Безгребельна гідроелектростанція

Реферат: UA 95619 U UA 95619 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі гідроенергетичних споруд, зокрема до безгребельних гідроелектростанцій (ГЕС) малої потужності і може бути використана в побутових умовах, приватних і орендних господарствах і невеликих підприємствах як первинне джерело нетрадиційного виду енергії. Відомі аналоги є ГЕС, працюючі від напору води, забезпеченого греблями, побудованими на річках з різними нахилами русла, шляхом його перегородження, піднімання рівня води і створення різних за величиною водосховищ (див. кн. Канторович Б.В., Кузнецов Н.К. Гидравлика, водоснабжение и гидросиловые установки. - М: Сельхозиздат, 1961. - с. 333-334, рис. 16-2, 16-3). Недоліками аналогів є: - певні труднощі, пов'язані з вибором місця під греблю і значні затрати коштів на її спорудження; - великі матеріальні збитки, що наносяться затопленнями родючих земель і лісових масивів, перенесеннями населених пунктів і кладовищ та інших об'єктів із зони затоплення, а також спричинені можливим проривом греблі; - значні порушення екології, мікроклімату, розвитку флори і фауни; - обмежена область застосування - тільки на річках, які знаходяться на близькій відстані від споживачів електроенергії. Таким чином, аналоги складні і дорогі споруди малоефективні при використанні віддалених споживачів електроенергії і мають обмежену область застосування в місцях з відсутніми річками. В основу корисної моделі поставлена задача спрощення будови, підвищення ефективності і розширення галузі застосування шляхом безгребельної ГЕС, суттєві ознаки якої полягають у використанні не падаючої зверху води, а в перетворенні гравістатичної енергії води спочатку в механічну, а після в електричну енергію на основі закону Архімеда, причому у будь-яких водоймищах з нерухомою водою, наприклад ставках, спеціально споруджених резервуарах тощо. Поставлена задача вирішується тим, що додатково встановлено зв'язану з резервуаром раму із закріпленим на ній поза резервуаром транспортуючим пристроєм у вигляді, замкненого з навантажувальною і холостою гілкою, ланцюга, установленого на зірочках першого нижнього і другого верхнього з натяжним механізмом валів. Вали з'єднані з робочим органом, виконаним у вигляді замкнених двох навантажувальних і холостих гілок, утворених поярусно розміщеними і зв'язаними між собою, діаметрально розміщеними тягами, повітряних поплавків у вигляді куль. При цьому навантажувальні гілки установлені усередині, а холості гілки - поза резервуаром на цівках жорстко зв'язаних з верхнім і нижнім валами. З першого нижнього вала знімається механічна енергія обертового руху робочого органу, яка через установлені на ньому муфту і редуктор на рамі передається ротору електричного генератора. Для забезпечення обертового руху робочому органу на зовнішньому боці дна резервуара додатково установлені два еластичні у вигляді труб повітроводяні шлюзи, з можливим проходженням через них поплавків із навколишнього атмосферного у водяне внутрішнє середовище резервуара. Ззовні на шлюзах розміщені пружні кільця і розкоси жорсткості зв'язані з дном резервуара і рамою. В результаті дисбалансу більшої за величиною підйомної сили Архімеда навантажувальних гілок, з наповненими повітрям поплавками, і меншою за величиною протидіючої сили опускання холостих гілок, буде створюватися корисна механічна енергія обертового руху нижньої зірочки привідного вала, забезпечуючи безперервне перетворення гравістатичної енергії спочатку в механічну, а потім електричну енергію. При цьому усунуться вищенаведені недоліки і розшириться область застосування запропонованої ГЕС. Корисна модель пояснюється кресленнями, де представлено схематичні варіанти її будови. На фіг. 1 представлено загальний вигляд запропонованої ГЕС; на фіг. 2 - вид збоку її транспортуючого пристрою і робочого органу. ГЕС містить резервуар 1, раму 2, на якій установлений транспортуючий пристрій з привідним першим нижнім 3 із зірочкою 4 і другим верхнім, з натяжним механізмом 5, валом 6 із зірочкою 7. Зірочки 4, 7 огинає гнучкий тяговий орган у вигляді ланцюга 8, розміщеного ззовні резервуара 1. По обидва боки зірочок 4, 7 на валах 3, 6 установлені верхні 9, 10 і нижні 11, 12 цівки робочого органу, із спряженими профілями поярусно розміщених у вигляді кульок повітряних поплавків 13, 14, з'єднаних між собою діаметрально розміщеними тягами 15,16, які взаємодіють із периферійними напрямними верхніх і нижніх цівок. Ведучі навантажувальні підйомні гілки 17, тяг 15, 16 розміщені усередині резервуара 1 з водою 18, а холості гілки 19 тяг 15, 16 - в повітрі ззовні резервуара 1. 