Бесплотинные (безнапорные) Гидроэлектростанции (ГЭС). Бесплотинные гэсБезплотинные гидроэлектростанции. Конструкция Н.Ленёва, волшебные 45°Безплотинную ГЭС - изобретение Николая Ленёва - испытывали учёные, им заинтересовались за рубежом. Однако успеху сибирского самоучки предшествовал сложный путь. Ленёву даже пришлось продать жильё в провинции, чтобы иметь возможность отстоять своё открытие в столице.
История изобретения Кое-где в глубинке, где нет мостов через реки, ещё сохранились допотопные паромы. С берега на берег переброшен трос, к которому привязана платформа. К днищу такого парома вертикально крепится жёсткий стальной лист, направленный под углом 45° к набегающему водному потоку. Он и перемещает паром поперёк русла. Видимо, это древнее, как мир, устройство натолкнуло алтайского самоучку Николая Ленёва на идею безплотинной электростанции. Точно так же под углом 45° к течению реки он разместил дощечки. Соединил их велосипедной цепью - получился замкнутый контур, вращаемый набегающим потоком. Раму с цепью установил на поплавках, которые крепятся к якорям или берегам. Осталось передать вращение на электрогенератор. Первый образец, собранный в сарае из подручных материалов, весил чуть больше 20 кг, к воде его запросто переносили двое мужиков. А мощность позволяла освещать и отапливать домашнее хозяйство. Себестоимость его была смехотворной - 3 тыс. рублей. Следующие изделия стали более солидными. Станция мощностью 10 кВт, сделанная из углепластика и титана, весила 240 кг и обошлась в 2000 долл. Мощность последней электростанции достигла 400 кВт, она предназначалась для реки шириной 6 м и глубиной 2,5 м. Кинематическая схема На двух шкивах крутится цепь. Как на велосипеде. Только в неё, с равными промежутками встроены «подшипники». В них свободно вращаются лопасти. Одна «половина» лопасти чуть больше другой, чтоб сама лопасть не болталась хаотично, а стремилась держаться параллельно потоку воды, как флюгер. Две цепи (верхняя и нижняя) обеспечивают ровное движение этого «забора». Но вся фишка в отклоняющем рельсе, (жирным чёрным на схеме внизу) из-за него лопасть встаёт под углом, он – как хвост воздушному змею – чтоб нос всегда был по ветру. И напор воды заставляет всю конструкцию вращаться, причём работают и передняя и задняя шеренги. Проблемы плотинных ГЭС, построенных в советское время Существовавшая в прошлом веке гигантомания в энергетике уже дает свои горькие плоды. Это монополизм, огромные эксплуатационные затраты, опутывание Земли дорогими ЛЭП, отчуждение под водохранилища земельных угодий, соизмеримых с территориями некоторых стран, и многое, многое другое. Все это весьма негативно сказывается даже в столичном регионе России. «Энергосети Московского региона изношены более чем на 60-65%, рассказывает пресс-секретарь ОАО «Мосэнерго» Михаил Короткое. - Тарифы покрывают затраты только на поддержание сетей в рабочем состоянии. Единственный выход - поддержать уже существующие энергоресурсы и сделать энергетику конкурентоспособной» («АиФ», 9, 05, с.33). А есть ли альтернатива? Она была всегда, а сейчас стала чрезвычайно актуальной. Еще когда проектировали Волжские ГЭС, во Всесоюзном институте источников тока подсчитали, что если установить на площади, предназначенной под водохранилища, солнечные батареи, то можно снять с них на порядок больше энергии, чем дадут ГЭС. Правда, стоимость батарей тогда была чрезмерной. Несколько лет тому назад Выставочный комплекс «Экспоцентр» демонстрировал средства малой энергетики США. Говоривший по-русски без акцента американец-гид, которому, по-видимому, надоело отвечать на вопросы посетителей, возмутился: «Да что вы докапываетесь? Ведь у вас нет частной собственности на электростанции, и потому ваше государство никогда не будет заниматься подобными мелочами!» Думается, что американец был неправ. Вспомним отечественный опыт. Так, «гирляндные ГЭС» Б. С. Блинова, изобретенные три десятка лет тому назад, успешно эксплуатировались в ряде регионов России (Калининградская, Пермская и Псковская области) и за рубежом (Вьетнам). ГЭС Блинова представляли, собой перекинутый с одного берега на другой трос, вращаемый турбинами и приводящий в действие генератор. Эти микроГЭС не получили широкого распространения. Следует отметить и экологичность микро-ГЭС. Если турбины действующих электростанций губят попавшую в них рыбу, что вызывает необходимость строительства дорогих рыбоходов, то установка Ленева спокойно пропускает стаи сквозь себя. Более того, получаемая экологически чистая энергия позволит снизить нагрузку на ТЭЦ, загрязняющие окружающую среду своими отходами. Перспективы безплотинных ГЭС
