Плавучее устройство для генерирования электроэнергии за счет использования кинетической энергии воды

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

СР (0

ЬЭ

Ю

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4910959/11 (22) 15.02.91 (46) 30.10.93 Бюл. Йя 39-40

{76) Рыжухин Геннадий Степанович

{54) ПЛАВУЧЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 3А СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИ Я КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

ВОДЫ (57) Использование: в области энергетики Сущность изобретения: устройство для генерирования электроэнергии за счет использования кинетичес(ю) RU (11) 2002099 CI (51) 5 F03 B7 60 F03B17 06 кой энергии воды содержит корпус плавсредства, внутри которого выполнены сквозные водопроводящие каналы с четырехсторонним водозаборником.

В каждом канале установлен ряд лопастных колес с криволинейными лопатками. Колеса кинематически связаны с генераторами К корпусу плавсредства на балках прикреплены понтоны В корпусе каждого понтона выполнен продольный сквозной водопроводящий канал с четырехсторонним водозаборником, в котором установлен ряд лопастных колес, кинематически связанных с генераторами 5 ил.

2002099

10, 15

25

35

50

Изобретение относится к области получения электрической энергии и может быть использовано для получения электрической энергии для бытовых и производственных нужд и как зарядное устройство для основных источников питания на водном электротранспорте.

Известны устройства для получения электроэнергии иа энергии речного потока (1, 2).

Недостаток этих устройств заключается

1 в том, что от них можно получить сравнительно небольшое количество электроэнергии.

Цель изобретения — создание эффективного, экономичного, экологически чистого, способного работать при низких температурах окружающей среды устройства для получения электрической энергии из энергии рек без устройства плотин и затопления земельных площадей, без нарушения экологии и среды обитания, без больших линий электропередач; снижение стоимости строительства в эквиваленте к существующим гидроэлектрическим станциям за счет удешевления строительно-монтажных работ; снижение стоимости получения электрической энергии; созДание силовой энергетической установки для водного электротранспорта.

Плавучее устройство для генерирования электроэнергии за счет использования кинетической энергии воды позволит: создать плавающие высокоэффективные гидроэлектрические станции, способные работать в различных климатических зонах, в том числе и при низких температурах окружающей среды в зимних условиях, способные заменить современные плотинные гидроэлектрические, тепловые и атомные электростанции; создать экологически чистый водный электротранспорт с отказом от двигателей внутреннего сгорания и от использования нефтепродуктов; получать электрическую энергию экологически чистым путем при снижении стоимости получения электрическои энергии за счет отсутствия необходимости сжигать топливо всех видов, производить ядерное топливо и .осуществлять захоронение ядерных отходов атомных электростанций; снизить, при той же мощности станций, стоимость строительства по сравнению с существующими гидроэлектрическими плотинными, тепловыми и атомными электростанциями в несколько раз, за счет снижения стоимости оборудования, удешевления строительномонтажных работ, отсутствия необходимости строить плотины и затоплять земельные площади; отсутствия необходимости строить большие линии электропередач, при возможности перемещения плавучих устройств с установкой их вблизи обьектов потребления электрической энергии; сократить сроки строительства в несколько раз; избавиться от тепловых, атомных электростанций и от катастроф при авариях на них; сохранить среду обитания и оздоровить экологическую обстановку на планете.

Поставленная цель достигается путем улучшения технических воэможностей системы для генерирования электроэнергии за счет использования кинетической энергии морской воды за счет: снабжения плавсредства двумя понтонами, установленными с воэможностью их снятия на балках, смонтированных на палубе плавсредства и выступающих за его борта, причем в корпусе каждого из упомянутых понтонов выполнен продольный сквозной водопроводящий канал с четырехсторонним водозаборником, внутри которо о установлены одно за другим ряд лопастных колес, закрепленных на соответствующих валах, размещенных поперек канала и кинематически связанных с соответствующими генераторами; выполнения в корпусе плавсредства двух дополнительных продольных сквозных водопроводящих канала, при этом в упомянутых основном и дополнительных каналах плавсредства одно за другим установлены ряд лопастных колес, закрепленных на соответствующих валах, размещенных поперек канала и кинематически связанных с соответствующими генераторами, причем упомянутые каналы в корпусе плавсредства и понтонов выполнены в поперечном сечении прямоугольными, а каждый канал плавсредства снабжен дополнительными рассекателями. Возможно перемещение плавучего устройства для генерирования электроэнергии за счет использования кинетической энергии воды с установкой вблизи обьектов потребления электрической энергии. Плавучее устройство может быть установлено на любых реках в любом месте, на морях с использованием приливов и отливов, в океане на течениях, а также может быть использовано на водном злектротранспорте. При использовании в качестве силовой энергетической установки на водном электротранспорте боковые растекатели судового водозаборника плавсредства снимаются, а нижний растекатекь служит в качестве крышки для закрытия водопроводящих каналов и при его поднятии в верхнее положение полностью перекрывает доступ воды в каналы судна. Два боковых подвесных понтона, расположенные на балках, могут быть использованы как самостоятельные сило2002099 вые энергетические установки с установкой на судах речного флота, а свайном основании или в зимнее время с установкой на льду рек. Повышение скорости потока воды на рабочих колесах достигается установкой водозаборников с направляющими растекателями и водопроводящих каналов. Верхним растекателем среднего водозаборника служит корпус плавсредства. Передача электроэнергии на берег осуществляется подводным кабелем. Плавучее устройство связано гибкой связью и якорями с грунтом.

