RU2617369C1 - Hydro-electric power-plant - Google Patents

Hydro-electric power-plant Download PDF

Info

Publication number
RU2617369C1
RU2617369C1 RU2016105876A RU2016105876A RU2617369C1 RU 2617369 C1 RU2617369 C1 RU 2617369C1 RU 2016105876 A RU2016105876 A RU 2016105876A RU 2016105876 A RU2016105876 A RU 2016105876A RU 2617369 C1 RU2617369 C1 RU 2617369C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotation
installation
wells
axes
streamlined
Prior art date
Application number
RU2016105876A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Александрович Киш
Original Assignee
Игорь Александрович Киш
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Александрович Киш filed Critical Игорь Александрович Киш
Priority to RU2016105876A priority Critical patent/RU2617369C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2617369C1 publication Critical patent/RU2617369C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F03B13/264—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy using the horizontal flow of water resulting from tide movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: hydro-electric power plant contains mounted on the displacement base two hydraulic turbines 1, placed symmetrically about the longitudinal axis 4, along which its axis of rotation 3 is oriented, made with ability of reverse rotation, kinematically connected to the electric generator 5, the anchor device 6, ballast tanks 7. The rotors 2 of hydraulic turbines 1 are provided with screws 9 of variable pitch, the blades of which are arranged with ability of forced rotation. Displacement base is made streamlined. Along the longitudinal sides of the base the wells 12 are made. The hydraulic turbines 1 are installed at the ends of the towers 13, the second ends of which are provided with ballast 14. The towers 13 are passed through the wells 12 and mounted on the horizontal axis 15, with ability to swing in the wells 12 in the planes parallel to the axis 4. The ballast 14 weight, taking into account the size of the lower tower 13 is sufficient to hold the longitudinal tower axis 13 vertically at rotors 2 rotation.
EFFECT: efficiency increase of flow power conversion into the power, that is used to rotate the generator.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования кинетической энергии потоков воды в электроэнергию на реках, предпочтительно полноводных, и/или на морских акваториях (для преобразования кинетической энергии морских течений, в том числе приливно-отливных).The invention relates to hydropower and can be used to convert the kinetic energy of water flows into electricity on rivers, preferably full-flowing, and / or in marine areas (for converting the kinetic energy of sea currents, including tidal).

Известна гидроэнергетическая установка, содержащая установленные на раме гидротурбину, выполненную с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, кинематически связанную с электрогенератором, формирователь потока, выполненный в форме конфузора, сообщенного с рабочим каналом, в котором размещена гидротурбина, якорное устройство, балластные емкости в количестве, достаточном для стабилизации пространственного положения установки по тангажу и крену, и руль (см. RU №97774, кл. F03B 7/00, 2010).A known hydropower installation containing a hydraulic turbine mounted on a frame, rotatable around a horizontal axis, kinematically connected with an electric generator, a flow shaper made in the form of a confuser in communication with a working channel in which a hydraulic turbine, an anchor device, ballast tanks in an amount sufficient to stabilize the spatial position of the installation in pitch and roll, and steering wheel (see RU No. 97774, CL F03B 7/00, 2010).

Недостаток такого устройства - его недостаточно надежное позиционирование в горизонтальной плоскости, что исключает возможность его использования на морских акваториях при его размещении без «посадки на дно» - в толще акватории.The disadvantage of this device is its insufficiently reliable positioning in the horizontal plane, which excludes the possibility of its use in marine waters when it is placed without “landing to the bottom" - in the thickness of the water area.

Известна также гидроэнергетическая установка, содержащая установленные на водоизмещающем основании две гидротурбины, размещенные симметрично относительно продольной оси установки, вдоль которой ориентированы оси их вращения, выполненные с возможностью вращения в противоположные стороны, кинематически связанные с электрогенератором, якорное устройство, балластные емкости (см. RU 2554431 C2, 27.06.2015, F03B 13/26).Also known is a hydropower installation containing two hydraulic turbines installed on a displacement base, placed symmetrically with respect to the longitudinal axis of the installation, along which their rotation axes are oriented, rotatable in opposite directions, kinematically connected with the electric generator, anchor device, ballast tanks (see RU 2554431 C2, 06.27.2015, F03B 13/26).

