RU2708009C1 - Chain-type hydroelectric power plant - Google Patents

Chain-type hydroelectric power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2708009C1
RU2708009C1 RU2019112422A RU2019112422A RU2708009C1 RU 2708009 C1 RU2708009 C1 RU 2708009C1 RU 2019112422 A RU2019112422 A RU 2019112422A RU 2019112422 A RU2019112422 A RU 2019112422A RU 2708009 C1 RU2708009 C1 RU 2708009C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydroelectric power
turbines
power station
blades
garland
Prior art date
Application number
RU2019112422A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ярослав Владимирович Хвостенко
Original Assignee
Ярослав Владимирович Хвостенко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ярослав Владимирович Хвостенко filed Critical Ярослав Владимирович Хвостенко
Priority to RU2019112422A priority Critical patent/RU2708009C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2708009C1 publication Critical patent/RU2708009C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Abstract

FIELD: hydropower.
SUBSTANCE: invention relates to hydroelectric power industry, namely, to chain-type hydroelectric power plants. Hydroelectric power plant comprises series-connected cardan type unit 8 turbines made in the form of cylindrical floats with fixed with working blades 7. One end of hydroelectric power station line is connected to rotor of generator. Hydroelectric power plant is made floating, free-flow and located along the bank along the stream. Floats are made in the form of hollow cylindrical shafts 1 with working blades 7 and are equipped with hubs 6 with rods coaxially installed on shafts 1 with rods to which partially filled hollow rims 4 are attached. Each rim 4 is equipped with valve 5.
EFFECT: invention is aimed at increasing efficiency of a hydroelectric power plant using slowly flowing water.
5 cl, 4 dwg

Description

Гирляндная гидроэлектростанция относится к гидроэнергетике, служит, в частности, для преобразования энергии русловых потоков реки в электрическую энергию, и может быть использовано в трудно доступных районах для энергообеспечения лагерей геологов, охотников, рыбаков, автономных туристов.The garland hydroelectric power station belongs to hydropower, it serves, in particular, to convert the energy of river channels into electric energy, and can be used in hard-to-reach areas to power the camps of geologists, hunters, fishermen, autonomous tourists.

Известна «Свободнопоточная гидросиловая установка» по АС SU153883 от 20 февраля 1959, опубликовано: 00.00.1963 МПК F03B 13/00 F03B 17/00, с поперечными турбинами, в частности вингроторами, с креплением ряда турбин в виде гирлянды на силовом тросе, выполняющем роль гибкого вала, передающего суммарный крутящий момент на вал рабочей машины (генератора), отличающаяся тем, что, с целью использования энергии водяного потока по всей его ширине и упрощения условий монтажа и переноса установки в полевых условиях, в ней турбинная гирлянда установлена поперек водяного потока на двух береговых опорах, на одной из которых помещена рабочая машина (генератор); в ней поперек водяного потока установлено несколько параллельных турбинных гирлянд, подключенных к общему приводному валу на береговой опоре посредством, например, конических зубчатых передач; в ней поперечные турбины попарно закреплены на тросе с относительным угловым сдвигом в каждой паре на 90°; в ней одна из турбин в каждой паре закреплена на тросе в одной точке у ее торца посредством затяжной скобы и связана в угловом отношении с соседней турбиной с помощью поводка.The well-known "Free-flow hydraulic power plant" according to AC SU153883 dated February 20, 1959, published: 00.00.1963 IPC F03B 13/00 F03B 17/00, with transverse turbines, in particular single-rotors, with a number of turbines mounted in the form of a garland on a power cable that plays the role of a flexible shaft that transmits the total torque to the shaft of the working machine (generator), characterized in that, in order to use the energy of the water flow over its entire width and simplify the installation and transfer conditions of the installation in the field, a turbine garland is installed across the water current on two shore supports, on one of which a working machine (generator) is placed; several parallel turbine garlands are installed across the water flow, connected to a common drive shaft on the shore support by means of, for example, bevel gears; in it transverse turbines are mounted in pairs on a cable with a relative angular shift of 90 ° in each pair; in it, one of the turbines in each pair is fixed to the cable at one point at its end by means of a long bracket and is connected in angular relation to the neighboring turbine by means of a leash.

Установка такой гидросиловой установки поперек течения воды, перекрывающей всю ширину потока связано с трудностями закрепления одного конца гирлянды на противоположном берегу, и осуществления любого судоходства. В данной конструкции, происходит прогибание средней части гирлянды вглубь толщи воды, где скорость потока ниже. The installation of such a hydraulic power plant across the flow of water, covering the entire width of the stream, is associated with difficulties in fixing one end of the garland on the opposite bank, and in carrying out any shipping. In this design, there is a deflection of the middle part of the garland deep into the water column, where the flow rate is lower.

