Мини гидроэлектростанции. Водяной электрогенератор
Мини гидроэлектростанции —
Дата публикации: 16 ноября 2013
В одном из сел на Алтае местные жители, однажды, в выходной день, встали как вкопанные у привычной дороге от дома до реки. Что-то невиданное доселе поразило их воображение: еще вчера река была себе «ничего особенного». Бежит водичка себе и бежит, никого не трогает. А тут… То ли ночью, то ли с первыми лучами солнца, пока в деревне спали, некие пришельцы установили колесо с лопастями поперек водного потока и теперь вот длиннющий провод тянется в сторону деревни.
Когда бабушка Софья Аркадьевна предположила, что ночью прилетали «пришельцы в тарелках», умный мужик, работающий на лесопилке, сразу отсек данную экзотическую версию. Если то были пришельцы, то почему у них такое ржавое и кривоватое оборудование? Действительно, в потоки реки уходили лопасти кривые, сам корпус сооружения из металла выглядел пошарпанным, кое-где ржавым, и все это имело явное земное происхождение. «Не летают пришельцы на таких ржавых консервных банках! У них звездолеты, сделанные своими щупальцами имеются!» – логично заключил мужик.
Провод от сооружения вел в дом местного изобретателя Николая Петровича. Этот человек слыл по деревне странным, но ученым, ибо всегда что-то мастерил в мини-мастерской. Что-то «варил», стучал молотками, пилил, то есть работал руками. Двое сыновей ему всегда помогали. «Опять наш Петрович чего-то надумал!» — заключил умный сотрудник лесопилки.
Выяснилось, что по первой зорьке изобретатель установил в реку поперек потока колесо с лопастями. На изготовление чудо-колеса ушло немного времени, гидропривод, старый электрический мини-генератор, пару подшипников и неказистое б\у колесо. Что же за чудо-юдо аппарат встал на пути привычного речного потока? Ответ: простейшая гидроэлектростанция, придуманная и собранная своими руками. Да еще сыновья помогли, как обычно. Но даже мини размер колеса несколько пугал жителей: что-то тут нечисто!
Мини гидроэлектростанция. Причины роста популярности
Небольшая гидроэлектростанция не является таким уж сложнейшим сооружением. Напротив, состав необходимого оборудования, принцип работы ее незамысловаты. Чем проще механизм, тем дольше он, как правило, служит, и наоборот, сложные приборы ломаются куда чаще, а починить их своими руками непросто. В нашем случае изобретатель использует силу водного потока обычной быстрой алтайской реки, энергия воды передается на лопасти мини-турбины, затем на гидропривод и на генератор. Вот уже мы и получаем электроэнергию.
С каждым годом заветные киловатты стоят для конечного потребителя все дороже и дороже. Вот поэтому некоторые рачительные хозяева домов стали присматриваться к альтернативным способам получения электрического тока. Кто-то ставит генераторы на дизеле, если имеет выход на дешевую солярку. Кто- то использует энергию ветра, а кто-то, кто живет на быстрой воде, догадался пустить в дело небольшую гидроэлектростанцию.
С чего начать?
Мы уже упомянули о необходимости быстрой воды рядом с домом для того, чтобы использовать небольшую гидроэлектростанцию. Своими лопастями она будет захватывать речной поток, давать людям свет. Сейчас в России не проблема купить подобную продукцию, из Китая например. Есть в ограниченной продаже и отечественные мини-образцы. Но с чего следует начать? Нужно знать скорость потока. Рек в России великое множество, но далеко не везде можно будет установить гидроэлектростанцию для своего дома.
Существуют специальные приборчики для измерения скорости потока, но чаще всего у обычного человека, не специалиста, этой машинки нет. Не беда! На помощь придет обычная смекалка и математика со своими точными вычислениями.