Нефть на Земле вычерпают лет через 20-30, ещё через полвека иссякнут запасы «голубого золота», но мир не погрузится в тьму и холод. Нас спасут инженерные решения, подобные тем, что нашёл Николай Ленёв. Независимо от того, дадут добро начальники от науки на их реализацию или не дадут. Видео: Источник и смотри также. a-forester.livejournal.com Бесплотинная гидроэлектростанция
Гидроэлектростанция предназначена для преобразования энергии рек. Бесплотинная гидроэлектростанция содержит фундамент и турбины с лопатками и диафрагмами, вертикальный вал которых установлен на подпятнике подшипника фундамента и соединен посредством редуктора с электрогенератором. Гидроэлектростанция выполнена в виде башни, закрепленной на дне реки якорным устройством, при этом вертикальный вал турбин проходит внутри башни, а турбины с диафрагмами расположены параллельно друг другу и снабжены направляющим аппаратом с одной стороны, а с другой стороны - цилиндрическими сегментами, причем диафрагмы через пустотелые стойки скреплены анкерными болтами. У гидроэлектростанции пустотелые стойки снабжены обтекателями и установлены в направляющих элементах диафрагмы. У гидроэлектростанции фундамент снабжен вертикальным заостренным стержнем, заглубленным в дно реки, и стержнем с передней режущей частью и механизмом для ручного поворота и закрепления гидроэлектростанции. Конструкция гидроэлектростанции позволяет обеспечить преобразование энергии воды без строительства плотины. 2 з.п.ф-лы, 11 ил. Изобретение относится к созданию и работе бесплотинных ГЭС на малых, маленьких, но особенно на больших могучих реках с большими глубинами и шириной русла, со скоростью течения от 0,5-1,0 м/с и выше, с возможностью соединения их в блоки или с размещением в рассредоточенном виде на поверхности реки. Известны бесплотинные ГЭС, имеющие водяные колеса, являющиеся своеобразным энергетическим порогом в повышении производительности труда (см. Л.А. Мелентьев Программы топливно-энергетического комплекса, изд. "Техника", "Знание", М., 1986 г., 1, стр.20 [1]). Основным существенным недостатком известной конструкции этого типа ГЭС является ее малая надежность и мощность, а также невозможность работы в зимний период с образованием ледового покрова. Известна также и бесплотинная ГЭС, у которой несущей и вращающейся частью /валом/ является стальной трос с установленными на нем турбинками и перекинутым с одного берега на другой /ж. "Наука и жизнь", М., 1976 г., стр.12, 8 [2]. Основным недостатком данной бесплотинной ГЭС является малая надежность и крайне низкая мощность, а также невозможность использования в зимний период с образованием ледового покрова. Кроме того, к недостаткам всех известных бесплотинных ГЭС следует отнести невозможность их эксплуатации на крупных судоходных реках с использованием энергии больших глубин /гидравлической энергии текущей воды/ и включением их в общую энергетическую сеть. Наиболее близкой к заявляемому устройству, аналогом-прототипом, является Гидроэлектростанция по патенту 2171910, содержащая установленное в русле сооружение, состоящее из фундаментной плиты, боковых стен и перекрытия с помещением для редуктора с электрогенератором над местом установки гидроколеса. Сооружение перед водозабором имеет ледорезную опору и бонные сети, а боковые стены со стороны входа воды и ее выхода имеют расширения, образующие соответственно конфузорный, рабочий и диффузорный каналы. Одна из боковых стен имеет в рабочем канале секторный полукруглый вырез под гидроколесо, которое установлено в подшипниковых узлах выше дна реки и ниже кромки возможного ледяного покрова соответственно, нижнем - в фундаментной и плите и верхнем - в перекрытии. Гидроколесо выполнено полым, состоящим из жестко установленных на валу двух параллельных горизонтальных дисков, по периферии которых и между ними равномерно установлены лопасти с длиной не более 2/3 его радиуса под углом к нему от 0 до 180o. Гидроколесо