Известна «Роторная линия гирляндной ГЭС» по АС СССР 1778355 А1 от 03.05.88, опубликовано 30.11.92, МПК F03B 17/00, содержащая гидровингроторы с торцевыми стенками, попарно закрепленные при помощи узла крепления, на гибком валу, выполненном в виде троса, при этом с целью повышения КПД путем снижения потерь на прецессию, узел крепления выполнен карданного типа. The well-known “Rotor line of a garland hydroelectric power station” according to the USSR AS 1778355 A1 dated 05/05/88, published on 11/30/92, IPC F03B 17/00, containing hydraulic rotors with end walls, pairwise mounted using an attachment unit, on a flexible shaft made in the form of a cable, at the same time, in order to increase efficiency by reducing losses on the precession, the attachment point is made of a gimbal type.

Закрепление роторной линии гирляндной ГЭС на гибком валу, выполненном в виде троса, приводит к провисанию центральных блоков гирлянды в более низкие и менее продуктивные слои воды, с торможением всей гирлянды и потерей заявленного КПД.Fixing the rotor line of a daisy-chain hydroelectric power station on a flexible shaft made in the form of a cable leads to the sagging of the central blocks of the garland in lower and less productive layers of water, with the braking of the whole garland and the loss of the declared efficiency.

Наиболее близким техническим решением является «Линия гирляндной гидроэлектростанции с турбинами поплавкового типа» по патенту RU 155053, заявка: 2015100589/06 от 12.01.2015, опубликовано: 20.09.2015, МПК F03B 13/00, F03B 17/06, содержащая, соединенные узлом карданного типа, цилиндрические поплавки, с закреплёнными по образующим, рабочими лопастями, с возможностью расположения в верхних слоях потока, при этом один конец линии гирляндной гидроэлектростанции закреплен в подшипниковом узле, а второй конец связан через редуктор с ротором генератора.The closest technical solution is the "Line daisy chain hydroelectric turbines with float type" according to patent RU 155053, application: 2015100589/06 dated 12.01.2015, published: 09/20/2015, IPC F03B 13/00, F03B 17/06, containing connected by a node cardan type, cylindrical floats, fixed with generators, working blades, with the possibility of location in the upper layers of the stream, while one end of the daisy-chain hydroelectric power station is fixed in the bearing assembly, and the other end is connected through a gearbox to the generator rotor.

Задачей предлагаемого технического решения является использование гидроэнергетического потенциала возобновляемого источника энергии - медленно текущей воды, для получения электроэнергии в труднодоступных районах. The objective of the proposed technical solution is to use the hydropower potential of a renewable energy source - slowly flowing water, to generate electricity in hard-to-reach areas.

Технический результат достигнут за счет гирляндной гидроэлектростанции, содержащей последовательно соединенные узлом карданного типа турбины, выполненные в виде цилиндрических поплавков с закреплёнными рабочими лопастями, один конец линии гирляндной гидроэлектростанции связан с ротором генератора, при этом гидроэлектростанция выполнена наплавной, свободно-поточной и расположена по потоку вдоль берега, поплавки выполнены в виде полых цилиндрических валов с рабочими лопастями и снабжены соосно установленными на валах ступицами со стержнями, к которым прикреплены частично заполненные пустотелые ободья, при этом каждый обод оснащен клапаном; лопасти закреплены на корпусе вала перпендикулярно оси и разнесены вдоль оси вала турбин на равные интервалы и повернуты по отношению друг к другу на равный угол вокруг оси вала; круглый пустотелый корпус обода имеет профиль в форме вытянутого эллипса с острым закруглением концов; стержни закреплены на корпусе вала перпендикулярно оси, а длина стержней не менее длины рабочих лопастей; в гирлянде, состоящей из более чем двух турбин, турбины с частично заполненными пустотелыми ободьями чередованы с турбинами без ободьев.The technical result was achieved due to a daisy-chain hydroelectric power station containing turbines successively connected by a gimbal-type unit made in the form of cylindrical floats with fixed working blades, one end of the daisy-chain hydroelectric power station is connected to the generator rotor, while the hydroelectric power station is made floating, free-flow and is located along the stream along shores, floats are made in the form of hollow cylindrical shafts with working blades and are equipped with hubs coaxially mounted on the shafts with terzhnyami, which are attached to partially filled hollow rims, each rim equipped with a valve; the blades are fixed to the shaft housing perpendicular to the axis and spaced along the axis of the turbine shaft at equal intervals and rotated with respect to each other at an equal angle around the axis of the shaft; the round hollow rim case has a profile in the form of an elongated ellipse with sharp rounded ends; the rods are fixed to the shaft housing perpendicular to the axis, and the length of the rods is not less than the length of the working blades; in a garland of more than two turbines, turbines with partially filled hollow rims alternate with turbines without rims.