Отмеряем десять метров по течению реки вверх. Ставим метки. Дальше нам потребуется секундомер (есть сейчас почти в каждом телефоне), помощник (подойдёт даже «сопливый» пацан\девчонка), да кусочек деревяшки. Просим помощника взять в руки кусочек деревяшки (отломать заранее от доски щепку) и пройти вверх по реке до отметки. Сами становитесь где-то посередине, говорите помощнику опустить деревяшку в воду ровно на уровне верхней метки в 10 метров. По вашей команде «Отпускай!» помощник выпускает щепку, а вы тут же включаете секундомер.
Деревяшка плывет по течению реки вниз, вы ее сопровождаете. Руками крепко держите секундомер и когда деревяшка достигает нижней отметки пути в 10 метров, нажимаете «отбой» отсчета. Щепка плывет себе дальше, она своим примером оказала нам содействие в научном эксперименте, а у вас теперь есть нужные данные для математических расчетов: 10 метров делим на то количество секунд, которое показал секундомер. В итоге и получаем искомую СКОРОСТЬ потока.
Тут уж как повезет. Но если скорость потока менее 1 метра\сек., то игра не стоит свеч. Конечно, есть пути, как увеличить скорость и использовать энергию падающей воды, но для этого придется создавать своими руками мини-плотину, перекрывать поток, а это уже большие затраты и, мягко скажем, недовольство соседей, да и живности в самой реке. Надо помнить, что вода – среда агрессивная, и подвергает коррозии и разрушению любой металл. Так что чем больше оборудования используется, тем дороже выйдет гидроэлектростанция. А значит, придется чаще ремонт делать собственными руками или звать специалистов со стороны, да и сама энергия выйдет дорогой.
Варианты миниГЭС
Как же тогда быть? Как использовать течение реки без масштабных вложений? Тогда нам нужен обычный проточный аппарат. В настоящее время разработано четыре типа компактных гидроэлектростанций, не требующих перекрывания рек.
Пропеллер
У Карлосона мини-пропеллер был на спине, и он прекрасно справлялся со своими обязанностями. Поправит толстячок своими небольшими руками свой костюмчик, и летит на крышу. Пропеллер – как разновидность гидроэлектростанции — тоже хорошо работает и представляет собой вертикальный ротор, с лопастями в два сантиметра примерно. Если увеличить ширину лопастей, то сопротивление возрастет, и нужная скорость вращения не будет достигнута.
Ротор помещают под воду. Пропеллер рассчитан на скорость воды в реке до 2 метра/секунду. Гидроэлектростанция на основе пропеллера – одна из доступнейших разновидностей альтернативной гидроэнергетики в условиях личного домохозяйства. Однако, нужно помнить, что своими пусть и небольшими «руками – лопастями» пропеллер может нанести вред животному миру реки.
Дардье — ротор
Этот ротор также помещается под воду, но на сей раз используется сила разности давлений на различных его лопастях. Рельеф ротора Дардье сложен, вода его обтекает по-особому, за счет этого и происходит его вращение. Жорж Дардье — французский изобретатель, он и изобрел этот аппарат. Изготовить ротор Дардье сложнее, чем пропеллер, но зато он выдает довольно высокую мощность.
Гирлянда
Небольшая гидроэлектростанция с гирляндой – это не новогодняя шутка, хотя скоро Новый Год. Гирлянда в нашем случае — длинный трос, с нанизанными на него роторами. Вся конструкция опускается в поток воды полностью, и роторы начинают крутиться. При этом они же вращают сам трос, который с одного конца закреплен в подшипнике, а с другого подсоединен к генератору. Вот вам и электричество.Но есть и минус: гирлянда перекрывает всю реку, с одного ее берега до другого, а значит, может покалечить ребенка, к примеру, если тот полезет руками в воду в поисках красивого камешка. Гирляндная гидроэлектростанция весьма опасна! Место ее размещения желательно как то обозначить, огородить.