Недостаток такого устройства - низкая эффективность преобразования энергии потока в энергию, используемую для вращения генератора, т.к. используется только энергия набегающего потока. Кроме того, наличие формирователя потока при глубине позиционирования установки больше 20-30 м сделает ее малоработоспособной из-за запирания подводимых потоков давлением воды, при этом демонтаж формирователя потока из-за сравнительно малой площади поверхности, ометаемой лопастями турбины, снизит скорость ее вращения и генерируемую мощность.The disadvantage of such a device is the low efficiency of converting the flow energy into the energy used to rotate the generator, because only free flow energy is used. In addition, the presence of a flow former at a depth of positioning of the installation of more than 20-30 m will make it unworkable due to the locking of the supplied flows by water pressure, while dismantling the flow former due to the relatively small surface area swept by the turbine blades will reduce its rotation speed and the generated power.

Задачей изобретения является повышение эффективности преобразования энергии потока в энергию, используемую для вращения генератора.The objective of the invention is to increase the efficiency of converting the energy of the flow into energy used to rotate the generator.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности преобразования в энергию, используемую для вращения генератора энергии как набегающего, так и уходящего потока, при этом повышается площадь поверхности, ометаемой лопастями турбины.The technical result obtained when solving the problem is expressed in providing the possibility of conversion into energy used to rotate the energy generator of both the incoming and the outgoing flow, while increasing the surface area swept by the turbine blades.

Поставленная задача решается тем, что в гидроэнергетической установке, содержащей установленные на водоизмещающем основании две гидротурбины, размещенные симметрично относительно продольной оси установки, вдоль которой ориентированы оси их вращения, выполненные с возможностью вращения в противоположные стороны, кинематически связанные с электрогенератором, якорное устройство, балластные емкости, согласно изобретению использовано две гидротурбины, роторы которых снабжены винтами изменяемого шага, лопасти которых выполнены с возможностью принудительного поворота относительно осей, перпендикулярных осям вращения роторов, при этом сечения лопастей по их длине выполнены симметричными относительно осей их поворота, причем водоизмещающее основание выполнено обтекаемым спереди и сзади, при этом вдоль его продольных бортов выполнены колодцы с вертикальными стенками, параллельными продольной оси установки, кроме того, гидротурбины установлены на концах мачт, вторые концы которых снабжены балластом, при этом мачты пропущены через колодцы и установлены на горизонтальных осях с возможностью качания в колодцах в плоскостях, параллельных продольной оси установки, при этом вес балласта с учетом размеров нижней части мачты достаточен для удержания продольной оси мачты вертикально при вращении роторов гидротурбин. The problem is solved in that in a hydropower installation containing two hydraulic turbines mounted on a displacement base, placed symmetrically relative to the longitudinal axis of the installation, along which their rotation axes are oriented, made to rotate in opposite directions, kinematically connected with the electric generator, anchor device, ballast tanks , according to the invention, two hydraulic turbines are used, the rotors of which are equipped with variable pitch screws, the blades of which are made with the compulsory rotation with respect to the axes perpendicular to the axes of rotation of the rotors, while the sections of the blades along their length are made symmetrical with respect to the axes of rotation, the displacement base being streamlined front and rear, while along its longitudinal sides there are wells with vertical walls parallel to the longitudinal axis of the installation in addition, hydraulic turbines are installed at the ends of the masts, the second ends of which are equipped with ballast, while the masts are passed through the wells and mounted horizontally 's axles swingably in wells in planes parallel to the longitudinal axis of the apparatus, the ballast weight with the lower part of the mast dimensions sufficient to retain the longitudinal axis of the mast vertically while rotating rotors water turbines.

Кроме того, блок управления установкой выполнен в виде отдельного узла, выполненного с возможностью дистанционного изменения плавучести, и сообщен кабель-тросом со средствами управления. In addition, the installation control unit is made in the form of a separate unit, configured to remotely change the buoyancy, and is communicated by a cable with control means.

Кроме того, гидротурбины заключены в обтекаемые кожухи, предпочтительно симметричные относительно осей их вращения. In addition, the turbines are enclosed in streamlined housings, preferably symmetrical with respect to their rotational axes.

Кроме того, водоизмещающее основание выполнено катамаранного типа в виде обтекаемых спереди и сзади корпусов, диаметральные плоскости которых разнесены на 1,1 диаметра винта и связаны поперечными балками, выполненными обтекаемыми к потокам течений, при этом параллельные протяженные колодцы выполнены в корпусах водоизмещающего основания.In addition, the displacement base is made of a catamaran type in the form of bodies that are streamlined in front and behind, the diametric planes of which are spaced apart by 1.1 screw diameters and are connected by transverse beams made streamlined to the current flows, while parallel extended wells are made in bodies of the displacement base.

При этом признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.Moreover, the features of the characterizing part of the claims provide a solution to a set of functional tasks.