Выполнение гидроэлектростанции наплавной свободно-поточной, расположенной по потоку вдоль берега, из турбин, выполненных в виде полых цилиндрических валов с рабочими лопастями, снабженными соосно установленными на валах ступицами со стержнями, к которым прикреплены частично заполненные пустотелые ободья с клапаном, позволяет, за счет степени заполнения жидкостью через клапан обода, уменьшая или увеличивая пустоты в ободе, изменять плавучесть всей гирлянды, регулировать положение рабочих лопастей относительно поверхности воды, удерживая всю линию гидроэлектростанции в верхних слоях, с большей скоростью водотока, с полностью погруженными лопастями в поток.The implementation of a free-flow floating hydroelectric power station located along the stream along the coast from turbines made in the form of hollow cylindrical shafts with working blades equipped with hubs coaxially mounted on the shafts with rods to which partially filled hollow rims with a valve are attached allows, due to the degree filling with liquid through the valve of the rim, reducing or increasing voids in the rim, change the buoyancy of the entire garland, adjust the position of the working blades relative to the surface of the water, hold All hydroelectric-hand line in the upper layers, with greater speed watercourse blades with completely immersed in the flow.

Расположение гидроэлектростанции по потоку вдоль берега, не ограниченное шириной водного потока, расположение гирлянды с разнесенными вдоль оси валов лопастями, работающими в разных плоскостях вращения, уменьшение затенения лопастей в одном потоке, за счет их разнесения по длине валов, позволяет, от одной и той же струи потока, получить увеличение суммарного кпд турбин, соединяя между концевыми секциями, с чередованием в гирлянде промежуточных и основных турбин. The location of the hydroelectric power plant along the stream along the coast, not limited by the width of the water stream, the location of the garland with blades spaced along the axis of the shafts, operating in different rotation planes, reducing the shading of the blades in one stream, due to their spacing along the length of the shafts, allows, from the same jet stream, to obtain an increase in the total efficiency of the turbines, connecting between the end sections, with alternating in the garland of intermediate and main turbines.

Лопасти валов полностью погружены в жидкую текучую среду в верхних ее слоях равномерно (каждый сегмент вала с лопастями) относительно поверхности воды, в отличии от аналогов, где наблюдается прогибание средней части гирлянды вглубь толщи води, где скорость потока ниже, и разность скоростей потока для разных секций гирлянды, тормозит и снижает скорость вращения всей гирлянды, снижая ее суммарный кпд.The blades of the shafts are completely immersed in the liquid fluid in its upper layers evenly (each segment of the shaft with blades) relative to the surface of the water, unlike analogues, where there is a deflection of the middle part of the garland into the depths of the water, where the flow rate is lower, and the difference in flow rates for different sections of the garland, slows down and reduces the speed of rotation of the entire garland, reducing its total efficiency.

Выполнение профиля круглого, частично пустотелого корпуса обода, в форме вытянутого эллипса с острым закруглением концов, меньше оказывает сопротивление набегающему потоку, и позволяет формировать струю для остальных рабочих лопаток, что повышает долгосрочность работы и кпд всей гироэлектростанции.The execution of the profile of a round, partially hollow rim case, in the form of an elongated ellipse with sharp rounding of the ends, has less resistance to the incoming flow, and allows the formation of a stream for the remaining working blades, which increases the long-term operation and efficiency of the entire gyroelectric power station.

Вся гирлянда не подвергается воздействию ветра на реке, поскольку над водой выступают только пустотелая часть частично заполненных ободьев, со стержнями крепления длиной не менее длины рабочих лопастей, в отличии от поплавковых гирлянд с турбинами, часть лопастей которых расположена выше поверхности воды. The whole garland is not exposed to wind on the river, since only the hollow part of the partially filled rims protrudes above the water, with fastening rods not less than the length of the working blades, in contrast to float garlands with turbines, some of which are located above the surface of the water.

Кроме того, существенным преимуществом расположения гирлянды по потоку вдоль берега, является простота установки вдоль одного берега, где не возникает проблемы укрепления второго конца гирлянды на противоположном берегу и нет препятствий прохождению даже маломерных судов по руслу водоема.In addition, a significant advantage of the location of the garland along the coast is the ease of installation along one coast, where there is no problem of reinforcing the second end of the garland on the opposite bank and there are no obstacles to the passage of even small vessels along the channel of the reservoir.

