WO2017034504A1 - Бесплотинная гидроэлектростанция - Google Patents

Бесплотинная гидроэлектростанция Download PDF

Info

Publication number
WO2017034504A1
WO2017034504A1 PCT/UA2015/000088 UA2015000088W WO2017034504A1 WO 2017034504 A1 WO2017034504 A1 WO 2017034504A1 UA 2015000088 W UA2015000088 W UA 2015000088W WO 2017034504 A1 WO2017034504 A1 WO 2017034504A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wheel
hydroelectric power
tunnel
impeller
power station
Prior art date
Application number
PCT/UA2015/000088
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Виктор Иванович КРИВЧИКОВ
Дмитрий Иванович АКИШИН
Original Assignee
Виктор Иванович КРИВЧИКОВ
Дмитрий Иванович АКИШИН
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 Виктор Иванович КРИВЧИКОВ, Дмитрий Иванович АКИШИН filed Critical Виктор Иванович КРИВЧИКОВ
Priority to MX2018002011A priority Critical patent/MX2018002011A/es
Priority to US15/740,757 priority patent/US20180202416A1/en
Priority to JP2018530480A priority patent/JP2018526582A/ja
Priority to KR1020187008375A priority patent/KR20180044958A/ko
Priority to CA2996705A priority patent/CA2996705A1/en
Priority to BR112018003235A priority patent/BR112018003235A2/pt
Publication of WO2017034504A1 publication Critical patent/WO2017034504A1/ru