Признаки «использовано две гидротурбины» обеспечивают возможность компенсации крутящего момента (реализующегося как кренящий), возникающего при работе гидротурбин.The signs “two hydraulic turbines are used” provide the ability to compensate for the torque (realized as heeling) arising from the operation of hydraulic turbines.

Признаки, указывающие, что роторы турбин «снабжены винтами», позволяют существенно расширить площадь потока, воздействующего на ротор турбины.Signs indicating that the rotors of the turbines are "equipped with screws", can significantly expand the area of the flow acting on the turbine rotor.

Признаки, указывающие, что использованы винты «изменяемого шага, лопасти которых выполнены с возможностью принудительного поворота относительно осей, перпендикулярных осям вращения роторов, при этом сечения лопастей по их длине выполнены симметричными относительно осей их поворота», обеспечивают возможность оперативного разворота лопастей для сохранения направления вращения ротора при смене направления движения потока с прилива на отлив, при этом качество преобразования движения потока во вращательное движение остается стабильным.Signs indicating that the screws are "variable pitch, the blades of which are made with the possibility of forced rotation relative to the axes perpendicular to the axes of rotation of the rotors, while the sections of the blades along their length are made symmetrical with respect to the axes of rotation", provide the possibility of rapid rotation of the blades to maintain the direction of rotation the rotor when changing the direction of flow from high tide to low tide, while the quality of the conversion of the flow to rotational motion remains stable .

Признаки, указывающие, что «водоизмещающее основание выполнено обтекаемым спереди и сзади», снижают парусность установки и тем самым нагрузку на якорную систему.Signs indicating that the "displacement base is streamlined front and rear" reduce the windage of the installation and thereby the load on the anchor system.

Признаки, указывающие, что «вдоль продольных бортов» водоизмещающего основания «выполнены параллельные протяженные колодцы с вертикальными стенками, параллельные продольной оси установки», обеспечивают возможность установки в этих колодцах поворотных мачт с гидрогенераторами.Signs indicating that “along the longitudinal sides” of the displacement base “extended parallel wells with vertical walls made parallel to the longitudinal axis of the installation” provide the possibility of installing rotary masts with hydrogenerators in these wells.

Признаки, указывающие, что «гидротурбины установлены на концах мачт, вторые концы которых снабжены балластом, при этом мачты пропущены через колодцы и установлены на горизонтальных осях с возможностью качания в колодцах, в плоскостях, параллельных продольной оси установки», обеспечивают возможность компенсации изменений скорости потока за счет соответствующего откренивания мачты с гидрогенератором и изменения площади потока, ометаемой винтом, без колебаний нагрузки на якорную систему.Signs indicating that "hydraulic turbines are installed at the ends of the masts, the second ends of which are ballasted, while the masts are passed through the wells and mounted on horizontal axes with the possibility of swinging in the wells, in planes parallel to the longitudinal axis of the installation", provide the ability to compensate for changes in flow velocity due to the corresponding opening of the mast with the hydrogenerator and changes in the flow area swept by the screw without load fluctuations on the anchor system.

Признаки, указывающие, что «вес балласта с учетом размеров нижней части мачты, достаточен для удержания продольной оси мачты вертикально, при вращении роторов гидротурбин», задают конструктивные размеры мачты.Signs indicating that "the weight of the ballast, taking into account the dimensions of the lower part of the mast, is sufficient to hold the longitudinal axis of the mast vertically when the rotors of the hydraulic turbines rotate", set the design dimensions of the mast.

Признаки «блок управления установкой выполнен в виде отдельного узла, выполненного с возможностью дистанционного изменения плавучести, и сообщен кабель-тросом со средствами управления» обеспечивают управление рабочими процессами, реализуемыми узлами установки.The signs "the control unit of the installation is made in the form of a separate unit, configured to remotely change the buoyancy, and communicated with a cable-cable with control means" provide control of work processes implemented by the installation units.

Признаки «гидротурбины заключены в обтекаемые кожухи, предпочтительно симметричные относительно осей их вращения, одинаковые спереди и сзади», обеспечивают равенство лобового сопротивления кожухов при перемене направления потока.The signs "hydroturbines are enclosed in streamlined housings, preferably symmetrical about the axes of their rotation, the same front and rear," ensure equality of the drag of the casings when changing the direction of flow.

Признаки «водоизмещающее основание выполнено катамаранного типа в виде обтекаемых спереди и сзади корпусов, диаметральные плоскости которых разнесены на 1,1 диаметра винта и связаны поперечными балками, выполненными обтекаемыми к потокам течений, при этом параллельные протяженные колодцы выполнены в обтекаемых спереди и сзади корпусах» обеспечивают равенство лобового сопротивления корпусов при перемене направления потока и свободное размещение турбин на одной поперечной линии.The signs “a displacement base is made of a catamaran type in the form of bodies that are streamlined in front and behind, whose diametric planes are spaced 1.1 times the diameter of the screw and are connected by transverse beams made streamlined to the current flows, while parallel extended wells are made in streamlined bodies in the front and rear of the bodies” provide equality of the drag of the bodies when changing the direction of flow and the free placement of turbines on one transverse line.