Водяное колесо
Здесь мы говорим о мини — варианте электростанции, использующей энергию проточной воды. Именно такое колесо и установил Николай Петрович из Алтая в начале нашего повествования. Колесо не утопают под воду полностью, оно возвышается над ней, а лопасти погружены частично, до половины. Сооружение ставится поперёк течения и за счет энергии потока колесо вращается, оно соединено с мини – генератором и… Вот вам и электричество! Сделать такое водное колесо своими руками не столь сложно.
В целом у данного типа гидроэлектростанций небольшого размера для бытовых нужд имеется хорошее будущее. Небольшие габариты и относительная легкость развертывания позволят использовать их почти везде, где есть река и достаточный по силе водный поток. Эти аппараты способны давать чуть ли не бесплатное электричество для конечного потребителя. Однако, пока массового производства таких гидроэлектростанций в РФ не налажено, хотя интерес к ним все возрастает и возрастает.
М. Берсенев
Сорокалетний житель одного из районов северного Таджикистана изобрел Мини-ГЭС. Теперь 20 дворов получают электричество бесплатно:
altenergiya.ru
Проточный электрогенератор и подводная электростанция на стационарной платформе
Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к конструкциям установок для преобразования энергии течения воды в электрическую энергию. Проточный электрогенератор горизонтального типа включает статор и ротор, размещенный на одной оси с турбиной, приводимой в движение силами водного потока. Ротор выполнен полым. Внутренняя полость ротора образована в форме сопла Лаваля. Внутри полости закреплены лопатки турбины, направленные к оси вращения и расположенные на внутренней поверхности ротора по винтовым линиям. Подводная электростанция на стационарной платформе включает группу электрогенераторов, установленных навстречу водному потоку на стационарных опорах. Опоры для установки электрогенераторов имеют оснащенные приемными конусами ложементы и расположены на расстоянии, кратном длине секции электрогенератора. Электрогенераторы установлены на разной глубине от водной поверхности. Изобретение направлено на создание простого и надежного в работе электрогенератора и простой в обслуживании подводной электростанции. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно, к конструкциям установок для преобразования энергии течения воды в электрическую энергию.
Рост потребности в электроэнергии для удовлетворения бытовых нужд и технологических потребностей общеизвестен. С конца XX века предпочтительны безопасные и экологически чистые способы ее получения. Этим объясняются все новые попытки предложить приемлемые способы получения электроэнергии для различных сфер ее применения.
Известна автономная свободнопоточная микрогидроэлектростанция, содержащая наземный блок, включающий электрораспределительное устройство, систему управления и управляемую балластную нагрузку, неподвижно закрепленный водопогруженный модуль, включающий электрогенератор, расположенный ниже уровня воды в герметичном корпусе и соединенный с наземным блоком водостойким электрокабелем, размещенную в диффузоре гидротурбину с горизонтальной осью вращения, соединенной через расположенную в гондоле и выполненную в виде мультипликатора зубчатую передачу с валом электрогенератора, коническую решетку, расположенную на входе диффузора перед гидротурбиной, при этом электрогенератор расположен по ходу течения за мультипликатором в общей с ним гондоле, которая снабжена устройством для откачки воды из ее нижней части, коническая решетка выполнена из плоских элементов, по крайней мере, часть из которых выполнена с возможностью их поворота относительно продольных осей и снабжена для этого приводом (патент РФ №2324068, МПК F03B 17/06, публикация 2008 г.).
Предложенное решение конструктивно сложное, предназначено для удаленных небольших фермерских хозяйств, которым не выгодно подключаться к общей сети.
Известен генератор, работающий на морском течении, содержащий цилиндрический кожух с входным и выходным патрубками, установленные параллельно друг другу два электрогенератора с цилиндрическим корпусом и внешним ротором, установленным снаружи корпуса, и гидродинамический привод, выполненный в виде лопаток, радиально установленных на внешней поверхности внешних роторов обоих электрогенераторов, при этом электрогенераторы выполнены биротативными и снабжены внутренним ротором, расположенным внутри корпуса, при этом внутренний и внешний роторы соединены между собой посредством редуктора, полость которого заполнена смазывающей жидкостью, обеспечивающего противоположное вращение роторов, а лопатки выполнены плоскими (патент РФ №2368799, МПК F03B 13/12, F03B 7/00, публикация 2009 г.).