своими редукторами и электрогенераторами по длине гидроэлектростанции в ее рабочем канале может быть несколько. Рабочий канал со входом и выходом воды снабжен затворами и насосной установкой. Конструкция устройства позволяет увеличить надежность работы и круглогодичность использования. Основными существенными недостатками аналога, выбранного в качестве прототипа, являются - высокая материалоемкость и стоимость выполнения двухэтажной коробки здания гидроэлектростанции; - выполнение работ под водой по возведению сооружения /коробки/, особенно на глубоких реках требует применения специальных устройств, например кессонов; - устройство ледорезной опоры опять же увеличивает материалоемкость и стоимость гидроэлектростанции; - к дополнительной стоимости гидроэлектростанции относится и устройство затворов с 2-х сторон рабочего канала, а также насосной установки; - применение нескольких гидроколес со своими редукторами и электрогенераторами в одном рабочем канале снижает эффективность последующих колес, установленных за первым за счет уменьшения скорости течения воды в канале и наличия завихрений за первым гидроколесом, т.е. кпд этих колес становится существенно меньше первого гидроколеса и приводит к увеличению стоимости гидроэлектростанции, удлинение же рабочего канала приведет к еще большей стоимости; - нерационально также размещать гидроэлектростанцию в центральном сечении реки, что будет мешать пропуску по реке глубокосидящих судов; - низкая мощность гидроэлектростанции - от 10 до 100-150 кВт, высокая материалоемкость и производство работ по возведению коробки здания под водой приводит не только к высокой стоимости строительства, но и высокой стоимости одного киловатт-часа, а также к длительной окупаемости столь дорогого сооружения, особенно на глубоких реках. Целью изобретения является использование гидравлической энергии рек, независимо от их "мощности" на всю их глубину, круглые годы с достижением больших электрических мощностей и работой на общую энергетическую сеть, без строительства дорогих плотин, шлюзов и водохранилищ с сохранением земельных угодий с поселками и городами, улучшение экологии. Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез сдвоенных бесплотинных ГЭС; на фиг.2 изображен поперечный разрез III-III с видом турбин с вогнутыми рабочими лопатками, направляющим аппаратом и цилиндрическим сегментом; на фиг.3 показана часть турбины в поперечном сечении по II-II; на фиг.4 показано продольное сечение по башенной бесплотинной ГЭС; на фиг.5 изображен вид на турбину сверху с частичным вырезом по рабочим лопаткам, ротору и валу; на фиг.6 показан продольный разрез цилиндрического сегмента; на фиг.7 приведен поперечный разрез по сегменту; на фиг. 8 изображен поперечный разрез пустотелой стойки с обтекателем и анкерным болтом; на фиг.9 приведен продольный разрез одиночной башенной бесплотинной ГЭС малой мощности с облегченным фундаментом, имеющим заостренный стержень; на фиг.10 приведен продольный разрез по микроГЭС; на фиг. 11 показаны схемы размещения в реке бесплотинных ГЭС с якорными устройствами, в том числе и на плавучем средстве. Бесплотинная ГЭС содержит фундамент 1 /фиг.1/, в частности с установленными на нем двумя ГЭС башенного типа 2, с вертикально расположенными валами 3, каждый из которых установлен в подпятник 4 /опорные подшипники/. Башни ГЭС разделены горизонтальными диафрагмами 5 /заштрихованными на чертеже/, между которыми размещены турбины 6 /для простоты изображения они показаны в виде прямоугольников с диагональными линиями, со свободным вращением между диафрагмами 5 на валу 3. Между диафрагмами 5 установлены пустотелые цилиндрические стойки 24, обеспечивающие точное расстояние между диафрагмами, связь всей конструкции в единое целое и прочность конструкции башни за счет анкерных болтов 7, которыми стянуты элементы башни через стойки 24 и диафрагмы 5. Сверху на диафрагмах 8 установлены редукторы 9, крепящиеся через муфты 30 с валом 3 и муфты 29 с электрогенератором 10 /см. фиг.4/. Прочность конструкции из редуктора с генератором достигается размещением их в цилиндрической оболочке 11 /фиг.4/, каждая с помощью косынок 12, выполненных таврового профиля, которые с помощью шпилек 26 крепятся к верхней диафрагме 8 в каждой башне ГЭС. Косынки 12 расположены