Links

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
    • 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"
    • F03B17/062—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 at right angle to flow direction
    • F03B17/063—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 at right angle to flow direction the flow engaging parts having no movement relative to the rotor during its rotation
    • 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
    • F03B7/00—Water wheels
    • 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
    • F03B13/10—Submerged units incorporating electric generators or motors
    • 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"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/10—Kind or type
    • F05B2210/11—Kind or type liquid, i.e. incompressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/10—Geometry two-dimensional
    • F05B2250/14—Geometry two-dimensional elliptical
    • F05B2250/141—Geometry two-dimensional elliptical circular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/402—Transmission of power through friction drives
    • F05B2260/4021—Transmission of power through friction drives through belt drives
    • 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
    • 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
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the invention relates to hydropower, in particular, to devices for converting the kinetic energy of a gravity flow of water (river, sea and ocean currents) into electrical energy.
  • the main disadvantages of this technical solution include the following.
  • the design of the power plant includes units that require accurate kinematic interaction (pairing) of the contacting parts.
  • Multistage kinematic animation scheme reduces the efficiency of the power plant.
  • the closest in essence and achieved effect taken as a prototype, is a damless hydroelectric power station with a paddle wheel and a casing mounted on a support with a central vertical part of the casing, made in the form of a hollow sealed cylinder, filled as necessary with water or air, and the horizontal part of the housing, rigidly connected to the cylinder, is a truss on which there is an annular track under the support rollers of the blade wheel, a blade wheel rotating around a hollow cylinder, a support for a driven sprocket of the first stage of the kinematic transmission circuit of revolutions from the blade wheel to the electric power generator, side barriers that functionally act as input and output diffusers [see US Pat. Russian Federation Ns 2543362 for classes F03B 7/10, F03B 13/10, F03B 17/06 published on 02.27.2015].
  • the second significant structural drawback of this damless hydroelectric power station is that the blade wheel bearing is supported on only one annular track by means of rollers with a horizontal axis of rotation, which does not provide reliable resistance of the wheel from shifting towards the outer rim of the housing and leads to high pressure on track.
  • the third significant structural drawback of this damless hydroelectric power station is that the design does not provide reliable and uniform pressing of the rollers with the vertical axis of rotation to the cylinder surface.
  • the fourth significant structural drawback of this damless hydroelectric power station is that the presence of a cylinder of large diameter and high height in a large-scale design of a hydroelectric power station of large unit capacity is not justified from the point of view of manufacturability and is not justified as an element of the power structure of an energy device.
  • the basis of the invention is the task of rational distribution of the forces arising in the process of interaction of the impeller with the housing of the device, by reducing the pressure on the supporting annular track from the weight load of the impeller, preventing distortion of the impeller and its deformation from forces transmitted by a chain drive, preventing wheel shifts in the horizontal plane, rational use of tanks involved in transporting a hydroelectric power station to its place of operation and placement inside the sweat water, reducing the specific material consumption of the structure in relation to the generated electricity, simplifying and simplifying the maintenance and repair of the device, creating an energy device of large unit capacity, by introducing appropriate design changes.
  • the solution to this problem is achieved by the fact that in a damless hydroelectric power station, the casing of which contains a support ring track, on which a blade wheel with a vertical axis of rotation and rotary blades rests, a support of a driven chain sprocket, diffusers for forming a water flow passing through the impeller, a container with an adjustable air volume and anchor devices, according to the proposal, the part of the hydroelectric power station housing in which the impeller is located is made in the form of an annular a tunnel, on vertical struts of which inside the tunnel, on both sides of the tunnel, support ring tracks are fastened in several rows onto which a blade wheel rests via a roller support, and the ring construction of the tunnel is connected to the central hub by rods similar to bicycle spokes wheels, and with containers, some of which contain a constant volume of air, ensure- buoyant hydroelectric power plants have a slightly lower buoyancy than zero, while others contain an adjustable volume of air that allows the hydroelectric power station to be located inside the water
  • the proposed technical solution differs from the prototype in that the configuration of the part of the casing in which the impeller is located, and the interaction units of the casing and the impeller are carried out according to the changed design scheme and through structurally different contact nodes located in the water passage through the impeller, which changes their reciprocal force, eliminates the skew design of the blade steel wheel and allows you to create damless hydroelectric power stations of large geometric dimensions.
  • the casing is made in the form of an annular tunnel, the vertical struts of which perceive the force action through the supporting annular paths both from the weight of the impeller and from the pressure of the water flow acting on the impeller.
  • the rigidity of the casing is reinforced by rods similar to the spokes of a bicycle wheel, by which, when installing a damless hydroelectric power station, the circumference of the inner rim of the tunnel construction is adjusted.
  • the impeller is made in the form of an annular truss and contains in the zone of passage of water flow through the impeller on the vertical posts of both rims in each sector of the impeller several rows of springs equipped with springs with horizontal and vertical axes of rotation, through which it interacts with supporting ring tracks located on the inner sides of the tunnel.
  • the impeller in the zone of passage of the water flow contains on the vertical posts of the outer rim in each sector several rows of gear sectors for drawing the corresponding number of branches of the traction chain.
  • the inner surface of the wheel rim is closed, and stops for the impeller are fixed on the posts.
  • the kinematic scheme of rotation transmission from the impeller to the electric power generator contains a revolutions multiplier to reduce the rotation resistance of the last high-speed stage.
  • containers with a constant air volume are proposed, which provide the device with buoyancy somewhat less than zero, and tanks with a variable air volume, as a more technological solution than having one large capacity of the prototype.
  • the distinguishing features are not a characteristic of the parts of the whole object, which themselves can be whole objects with their own functions. Therefore, they are not classified in isolation from other parts (features), and the combination of features set forth in the characterizing part of the claims that differ from the known technical solutions were not found in the known patent documentation and other sources of scientific and technical and other information therefore the laid down technical solution meets the criterion of “inventive step”.
  • Figure 1 arrangement of parts of a damless hydroelectric power station and its functional units, top view;
  • Figure 2 is the same side view.
  • the proposed damless hydroelectric power station contains a housing 1, in which the annular part is made in the form of a tunnel 2, for placing a blade wheel 3 with rotary blades 4 in it.
  • a housing 1 On the uprights 5 of the tunnel 2, supporting ring tracks 6 are supported, on which the blade wheel 3 is supported - a cut by means of spring-bearing rollers 7 with horizontal and vertical axes of rotation.
  • gear sectors 9 are fixed for pulling the traction chain 10 of the first stage of the kinematic transmission scheme of rotation from the impeller 3 to the driven sprockets daughters 11 mounted on the shaft 12.
  • the tension of the branches of the traction chain 10 is regulated by a tensioning device 13.
  • the stiffness of the annular part of the housing 1 of the damless hydroelectric power station in the form of a tunnel 2 is reinforced with beam rods 19, similar to the spokes of a bicycle wheel, which connect the beam beams of the tunnel 2 with the central sleeve 20.
  • Barriers 21 are fixed on the housing 1 of the damless hydroelectric power station, functionally acting as a diffuser that forms the flow of water that passes through the impeller 3, hermetic containers 22 with a constant air volume, the total buoyancy force of which is numerically slightly less than the weight of the entire damless hydroelectric power station, and containers 23 with a variable air volume, which allow you to place a damless hydroelectric power station inside the water stream. Holding a damless hydroelectric power station in a stream of water in one place it is provided with anchor devices with flexible connections of any known design (not shown).
  • the proposed damless hydroelectric power station operates as follows.
  • the damless hydroelectric power station with the blades 4 fixed in the inoperative position, is towed in a floating position to the place of operation, where anchor devices are installed in advance, with containers 23 with a variable air volume completely filled with air.
  • the hydroelectric power station is connected by means of flexible connections to anchor devices, deployed towards the flow (in Fig. 1 towards arrows A), the blades 4 are unlocked, the electric power generator network 18 is connected to the cable, and by the adjustable tension of the flexible connections of the anchor devices and a controlled set of water in a tank 23 immerses a damless hydroelectric power station to the required depth.
  • the hydroelectric power station is held at this depth by means of flexible connections of anchor devices, which prevent the hydroelectric power station from moving due to the pressure of the stream and from the excess lifting force generated by the tanks 23.
  • the technical result of the claimed solution is to expand the scope and increase technological and environmental Nominal characteristics of a damless hydroelectric power station due to the improvement of the power interaction of contact nodes, increasing the manufacturability of manufacturing, assembly and commissioning, as well as during maintenance and repair at the place of operation of a damless hydroelectric power station.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

