Плавучее устройство для генерирования электроэнергии за счет использования кинетической энергии воды

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК ПАТЕНТУ И СРЬЭ 0 Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(76) Рыжухин Геннадий Степанович(54) ПЛАВУЧЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИ Я КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИВОДЫ(7) Использование: в области энергетики Сущность изобретения: устройство для генерированияэлектроэнергии за счет использования кинетичес(Ю) ИС (11) 2002099 С 1 (51) 5 РОЗ В 7 60 ГОЗВ 17 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.Изобретение относится к области получения электрической энергии и может бцтьиспользовано для получения электрическойэнергии для бытовых и производственныхнужд и как зарядное устройство для основных источников питания на водном электротранспорте,Известны устройства для полученияэлектроэнергии иа энергии речного потока1, 2,Недостаток этих устройств заключаетсяв том, что от них можно получить сравнительно небольшое количество электроэнергии.Цель изобретения - создание эффективного, экономичного, экологически чистого, способного работать при низкихтемпературах окружающей среды устройства для получения электрической энергии изэнергии рек без устройства плотин и затопления земельных площадей, без нарушенияэкологии и среды обитания, без большихлиний электропередач; снижение стоимости строительства в эквиваленте к существующим гидроэлектрическим станциям засчет удешевления строительно-монтажныхработ; снижение стоимости получения электрической энергии; созДание силовой энергетической установки для водногоэлектротранспорта.Плавучее устройство для генерирования электроэнергии за счет использованиякинетической энергии воды позволит: создать плавающие высокоэффективные гидроэлектрические станции, способнцеработать в различных климатических зонах,в том числе и при низких температурах окружающей средц в зимних условиях, способные заменить современные плотинныегидроэлектрические, тепловые и атомныеэлектростанции; создать экологически чистый водный электротранспорт с отказом отдвигателей внутреннего сгорания и от использования нефтепродуктов; получатьэлектрическую энергию экологически чистым путем при снижении стоимости получения электрическои энергии за счетотсутствия необходимости сжигать топливовсех видов, производить ядерное топливо и.осуществлять захоронение ядерных отходов атомных электростанций; снизить, притой же мощности станций, стоимость строительства по сравнению с существующимигидроэлектрическими плотинными, тепловыми и атомными электростанциями в несколько раз, за счет снижения стоимостиоборудования, удешевления строительномонтажных работ, отсутствия необходимости строить плотины и затоплять земельныеплощади; отсутствия необходимости стро 10, 15 20 30 35 40 50 ить 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 иа палубе плавсредства и выступающих за его борта, причем в корпусе каждого из упомянутых понтонов выполнен продольицй сквозной водопроводящий канал с четырехсторонним водозаборником, внутри котороо установлены одно за другим ряд лопастных колес, закрепленных иа соответствующих валах, размещенных поперек канала и кинематически связанных с соответствующими генераторами; выполнения в корпусе плавсредства двух дополнительных продольнцх сквозных водопроводящих канала, при этом в упомянутых основном и дополнительных каналах плавсредства одно за другим установлены ряд лопастных колес, закрепленных иа соответствующих валах, размещенных поперек канала и кииематически 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 иа любых реках в любом месте, на морях с использованием приливов и отливов, в океане иа течениях, а также может быть использовано иа водном злектротраиспорте. 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 сило 2002099вые 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. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 плавсредства 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 водо- проводящих каналов 22, подъем которой осуществляется через трос 23 и блок 24 лебедкой 25, установленнойсверху корпуса плавсредства 1, В передней части подвесных боковых понтонов 7 расположены водозаборники 26, состоящие каждый из четырех растекателей 27. закрытые спереди 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 1, 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 сустановленными впереди них на межканальных перегородках 38 дополнительными растекателями 39 и расположенные в водо- проводящих каналах 22 три ряда рабочих колес 30, связанных через приводы 29, рас 200209910 ЗО 40 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 энергощкаф 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 в 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 1 находятся 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 энергощкаф 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 ЗО 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 воды 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 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 реализуется следующим образом: при движении транспорта 1 защитная сетка 6 и боковые растекатели 3 находятся в поднятом состоянии, а крышки 21 и 4 на водопроводящих каналах 22 - в закрытом состоянии, вода в каналы не поступает, и плавучее устройство находится в нерабочем состоянии, При стоянках транспортного судна 1 во время погрузочно-разгрузочных работ в ночное время плавучее устройство включается в работу, 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 подаватьсяна берег для обеспечения других потребителей электроэнергии, т.е, устройство будет работать как электростанция, При необходимости2002099 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 устанавф о р мул а изобретен ияПЛАВУЧЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ВОДЫ, содержащее корпус плавсредства, внутри которого в продольном направлении выполнен сквозной водопроводящий канал с четырехсторонним водоэаборником, 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 коле 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 силовогошкафа 15 электроэнергия по кабелю 17 поступает на берег к объектам потребления электроэнергии. 15 56) 1. Заявка ФРГ М 814879,кл. РОЗ В 7/00, 1951,2, Патент США М 4446378,кл, Е 03 В 7/00, 1984; 20нен 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 продоль ных сквозных водопроводящих канала, приэтом в упомянутых основном и дополнительных каналах плавсредства одно за другим установлены ряды лопастных колес, закрепленных на соответствующих ва лах, размещенных поперек канала икинематически связанных с соответствующими генераторами, причем упомянутые каналы в корпусе плавсредства и понтонов выполнены в поперечном сечении прямо угольными, а каждый канал плавсредстваснабжен дополнительными растекателями.