равномерно по окружности на заданном расстоянии друг от друга. Болтами 27, 28 осуществляется крепление в оболочке 11 генератора и редуктора (см. фиг.5). Турбина, показанная на этой фигуре, имеет сквозное отверстие 13 для пропуска и крепления вала 3 на шпонках 32, вогнутые рабочие лопатки 14, ротор 15 соединенные в единую конструкцию описываемой турбины. На каждой диафрагме 5 размещен направляющий аппарат с лопатками 16, 17, 18, 19, 20, а с противоположной стороны диафрагмы колесо турбины 6 закрыто от набегающего потока воды цилиндрическими сегментами 21, выполненными в виде "швеллера" с полками 22 и крепящими к диафрагме шпильками 23. Для предотвращения смещения элементов конструкции башни ГЭС пустотелые стойки 24 входят в направляющие элементы 25 всех диафрагм. Поз. 33 - обтекатели стоек 24, поз. 24 - дно реки, поз. 35 показывает в виде стрелки направление текущей воды, поз.36 - перемычка /для прочности/ между 2-мя башенными ГЭС. При одиночной установке башенных ГЭС перемычка отсутствует. Поз.31 - монтажные петли генератора. Работает бесплотинная башенного типа ГЭС следующим образом: по фиг.1 отметим, что на фиг.1 буквы ГВВ обозначают горизонт вод /половодье/, ГМВ - горизонт текущей воды-межень в реке после падения половодья, поверхность льда отмечена словом "лед". Башня ГЭС устанавливается на фундамент в русле реки, как показано стрелкой 35, навстречу течению воды. Текущая вода входит в направляющий аппарат 16-20, образованный криволинейными лопатками, с заданной скоростью и давит на вогнутые рабочие лопатки 14, которые приводят во вращение турбины 6 вместе с валом 3. Потеряв часть своей скорости и кинетической энергии, отработанная вода вытекает из лопаток турбин по течению реки так, как показано стрелками 60. Установка цилиндрических сегментов 21-22 с противоположной стороны направляющего аппарата позволяет избежать действия течения на эту часть турбины за счет обтекания ее гладких поверхностей сегментов 21 по всей высоте башни и всех установленной на ней турбин. Для предотвращения даже малейшего перетекания текущей воды в зазоры между рабочими лопатками 14 турбин и поверхностей сегментов 21 каждая рабочая лопатка 14 турбин 6 имеет на концах уплотняющие пластины /устройства/, которые, выступая за концы рабочих лопаток 14, скользят по внутренним поверхностям цилиндрических сегментов 21, перекрывая хотя бы и небольшие, но обязательно образующиеся при изготовлении и монтаже зазоры. В результате приложение сил от текущей воды реки на турбины 6 по всей высоте башни ГЭС осуществляется только в зоне расположения направляющих аппаратов 16-20 с беспрепятственным обтеканием водой наружных поверхностей сегментов 21, не оказывая противодавления для вращения турбин и работы бесплотинной ГЭС. Выполнение рабочих лопаток 14 турбин вогнутыми обеспечивает образование "ковшей" и способствует более эффективному использованию кинетической энергии свободно движущейся воды реки. Этому же направлению, т.е. повышению использования кинетической энергии течения реки на турбинах 6 способствует и направляющий аппарат, лопатки которого (16, 17, 18, 19, 20) выполнены с таким расчетом профилей, чтобы изменять направление движения потока воды так, чтобы направление ее движения на рабочие лопатки 14 приближалось к перпендикулярному направлению к касательной к средней линии, проходящей по среднему диаметру рабочих лопаток 14. В качестве уплотняющих материалов концов рабочих лопаток 14 в настоящее время имеется масса различных материалов: пластические /гибкие/ резиновые различных модификаций, пластмассовые, также с широким выбором их свойств, способных надежно выполнять свои уплотнительные функции при длительной работе ГЭС и различных температурах, в том числе низких, а также существует широкий выбор композиционных материалов на основе металлов и конструкций для их крепления на лопатках. В качестве примеров на фиг.9 и 10 показаны бесплотинные ГЭС той же конструкции, что и вышеописываемой, но только небольших мощностей с облегченными фундаментами для применения на малых реках и речушках, например, по фиг. 9 башня 37 с турбинами, фундамент также столбчатого типа 38/39 и заостренный стержнем 40, способствующий дополнительной устойчивости башенной ГЭС, редуктор 41 и генератор 42. МикроГЭС на фиг.10 ничем не