Заявленное устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез установки по колодцам; на фиг. 2 показан ее вид сверху, на фиг. 3 показан фрагмент ротора с винтом.The claimed device is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a longitudinal section through the installation of wells; in FIG. 2 shows a top view thereof, in FIG. 3 shows a fragment of a rotor with a screw.

На чертежах показаны гидротурбины 1 с роторами 2 и осями вращения 3, продольная ось 4 установки, электрогенераторы 5, якорное устройство 6, балластные емкости 7, валы 8 и винты 9 изменяемого шага, обтекаемые корпусы 10, поперечные балки 11, колодцы 12, мачты 13, их балласт 14, горизонтальные оси 15, блок управления установкой 16, кабель-трос 17, средства управления 18, кожухи 19, оси 20 поворота лопастей винтов 9, поверхность 21 акватории 22, ее дно 23.The drawings show hydraulic turbines 1 with rotors 2 and axes of rotation 3, the longitudinal axis 4 of the installation, electric generators 5, anchor device 6, ballast tanks 7, shafts 8 and screws 9 of variable pitch, streamlined bodies 10, transverse beams 11, wells 12, masts 13 , their ballast 14, horizontal axis 15, control unit 16, cable cable 17, controls 18, shrouds 19, axis 20 of rotation of the propeller blades 9, surface 21 of the water area 22, its bottom 23.

В гидроэнергетической установке использованы две гидротурбины 1, размещенные симметрично относительно продольной оси 4 установки, вдоль которой ориентированы оси вращения 3 их роторов 2, выполненных с возможностью вращения в противоположные стороны. Каждая гидротурбина 1 известным образом кинематически связана с электрогенератором 5, при этом их роторы 2 и их электрогенераторы 5 смонтированы в полости кожухов 19, выполненных герметичными и установленных на концах мачт 13, вторые (т.е. противоположные) концы которых снабжены балластом 14. Электрогенераторы 5 посредством герметизированных кабельных выводов (на чертежах не показаны) связаны с приемником энергии (на чертежах не показан), смонтированным либо на берегу, либо на платформе, известным образом смонтированной на свайном основании, или морской добычной платформе. Целесообразно использовать электрогенераторы постоянного тока с регулятором напряжения, при этом в комплекте с электрогенераторами необходимо использовать инверторы (названные узлы на чертежах не показаны).In the hydropower installation, two hydraulic turbines 1 are used, placed symmetrically with respect to the longitudinal axis 4 of the installation, along which the rotation axes 3 of their rotors 2 are oriented, made to rotate in opposite directions. Each turbine 1 in a known manner is kinematically connected with an electric generator 5, while their rotors 2 and their electric generators 5 are mounted in the cavity of the casings 19, which are sealed and installed at the ends of the masts 13, the second (i.e. opposite) ends of which are equipped with a ballast 14. Electric generators 5 are connected by means of sealed cable leads (not shown in the drawings) to an energy receiver (not shown in the drawings) mounted either onshore or on a platform that is known to be mounted on a pile foundation, and whether offshore mining platform. It is advisable to use direct current generators with a voltage regulator, while inverters must be used in conjunction with the electric generators (these nodes are not shown in the drawings).

Роторы 2 гидротурбин 1 снабжены винтами 9 изменяемого шага известной конструкции, лопасти которых выполнены с возможностью принудительного поворота на 70-120° относительно осей 20, перпендикулярных осям вращения 3 роторов 2, при этом сечения лопастей по их длине выполнены симметричными относительно осей 20 их поворота. Они размещены в обтекаемых кожухах 19.The rotors 2 of the hydraulic turbines 1 are provided with variable-pitch screws 9 of a known design, the blades of which are made to rotate 70-120 ° relative to the axes 20, perpendicular to the axes of rotation 3 of the rotors 2, while the sections of the blades along their length are made symmetrical with respect to the axes 20 of their rotation. They are placed in streamlined casings 19.