Существо заявляемого технического решения поясняется чертежом.The essence of the claimed technical solution is illustrated by the drawing.

На фиг. 1 приведена линия гирляндной наплавной свободнопоточной продольноструйной гидроэлектростанции с турбинами поплавкового типа, на фиг. 2 - поперечное сечение турбины, на фиг. 3 пустотелый обод, на фиг. 4 - разрез по А-А пустотелого обода.In FIG. 1 shows a line of a daisy-chain floating free-flow longitudinally-jet hydroelectric power station with float-type turbines, FIG. 2 is a cross section of a turbine, in FIG. 3 hollow rim, in FIG. 4 is a section along aa of the hollow rim.

На фиг. 1, 2, 3, 4 изображены валы 1 трубчатые турбин, ступицы 2 стержней соединительных, стержни 3 соединительные ступиц с частично заполненными пустотелыми ободьями, пустотелые ободья 4, клапан 5 впуска и выпуска жидкости, ступицы 6 лопастей, рабочие лопасти 7 турбин, узлы 8 карданного типа, поплавок 9, электрогенератор 10, понтонная платформа 11, грузы 12, тросы 13, промежуточные турбины 14, основные турбины 15, концевые секции 16,In FIG. 1, 2, 3, 4 shows shafts 1 tubular turbines, hubs 2 connecting rods, rods 3 connecting hubs with partially filled hollow rims, hollow rims 4, fluid inlet and outlet valve 5, hub 6 blades, working blades 7 turbines, nodes 8 cardan type, float 9, electric generator 10, pontoon platform 11, loads 12, cables 13, intermediate turbines 14, main turbines 15, end sections 16,

Гирляндная гидроэлектростанция выполнена следующим образомGarland hydroelectric power station is made as follows

Предлагаемая гирляндная гидроэлектростанция состоит из секций трех типов, промежуточные турбины 14, основные турбины 15, концевые секции 16, в которых поплавки выполнены в виде длинных полых, изолированных от внешней среды, твердотельных цилиндрических, трубчатых валов 1. The proposed daisy-chain hydroelectric power station consists of three types of sections, intermediate turbines 14, main turbines 15, end sections 16, in which the floats are made in the form of long hollow, cylindrical, solid-state tubular shafts 1.

Промежуточные турбины 14, выполнены в виде валов 1 с жестко закреплёнными ступицами 6 перпендикулярно оси вала рабочими лопастями 7, разнесенными вдоль оси вала 1 турбин на равные интервалы и повернутыми по отношению друг к другу на равный угол вокруг оси вала 1, для уменьшения затенения предыдущими лопастями последующих лопастей по ходу потока и увеличения суммарного кпд турбины,Intermediate turbines 14 are made in the form of shafts 1 with rigidly fixed hubs 6 perpendicular to the shaft axis by working blades 7 spaced along the axis of the shaft 1 of the turbines at equal intervals and rotated with respect to each other by an equal angle around the axis of the shaft 1, to reduce shading by the previous blades subsequent blades along the flow and increase the total efficiency of the turbine,

Основные турбины 15 с рабочими лопастями 7, выполнены идентично валам 14 и дополнительно снабжены, соосно валам прикрепленными ступицами 2 стержнями 3, частично заполненными пустотелыми ободьями 4, оснащенными клапанами 5 впуска и выпуска жидкости в полость ободьев 4, что путем изменения плавучести, удерживает всю гирлянду на заданной глубине максимально близко к поверхности воды в наиболее быстрых струях, при этом, лопасти валов турбин полностью погружены в жидкую текучую среду в верхних ее слоях равномерно (каждый сегмент вала с лопастями) относительно поверхности воды.The main turbines 15 with working blades 7 are identical to the shafts 14 and additionally equipped with coaxial shafts attached by the hubs 2 rods 3, partially filled with hollow rims 4, equipped with valves 5 for inlet and outlet of liquid into the cavity of the rims 4, which, by changing the buoyancy, holds the whole garland at a given depth, as close to the water surface as possible in the fastest jets, while the turbine shaft blades are completely immersed in the liquid fluid in its upper layers evenly (each shaft segment with blades) tnositelno water surface.

Концевые секции 16 выполнены в виде длинных полых, изолированных от внешней среды, твердотельных цилиндрических, трубчатых валов 1, что позволяет им, при вращении вместе со всей гирляндой, не оказывать существенного снижения суммарного кпд. The end sections 16 are made in the form of long hollow, solid-state cylindrical, tubular shafts 1, which allows them, when rotating together with the entire garland, not to significantly reduce the total efficiency.