Бесплотинная гидроэлектростанция может быть использована в устройствах для преобразования кинетической энергии самотечного потока воды в электрическую. Часть корпуса гидроэлектростанции, в которой размещается лопастное колесо, выполнена в виде кольцевого туннеля. На вертикальных стойках туннеля внутри него с обеих сторон закреплены в несколько рядов опорные кольцевые дорожки, на которые опирается лопастное колесо. Кольцевая конструкция туннеля соединена с центральной втулкой тягами и с емкостями, одни из которых содержат постоянный объем воздуха, а другие - регулируемый. Лопастное колесо содержит в каждом секторе колеса, закрепленные на вертикальных стойках с внешних сторон наружного и внутреннего ободов колеса, несколько рядов роликоопор с горизонтальными и вертикальными осями вращения, снабженных рессорами, посредством которых колесо взаимодействует с опорными кольцевыми дорожками туннеля, а также закрепленные на каждом секторе колеса на вертикальных стойках наружного обода колеса зубчатые секторы, располагаемые в несколько рядов, посредством которых при вращении лопастного колеса осуществляется протягивание цепей, кинематически связанных с мультипликатором оборотов и генератором электроэнергии.

Description

БЕСПЛОТИННАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности, к уст- ройствам для преобразования кинетической энергии самотечного потока воды (речного, морского и океанического течения) в энергию электрическую.
Предшествующий уровень техники
Известна «Бесплотинная всесезонная гидроэлектростанция Г.И. Озерова», у которой лопастное колесо со складывающимися лопа- стями расположено горизонтально, а вертикальный корпус разделен на барабаны и установлен на опоре с возможностью вращения взаимодействием роликов с круглыми направляющими, связанными с наружными поворотными ступенчато открывающимися лопастями, оси вращения которых смещены относительно друг друга на одина- ковый угол. Основной и резервный электрогенераторы закреплены на опоре и связаны с корпусом и зубчатым колесом механической передачей. Внутренняя часть корпуса снабжена решетками, являю- щимися продолжением наружных поворотных лопастей, и непод- вижными внутренними лопастями, выполненными из свободно за- крепленных створок, опирающихся на решетку. Наружные лопасти установлены с обеспечением перекрытия внутренних лопастей в нерабочем положении и их более раннего вступления в работу [см. пат. Российской Федерации Ns 1836586 по классу F03B 13/10 опуб- ликованный 23.08.1993 года].
К основным недостаткам данного технического решения можно отнести следующее. Расположение электростанции в придонной части потока воды, где активно перемещаются частицы абразивных материалов, например, донный грунт, негативно влияют на работо- способность узлов трения, вызывая их преждевременный износ. В конструкции электростанции присутствуют узлы, требующие точного кинематического взаимодействия (сопряжения) контактирующих де- талей. Многоступенчатая кинематическая схема мультипликации снижает коэффициент полезного действия электростанции.
Наиболее близкой по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемой за прототип, является бесплотинная гидроэлектро- станция с лопастным колесом и корпусом, установленным на опоре с центральной вертикальной частью корпуса, выполненной в виде полого герметичного цилиндра, заполняемого по мере необходимо- сти водой или воздухом, а горизонтальная часть корпуса, жестко со- единенная с цилиндром, представляет собой ферму, на которой размещены кольцевая дорожка под опорные ролики лопастного ко- леса, лопастное колесо, вращающееся вокруг полого цилиндра, опора ведомой звездочки первой ступени кинематической схемы передачи оборотов от лопастного колеса к генератору электроэнер- гии, боковые заграждения, функционально выполняющие роль входного и выходного диффузоров [см. пат. Российской Федерации Ns 2543362 по классам F03B 7/10, F03B 13/10, F03B 17/06 опублико- ванный 27.02.2015 года].
Основным существенным конструктивным недостатком этой бесплотинной гидроэлектростанции для предлагаемого использова- ния в качестве энергетического устройства большой мощности яв- ляется то, что размещение цепной передачи для привода ведомого вала в соответствии с приведенной в прототипе схемой не обеспе- чивает равномерного распределения силовых нагрузок по высоте лопастного колеса и может привести к его перекосу и деформации элементов конструкции.
Вторым существенным конструктивным недостатком этой бес- плотинной гидроэлектростанции является то, что опора лопастного колеса опирается только на одну кольцевую дорожку посредством роликов с горизонтальной осью вращения, что не обеспечивает на- дежного противодействия колеса от сдвига в сторону наружного обода корпуса и приводит к большому давлению на дорожку. Третьим существенным конструктивным недостатком этой бес- плотинной гидроэлектростанции является то, что в конструкции не обеспечено надежное и равномерное прижатие роликов с верти- кальной осью вращения к поверхности цилиндра.