Водоизмещающее основание выполнено обтекаемым спереди и сзади - катамаранного типа в виде двух обтекаемых спереди и сзади корпусов 10, диаметральные плоскости которых разнесены на 1,1 диаметра винта 9 и связаны поперечными балками 11, выполненными обтекаемыми к потокам течений. Колодцы 12 выполнены в корпусах 10 водоизмещающего основания параллельными и протяженными с вертикальными стенками, при этом они выполнены вдоль его продольных бортов (параллельны продольной оси установки).The displacement base is made streamlined in front and behind - of a catamaran type in the form of two bodies 10, which are streamlined in front and behind, whose diametrical planes are spaced 1.1 times the diameter of the screw 9 and are connected by transverse beams 11, made streamlined to the current flows. The wells 12 are made in the bodies 10 of the displacement base parallel and extended with vertical walls, while they are made along its longitudinal sides (parallel to the longitudinal axis of the installation).

При этом мачты пропущены через колодцы 12 и установлены на горизонтальных осях 15, пропущенных через колодцы 12, с возможностью качания в плоскостях параллельных продольной оси 4 установки. При этом вес балласта 14 с учетом размеров нижней части мачты (лежащей ниже оси 15) достаточен для удержания продольной оси мачты вертикально при вращении роторов гидротурбин (при вращении роторов турбин возникает соответствующий импульс движения, ориентированный вдоль продольной оси установки).While the mast is passed through the wells 12 and installed on the horizontal axes 15, passed through the wells 12, with the possibility of swinging in planes parallel to the longitudinal axis 4 of the installation. In this case, the weight of the ballast 14, taking into account the dimensions of the lower part of the mast (lying below the axis 15), is sufficient to hold the longitudinal axis of the mast vertically when the rotors of the turbine rotate (when the rotors of the turbines rotate, a corresponding motion impulse oriented along the longitudinal axis of the installation).

Балластные емкости 7 корпусов 10 выполнены по одной конструктивной схеме, имеют дистанционно управляемые клапаны (на чертежах не показаны), обеспечивающие сообщение полости емкостей с внешней средой, и подключены посредством шлангов, рассчитанных на давление 5-10 атмосфер, к аккумулятору сжатого воздуха (рассчитанному на соответствующее давление - на чертежах не показан). Для подпитки аккумулятора может использоваться часть электроэнергии, генерируемой установкой (для привода соответствующих компрессоров), или использовано прямое генерирование давления за счет использования электрогидравлического эффекта. Балластные емкости 7 распределены по объему корпусов 10, так чтобы обеспечить возможность устранения дифферента установки при работе.The ballast tanks 7 of the buildings 10 are made according to one structural scheme, have remotely controlled valves (not shown in the drawings) that provide the communication of the cavity of the containers with the external environment, and are connected via hoses designed for a pressure of 5-10 atmospheres to a compressed air accumulator (designed for corresponding pressure - not shown in the drawings). To recharge the battery, part of the electricity generated by the installation can be used (to drive the respective compressors), or direct pressure generation through the use of the electro-hydraulic effect is used. Ballast tanks 7 are distributed over the volume of the housings 10, so as to provide the opportunity to eliminate the trim of the installation during operation.

Блок управления 16 установкой выполнен в виде отдельного узла, выполненного с возможностью дистанционного изменения плавучести (снабжен балластными цистернами, снабженными средствами принятия в них забортной воды и их осушения, управляемыми по радио- или акустическому каналу), и сообщен кабель-тросом 17 со средствами управления (средствами принятия забортной воды в балластные емкости 7 и их осушения). Датчиком (на чертежах не показан), дающим сигнал для отработки задач стабилизации установки в горизонтальном положении, является гироскопический датчик известной конструкции, адаптированный к условиям работы энергетической установки. Датчиком (на чертежах не показан), дающим сигнал для разворота лопастей гидротурбин при изменении направления потока с прилива на отлив, является датчик известной конструкции, выполненный по схеме флюгера, адаптированный к условиям работы энергетической установки.The control unit 16 of the installation is made in the form of a separate unit, configured to remotely change the buoyancy (equipped with ballast tanks equipped with means for receiving seawater and their drainage, controlled via a radio or acoustic channel), and communicated with a cable cable 17 with control means (by means of taking overboard water into ballast tanks 7 and draining them). The sensor (not shown in the drawings), which gives a signal for fulfilling the tasks of stabilizing the installation in a horizontal position, is a gyroscopic sensor of a known design, adapted to the operating conditions of a power plant. The sensor (not shown in the drawings), which gives a signal for the rotation of the turbine blades when the flow direction changes from ebb to low tide, is a sensor of known design, made according to the weather vane scheme, adapted to the operating conditions of the power plant.