Известен также гидрогенератор, работающий на морском течении, содержащий гидродинамический привод и электрогенератор, выполненный биротативным и включающий корпус, внешний и внутренний роторы, последний из которых расположен внутри корпуса, а гидродинамический привод выполнен в виде радиально установленных на внешней поверхности внешнего ротора лопаток и размещен в кожухе, имеющем входной и выходной патрубки, при этом корпус и кожух выполнены цилиндрическими, внешний ротор расположен снаружи корпуса, а роторы соединены между собой посредством редуктора, включающего ведомую шестерню, соединенную с внешним ротором, промежуточные шестерни и ведущую шестерню, соединенную с внутренним ротором, и обеспечивающего противоположное вращение роторов (патент РФ №2382231, МПК F03B 3/04, F03B 13/10, F03B 17/06, публикация 2010 г.).
Известные конструкции гидрогенераторов работоспособны, позволяют получать повышенную частоту, что облегчает транспортировку электроэнергии. Однако применение редуктора привело к усложнению конструкции, и, как следствие, к усложнению обслуживания и снижению ее надежности. Попытка увеличения единичной мощности машины влечет существенный рост линейных размеров, что требует дополнительных затрат на удержание ее на одном месте при расположении перпендикулярно течению, а наличие большого количества воздушных пустот внутри кожуха может создать проблемы с охлаждением роторов и обмотки возбуждения. Все это позволяет говорить о малой пригодности известных конструкций для получения электроэнергии в промышленных масштабах.
Известна также машина для выработки электроэнергии за счет движения воды, содержащая множество электрогенерирующих блоков, электрически связанных между собой и скомпонованных в модульной конструкции, причем электрогенерирующие блоки выполнены взаимозаменяемыми с возможностью замены без прерывания процесса выработки машинной электроэнергии и приема ими кинетической энергии от движущейся воды и ее преобразования за счет движения турбины, имеющейся в каждом электрогенерирующем блоке (патент РФ №2368798, МПК F03B 13/10, публикация 2008 г.).
Известна также система для выработки электроэнергии за счет движения воды, содержащая множество турбин, рабочие колеса которых содержат размещенные в них магнитный полимер или магниты из редкоземельных металлов, окружены электропроводящими обмотками, размещенными в корпусе вокруг рабочих колес, и приводятся во вращение движением воды, вырабатывая электроэнергию, причем турбины скомпонованы в модульной конструкции и электрически связаны между собой (там же).
Предложенная конструкция машины работоспособна, использует в энергетике высокопроизводительные технологические процессы отливки деталей из термопластов, а применение магнитополимеров или редкоземельных металлов снижает вес машины, ее подверженность коррозии и общую стоимость. Однако применение системы таких машин для получения электроэнергии в больших масштабах в акваториях мощных течений океанов нецелесообразно из-за малой единичной мощности одного блока.
Известна гидроэлектростанция, содержащая открытое распределительное устройство, генераторы синхронные горизонтальные капсульные гидротурбинные, помещенные в интенсивный поток воды, при этом в гидроэлектростанцию введены платформа-основание, вертикальные стойки-направляющие, спускоподъемный механизм и технологическая платформа, а указанные синхронные генераторы объединены, по крайней мере, в две вертикальные площадные сотово-капсульные системы и подвешены попарно и подвижно над и/или под водной поверхностью с помощью спускоподъемного механизма к стойкам-направляющим, нижние концы этих стоек-направляющих укреплены на платформе-основании, установленной на дне интенсивного водного потока, площадные сотово-капсульные системы синхронных генераторов установлены подвижно в направляющих, связанных с дном анкерно-тросовыми креплениями, а над водной поверхностью на направляющих установлено открытое распределительное устройство (патент РФ №2342486, МПК Е02В 9/00, F03B 13/10, публикация 2008 г.)
