torus 53, inside which there is a heat-accumulating liquid 54 based on ethylene glycol and a circular thermoelectric heater (KTEN) 55 (Fig. 3). KTEN, using the accumulated electricity in LAKB 47, produced by FEM 10, heats the heat-transfer fluid based on ethylene glycol, which prevents the ice from binding to the NMHS structure at low ambient temperatures. NMHSs can be installed on navigable rivers, therefore navigation lights 56 are provided to ensure the safety of passage of watercraft and switched on by a signal from a light sensor 57. In order to control the generated electricity and its consumption, it is carried out using the electronic control panel 58 and the winter buttons 59 built into it, summer 60. The electronic control panel 58 in real time gives a graph of the generated electricity in kW per day, month and year. The discharge charge controller 48 provides protection for the LAKB 47 from overcharge and from a charge loss of not more than 75%. To switch to NMHSES operation in winter time, the winter 59 button is turned on on the electronic control panel 58, and the summer 60 button is turned off, while the KTEN 55 is connected, and the ventilation openings 11 are closed by hand plugs. Navigation lights 56 NMHSES are connected to LAKB 47 automatically by the signal of the light sensor 57 (Fig. 7). In order to protect the Ugrinsky 29 two-tier rotor from destruction by floating objects at the inlet of the external confuser 3, a protective net 61 is installed using standard threaded connections. It should be noted that aquaculture representatives freely pass through the protective net 61 cells and Ugrinsky 29 rotor, as well as the upper hydrodynamic blades of the upper 30 and the lower 31 tiers rotate with the flow of water, aquaculture representatives are not injured and, together with the flow of water, are thrown into the reservoir, which ensures environmental without safe use NMGSES.