1 UA 95619 U 5 10 15 20 25 30 Для забезпечення безперервного обертового руху робочого органу на зовнішньому боці дна 20 резервуара 1 додатково установлені еластичні у вигляді труб повітроводяні шлюзи 21, 22 з можливим проходженням через них поплавків 13, 14 із навколишнього атмосферного у водяне внутрішнє середовище резервуара. Ззовні шлюзи 21, 22 охоплені пружними кільцями 23, 24, підтримуючими герметичність з'єднаннях поплавків із стінками шлюзів, а також жорсткими розкосами 25, 26, 27, 28, які зв'язані з дном резервуара і рамою. Від привідного вала 3 через муфту 24 і редуктор 30, установлений на рамі 2, обертається ротор електричного генератора 31. Корисна модель працює наступним чином. При змонтованих на рамі 2 вузлів і агрегатів ГЕС резервуар 1 заповнюється водою 18 до нижнього рівня верхніх цівок 11, 12 навантажувальних і холостих гілок заблокованого транспортуючого пристрою. Після розблокування занурені поплавки 13, 14 з повітрям навантажувальних гілок 17, під дією гравістатичної сили і долаючи опір сили тертя поплавків холостих гілок, що проходять через шлюзи 21, 22, піднімаються і обертають перший нижній привідний вал 3 і закріплену на ньому ведучу зірочку 4 і через ланцюг 8 ведений вал 6 з цівками 11, 12. Від вала 3 через муфту 29 і редуктор 30 обертається ротор електрогенератора 31. При цьому гравістатична енергія води спочатку перетворюється в механічну обертання ротора електричного генератора, в якому вона перетворюється в електричну і далі подається до споживачів. Кількість корисної одержаної енергії залежить від різниці перетвореної гравістатичної енергії води, одержуваної на навантажувальних гілках втрати її на тертя при проходженні повітряних поплавків через шлюзи, а також від глибини занурення і кількості поплавків, залучених в замкнутому циклі. Використання корисної моделі, у порівнянні з відомими аналогами, внаслідок вилучення греблі, забезпечить наступні переваги: спрощується конструкція; зменшуються затрати на спорудження; не затоплюються родючі землі, зелені насадження, населенні пункти та інші природні та історичні об'єкти і пам'ятники; не змінюється екологія довкілля; усуваються небезпеки, пов'язані з проривом греблі, льодоходом, повінню; полегшується і є зручнішим вибір місця розміщення; усувається вплив на розвиток фауни і флори в зоні розміщення і на мікроклімат; зменшуються щорічні матеріальні збитки і розширюється область застосування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Безгребельна гідроелектростанція, що містить резервуар з водою, електричний генератор, яка відрізняється тим, що додатково встановлено зв'язану з резервуаром раму із закріпленим на ній поза резервуаром транспортуючим пристроєм у вигляді, замкненого з навантажувальною і холостою гілкою, ланцюга, установленого на зірочках першого нижнього і другого верхнього з натяжним механізмом валів, з'єднаних з робочим органом, виконаним у вигляді замкнених двох навантажувальних і холостих гілок, утворених поярусно, розміщеними і зв'язаними між собою, діаметрально розміщеними тягами, повітряних поплавків у вигляді куль, причому навантажувальні гілки встановлені усередині, а холості гілки - поза резервуаром на цівках верхнього і нижнього валів, з якого знімається механічна енергія обертового руху робочого органу, і на зовнішньому боці дна резервуара додатково встановлені два еластичні у вигляді труб повітроводяні шлюзи, з можливим проходженням через них поплавків із атмосфери всередині резервуара, із розміщенням ззовні на них пружних кілець і розкосів жорсткості, зв'язаних з дном резервуара і рамою, при цьому на першому нижньому валу закріплена муфта, якою він, через установлений на рамі редуктор, з'єднаний з електричним генератором. 2 UA 95619 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3