Безгребельна гідроелектростанція

Реферат: UA 101736 U UA 101736 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гідроенергетичних споруд і може бути використана при її будівництві на річках, ставках і спеціально створених водоймищах необхідної глибини і невеликих розмірів в побутових умовах, приватних, орендних господарствах і підприємствах, як джерело електроенергії, одержаної з нетрадиційного виду енергії. Відомі аналоги є ГЕС, працюючі за рахунок енергії падаючої води з різного рівня водосховищ, споруджених греблями на річках з перемінним нахилом русла [див. кн. Канторович Б.В., Кузнецов Н.К. Гидравлика, водоснабжение и гидросиловые установки. - М.: Сельхозиздат, 1961. - С. 333-334, рис. 16-2, 16-3]. Проте аналоги мають наступні недоліки: - значні затрати коштів, пов'язаних із спорудженням греблі та певні труднощі обумовлені вибором місця для її спорудження; - великі матеріальні збитки, що наносяться затопленнями родючих земель, пасовищ, лісових масивів, перенесеннями населених пунктів і кладовищ та інших об'єктів із зони затоплення, а також спричинені можливим проривом греблі, наявністю криги у водоймищі тощо; - значні порушення екології навколишнього середовища, мікроклімату, розвитку флори і фауни в зоні діючої ГЕС, обумовлені появою великих водоймищ, зникненням лісових масивів тощо; - обмежена область застосування - тільки на річках, розташованих недалеко від споживачів електроенергії. Отже, аналоги складні і дорогі споруди, малоефективні при використанні віддалених споживачів їх енергії і мають обмежену область застосування в місцях з відсутніми річками з перемінним нахилом русла. В основу корисної моделі поставлена задача спрощення будови, підвищення ефективності і розширення області застосування пропонується безгребельна 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 будьяких водоймищах з нерухомою водою, наприклад, ставках, спеціально споруджених резервуарах тощо. Поставлена задача вирішується тим, що розміщують у водоймищі на певній глибині додаткової основи із вертикально закріпленою на ній нижньою частиною, рамою з додатково установленим на ній транспортуючим пристроєм у вигляді замкненого з навантажувальною і холостою гілкою першого ланцюга, що перемотується на зірочках першого нижнього, для знімання механічної енергії обертового руху, і другого верхнього з натяжним механізмом валів і з'єднаних з робочим органом, яким є поярусно розміщені з обох боків ланцюга, на зв'язаних з ним планках, поплавки з повітрям. Поплавки утворені шарнірно з'єднаними між собою і з планками двома боковинами, які по всьому периметру герметично з'єднані еластичним матеріалом з можливістю змінювати їх об'єм, сполучений через додаткові окремі пневмолінії з установленою на ланцюгу спільною замкненою пневмолінією. На рамі додатково установлені напрямна з поздовжніми двома пазами для прямолінійного проходження планок навантажувальної гілки, а також витискач повітря з верхніх поплавків навантажувальної гілки, виконаний у вигляді спарених двох горизонтальних барабанів з можливістю їх взаємодіяти своїми периферійними поверхнями з двома боковинами поплавків поярусного ряду. На планках спарених поплавків розміщені відсікачі повітря від пневмолінії навантажувальної і холостої гілки, виконані у вигляді розміщених на планках хрестоподібних розподільників, вертикальні кінці яких з осьовими отворами з'єднані із спільною пневмолінією, а їм перпендикулярні кінці - з втулками, з установленими в них циліндричними зворотно-поворотними з радіально наскрізними отворами золотниками, з можливістю по черзі сполучатися через них і осьові отвори вертикальних кінців із замкненою пневмолінією. Золотники у верхній і нижній частині рами взаємодіють за допомогою зв'язаних з ними важелів із протилежно розміщеними на ній упорами. На першому нижньому валу закріплена додаткова ведуча зірочка другої ланцюгової передачі, ведена зірочка якої установлена на третьому додатковому валу, розміщеному на кронштейні, жорстко зв'язаному з верхньою частиною рами, на якому установлені електричний генератор з редуктором і муфтою, з'єднаними з третім валом. Від обертання транспортуючого пристрою і одночасному відсіканні верхніх і включенні нижніх пневмоліній навантажувальної гілки, а також