Четвертым существенным конструктивным недостатком этой бесплотинной гидроэлектростанции является то, что наличие ци- линдра большого диаметра и большой высоты в крупномасштабной конструкции гидроэлектростанции большой единичной мощности не оправдано с точки зрения технологичности изготовления и не обос- новано как элемента силовой конструкции энергетического устрой- ства.
Решаемая задача
В основу изобретения поставлена задача рационального рас- пределения усилий, возникающих в процессе взаимодействия лопа- стного колеса с корпусом устройства, за счет уменьшения давления на опорную кольцевую дорожку от весовой нагрузки лопастного ко- леса, предотвращения перекоса лопастного колеса и его деформа- ции от усилий, передаваемых цепной передачей, предотвращения сдвигов колеса в горизонтальной плоскости, рационального исполь- зования емкостей, задействованных при транспортировке гидро- электростанции к месту ее эксплуатации и размещении внутри пото- ка воды, уменьшения удельной материалоемкости конструкции по отношению к вырабатываемой электроэнергии, упрощения и облег- чения обслуживания и ремонта устройства, создания энергетическо- го устройства большой единичной мощности, путем внесения соот- ветствующих конструктивных изменений.
Сущность изобретения
Решение поставленной задачи достигается тем, что в беспло- тинной гидроэлектростанции, корпус которой содержит опорную кольцевую дорожку, на которую опирается лопастное колесо с вер- тикальной осью вращения и поворотными лопастями, опору ведо- мой звездочки цепной передачи, диффузоры для формирования по- тока воды, проходящего через лопастное колесо, емкость с регули- руемым объемом воздуха и якорные устройства, согласно предло- жению, часть корпуса гидроэлектростанции, в которой размещается лопастное колесо, выполнена в виде кольцевого туннеля, на верти- кальных стойках которого внутри туннеля с обеих его сторон закре- плены в несколько рядов опорные кольцевые дорожки, на которые через посредство роликоопор опирается лопастное колесо, а коль- цевая конструкция туннеля соединена с центральной втулкой тяга- ми, аналогичными спицам велосипедного колеса, и с емкостями, одни из которых содержат постоянный объем воздуха, обеспечи- вающий гидроэлектростанции плавучесть несколько меньшую, чем нулевая, а другие содержат регулируемый объем воздуха, позво- ляющий располагать гидроэлектростанцию внутри потока воды, причем, лопастное колесо содержит в каждом секторе колеса закре- пленные на вертикальных стойках с внешних сторон наружного и внутреннего ободов колеса несколько рядов роликоопор с горизон- тальными и вертикальными осями вращения, снабженных рессора- ми, посредством которых колесо взаимодействует с опорными кольцевыми дорожками туннеля, а также закрепленные на каждом секторе колеса на вертикальных стойках наружного обода колеса зубчатые секторы, располагаемые в несколько рядов, посредством которых при вращении лопастного колеса осуществляется протяги- вание цепей, кинематически связанных с мультипликатором оборо- тов и генератором электроэнергии, способных функционировать под водой.
Предложенное техническое решение отличается от прототипа тем, что конфигурация части корпуса, в которой размещено лопаст- ное колесо, и узлы взаимодействия корпуса и лопастного колеса осуществляются по измененной конструктивной схеме и через кон- структивно иные контактные узлы, расположенные в зоне прохож- дения водного потока через лопастное колесо, что изменяет их вза- имное силовое воздействие, исключает перекос конструкции лопа- стного колеса и позволяет создавать бесплотинные гидроэлектро- станции больших геометрических размеров.
В частности, корпус выполнен в виде кольцевого туннеля, вер- тикальные стойки которого воспринимают силовое воздействие че- рез опорные кольцевые дорожки и от веса лопастного колеса и от напора водного потока, воздействующего на лопастное колесо. Же- сткость корпуса усилена тягами, аналогичными спицам велосипед- ного колеса, посредством которых при монтаже бесплотинной гид- роэлектростанции корректируют окружность внутреннего обода кон- струкции туннеля.