На фиг. 1 изображено плавучее устройство для генерирования электроэнергии за счет использования кинетической энергии воды, вид сбоку и вид в плане; на фиг. 2- корпус плавсредства плавучего устройства, вид сбоку и вид в плане; на фиг. 3 — подвесной понтон плавучего устройства. вид сбоку и вид в плане: на фиг. 4 — рабочее лопастное колесо плавучего устройства, вид сбоку и вид в плане: на фиг. 5 — разрез А-А на фиг, 2.

В передней части корпуса 1 плавсредства находится водозаборник 2, состоящий из двух боковых растекателей 3, нижнего 4 и верхнего растекателя 5, которым служит корпус плавсредства 1 с установленной впереди него защитной сеткой 6. По бокам корпуса плавсредства 1 расположены боковые подвесные понтоны 7. Сверху корпуса плавсредства 1 расположена лебедка 8, служащая для подъема, посредством троса 9 и . блока 10, нижнего растекателя 4 водоэаборника 2; две лебедки 11, служащие для подьема посредством тросов 12 и блоков 13 двух боковых подвесных понтонов 7;-две балки

14 служат для подвески к корпусу плавсредciea 1 двух боковых подвесных понтонов 7.

Внутри корпуса плавсредства 1 установлен силовой энергошкаф 15, получающий электроэнергию от силовых энергошкафов 15, расположенных на подвесных боковых понтонах 7 и генераторах 16, установленных внутри корпуса плавсредства 1, изображенных на фигуре 2 и выдающих электроэнергию на берег, к объектам потребления электроэнергии, через подводный силовой электрокабель 17. Корпус плавсредства 1 связан с грунтом 18 посредством двух якорей 19 и гибкой связи 20. В задней части корпуса плавсредства 1 внизу установлена крышка 21, служащая для закрытия водопроводящих каналов 22, подъем которой осуществляется через трос 23 и блок 24 лебедкой 25, установленной сверху корпуса плавсредства 1, В передней части подвесных боковых понтонов 7 расположены водозаборники 26, состоящие каждый из четырех растекателей 27. закрытые спереди

55 защитной сеткой 28. Сверху боковых подвесных понтонов 7 находятся энергошкаф

15, получающий электроэнергию от генератора 16 и выдающий ее в энергошкаф 15, расположенный на корпусе плавсредства 1 и система привода 29 от рабочих колес 30, изображенных на фигуре 3, на генераторы

16, выдающих электроэнергию через кабель

31 в энергошкаф 15. Система привода 29 выполнена от вала рабочего колеса 30, изображенного на фигуре 3, через коническую зубчатую передачу 32 на вал 33 и далее через шкивы и ременную передачу или через зубчатую передачу 29 на генератор 16.

При установке плавучего устройства для генерирования электроэнергии за счет использования кинетической энергии воды на водном электротранспорте используется только силовая энергетическая установка расположенная в корпусе плавсредства 1, без боковых подвесных понтонов 7, на которой боковые растекатели 3 у водозаборника