К недостаткам известной конструкции можно отнести расположение генераторов перпендикулярно потоку, так как известно, что скорость потока переменна по глубине и чем ближе к поверхности, тем она больше. Применение капсульных генераторов сложной конструкции затрудняет их монтаж, эксплуатацию и ремонт, требует водяного охлаждения обмоток статора и ротора, перегревающихся во время работы из-за наличия большого количества воздушных пустот.
Задача изобретения заключается в создании простого и надежного в работе электрогенератора горизонтального типа, предназначенного для работы в условиях подводной электростанции.
Еще одной задачей изобретения является создание простой в обслуживании подводной электростанции на стационарной платформе, оснащенной предложенными электрогенераторами горизонтального типа, и обеспечение условий надежной работы такой электростанции за счет повышения устойчивости стационарной платформы.
Поставленная задача в части проточного электрогенератора решается тем, что проточный электрогенератор горизонтального типа включает статор и ротор, размещенный на одной оси с турбиной, приводимой в движение силами водного потока. Ротор выполнен полым, при этом внутренняя полость ротора образована в форме сопла Лаваля, а внутри полости закреплены лопатки турбины, направленные к оси вращения и расположенные на внутренней поверхности ротора по винтовым линиям.
С целью снижения рабочих температур обмотки статора и ротора изолированы, например, фторопластом, уплотненным трубкой из термоусадочного материала, токопроводы залиты стеклокерамикой, а оставшиеся пустоты заполнены материалом, являющимся магнитопроводом по своим физическим свойствам, например, магнитополимером, так, что статор и ротор представляют собой монолиты, а зазор между ротором и статором увеличен без уменьшения сцепления их магнитных полей.
С целью устранения осевого смещения ротора относительно статора между ними размещен упорный подшипник.
С целью увеличения генерируемой мощности его можно наращивать секциями, соединяемыми с помощью фланцев, выполняющих технологическую функцию при монтаже электрогенератора под водой.
С целью сохранения окружающей среды он снабжен защитной сеткой под напряжением для предотвращения попадания живых организмов в проточную часть генератора.
Поставленная задача в части подводной электростанции решается тем, что подводная электростанция на стационарной платформе включает группу предложенных проточных электрогенераторов, установленных навстречу водному потоку на стационарных опорах, при этом опоры для установки электрогенераторов имеют оснащенные приемными конусами ложементы и расположены на расстоянии, кратном длине секции электрогенератора, а сами электрогенераторы установлены на разной глубине от водной поверхности.
С целью повышения устойчивости платформы каждая ее опора состоит из трубы, своей винтовой частью ввинчиваемой в дно, и донной опоры-якоря, выполненной в виде жесткой емкости с откаченным из нее воздухом, соединенных друг с другом с помощью увеличивающих сцепление опоры с грунтом центрирующих конусов на сопрягаемых элементах, а донная опора-якорь соединена натянутыми металлическими вантами с технологической платформой.
Подводная электростанция также включает технологическую платформу с причалом и размещенными на ней технологическим и коммутационным оборудованием, соединенным кабелями с генераторами и с оборудованием на берегу для передачи сгенерированных мощностей и получения энергии стандартных параметров для технологических и бытовых нужд, а также жилым помещением для персонала и вертолетной площадкой.
Предложенное техническое решение представлено на чертежах, где на фиг.1 изображен подводная электростанция, вид сверху; на фиг.2 - сечение АА на фиг.1; на фиг.3 показана схема установки придонных и винтовых опор; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.4; на фиг.6 - узел I на фиг.5.
Предложенный электрогенератор состоит из трех секций (см. фиг.4) - приемной 1, срединной 2 и выпускной 3. Срединных секций может быть несколько. Каждая из секций содержит статор 4 с обмоткой и ротор 5 со своей обмоткой. Соединяются секции посредством болтовых соединений упорных фланцев 6 с использованием торцевого уплотнения.