витискання повітря з верхніх її поплавків у нижні, забезпечується автоматичне безперервне відведенняповітря з поплавків холостої і наповнення ним поплавків навантажувальної гілки. В результаті дисбалансу більшої за величиною підйомної сили Архімеда навантажувальної гілки, з наповненими повітрям поплавками, і меншою за величиною протидіючої сили холостої гілки, з витисненим повітрям з поплавків, буде створюватися корисна механічна енергія обертового руху другої нижньої 1 UA 101736 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 приводної зірочки. Безперервна циркуляція в замкненій з поплавками пневмолінії один раз заповненого повітря забезпечить безперервне перетворення гравістатичної енергії спочатку в механічну, а потім в електричну енергію. При цьому усунуться вищенаведені недоліки і розшириться область застосування запропонованої ГЕС. Корисна модель пояснюється кресленнями, на яких представлено схематичний варіант її будови. На фіг. 1 представлено загальний вигляд запропонованої ГЕС; на фіг. 2 - вид збоку її транспортуючого засобу; на фіг. 3 - вид спереду і збоку верхнього відсікача повітря навантажувальної гілки; на фіг. 4 - вид спереду і збоку нижнього відсікача повітря холостої гілки. Безгребельна ГЕС містить раму 1, на якій установлені транспортуючий пристрій з приводним першим нижнім 2 із зірочкою 3 і з другим верхнім з механізмом 4 натяжним валом 5 із зірочкою 6. Зірочки 3, 6 огинають гнучкий тяговий орган у вигляді першого ланцюга 7. На ланцюгу 7 середньою частиною поярусно закріплені планки 8, попарно на кінцях яких шарнірно установлені повітряні поплавки 9, утворені двома боковинами 10. Одні кінці боковин шарнірно зв'язані з планками 8, а їх протилежні кінці і весь периметр герметично з'єднані еластичним гнучким матеріалом 11 з можливістю боковинам розходитись (сходитись), змінюючи об'єм поплавків 9. Порожнини поплавків 9 окремими пневмолініями 12 сполучаються із спільною загальною пневмолінією 13, зв'язаною з першим ланцюгом 7 з можливістю разом з ним обертатися. На рамі 1 у верхній частині додатково установлена напрямна з поздовжніми двома пазами 14, 15, по яких переміщаються на прямолінійних ділянках планки 8 навантажувальної ведучої гілки 16, а також відсікач 17 замкненої пневмолінії і витискач 18 повітря з верхніх поплавків навантажувальної гілки. Витискач 18 виконаний у вигляді спарених, розміщених на осях 19, 20, спільних для кожного поярусного ряду поплавків, двох горизонтальних барабанів 21, 22 з можливістю їх взаємодіяти периферійними поверхнями одночасно з двома боковинами 10 і повністю витискати з поплавків повітря. В планках 8 розміщені відсікачі 17 замкненої пневмолінії 13 навантажувальної 16 від холостої гілки 23, виконані у вигляді хрестоподібного зворотно-поворотного розподільника, вертикальні кінці 24,25 якого з осьовими отворами з'єднані із спільною пневмолінією 13, а їх перпендикулярні кінці 26,27 - з втулками, у середині яких установлені циліндричні поворотні золотники 28, з радіально наскрізними отворами з можливістю сполучатися через отвори кінців 24, 25 із замкнутою пневмолінією 13. Золотники 28 у верхній і нижній частинах рами 1 взаємодіють через зв'язані з ними своїми важелями 29, 30 із протилежно розміщеними на ній упорами 31, 32. Повітря в замкнену пневмосистему подається і стравлюється з неї через пробку 33. Блокується транспортуючий пристрій стопорним механізмом (на схемі не показано). На першому нижньому приводному валу закріплена ведуча зірочка 34, яка через ланцюг 35 другої ланцюгової передачі обертає ведену зірочку 36, установлену на веденому третьому валу 37, з'єднаному за допомогою підшипників з третім кронштейном 38, жорстко зв'язаним із рамою 1. Вал 37 через муфту 39 і редуктор 40 з'єднаний з валом електричного генератора 41. Рама 1 жорстко закріплена на основі 42, розміщеній у резервуарі (водоймищі) 43 заповненому водою 44. Корисна модель працює наступним чином. Перед пуском і роботою її раму 1 із змонтованим на ній вузлами і механізмами установлюють в резервуар 43 і жорстко закріплюють на основі 42. Далі резервуар 43 заповнюють водою 44 до рівня прямолінійних ділянок навантажувальної і холостої гілки заблокованого транспортуючого пристрою, при закритих відсікачах 17, і не діючих