Для меньшего сопротивления набегающему потоку, и формирования струи для остальных рабочих лопаток, контур профиля корпуса обода 4 образован двумя одинаковыми дугами с наружной и внутренней стороны корпуса, имеющих общие вершины, в форме вытянутого эллипса с острым закруглением концов, таким образом носовая часть (обе одинаковые) профиля функционирует как рассекатель и делит набегающий поток воды на внутренний и наружный.For less resistance to the oncoming flow, and the formation of a jet for the rest of the working blades, the profile profile of the casing of the rim 4 is formed by two identical arcs from the outer and inner sides of the casing, having common vertices, in the form of an elongated ellipse with a sharp rounding of the ends, thus the nose (both identical ) the profile functions as a divider and divides the incoming water flow into internal and external.

Для контроля степени погружения рабочих лопастей 7 относительно поверхности воды длина стержней 3, прикрепленных к ободу не менее длины рабочих лопастей 7 турбин, что позволяет пустоте в частично заполненном ободе 4 быть постоянно находится над поверхностью воды. To control the degree of immersion of the working blades 7 relative to the surface of the water, the length of the rods 3 attached to the rim is not less than the length of the working blades 7 of the turbines, which allows the void in the partially filled rim 4 to be constantly located above the surface of the water.

Ободья 4 снабжены клапаном 5 впуска и выпуска жидкости, что позволяет преодолевать выталкивающую силу поплавков в виде валов 1 турбин количеством закаченной или выпущенной через клапан 5 жидкости, притопляя на нужную глубину всю гирлянду, оставляя над поверхностью воды пустотелую часть обода, для сигнализации о месте расположения рабочих лопастей относительно поверхности воды.The rims 4 are equipped with a fluid inlet and outlet valve 5, which makes it possible to overcome the buoyancy of floats in the form of turbine shafts 1 by the amount of fluid pumped or released through valve 5, drowning the entire garland to the desired depth, leaving a hollow part of the rim above the water surface to signal the location working blades relative to the surface of the water.

На торцах валов турбин 14,15, и концевых секций 16 закреплены узлы карданного типа 8, предназначенные для соединения турбин между собой в гирлянду. At the ends of the shafts of the turbines 14.15, and the end sections 16 are fixed nodes of the cardan type 8, designed to connect the turbines to each other in a garland.

В гирлянде, состоящей из более чем двух турбин, основные турбины 15 с частично заполненными пустотелыми ободьями 4, чередованы с промежуточными турбинами 14 без ободьев 4, между концевыми секциями 16, что минимально влияет на снижение кпд, поскольку пустая часть обода 4 всегда выступает над поверхностью воды, сигнализируя о степени погружения рабочих лопаток. In a garland of more than two turbines, the main turbines 15 with partially filled hollow rims 4 are alternated with intermediate turbines 14 without rims 4 between the end sections 16, which minimally affects the reduction in efficiency, since the empty part of the rim 4 always protrudes above the surface water, signaling the degree of immersion of the working blades.

С концевой секции 16 начинается гирлянда и ею же она и заканчивается. Одна из концевых секций 16 предназначена для передачи вращения ротору генератора 10 установленному на понтонной платформе 11. Вторая концевая секция закреплена в подшипниковый узел, (на чертеже не показан), расположенный в отверстии поплавка 9 с возможностью вращения вместе со всей гирляндой. Платформа 11 и поплавок 9 закреплены к грузам 12 на дне при помощи тросов 13. From the end section 16 the garland begins and with it it ends. One of the end sections 16 is designed to transmit rotation to the rotor of the generator 10 mounted on the pontoon platform 11. The second end section is fixed to the bearing assembly (not shown), located in the hole of the float 9 with the possibility of rotation together with the entire garland. The platform 11 and the float 9 are fixed to the weights 12 at the bottom using cables 13.

Гирлянды содержат промежуточные турбины 14 без пустотелых ободьев 4. Концевые секции 16 выполнены в виде длинных полых твердотельных цилиндрических, трубчатых валов 1 без лопастей 7 и ободьев 4.The garlands contain intermediate turbines 14 without hollow rims 4. The end sections 16 are made in the form of long hollow solid-state cylindrical, tubular shafts 1 without blades 7 and rims 4.