Ротор 5 конструктивно объединен с турбиной, для чего выполнен полым. В полости ротора установлены турбинные лопатки 7, преобразующие прямолинейное движение потока воды во вращательное движение ротора. Для увеличения воздействия потока на возможно большее число лопаток, они расположены по нескольким винтовым линиям, а основания 8, которыми лопатки крепятся к корпусу турбины-ротора, имеют переменную высоту и образуют профиль внутреннего проточного канала типа сопла Лаваля с конфузором в приемной секции 1 и диффузором в секции 3.
Свободное вращение ротора 5 в неподвижном статоре 4 обеспечивается с помощью двухрядных радиальных подшипников качения 9, размещенных в крайних секциях 1 и 3. Для разгрузки подшипников 9 и предотвращения осевого смещения ротора относительно статора под напором потока воды в секции 1 размещен упорный подшипник 10. Для загрузки шаров подшипников в статорах секций 1, 3 предусмотрены технологические окна (не показаны), которые завариваются после «набивки» подшипников.
Наличие воздушных объемов в статоре и роторе приводит к повышению температуры их обмоток, для снижения которой в машинах, работающих в атмосферных условиях, применяется воздушное или водяное охлаждение. С целью исключения подобных воздушных объемов обмотки статора предложенного электрогенератора выполняются катушечного типа 11 (фиг.5) или волновыми стержневыми с термореактивной или стеклокерамической изоляцией, а витки обмоток 12 ротора - из плоской шинной меди, наматываемой на ребро, изолированной, например, фторопластом и, дополнительно, уплотняющей термоусадочной трубкой. Оставшиеся пустоты заливаются материалом, являющимся магнитопроводом по своим физическим свойствам, например, магнитополимером 13 (фиг.5), при этом гарантируется сплошность магнитопроводов статора и ротора. В этом случае статор и ротор представляют собой монолиты, способные функционировать в условиях динамичного водного потока.
Токосъемники 14 (фиг.4) размещены на статорах секций 1-3 и изолированы, например, стеклокерамикой. В секции 2 от токосъемника 14 отходит герметичный бронированный кабель 15, также герметизированный стеклокерамикой.
Для предотвращения нанесения ущерба окружающей среде и попадания посторонних предметов в проточный канал с лопатками турбины, на торце секции 1 установлена защитная сетка 16 (фиг.4), изолированная от статора изолятором 17. На сетку может быть подано небольшое напряжение для отпугивания обитателей акватории, в которой установлен электрогенератор. Рым-болты 18 (фиг.4) предназначены для перемещения электрогенератора. Для этих же целей допускается использование металлических полотенец 19.
Для создания вращательного момента относительно небольшой силой течения при малой его скорости длина турбинной лопатки (плечо приложения силы) должна быть значительной, что приводит к увеличению общих габаритов электрической машины. Материалы, из которых изготавливаются корпуса статора 4, ротора 5 и лопаток 7, выбираются нержавеющими, а ротора и лопаток и максимально легкими, например, как титановые сплавы. Вынужденное небольшое увеличение зазора «δ» между статором и ротором (фиг.6) компенсируется магнитной проводимостью соленой воды, большей, нежели у воздушного зазора.
Электрогенератор размещают в водном потоке неподвижно. Для этого электрогенератор укладывают, по меньшей мере, на две стационарные опоры 20 (фиг.4, 5), установленные на расстоянии кратном длине срединной секции и снабженные специальными ложементами 21, представляющими собой жесткие фермовые конструкции. Фланцы 6 не позволяют электрогенератору смещаться в направлении своей оси. Ложементы каждой пары опор изготавливаются на уровне заглубления электрогенератора, например, на 3-х разных уровнях, как показано на фиг.2.
Верхняя часть каждой опоры 20, закрепленной у дна, выполнена в виде направляющих, расширяющихся кверху и жестко закрепленных в технологической платформе 22 (фиг.2).