Лопастное колесо выполнено в виде кольцевой фермы и содер- жит в зоне прохождения водного потока через лопастное колесо на вертикальных стойках обоих ободов в каждом секторе лопастного колеса несколько рядов снабженных рессорами роликоопор с гори- зонтальными и вертикальными осями вращения, посредством кото- рых оно взаимодействует с опорными кольцевыми дорожками, рас- положенными на внутренних сторонах туннеля. Кроме того, лопаст- ное колесо в зоне прохождения водного потока содержит на верти- кальных стойках наружного обода в каждом секторе несколько ря- дов зубчатых секторов для протягивания соответствующего количе- ства ветвей тяговой цепи. Внутренняя поверхность обода колеса за- крыта, а на стойках закреплены упоры для лопастного колеса. Кинематическая схема передачи вращения от лопастного коле- са к генератору электроэнергии содержит мультипликатор оборотов для уменьшения сопротивления вращению последней высокоскоро- стной ступени.
Для доставки гидроэлектростанции к месту ее эксплуатации и удержания ее внутри водного потока предложены емкости с посто- янным объемом воздуха, которые обеспечивают устройству плаву- честь несколько меньшую, чем нулевая, и емкости с изменяемым объемом воздуха, как более технологическое решение, чем наличие одной большой емкости у прототипа.
Все эти отличия от прототипа позволяют создавать бесплотин- ные гидроэлектростанции больших геометрических размеров и большой единичной мощности, ограниченных только прочностными характеристиками конструкционных материалов.
В предложенном техническом решении отличительные признаки не являются характеристикой частей целого объекта, которые сами могут быть целыми объектами со своими функциями. Поэтому они не классифицируются в отрыве от других частей (признаков), а со- вокупность признаков, изложенных в отличительной части формулы изобретения, которые отличаются от известных технических реше- ний, не были найдены в известной патентной документации и других источниках научно-технической и иной информации, поэтому пред- ложенное техническое решение соответствует критерию «изобрета- тельский уровень».
Перечень иллюстративного материала
Дальнейшая сущность предложенного технического решения поясняется иллюстративным материалом, на котором изображено следующее:
Фигура 1 - схема расположения частей бесплотинной гидро- электростанции и ее функциональных узлов, вид сверху;
Фигура 2 - то же самое, вид сбоку.
Описание предпочтительного варианта изобретения
Предложенная бесплотинная гидроэлектростанция содержит корпус 1 , в котором выполнена кольцевая часть в виде туннеля 2, для размещения в нем лопастного колеса 3 с поворотными лопа- стями 4. На вертикальных стойках 5 туннеля 2 закреплены опорные кольцевые дорожки 6, на которые опирается лопастное колесо 3 че- рез посредство содержащих рессоры роликоопор 7 с горизонталь- ными и вертикальными осями вращения. На вертикальных стойках 8 наружного обода лопастного колеса 3 в зоне прохождения водного потока через лопастное колесо 3 закреплены зубчатые секторы 9 для протягивания тяговой цепи 10 первой ступени кинематической схемы передачи вращения с лопастного колеса 3 на ведомые звез- дочки 11 , закрепленные на вале 12. Натяжение ветвей тяговой цепи 10 регулируется натяжным устройством 13. На верхнем конце вала 12 расположена рама 14 с зубчатыми секторами 9, которые функ- ционируют как приводная звездочка большого диаметра второй сту- пени кинематической схемы передачи оборотов посредством цепи 15 на ведомую звездочку 16, закрепленную на вале мультипликато- ра оборотов 17 с которого вращение передается на генератор элек- троэнергии 18.
Жесткость кольцевой части корпуса 1 бесплотинной гидроэлек- тростанции в виде туннеля 2 усилена лучевыми тягами 19, анало- гичными спицам велосипедного колеса, которые соединяют лучевые балки туннеля 2 с центральной втулкой 20.
На корпусе 1 бесплотинной гидроэлектростанции закреплены заграждения 21 , функционально выполняющие роль диффузора, формирующего поток воды, который проходит через лопастное ко- лесо 3, герметические емкости 22 с постоянным объемом воздуха, суммарная выталкивающая сила которых численно несколько меньше веса всей бесплотинной гидроэлектростанции, и герметиче- ские емкости 23 с изменяемым объемом воздуха, которые позволя- ют размещать бесплотинную гидроэлектростанцию внутри потока воды. Удержание бесплотинной гидроэлектростанции в потоке воды на одном месте обеспечивается якорными устройствами с гибкими связями любой известной конструкции (не показаны).
Предложенная бесплотинная гидроэлектростанция работает следующим образом.