Якорное устройство 6 включает лебедки (на чертежах не обозначены), установленные в оконечностях корпусов 10, барабаны которых снабжены гибкими тягами (тросами - на чертежах не обозначены), на концах которых зафиксированы якоря (на чертежах не обозначены).The anchor device 6 includes winches (not shown in the drawings) installed in the ends of the housings 10, the drums of which are equipped with flexible rods (cables are not indicated in the drawings), at the ends of which anchors are fixed (not indicated in the drawings).

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

Известным образом выявляют глубину водной акватории на участке позиционирования установки. Далее на это место по поверхности 21 акватории 22 буксируют на плаву (при пустых балластных емкостях 7) установку. Далее, дистанционно открыв (с помощью блока управления 16) клапаны балластных емкостей 7, принимают в них воду в количестве, необходимом для погружения установки в воду. После посадки установки на дно размещают на дне якоря якорного устройства 6 (например, анкерные устройства, заделываемые известным образом в дно акватории 23 так, чтобы они находились перед и за установкой, если смотреть по ходу водного потока (течения)). Якорей должно быть минимум три, но лучше два. После этого тросы отдают с лебедок и закрепляют на соответствующих якорях (при этом длину тросов подбирают так, чтобы их длины хватило для того, чтобы при подвсплытии гидротурбины устройства оказались в зоне наиболее скоростного участка водной акватории, причем длина троса должна превышать глубину акватории на месте размещения установки). Эти работы и работы по демонтажу названных узлов выполняют с привлечением водолазов или дистанционно-управляемых подводных роботов-манипуляторов известной конструкции.In a known manner, the depth of the water area in the positioning section of the installation is revealed. Further to this place on the surface 21 of the water area 22 are towed afloat (with empty ballast tanks 7) installation. Further, by remotely opening (using the control unit 16) the valves of the ballast tanks 7, they receive water in the amount necessary to immerse the installation in water. After the installation is planted at the bottom, the anchors of the anchor device 6 are placed at the bottom of the anchor (for example, anchor devices that are sealed in a known manner in the bottom of the water area 23 so that they are in front of and behind the installation, if you look along the water flow (current)). Anchors should be at least three, but preferably two. After that, the cables are removed from the winches and secured to the corresponding anchors (in this case, the length of the cables is selected so that their length is sufficient so that, when the sub turbine floats up, the devices are in the zone of the fastest section of the water area, and the cable length must exceed the depth of the water area at the location installation). These works and the dismantling of these nodes are carried out with the involvement of divers or remotely controlled underwater robots-manipulators of known design.

Затем в балластные емкости 7 подают сжатый воздух, обеспечивая плавучесть установки несколько большую нулевой, причем подачу воздуха регулируют таким образом, чтобы устройство всплывало «на ровном киле», т.е. его продольная ось 4 находилась в горизонтальной плоскости. В процессе выполнения этих операций гидротурбины застопорены, например, фрикционным роликом, поджатым к валам турбины (на чертежах не показан).Then, compressed air is supplied to the ballast tanks 7, ensuring the buoyancy of the installation somewhat greater than zero, and the air supply is regulated so that the device floats “on an even keel”, i.e. its longitudinal axis 4 was in the horizontal plane. During these operations, the hydraulic turbines are locked, for example, by a friction roller, pressed against the turbine shafts (not shown in the drawings).

После вывода устройства в рабочее положение (в зону максимальных скоростей водного потока) турбины запускают в работу, освобождая их валы от контакта с упомянутым фрикционным роликом.After the device is brought into operating position (in the zone of maximum speeds of the water flow), the turbines are put into operation, freeing their shafts from contact with the said friction roller.

Вращение рабочего колеса гидротурбины 1 приводит во вращение электрогенератор 5, кинематически связанный с ней. Вырабатываемая электроэнергия по кабельным выводам уходит на приемник энергии (на чертежах не показан), смонтированный вне водоема. Использование генераторов постоянного тока с регулятором напряжения обеспечивает независимость от изменения скорости течения потока. Использование инверторов в комплекте с электрогенераторами 5 обеспечивает преобразование постоянного тока в переменный.The rotation of the impeller of the turbine 1 drives the generator 5, kinematically connected with it. The generated electricity via cable leads goes to an energy receiver (not shown in the drawings) mounted outside the reservoir. The use of direct current generators with a voltage regulator ensures independence from changes in the flow rate. Using inverters complete with electric generators 5 provides the conversion of direct current to alternating current.

Тонкую стабилизацию платформы в горизонтальном положении обеспечивает автоматическая отработка показаний гиродатчика управляющим устройством, генерирующим команды на включение перекачивающих насосов, установленных в балластных цистернах, что позволяет устранять отклонения по крену и тангажу при внешних возмущениях.Fine stabilization of the platform in horizontal position is ensured by automatic testing of the gyro sensor readings by a control device that generates commands to turn on the transfer pumps installed in ballast tanks, which allows to eliminate deviations in roll and pitch with external disturbances.