Гирляндная гидроэлектростанция работает следующим образомGarland hydroelectric power station operates as follows

При монтаже гидроэлектростанции на реке выбирается удобное для ее установки место, так чтобы не препятствовать водному транспорту. Далее на дне в начале и в конце гирлянды устанавливают бетонные грузы 12 с металлическими петлями для крепления понтона 11 с помощью тросов 13 When installing a hydroelectric power station on the river, a place convenient for its installation is chosen so as not to interfere with water transport. Next, at the bottom at the beginning and at the end of the garland, concrete loads 12 with metal loops are installed for fastening the pontoon 11 with cables 13

Электрогенератор 10 с редуктором устанавливают на понтонной платформе 11 и связываются с плавсредством 1 с помощью длинных трубчатых валов и карданов 7. An electric generator 10 with a reducer is mounted on a pontoon platform 11 and connected to the watercraft 1 using long tubular shafts and cardan 7.

Гирлянду устанавливают вдоль течения водного потока, а валы 1 ее турбин 14, 15, и концевых секций 16 соединяют последовательно, одна за другой, при помощи узла 8 карданного типа. Для снижения количества элементов, создающих препятствие потоку воды, между основными турбинами 15, оснащенными пустотелыми ободьями 4, размещают промежуточные турбины 14 с рабочими лопастями 7, без ободьев 4. The garland is installed along the flow of the water stream, and the shafts 1 of its turbines 14, 15, and end sections 16 are connected in series, one after the other, using a gimbal type assembly 8. To reduce the number of elements that impede the flow of water, between the main turbines 15, equipped with hollow rims 4, place intermediate turbines 14 with working blades 7, without rims 4.

Все турбины, кроме концевых секций 16, снабжены рабочими лопастями 7, разнесенными вдоль вала на определенное расстояние для уменьшения затенения лопастей в одном потоке предлежащими лопастями 7, чтобы вода успевала восстановить скорость потока, что позволяет, от одной и той же струи потока, получить увеличение суммарного кпд турбины. All turbines, except the end sections 16, are equipped with working blades 7 spaced along the shaft by a certain distance to reduce the shading of the blades in one stream by the previous blades 7 so that the water has time to restore the flow rate, which allows, from the same stream stream, to increase total turbine efficiency.

Пустотелый корпус обода 4, полость которого изолирована от внешней среды, выполняет функцию поплавка и регулятора глубины погружения каждого сегмента вала 1 гирлянды в текучую среду способом закачки в камеру (полость) или откачки жидкости(воды) через клапан 5, повышая таким образом или понижая уровень расположения гирлянды относительно поверхности воды. The hollow body of the rim 4, the cavity of which is isolated from the external environment, acts as a float and regulates the depth of immersion of each segment of the garland shaft 1 into the fluid by pumping into the chamber (cavity) or pumping liquid (water) through valve 5, thereby increasing or decreasing the level the location of the garland relative to the surface of the water.

За счет степени заполнения пустотелых ободьев 4 жидкостью через клапан 5, уменьшая или увеличивая пустоты в ободьях 4, регулируют положение рабочих лопастей всех турбин 14, 15, относительно поверхности воды, удерживая всю линию гидроэлектростанции притопленной в верхних слоях, с большей скоростью водотока, путем уравновешивания выталкивающей силы полых валов 1, так что лопасти 7 всегда вращаются в водной среде и не совершают холостых оборотов над поверхностью воды.Due to the degree of filling of the hollow rims 4 with liquid through the valve 5, decreasing or increasing the voids in the rims 4, regulate the position of the working blades of all turbines 14, 15, relative to the surface of the water, keeping the entire line of the hydroelectric power station submerged in the upper layers, with a higher flow rate, by balancing buoyancy force of the hollow shafts 1, so that the blades 7 always rotate in the aquatic environment and do not idle above the surface of the water.

Набегающий поток воды приводит турбины 14,15, во вращательное движение с концевыми секциями 16 так, что гирлянда вращается целиком, вместе с пустотелыми ободьями 4. The oncoming water flow drives the turbines 14.15 into rotational movement with end sections 16 so that the garland rotates as a whole, together with the hollow rims 4.

Воздух в полости обода 4 всегда находится в верхней его части, а при вращении турбин 14, 15, жидкость внутри полости постоянно перетекает сохраняя свой уровень. Благодаря полым ободьям 4 с клапанами 5 достигается оптимальное положение турбины, всегда работающей в верхних, быстрых слоях потока воды, при удерживании рабочих лопастей 7, всегда под поверхностью воды. Тросы 13, фиксирующие положение гирлянды в потоке, обладают достаточным запасом длины, необходимым, на случай значительного подъема уровня водного потока. The air in the cavity of the rim 4 is always in its upper part, and when the turbines 14, 15 rotate, the fluid inside the cavity constantly flows while maintaining its level. Thanks to the hollow rims 4 with valves 5, the optimal position of the turbine is achieved, always working in the upper, fast layers of the water flow, while holding the working blades 7, always under the surface of the water. The cables 13, fixing the position of the garland in the stream, have a sufficient margin of length necessary in case of a significant increase in the level of the water stream.