отличается по конструкции от ГЭС башенного типа по фиг.1 и 9, однако ее можно опускать в реку с лодок или льда вручную, так как сама башня с турбинами 43 имеет фундамент 44 облегченного типа с заостренным стержнем, на конце которого выполнено режущее устройство подобно буру. Для сцепления с дном рек буром 45 микроГЭС заворачивается вручную с помощью труб 46, выполненных на устройстве, и дополнительных стержней 47. Редуктор 48, генератор 49. Описываемые бесплотинные ГЭС классифицируются как малые ГЭС, однако такие ГЭС башенного типа, которые изображены на фиг.1, могут заменить любую самую мощную обычную ГЭС плотинного типа, причем вырабатывать электроэнергию с самой низкой стоимостью одного киловатт-часа, так как не требуется ни сверхсложных и дорогих плотин, ни водохранилищ и огромных подготовительных работ, сопутствующих обычным плотинным ГЭС. В этом случае придется строить шлюзы для пропуска судов /на фиг.11 они не показаны/, а крупные или средние реки перегораживаются башенными ГЭС 50 с промежутками между ними так, как показано на фиг.11 /на месте стрелки 59 для пропуска судов также устанавливаются башни 50 ГЭС/. Чтобы полностью использовать всю гидравлическую энергию реки, представляющую собой работу, которая совершает текущая в ней вода (см. учебник для вузов "Гидроэнергетика", А.Ю. Александровский и др. -М.: Энергоатомиздат, 1988 г., cтр. 5-271 [3]), башенные ГЭС устанавливают в несколько рядов поперек реки на заданном расстоянии друг от друга, а для устойчивости и прочности скрепляются балками 51 и якорными устройствами 52. На фиг.11 показано только два ряда башенных ГЭС 50 /на фиг.1 башни ГЭС обозначены цифрами 2, что одно и то же/. Для избежания сильного стеснения русла реки башенные ГЭС можно устанавливать на заданном расстоянии друг от друга поперек русла реки и на заданном расстоянии вдоль реки не только в два ряда, как это показано на фиг.11, но и в несколько раз больше, согласно расчету и модельным испытаниям. Кроме того, ГЭС можно строить из отдельных блоков по высоте, скрепляя их между собой, которые имеют свои редуктор и электрогенератор подводного исполнения. При этом каждый блок башенного типа включается в работу тогда, когда этому соответствуют годовые циклы колебаний стока реки-половодье это /все блоки работают по высоте/, межень с малым расходом - только, например, нижние блоки башни ГЭС. При образовании покрова льда включаются соответствующие нижние блоки, работающие только под льдовым покровом. В некоторых случаях будет целесообразным, особенно на реках Сибири и Дальнего Востока в период образования ледового покрова, осуществлять демонтаж верхних блоков башни ГЭС с сохранением их под навесами или в закрытых помещениях, так как этот период бывает большую часть года. Напомню, что все ГЭС крепятся между собой перемычками 36, балками 51 и якорными устройствами 52. Далее, на фиг.11 показаны схемы размещения одиночных ГЭС 53, что соответствует поз.2 на фиг.1 /описано это выше/, раскрепленных якорными устройствами 52, якорями 54 и жесткими балками 55. Показано плавучее средство 56 с балкой 57 с башенной ГЭС 58, например, по фиг.9. Использование предлагаемой конструкции бесплотинной ГЭС обеспечивает получение дешевой электроэнергии в любом географическом районе России, в частности на реках Сибири и Дальнего Востока, а также на ранее построенных гидроузлах неэнергетического назначения, например, в створах Астраханского Вододелителя и других малых гидроузлах, принадлежащих Вододелителю, на оросительных каналах. Особенно целесообразным становится освоение русла р.Лены, на р. Амгуэме на Чукотке и р.Кроноцкой на Камчатке, где особенно ощущается нехватка электроэнергии. Кроме того, приведенная конструкция бесплотинной ГЭС позволяет осуществлять ее монтаж в любую погоду и в самые кратчайшие сроки, так как ГЭС практически полностью готовится /изготовляется/ в заводских условиях. Предлагаемые бесплотинные ГЭС могут успешно работать как в автономном режиме с последовательным наращиванием мощностей по получению электроэнергии на крупных, средних и малых речушках, так и в виде каскада ГЭС для получения сотен тысяч и миллионов киловатт установленной мощности или миллиардов киловатт-часов.РИСУНКИ Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11www.findpatent.ru Бесплотинная ГЭС - Technologies - журнал для умных людей!