Колебания скоростного напора течения вызывают некоторые отклонения мачт 13 от вертикали и не сказываются на нагруженности тросов якорных устройств 6, при этом балласт 14 обеспечивает обратное откренивание этих мачт.Fluctuations in the flow velocity cause some deviations of the masts 13 from the vertical and do not affect the loading of the cables of the anchor devices 6, while the ballast 14 provides the reverse hinging of these masts.

При смене направления движения потока с прилива на отлив исполнительный элемент датчика, выполненного по схеме флюгера, отрабатывает это изменение своим разворотом, что дает команду на включение механизма разворота лопастей на предусмотренный угол разворота, обеспечивающий сохранение вращения роторов 2 гидротурбин 1 в одну и ту же сторону, Таким образом, вращение вала электрогенератора осуществляется в одном направлении независимо от направления движения водяного потокаWhen changing the direction of flow from high tide to low tide, the actuator of the sensor, made according to the weather vane scheme, fulfills this change with its turn, which gives the command to turn on the mechanism for turning the blades to the prescribed turning angle, which ensures the rotation of the rotors 2 of the hydraulic turbines 1 in the same direction Thus, the rotation of the shaft of the generator is carried out in one direction regardless of the direction of movement of the water flow

Для перемещения установки на новое место работы продувают балластные емкости 7, обеспечивая всплытие установки на поверхность 21 акватории 22, подтягивают мачту 13 максимально близко к корпусам 10 (чтобы повысить остойчивость установки), закрепляют на ней буксирный трос и перемещают на плаву на новое место. Перед этим выбирают тросы с якорями и перемещают их на новый участок.To move the installation to a new place of work, the ballast tanks 7 are blown, allowing the installation to float to the surface 21 of the water area 22, pull the mast 13 as close to the hulls 10 as possible (to increase the stability of the installation), attach the tow cable to it and move it afloat to a new place. Before this, choose cables with anchors and move them to a new area.

Далее все повторяется.Then everything repeats.

Claims (4)

1. Гидроэнергетическая установка, содержащая установленные на водоизмещающем основании две гидротурбины, размещенные симметрично относительно продольной оси установки, вдоль которой ориентированы оси их вращения, выполненные с возможностью вращения в противоположные стороны, кинематически связанные с электрогенератором, якорное устройство, балластные емкости, отличающаяся тем, что использовано две гидротурбины, роторы которых снабжены винтами изменяемого шага, лопасти которых выполнены с возможностью принудительного поворота относительно осей, перпендикулярных осям вращения роторов, при этом сечения лопастей по их длине выполнены симметричными относительно осей их поворота, причем водоизмещающее основание выполнено обтекаемым спереди и сзади, при этом вдоль его продольных бортов выполнены колодцы с вертикальными стенками, параллельными продольной оси установки, кроме того, гидротурбины установлены на концах мачт, вторые концы которых снабжены балластом, при этом мачты пропущены через колодцы и установлены на горизонтальных осях с возможностью качания в колодцах в плоскостях, параллельных продольной оси установки, при этом вес балласта с учетом размеров нижней части мачты достаточен для удержания продольной оси мачты вертикально при вращении роторов гидротурбин.1. Hydroelectric installation containing installed on a displacement base two hydraulic turbines placed symmetrically with respect to the longitudinal axis of the installation, along which their rotation axis is oriented, made to rotate in opposite directions, kinematically connected with the electric generator, anchor device, ballast tanks, characterized in that two hydraulic turbines were used, the rotors of which are equipped with variable pitch screws, the blades of which are made with the possibility of forced rotation with respect to the axes perpendicular to the axes of rotation of the rotors, while the sections of the blades along their length are made symmetrical with respect to the axes of rotation, the displacement base being streamlined in front and behind, while along its longitudinal sides there are wells with vertical walls parallel to the longitudinal axis of the installation, in addition , hydraulic turbines are installed at the ends of the masts, the second ends of which are equipped with ballast, while the masts are passed through the wells and installed on horizontal axes with the possibility of swinging in the col Zach in planes parallel to the longitudinal axis of the apparatus, the ballast weight with the lower part of the mast dimensions sufficient to retain the longitudinal axis of the mast vertically while rotating rotors water turbines. 2. Гидроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления установкой выполнен в виде отдельного узла, выполненного с возможностью дистанционного изменения плавучести, и сообщен кабель-тросом с управляющими механизмами средств управления.2. The hydropower installation according to claim 1, characterized in that the installation control unit is made in the form of a separate unit configured to remotely change buoyancy and is communicated with a cable with control mechanisms of control means. 3. Гидроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что гидротурбины заключены в обтекаемые корпусы, предпочтительно симметричные относительно осей их вращения.3. The hydropower installation according to claim 1, characterized in that the turbines are enclosed in streamlined bodies, preferably symmetrical with respect to the axes of their rotation. 4. Гидроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что водоизмещающее основание выполнено катамаранного типа в виде обтекаемых спереди и сзади корпусов, диаметральные плоскости которых разнесены на 1,1 диаметра винта и связаны поперечными балками, выполненными обтекаемыми к потокам течений, при этом параллельные протяженные колодцы выполнены в корпусах водоизмещающего основания.4. The hydropower installation according to claim 1, characterized in that the displacement base is made of a catamaran type in the form of bodies streamlined in front and behind, whose diametrical planes are spaced 1.1 screw diameters and are connected by transverse beams made streamlined to the current flows, while extended wells are made in the bodies of the displacement base.
RU2016105876A 2016-02-19 2016-02-19 Hydro-electric power-plant RU2617369C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016105876A RU2617369C1 (en) 2016-02-19 2016-02-19 Hydro-electric power-plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016105876A RU2617369C1 (en) 2016-02-19 2016-02-19 Hydro-electric power-plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2617369C1 true RU2617369C1 (en) 2017-04-24