Бесплотинную гидроэлектростанцию, с зафиксированными в нерабочем положении лопастями 4, буксируют в плавучем положе- нии к месту эксплуатации, где заблаговременно установлены якор- ные устройства, при полностью заполненных воздухом емкостях 23 с изменяемым объемом воздуха. В месте эксплуатации гидроэлек- тростанцию посредством гибких связей соединяют с якорными уст- ройствами, разворачивают навстречу потоку (на фиг. 1 навстречу стрелки А), разблокируют лопасти 4, соединяют сеть генератора электроэнергии 18 с кабелем, и путем регулируемого натяжения гибких связей якорных устройств и регулируемого набора воды в емкости 23 погружают бесплотинную гидроэлектростанцию на тре- буемую глубину. Удержание гидроэлектростанции на этой глубине осуществляется посредством гибких связей якорных устройств, ко- торые препятствуют перемещению гидроэлектростанции от воздей- ствия напора течения и от избыточной подъемной силы, образуемой емкостями 23. Водный поток, проникая через заграждение 21 (диф- фузор) (по направлению стрелки А) в лопастное колесо 3, воздейст- вует на лопасти 4 активной части лопастного колеса 3 и разворачи- п вает их вокруг оси 24 таким образом, что они своим подвижным кон- цом опираются на упоры 25, расположенные на вертикальных стой- ках 26 внутреннего обода лопастного колеса 3, и образуют в секто- рах лопатного колеса 3 пространство в виде ковша (боковые сторо- ны сектора зарыты листом, а лопасть 4 перекрывает дно сектора), увеличивая тем самым силовое воздействие водного потока на про- ворачивание лопастного колеса 3 в туннеле 2 вокруг своей геомет- рической оси вращения. При этом лопасти 4, находящиеся в пас- сивной части лопастного колеса 3, которая вращается в направле- нии обратном направлению потока воды, проворачиваются вокруг своей оси 24 каждая в своем секторе таким образом, что раскрыва- ют дно ковша, следствием чего является уменьшение сопротивле- ния вращению лопастного колеса 3.
При вращении лопастного колеса 3 зубчатые секторы 9, закреп- ленные на вертикальных стойках 8 наружного обода лопастного ко- леса 3 осуществляют протягивание ветвей тяговой цепи 10, следст- вием чего является вращение ведомых звездочек 11 , закрепленных на вале 12, которое кинематически передается на генератор элек- троэнергии 18.
Технические преимущества изобретения
Техническим результатом заявленного решения является рас- ширение области применения и повышение технологических и эко- номических характеристик бесплотинной гидроэлектростанции за счет совершенствования силового взаимодействия контактных уз- лов, повышение технологичности изготовления, сборки и наладки, а также при обслуживании и ремонте в месте эксплуатации беспло- тинной гидроэлектростанции.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Бесплотинная гидроэлектростанция, корпус которой содержит опорную кольцевую дорожку, на которую опирается лопастное коле- со с вертикальной осью вращения и поворотными лопастями, опору ведомой звездочки цепной передачи, диффузоры для формирова- ния потока воды, проходящего через лопастное колесо, емкость с регулируемым объемом воздуха и якорные устройства, о т л и- ч а ю щ а я с я т е , ч т о часть корпуса гидроэлектростанции, в которой размещается лопастное колесо, выполнена в виде коль- цевого туннеля, на вертикальных стойках которого внутри туннеля с обеих его сторон закреплены в несколько рядов опорные кольцевые дорожки, на которые через посредство роликоопор опирается лопа- стное колесо, а кольцевая конструкция туннеля соединена с цен- тральной втулкой тягами, аналогичными спицам велосипедного ко- леса, и с емкостями, одни из которых содержат постоянный объем воздуха, обеспечивающий гидроэлектростанции плавучесть не- сколько меньшую, чем нулевая, а другие содержат регулируемый объем воздуха, позволяющий располагать гидроэлектростанцию внутри потока воды, причем, лопастное колесо содержит в каждом секторе колеса закрепленные на вертикальных стойках с внешних сторон наружного и внутреннего ободов колеса несколько рядов ро- ликоопор с горизонтальными и вертикальными осями вращения, снабженных рессорами, посредством которых колесо взаимодейст- вует с опорными кольцевыми дорожками туннеля, а также закреп- ленные на каждом секторе колеса на вертикальных стойках наруж- ного обода колеса зубчатые секторы, располагаемые в несколько рядов, посредством которых при вращении лопастного колеса осу- ществляется протягивание цепей, кинематически связанных с муль- типликатором оборотов и генератором электроэнергии, способных функционировать под водой.
PCT/UA2015/000088 2015-08-25 2015-09-21 Бесплотинная гидроэлектростанция WO2017034504A1 (ru)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MX2018002011A MX2018002011A (es) 2015-08-25 2015-09-21 Central hidroelectrica sin represa.
US15/740,757 US20180202416A1 (en) 2015-08-25 2015-09-21 Damless hydroelectric power plant
JP2018530480A JP2018526582A (ja) 2015-08-25 2015-09-21 ダムレス水力発電装置
KR1020187008375A KR20180044958A (ko) 2015-08-25 2015-09-21 댐 없는 수력 발전소
CA2996705A CA2996705A1 (en) 2015-08-25 2015-09-21 Damless hydroelectric power plant
BR112018003235A BR112018003235A2 (pt) 2015-08-25 2015-09-21 usina hidrelétrica sem barragem