на їх важелі 29, 30 упорів 31, 32, а на боковини 10 поплавків 9 барабанів 21, 22 витискача 18. При цьому між відсікачами поплавки навантажувальної гілки заповнені повітрям, а в поплавках холостої гілки повітря відсутнє. Після розблокування занурені поплавки з повітрям навантажувальної гілки 16 піднімаються і одночасно в дію вступає витискач 18, а важіль 29 золотника набігає на упор 32, сполучаючи через золотник чергові, що надходять в навантажувальну, поплавки холостої гілки, наповнюючи їх витискаючим з верхніх поплавків повітрям. В результаті появи дисбалансу піднімальної сили поплавків з повітрям навантажувальної гілки і опору поплавків із стравленим повітрям холостої гілки обертається перший нижній приводний вал 2 і закріплена на ньому ведуча зірочка 34. Остання через другий ланцюг 35, ведену зірочку 36, вал 37, муфту 39 і редуктор 40 обертає вал електричного генератора 41, забезпечуючи перетворення гравістатичної енергії води спочатку в механічну обертання його ротора, яка перетворюється в електричну і далі подається до споживачів. 2 UA 101736 U 5 10 Кількість корисно одержаної енергії залежить від різниці перетвореної гравістатичної енергії води на навантажувальній гілці і втрати її на холостій гілці, тобто від різниці сумарних об'ємів розміщених на них поплавків при постійній глибині їх занурення, або від глибини занурення і кількості поплавків залучених в замкненому циклі. Переваги запропонованої безгребельної ГЕС, у порівнянні з аналогами, полягають в тому, що за рахунок вилучення греблі: спрощується конструкція і зменшуються затрати на спорудження; не затоплюються родючі землі, зелені насадження, населені пункти та інші історичні і природні об'єкти; не змінюється екологія довкілля; усувається безпека пов'язана з проривом греблі, льодоходом, повінню; полегшується і зручнішим є 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 15 20 25 30 35 40 Безгребельна гідроелектростанція, що містить водоймище, електричний генератор, яка відрізняється тим, що додатково на певній глибині водоймища розміщена основа із вертикально закріпленою на ній нижньою частиною рамою з додатково установленим на ній транспортуючим пристроєм у вигляді замкненого з навантажувальною і холостою гілкою першого ланцюга, що перемотується на зірочках першого нижнього, для знімання механічної енергії обертового руху, і другого верхнього з натяжним механізмом валів і з'єднаних з робочим органом, яким є поярусно розміщені з обох боків ланцюга на зв'язаних з ним планках поплавки з повітрям, утворені шарнірно з'єднаними між собою і з планками двома боковинами, які по всьому периметру герметично з'єднані еластичним матеріалом з можливістю змінювати їх об'єм, сполучений через додаткові окремі пневмолінії з установленою на ланцюгу спільною замкненою пневмолінією, причому на рамі додатково установлена напрямна з поздовжніми двома пазами для прямолінійного проходження планок навантажувальної гілки, а також витискач повітря з верхніх поплавків навантажувальної гілки, виконаний у вигляді спарених двох горизонтальних барабанів з можливістю їх взаємодіяти своїми периферійними поверхнями з двома боковинами поплавків поярусного ряду, а на планках спарених поплавків розміщені відсікачі повітря від пневмолінії навантажувальної і холостої гілки, виконані у вигляді розміщених на планках хрестоподібних розподільників, вертикальні кінці яких з осьовими отворами з'єднані із спільною пневмолінією, а їм перпендикулярні кінці - з втулками, з установленими в них циліндричними зворотно-поворотними з радіально наскрізними отворами золотниками, з можливістю по черзі сполучатися через них і осьові отвори вертикальних кінців із замкненою пневмолінією, причому золотники у верхній і нижній частині рами взаємодіють за допомогою зв'язаних з ними важелів із протилежно розміщеними на ній упорами, а на першому нижньому валу закріплена додаткова ведуча зірочка другої ланцюгової передачі, ведена зірочка якої установлена на третьому додатковому валу, розміщеному на кронштейні, жорстко зв'язаному з верхньою частиною рами, на якому установлені електричний генератор з редуктором і муфтою, з'єднаними з третім валом. 3 UA 101736 U 4 UA 101736 U 5 UA 101736 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 6