2 и защитная сетка. 6 выполняются подъемными, а нижний растекатель 4 водозаборника 2 является крышкой водопроводящих каналов 22, и при своем подъеме в верхнее положение с помощью лебедки 8. установленной на корпусе плавсредства 1, полностью перекрывает поступление водяного потока в каналы. При использовании судов речного флота, для получения электрической энергии в зимнее время, на них устанавливаются только подвесные понтоны 7 вместе с балками 14 и системой подъемных устройств, включающей блоки 13, троса 12, лебедки 11, вертикальные 34 и горизонтальные 35 элементы конструкции (фиг. 3). При использовании самостоятельных подвесных понтонов 7 со свайного основания вместо верхней площадки 36 корпуса плавсредства 1 на свайном основании устанавливается Самостоятельная платформа, аналогичная верхней площадке 36 корпуса плавсредства l, с вышеперечисленным оборудованием, а при использовании со льда, в дополнение к вышеперечисленному, платформа может быть снабжена колесами или полозьями. На фиг. 2 изображена часть плавучего устройства для генерирования электроэнергии за счет использования кинетической энергии воды, без боковых подвесных понтонов 7, расширенная часть

37 спереди корпуса плавсредства 1. В нижней части корпуса плавсредства 1 расположены водопроводящие каналы 22 с установленными впереди них на межканальных перегородках 38 дополнительными растекателями 39 и расположенные в водопроводящих каналах 22 три ряда рабочих колес 30, связанных через приводы 29. рас2002099 положенные внутри корпуса плавсредства 1 и состоящие из системы шкивов с ременной или зубчатой передачей, с генераторами электроэнергии 16, расположенными внутри корпуса плавсредства 1, внизу на днище, в пространстве между водопроводящими каналами 22, передающими электроэнергию по кабелю 40 в сборный силовой энергошкаф 15. Внутри корпуса плавсредства 1, выше водопроводящих каналов 22, расположены вспомогательные механизмы 41, а сверху корпуса плавсредства 1 — подсобные помещения 42, служащие для бытовых и служебных потребностей. На фиг, 3 изображен боковой подвесной понтон 7 плавучего устройства для гЕнерирования электроэнергии за счет использования .кинетической энергии воды, Рабочие колеса 30 расположены н водопроводящем канале 7 подвесного понтона и соединены через конические зубчатые передачи 32, валы 33 и приводные устройства 29, состоящие из шкивов с ремнями или зубчатой передачи, с генераторами 16. находящимися на верхней площадке

43 бокового подвесного понтона 7. В передней и задней частях подвесного понтона 7 находятся вертикальные 34 и горизонтальные 35 элементы конструкции устройства для установки в рабочем положении по уровню воды 44 и подъема до надводного уровня с помощью лебедок 11, расположенных на корпусе плавсредства 1. На фиг, 4 изображено одно из рабочих колес 30, установленных во всех пяти водопроводящих каналах, где 45- осевой вал рабочего колеса

30, на котором по обоим концам установлены боковые диски 46, в которых крепятся установленные между ними вогнутые рабочие лопатки 47. В нижней части корпуса плавсредства 1находятся водопроводящие каналы 22 (фиг. 5) с расположенными в них рабочими колесами 30, которые передают вращение на приводные устройства 29 и генераторы 16, расположенные внутри корпуса плавсредства 1 в межканальном пространстве и в пространстве между каналами и бортами плавсредства. Генераторы 16 передают энергию по кабелю 40 в силовой энергошкаф 15, расположенный в верхней части корпуса плавсредства 1 над водопроводящими каналами 22, приводами 29 и генераторами 16, на площадке 48, на которой располагается и вспомогательное оборудо-, вание 41. Транспортировка плавсредства 1 к месту установки производится задом наперед при закрытых крышкой 21 водопроводящих каналах 22 и при поднятых в надводное положение боковых подвесных понтонов 7, что исключает вращение рабочих колес 30 во время буксировки плавучего устройства для генерирования электроэнергии за счет использования кинетической энергии воды.

Работа плавучего устройства для генерирования электроэнергии за счет использования кинетической энергии воры реализуется следующим образом; плавсредства 1 устанавливается на якорях 19 на любой реке вблизи потребителя электрической энергии; открывается крышка 21, закрывающая водопроводящие каналы 22, и опускаются в рабочее положение боковые подвесные понтоны 7. Поток воды 49 попадает в водозаборники 2 и 26 и, увеличивая

10 скорость за счет уменьшения площади поперечного сечения в местах перехода водозаборников в водопроводящие каналы, поступая в водопроводящие каналы 7 и 22, приводит во вращение горизонтально-осевые рабочие колеса 30 во всех каналах. Рабочие колеса передают вращение на генераторы электрической энергии 16 через приводные устройства 29. Генераторы 16 выдают электрическую энергию и по кабелям 31 и 40 передают ее в силовые шкафы

15, а оттуда через подводный кабель 17 — на берег к потребителю энергии. При установке плавучего устройства для генерирования электроэнергии за счет использования кинетической энергии воды на водном электротранспорте работа плавучего устройства

30 реализуется следующим образом: при двищих каналах 22 — в закрытом состоянии, вода в каналы не поступает, и плавучее устройство находится в нерабочем состоянии.