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201508384 2015-08-25
UAA201508384A UA112393C2 (uk) 2015-08-25 2015-08-25 Безгребельна гідроелектростанція

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017034504A1 true WO2017034504A1 (ru) 2017-03-02

Family

ID=56707576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2015/000088 WO2017034504A1 (ru) 2015-08-25 2015-09-21 Бесплотинная гидроэлектростанция

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20180202416A1 (ru)
JP (1) JP2018526582A (ru)
KR (1) KR20180044958A (ru)
BR (1) BR112018003235A2 (ru)
CA (1) CA2996705A1 (ru)
MX (1) MX2018002011A (ru)
UA (1) UA112393C2 (ru)
WO (1) WO2017034504A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109742652B (zh) * 2019-03-22 2024-03-12 天津市天发重型水电设备制造有限公司 贯流式水电站发电机主引出线的改进结构
CN111305992B (zh) * 2020-02-24 2022-02-11 大连海事大学 一种链传动式波浪能发电装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1836586C (ru) * 1991-03-29 1993-08-23 Г.И.Озеров Бесплотинна всесезонна гидроэлектростанци Г.И.Озерова
FR2811720A1 (fr) * 2000-07-13 2002-01-18 Jacques Coste Turbine aerienne (air) ou immergee (eau) en deux rotors a rotation inversee
WO2011161688A2 (en) * 2010-06-22 2011-12-29 Ashish Kumar Deb A device to utilize energy intrinsic in water movements
RU2543362C2 (ru) * 2012-09-03 2015-02-27 Виктор Иванович Кривчиков Бесплотинная гидроэлектростанция