Техническим результатом является оптимизация положения рабочих лопастей гирлянды, относительно поверхности воды, всегда работающей в верхних, быстрых слоях потока воды, при удерживании рабочих лопастей, всегда под поверхностью воды путем регулирования плавучести всей гирлянды турбин, за счет частично заполненных пустотелых корпусов ободьев, полость которых изолирована от внешней среды, и оснащена клапаном, что позволяет повысить кпд устройства при использовании гидроэнергетического потенциала возобновляемого источника энергии - медленно текущей воды, для получения электроэнергии в труднодоступных районахThe technical result is to optimize the position of the working blades of the garland, relative to the surface of the water, always working in the upper, fast layers of the water flow, while holding the working blades, always below the surface of the water by regulating the buoyancy of the entire garland of turbines, due to partially filled hollow rim bodies, the cavity of which is insulated from the external environment, and is equipped with a valve, which allows to increase the efficiency of the device when using the hydropower potential of a renewable energy source - long flowing water to obtain electricity in hard-to-reach areas

Данное техническое решение имеет оптимальную конфигурацию для использования гирлянд на реках с течением от 1метра в сек., в том числе на равнинных крупных реках, каналах, проливах как на незамерзающих круглогодично, так и на замерзающих в период навигации, т.е. значительно увеличивает ареал использования.This technical solution has the optimal configuration for the use of garlands on rivers with a flow of 1 meter per second, including on large flat rivers, canals, and straits, both non-freezing year-round and freezing during navigation, i.e. significantly increases the area of use.

Составной вал гирлянды имеет произвольную длину и может содержать значительное количество последовательно размещенных лопастей, с интервалом достаточным для полного или частичного восстановления мощности напора воды, так что суммарно мощность гирлянды выше, чем в традиционных решениях, один ротор с двумя или тремя лопастями, вращающимися в одной плоскости.The composite shaft of the garland has an arbitrary length and can contain a significant number of consecutively placed blades, with an interval sufficient to completely or partially restore the power of the water head, so that the total power of the garland is higher than in traditional solutions, one rotor with two or three blades rotating in one the plane.

Claims (5)

1. Гирляндная гидроэлектростанция, содержащая последовательно соединенные узлом карданного типа турбины, выполненные в виде цилиндрических поплавков с закреплёнными рабочими лопастями, один конец линии гирляндной гидроэлектростанции связан с ротором генератора, отличающаяся тем, что гидроэлектростанция выполнена наплавной, свободно-поточной и расположена по потоку вдоль берега, поплавки выполнены в виде полых цилиндрических валов с рабочими лопастями и снабжены соосно установленными на валах ступицами со стержнями, к которым прикреплены частично заполненные пустотелые ободья, при этом каждый обод оснащен клапаном. 1. A daisy-chain hydroelectric power station comprising turbines in series connected by a gimbal-type unit made in the form of cylindrical floats with fixed working blades, one end of the daisy-chain hydroelectric power line is connected to the generator rotor, characterized in that the hydroelectric power station is made floating, free-flow and is located along the stream along the coast floats are made in the form of hollow cylindrical shafts with working blades and equipped with hubs coaxially mounted on shafts with rods to which partially filled hollow rims are attached, each rim equipped with a valve. 2. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что лопасти закреплены на корпусе вала перпендикулярно оси и разнесены вдоль оси вала турбин на равные интервалы и повернуты по отношению друг к другу на равный угол вокруг оси вала.2. Hydroelectric power station according to claim 1, characterized in that the blades are mounted on the shaft housing perpendicular to the axis and spaced along the axis of the turbine shaft at equal intervals and rotated with respect to each other at an equal angle around the axis of the shaft. 3. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что круглый пустотелый корпус обода имеет профиль в форме вытянутого эллипса с острым закруглением концов.3. Hydroelectric power station according to claim 1, characterized in that the round hollow body of the rim has a profile in the form of an elongated ellipse with sharp rounding of the ends. 4. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что стержни закреплены на корпусе вала перпендикулярно оси, а длина стержней не менее длины рабочих лопастей.4. Hydroelectric power station according to claim 1, characterized in that the rods are fixed to the shaft housing perpendicular to the axis, and the length of the rods is not less than the length of the working blades. 5. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что в гирлянде, состоящей из более чем двух турбин, турбины с частично заполненными пустотелыми ободьями чередованы с турбинами без ободьев. 5. Hydroelectric power station according to claim 1, characterized in that in a garland consisting of more than two turbines, turbines with partially filled hollow rims are alternated with turbines without rims.
RU2019112422A 2019-04-24 2019-04-24 Chain-type hydroelectric power plant RU2708009C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019112422A RU2708009C1 (en) 2019-04-24 2019-04-24 Chain-type hydroelectric power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019112422A RU2708009C1 (en) 2019-04-24 2019-04-24 Chain-type hydroelectric power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2708009C1 true RU2708009C1 (en) 2019-12-03