Технологическая платформа для электростанции, например, на 18 электрогенераторов, изображена в плане на фиг.1. Она представляет собой стационарную рамную конструкцию из ферм с предусмотренными окнами для спуска/подъема электрогенераторов с помощью, например, кран-балки 23 (фиг.2, 3). При спуске электрогенератора с кабелем 15 съема электроэнергии (фиг.4) направляющие опор сцентрируют его положение на ложементах. Кроме подъемного оборудования (кран-балки 23) технологическая платформа снабжена причалом 24 (фиг.1), а на ней размещены шкаф коммутационного оборудования 25 для приема электроэнергии от электрогенераторов и передачи ее по кабелям, проложенным в трубе по дну (не показано), к оборудованию, установленному на берегу, а также жилое помещение 26 для персонала и вертолетная площадка 27. Для снижения боковых ветровых нагрузок на технологическую платформу по ее периметру укреплены аэродинамические козырьки 28.
При значительных линейных размерах технологической платформы очень важна ее устойчивость. В предлагаемом техническом решении устойчивость платформы обеспечивается двумя путями: усилением закрепления каждой опоры в дне акватории и Байтовыми растяжками между донными опорами-якорями и технологической платформой. Натяжные ванты-растяжки 29 (фиг.2, 3) жестко закреплены на раме технологической платформы с таким расчетом, чтобы при боковых давлениях на нее с любого направления достаточное количество вант работало на растяжение, противодействуя смещению платформы. Для лучшего закрепления каждой опоры в дне опора-труба имеет не только винтовую часть 30 (фиг.2), которой ввинчивается в грунт, но и коническую часть 31 (фиг.2, 3), с помощью которой прижимается ко дну донная опора-якорь32 (фиг.2, 3). Опора-якорь представляет собой жесткую замкнутую емкость, из которой откачан воздух. При погружении опора-якорь сама окажется под огромным внешним давлением и будет прижата ко дну. В зависимости от соотношения силы давления на опору-якорь и силы поджатия опоры-якоря 32 ко дну конусом 31 при ввинчивании опоры-трубы в дно коническое сопряжение опоры-якоря и опоры трубы может иметь противоположное направление конусности. Вариант, изображенный на фиг.2, относится к случаю, когда грунт плотный и силы поджатия при ввинчивании опоры-трубы больше сил давления на опору-якорь. На опоре-якоре жестко закреплены концы растяжек-вант 29. Натяжение вант и фиксация их в натянутом положении выполняется после установки опоры и монтажа платформы. Таким образом, формируется напряженная конструкция повышенной устойчивости системы платформа-опоры, как опор самой платформы, так и опор, несущих электрогенераторы.
Предложенное техническое решение позволяет использовать минимальное количество электрогенераторов, максимально просто устанавливать их в рабочее положение и удалять с целью ремонта или замены, не требует обслуживания в рабочем положении, своей работой не наносит ущерба окружающей среде, то есть обеспечивает так называемую «зеленую» технологию выработки электроэнергии.
Предложенное техническое решение может быть использовано при креплении на морском шельфе платформ для добычи газа и нефти.
Предлагаемое решение может быть осуществлено, например, в рамках международного российско-японского проекта в акватории Куросио, ширина которого составляет 170 км, глубина - 700 метров, а потребная скорость течения - от 4 миль в час. Проект может предусматривать сооружение подводной электростанции суммарной мощностью 4,5 ГВт. Для этого потребуется, например, всего 18 электрогенераторов, а выработанной энергии хватит для покрытия всех потребностей мегаполиса с населением 16 млн. человек. Ожидаемый срок окупаемости такого проекта - 5 лет со сроком эксплуатации не менее 100 лет при периодическом ремонте или замене отдельных электрогенераторов.
1. Проточный электрогенератор горизонтального типа, включающий статор и ротор, размещенный на одной оси с турбиной, приводимой в движение силами водного потока, отличающийся тем, что ротор выполнен полым, при этом внутренняя полость ротора образована в форме сопла Лаваля, а внутри полости закреплены лопатки турбины, направленные к оси вращения и расположенные на внутренней поверхности ротора по винтовым линиям.