Из всего количества вырабатываемой электроэнергии в мире, больше 80%, дает топливная энергетика, а чтобы уменьшить вредные выбросы от сжигания топлива, снижение этой цифры, должно происходить в основном за счет развития малой и большой гидроэнергетики. Именно гидроэнергетика, во всех ее видах и новых направлениях, должна составлять более 80% (на наш взгляд) из всего набора существующей альтернативной энергии. За счет реконструкции старых плотинных ГЭС (их около 3500) энергетический «голод» не погасить. Ремонт гигантских и средних ГЭС, это очень дорогое мероприятие, и прибавки мощности почти не дает, удлиняются только сроки их службы, а скорее всего агония старения. Пока нет новых и дешевых видов альтернативной энергии, существующие ГЭС необходимо содержать в должной и безопасной форме, хотя это требует больших затрат. Массовая энергетика должна прирастать в основном за счет строительства бесплотинных Малых ГЭС (МГЭС), Микро-ГЭС, ГЭС- «нового поколения» морского базирования и особенно энергетики индивидуального назначения, без плотин, без затопления территорий, без ЛЭП и др. дорогих и вредных надстроек. Ведь наша планета в основном состоит из воды, так надо её использовать как можно рациональней, эффективней и полней. А Ветро Энергетика и гелио-энергетика должны быть подспорьем и дополнением к большой и малой гидроэнергетики нового поколения (или нового направления) всех видов и типов. Прирост энергии должен быть, в основном, за счет внедрения широкой сети автономной (часто её называют локальной энергетики, в т.ч. индивидуальной), малой гидроэнергетики, на новых принципах отбора мощности у потока (особенно малых рек, речек и, искусственно созданных, быстротоков). Это и поможет резко уменьшить использование привозного топлива при любой отдаленности жилья, предприятий и хозяйств. «Традиционная гигантская Гидроэнергетика загубила себя и окружающую природу тем, что стала применять только потенциальную – гравитационную энергию воды, а не динамическую, с расчётами присоединённой массы, на что очень большое внимание обращал австрийский изобретатель В.Шаубергер , там показано, что пропеллер в свободном потоке воды ведёт себя совсем иначе чем в воздухе – сжимаемой среде и требует раз в 5…20 менее расхода воды на одну и ту же мощность, чем в плотинных ГЭС, гравитационных, а если применить не пропеллер». (см. « Кое что о в етряках и гидряках…» С.А Лисняк, гидротехник, изобретатель, д.т.н. При индивидуальной энергетике, решается и проблемы с ЛЭП. Современные сети передачи энергии – абсолютный бич энергетики, так как требуют затрат на их развитие более чем в 2 раза в сравнении с затратами на строительство самих генерирующих станций! .А оплачивают их возведение и эксплуатацию потребители. Автономные, ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЭС (в т.ч. и ГЭС) для каждого потребителя, абсолютный выход из энергетического кризиса. Большинство на гидроэлектростанциях (ГЭС), напор создается концентрацией падения потока воды, который зависит от высоты плотин. При использовании дериваций, когда вода в начале используемого участка реки отводится из речного русла водоводом с уклоном, значительно меньшим, чем средний уклон реки за счет спрямления изгибов и поворотов русла. Помимо «сбрасывания» воды на гидротурбины, можно и нужно использовать динамику потока, как можно эффективней. Для этого нужны новые, оригинальные турбины и тихоходные генераторы (и то, и другое уже есть). Отработанная вода либо возвращается в реку, либо подводится к следующей деривационной ГЭС. Недостатком аналогов, является увеличенные строительные конструкции и системы подводных каналов, обязательное сооружение сбросной плотины или другого какого либо сооружения, а так же создание небольшого, но необходимого водохранилища. Задача предложения заключается в определении основных конструктивных соотношений параметров, обеспечивающих экономическую эффективность строительства и эксплуатации деривационных ГЭС и обеспечивается тем, что бесплотинная ГЭС содержит водозабор в самой реке, но выше по течению, а от него уже тянется питающий напорный водовод до стабилизирующего резервуара, он может быть в виде башни, с гасителем во внутренней полости, или специальных ёмкостей, например ж\д систерны, при этом длина питающего напорного водовода, определяется отношением проектной высоты напора воды в башне (Н), к среднему уклону на используемом участке реки( i-выше течения).