При стоянках транспортного судна 1 eo еремя погрузочно-разгрузочных работ в ночное время плавучее устройство включается в ра40 боту, для чего опускаются крышки 21 сзади и 4 спереди плавсредства, закрывающие водопроводящие каналы 22, защитная сетка 6 и боковые растекатели 3. Вода поступает в водозаборник 2 и далее, увеличивая скорость, в водопроводящие каналы 22 на рабочие колеса 30, которые через приводы 29 приводят во вращение генераторы 16, выдающие электрическую энергию по кабелям

40 в силовой шкаф 15. Из силового шкафа 15 электроэнергия по кабелю 17 подается на зарядку рабочих источников питания электротранспорта или же, при длительных стоянках, а также в период зимних стоянок, при отсутствии собственных потребностей в электроэнергии, может подаваться на берег для обеспечения других потребителей электроэнергии, т.е, устройство будет работать как электростанция. При необходимости жении транспорта 1 защитная сетка 6 и боковые растекатели 3 находятся в поднятом

35 состоянии, а крышки 21 и 4 на водопроводя2002099

10 возможна работа силовой установки плавучего устройства на ходу транспортного средства. В этом случае защитная сетка 6 и боковые растекатели 3 водозаборника 2 остаются в поднятом состоянии. а нижний растекатель 4 водозаборника 2 устанавливается в горизонтальное положение, по линии расположения днища судна 1, для уменьшения встречного потока воды 49. При установке подвесных понтонов плавучего устройства для генерирования электроэнергии за счет использования кинетической энергии воды на судах речного флота во время зимних стоянок, со свайного основания или со льда работа плавучего устройства реализуется следующим образом: подвесные понтоны 7 (фиг. 1) опускаются лебедками 11, при помощи блоков 13 и тросов 12, под воду и уста навФормула изобретения

ПЛАВУЧЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА

СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ВОДЫ, содержащее корпус плавсредства, внутри которого в продольном направлении выполнен сквозной водопроводящий канал с четырехсторонним водозаборником, лопастное колесо с криволинейными лопастями, закрепленное на валу, установленном поперек канала, генератор электрического тока, кинематически связанный с валом лопастного колеса, причем верхний растекатель водозаборника образован корпусам плавсредства. отличающееся тем, что оно снабжено двумя понтонами, установленными с возможностью их снятия, на балках, смонтированных на палубе плавсредства и выступающих эа его борта. причем в корпусе каждого из упомянутых понтонов выполливаются в рабочем положении по уровню воды 50. Поток воды 49 поступает в водозаборник 26 и, увеличивая скорость, поступает в водопровоящие каналы 7 на рабочие коле5 са 30. Рабочие колеса 30 передают вращение через конические зубчатые передачи 32 валам 33 и далее, через приводные устройства 29, генераторам 16, которые вырабатываемую электроэнергию передают по

10 кабелям 31 в силовой шкаф 15. Из силового шкафа 15 электроэнергия по кабелю 17 поступает на берег к объектам потребления электроэнергии.

15 (56) 1. Заявка ФРГ М8 14879. кл. F 03 В 7/00, 1951, 2. Патент США М 4446378, кл, Е 03 В 7/00, 1984;

20 нен продольный сквозной водопроводящий канал с четырехсторонним водоэаборником, внутри которого установлены одно за другим ряд лопастных колес, 25 закрепленных на соответствующих валах, размещенных поперек канала и кинематически связанных с соответствующими генераторами, а в корпусе плавсредства выполнены два дополнительных продоль30 ных сквозных водопроводящих канала, при этом в упомянутых основном и дополнительных каналах плавсредства одно за другим установлены ряды лопастных колес, закрепленных на соответствующих ва35 лах, размещенных поперек канала и кинематически связанных с соответствующими генераторами, причем упомянутые каналы в корпусе плавсредства и понтонов выполнены в поперечном сечении прямо40 угольными, а каждый канал плавсредства снабжен дополнительными растекателями.

1Ф I ° °

Jf щ, .м@ в % . ЯЯ и ф з а в а и

Г И... „, ОЮЮИО а в

Ф 4

М 4 - 5r3a

2002099

I1

A Я A

I с

°

IJ

II

2002099

Составитель Г.Рыжухин

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Л.Ливринц

Редактор T.ÏàBëîâñêàÿ

Заказ 3163.

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина. 101