Family

ID=58643201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016105876A RU2617369C1 (en) 2016-02-19 2016-02-19 Hydro-electric power-plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2617369C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2541732A1 (en) * 1982-09-27 1984-08-31 Rignault Jean Compound anemodynamic motor with its applications to propulsion
RU100145U1 (en) * 2010-04-15 2010-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "ГидроВатт" FLOATING HYDRO POWER PLANT
JP4992148B1 (en) * 2011-07-05 2012-08-08 賀生 兼田 Tidal power H-type generator ship
RU2554431C2 (en) * 2012-08-06 2015-06-27 Игорь Александрович Киш Hydro-electric power plant
RU2567484C1 (en) * 2014-06-11 2015-11-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" Method of making of secondary energy carrier - hydrogen by wind energy conversion

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2541732A1 (en) * 1982-09-27 1984-08-31 Rignault Jean Compound anemodynamic motor with its applications to propulsion
RU100145U1 (en) * 2010-04-15 2010-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "ГидроВатт" FLOATING HYDRO POWER PLANT
JP4992148B1 (en) * 2011-07-05 2012-08-08 賀生 兼田 Tidal power H-type generator ship
RU2554431C2 (en) * 2012-08-06 2015-06-27 Игорь Александрович Киш Hydro-electric power plant
RU2567484C1 (en) * 2014-06-11 2015-11-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ имени генерала армии А.В. Хрулева" Method of making of secondary energy carrier - hydrogen by wind energy conversion

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105980704B (en) Floating wind power station
US10233904B2 (en) Wind turbine with anchoring assembly
US9822767B2 (en) Floating-body type wind turbine power generating apparatus and method of transporting components of the same
CA2807876C (en) System and method for generating electrical power from a flowing current of fluid
JP5189647B2 (en) Multipoint mooring and stabilization system and control method for submersible turbines using flow
EP2604501B1 (en) System of anchoring and mooring of floating wind turbine towers and corresponding methods for towing and erecting thereof
JP6297576B2 (en) Method and system for wave energy conversion
GB2348249A (en) Submersible water flow turbine with buoyancy chamber
CN101611226B (en) Energy extraction method and apparatus
RU2727657C2 (en) Floating platform
US10422311B2 (en) Hydroelectricity generating unit capturing marine current energy
WO2015059772A1 (en) Power generation device utilizing water flow energy
CA3000861C (en) Translating foil system for harvesting kinetic energy from wind and flowing water
JP2016007874A (en) Floating solar power generation system
CN104005903B (en) Vertical-axis wave-activated generator
WO2015142737A1 (en) Floating tower frame for ocean current turbine system
US20140042749A1 (en) Ocean floor mounting of wave energy converters
KR101505781B1 (en) Position control type wave power generating apparatus
US10151294B2 (en) Buoyant housing device enabling large-scale power extraction from fluid current
WO2005057006A1 (en) Water turbine capable of being lifted out of the water
JP5347048B1 (en) Power generation equipment using water energy
GB2445284A (en) A hydro-electric generator arrangement for underwater placement
JP3530872B2 (en) Hydro energy converter
RU2617369C1 (en) Hydro-electric power-plant
RU2554431C2 (en) Hydro-electric power plant