Family

ID=68836348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019112422A RU2708009C1 (en) 2019-04-24 2019-04-24 Chain-type hydroelectric power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2708009C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2776289C1 (en) * 2022-01-12 2022-07-18 Государственное автономное образовательное учреждение Астраханской области высшего образования Астраханский Государственный Архитектурно-Строительный Университет River floating bridge-hydropower plant
EP4174309A1 (en) * 2021-10-29 2023-05-03 Ti Yang Co., Ltd. Miniature hydroelectric apparatus

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57206779A (en) * 1981-06-12 1982-12-18 Honda Motor Co Ltd Portable hydroelectric generator
US5946909A (en) * 1997-05-23 1999-09-07 Swort International, Inc. Floating turbine system for generating power
US20120211988A1 (en) * 2011-02-23 2012-08-23 Richard Harding Submersible electric power generator system
RU155053U1 (en) * 2015-01-12 2015-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" FISHLINE HYDRO POWER PLANT LINE WITH FLOAT TURBINES TYPE
WO2019027327A1 (en) * 2017-08-04 2019-02-07 Teknoplan As Wave-power plant with controllably buoyant floats

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57206779A (en) * 1981-06-12 1982-12-18 Honda Motor Co Ltd Portable hydroelectric generator
US5946909A (en) * 1997-05-23 1999-09-07 Swort International, Inc. Floating turbine system for generating power
US20120211988A1 (en) * 2011-02-23 2012-08-23 Richard Harding Submersible electric power generator system
RU155053U1 (en) * 2015-01-12 2015-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" FISHLINE HYDRO POWER PLANT LINE WITH FLOAT TURBINES TYPE
WO2019027327A1 (en) * 2017-08-04 2019-02-07 Teknoplan As Wave-power plant with controllably buoyant floats

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4174309A1 (en) * 2021-10-29 2023-05-03 Ti Yang Co., Ltd. Miniature hydroelectric apparatus
RU2776289C1 (en) * 2022-01-12 2022-07-18 Государственное автономное образовательное учреждение Астраханской области высшего образования Астраханский Государственный Архитектурно-Строительный Университет River floating bridge-hydropower plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7291936B1 (en) Submersible electrical power generating plant
ES2344472T3 (en) DEVICE AND INSTALLATION FOR THE GENERATION OF REGENERATIVE AND RENEWABLE ENERGY FROM WATER.
DK2946107T3 (en) DEVICE FOR GENERATION OF HYDROELECTRIC ENERGY
CA2589097C (en) Paddle wheels in a flow of water
ES2820299T3 (en) Floating turbine
US11162470B2 (en) Energy harvesting from moving fluids using mass displacement
NO339029B1 (en) Submerged hydroelectric turbines with buoyancy ramp
US10151294B2 (en) Buoyant housing device enabling large-scale power extraction from fluid current
CN104329205A (en) Water flow power generating device
RU2708009C1 (en) Chain-type hydroelectric power plant
CN103498458A (en) Water floating object intercepting system
JP2017516028A (en) Floating body for tidal current power generation and power generation method using the same
KR101623709B1 (en) Water Turbine Structure for Generation Using Tide Current
JP2016502034A (en) Spiral turbine blade
US9334848B2 (en) Wave generator
US20100013228A1 (en) Surface piercing tidal generator
JP6675633B2 (en) Power generator
RU155053U1 (en) FISHLINE HYDRO POWER PLANT LINE WITH FLOAT TURBINES TYPE
KR101261780B1 (en) A generating module for following a tidal current and a generating apparatus having the same
ES2292365B1 (en) ENERGY GENERATION SYSTEM BY DIFFERENTIAL DENSITY IN WATER.
JP2012241702A (en) Underwater power generating device
KR101183378B1 (en) Multy Screw Type Hydraulic Turbine
KR101116408B1 (en) Current Power Generation System
JPS62168970A (en) Power generation device utilizing kinetic energy of water current
OA17519A (en) Device for generating hydro-electric energy.