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1836586C (ru) * 1991-03-29 1993-08-23 Г.И.Озеров Бесплотинна всесезонна гидроэлектростанци Г.И.Озерова
FR2811720A1 (fr) * 2000-07-13 2002-01-18 Jacques Coste Turbine aerienne (air) ou immergee (eau) en deux rotors a rotation inversee
WO2011161688A2 (en) * 2010-06-22 2011-12-29 Ashish Kumar Deb A device to utilize energy intrinsic in water movements
RU2543362C2 (ru) * 2012-09-03 2015-02-27 Виктор Иванович Кривчиков Бесплотинная гидроэлектростанция

Also Published As

Publication number Publication date
UA112393C2 (uk) 2016-08-25
KR20180044958A (ko) 2018-05-03
CA2996705A1 (en) 2017-03-02
US20180202416A1 (en) 2018-07-19
JP2018526582A (ja) 2018-09-13
MX2018002011A (es) 2018-06-19
BR112018003235A2 (pt) 2019-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201635911U (zh) 链斗式水动力发电机及水运输设置
US4074951A (en) Wind power converter
US9086047B2 (en) Renewable energy extraction device
US8253264B2 (en) Orbiting drum wind turbine and method for the generation of electrical power from wind energy
CN201851263U (zh) 水力发电装置
JP2010533264A (ja) 重力を電力に変換する発電ステーション
US20150204299A1 (en) Generation of power from rivers and the like
WO2017034504A1 (ru) Бесплотинная гидроэлектростанция
KR101055273B1 (ko) 풍력 및 수력을 이용한 동력 발생 장치
CA3067300C (en) Waterwheel
KR20110102050A (ko) 도로변 풍력발전시스템
US20190136822A1 (en) Pontoon System for Producing Useful Work
CN102192093A (zh) 海上发电平台原动机械部分
WO2018203183A1 (en) Flow turbine for hydro power plants
CN210829578U (zh) 一种横卧式水轮系统
UA104684U (uk) Безгребельна гідроелектростанція
CN214660592U (zh) 海流发电装置
JP2009222047A (ja) 水流発電用動力装置
RU2543362C2 (ru) Бесплотинная гидроэлектростанция
KR102080000B1 (ko) 유체의 위치에너지를 이용한 발전장치
RU110419U1 (ru) Мобильная береговая гидроэлектростанция
JPS5818572A (ja) エネルギ−蓄積利用法
CN103742343B (zh) 自适应海浪海流综合发电装置的固定及连接单元
KR102065074B1 (ko) 해수발전장치
KR200359792Y1 (ko) 브라켓식 높낮이조절장치를 갖는 수평수차

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15902385

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15740757

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2018/002011

Country of ref document: MX

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2996705

Country of ref document: CA

Ref document number: 2018530480

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187008375

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112018003235

Country of ref document: BR

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 01/06/2018)

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01E

Ref document number: 112018003235

Country of ref document: BR

Free format text: APRESENTE, NO PRAZO DE 60 (SESSENTA) DIAS, NOVAS FOLHAS DE RELATORIO DESCRITIVO, REIVINDICACOES, RESUMO E DESENHOS COM O TEXTO TRADUZIDO PARA O PORTUGUES, ADAPTADO A NORMA VIGENTE, CONFORME DETERMINA O ART. 5O 1O DA RESOLUCAO INPI PR NO 77/2013 DE 18/03/2013 E OS ARTIGOS 29 A 41 DA INSTRUCAO NORMATIVA 31 DE 2013. OS TEXTOS APRESENTADOS CONTEM NUMERO DO PCT E WO NO CABECALHO E AS NUMERACOES E FORMATACOES NAO ATENDEM A NORMA VIGENTE.

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01E

Ref document number: 112018003235

Country of ref document: BR

Free format text: EM ADITAMENTO A EXIGENCIA PUBLICADA NA RPI 2490 DE 25/09/2018, SOLICITA-SE QUE A EXIGENCIA SEJA RESPONDIDA CORRETAMENTE, NUM PRAZO DE 60 DIAS, POR MEIO DA GRU DE CODIGO 207, ESPECIFICO PARA ESSE TIPO DE SERVICO. DEVE SER FEITO O PAGAMENTO DE DUAS GRUS 207, UMA REFERENTE A PUBLICACAO RPI 2490 E OUTRA REFERENTE A ESTE ADITAMENTO.

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112018003235

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20180220

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15902385

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1