2. Проточный электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что обмотки статора и ротора изолированы, например, фторопластом, уплотненным трубкой из термоусадочного материала, токопроводы залиты стеклокерамикой, а оставшиеся пустоты заполнены материалом, являющимся магнитопроводом по своим физическим свойствам, например магнитополимером, так, что статор и ротор представляют собой монолиты, а зазор между ротором и статором увеличен без уменьшения сцепления их магнитных полей.
3. Проточный электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что, с целью устранения осевого смещения ротора относительно статора, между ними размещен упорный подшипник.
4. Проточный электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что он состоит из секций, соединяемых друг с другом посредством фланцев.
5. Проточный электрогенератор по пп.1-4, отличающийся тем, что он снабжен защитной сеткой, находящейся под напряжением.
6. Подводная электростанция на стационарной платформе, включающая группу электрогенераторов, выполненных по любому из пп.1-5, и установленных навстречу водному потоку на стационарных опорах, отличающаяся тем, что опоры для установки электрогенераторов имеют оснащенные приемными конусами ложементы, и расположены на расстоянии, кратном длине секции электрогенератора, а сами электрогенераторы установлены на разной глубине от водной поверхности.
7. Подводная электростанция на стационарной платформе по п.6, отличающаяся тем, что каждая ее опора состоит из трубы, своей винтовой частью ввинчиваемой в дно, и донной опоры-якоря, выполненной в виде жесткой емкости с откаченным из нее воздухом, соединенных друг с другом с помощью увеличивающих сцепление опоры с грунтом центрирующих конусов на сопрягаемых элементах, а донная опора-якорь соединена натянутыми металлическими вантами с технологической платформой.
8. Подводная электростанция на стационарной платформе по пп.6 и 7, отличающаяся тем, что электростанция содержит технологическую платформу с причалом и размещенными на ней технологическим и коммутационным оборудованием, соединенным кабелями с генераторами и с оборудованием на берегу для передачи сгенерированных мощностей и получения энергии для технологических и бытовых нужд, а также жилым помещением для персонала и вертолетной площадкой.
www.findpatent.ru
WATTA - Электричество из воды
Эта прекрасная маленькая демонстрация была изобретена лордом Кельвином. Используя несколько консервных банок, проволоку и капающую воду, можно элегантно сгенерировать тысячи вольт энергии.Итак у нас есть 4 консервных банки, верхние две соединены токопроводящей проволокой, а нижние друг от друга изолированы. От верхних банок вниз отведены трубочки.
Вода, капающая из этих трубочек пролетает сквозь проволочные кольца, при чем правое кольцо припаяно к левой нижней банке, а левое к правой.
Смотрите, что произойдет, если открыть воду:
Что происходит?
Когда вода капает, одна из нижних банк становится положительно заряженой, а другая отрицательно с разницей потенциалов больше 1000В. Это означает, что любые мелкие капельки будут сбиты с пути электрическим полем и будут разлетаться кто куда.
Почему?
Это очень гениально и просто. Вначале, когда включают воду, одна из банок имеет чуть больший положительный заряд, чем другие. Какая именно банка имеет больший заряд, определяется чистой случайностью, так как изначальный заряд банок обуславливается естественной радиоактивностью или космическим излучением, или статикой оставшейся на банке после прикосновения. Кольцо, припаянное к этой банке соответственно тоже будет иметь чуть больший положительный заряд.
Несмотря на то, что начальная разность потенциалов между банками ничтожна, в некоторых самодельных капельницах Кельвина удается получить разность потенциалов до 15 кВ. Причем одна пара жестяных банок заряжается положительно, а другая – отрицательно.К нижним банкам может быть подсоединена проводами неоновая лампочка. При работе устройства, по мере накопления заряда на банках, она будет периодически вспыхивать.
watta.ru