Пропускная способность питающего напорного водовода или всех водоводов. рассчитана из условия пропуска воды на лопатки всех турбин. На прилагаемой фигуре 1 показан вариант общей компоновки бесплотинной ГЭС с башенным резервуаром, где 1 – водозабор в реке, 2 – питающий напорный водовод от водозабора 1 до промежуточного резервуара 3 с гасителем 4 во внутренней полости. (п. ru2381329С2) Работает устройство следующим образом. Вода, поступающая по питающему напорному водоводу 2 (или нескольким водоводам) от водозабора 1, расположенного выше по реке, в промежуточный резервуар-башню 3 (по варианту 1), выходит из него в устойчивом режиме, благодаря гасителям 4, а по трубчатым водовыпускам 5 попадает на лопасти гидротурбин 6.Заявленное предложение имеет следующие новые технические результаты: при значительно меньшей стоимости, по сравнению с плотинными ГЭС, обеспечивается стабилизация, с одной стороны, колебания уровней воды в реке, при меньших расходах и, с другой стороны, выравнивание потоков воды, поступающих на лопасти гидротурбины (турбин может быть несколько) из промежуточного резервуара-башни. Отпадает необходимость в строительстве котлованов и плотин, а также шлюзов и рыбопропускников, а главное нет надобности в затоплении территории и неожиданных сбросов, что необходимо, из перечисленного, при возведении плотин. По второму варианту, вместо башни, резервуаром могут служить, например, железно-дорожные цистерны, причем не одна. Вся система водоподачи замкнута и обеспечивает все турбины расположенные вокруг резервуаров. Подобные ГЭС могут размещаться, где угодно вдоль рек по обеим берегам, или в дали от них, но ближе к потребителю, в ущельях горных потоков или на берегах морей и даже на искусственных островах, лишь бы удобно и не дорого была прокладка напорных водоводов к зданиям ГЭС, чаще всего необходимо напорные водоводы прокладывать непосредственно в русле рек, если они не судоходны. Для подобных ГЭС, разработаны свои импульсные гидротурбины, которые в отличии традиционных гораздо производительней на единицу обьема «рабочей» воды, дешевле и просты в изготовлении, даже в условиях местных мастерских. Деривация может быть и безнапорной, в отводных каналах или в безнапорных трубах, от реки непосредственно на спиральный или кольцевой лоток, над которым и размещена турбина с отбором мощности на генератор. «ГЭС на спиральном потоке» и «ГЭС на кольцевом потоке» (п.RU2395001С2, RU 2396392С1). Новые технологии строительства Микро и Малой гидроэнергетики снизят стоимость кВта и сроки строительства и окупаемости вдвое, в т.ч. за счет сокращения ЛЭП. www.tech-journ.ru Бесплотинная гидроэлектростанцияИзобретение может быть использовано в гидроэнергетике в качестве устройства для преобразования энергии самотечного водного потока в электроэнергию. Бесплотинная гидроэлектростанция содержит лопастное колесо и корпус, установленный на опоре. Центральная вертикальная часть корпуса выполнена в виде полого герметичного цилиндра, заполняемого по мере необходимости водой или воздухом. Горизонтальная часть корпуса, жестко соединенная с цилиндром, представляет собой ферму, на которой размещены кольцевая дорожка под опорные ролики лопастного колеса, лопастное колесо, вращающееся вокруг полого цилиндра, опора ведомой звездочки 6 первой ступени кинематической схемы передачи оборотов от лопастного колеса к генератору электроэнергии, боковые заграждения, функционально выполняющие роль входного и выходного диффузоров А, В. Изобретение направлено на повышение коэффициента полезного действия, упрощение конструкции, увеличение единичной мощности. 3 з.п. ф-лы. 2 ил.
Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к устройствам преобразования энергии самотечного потока (речного и морского течения) в энергию электрическую. Известна гидроэлектрическая установка, выполненная в виде катамарана, с входным диффузором перед началом рабочего канала и выходным диффузором после его окончания, с основной гидротурбиной в рабочем канале с деталями проточной части, расположенными двумя рядами в шахматном порядке, с валами основных турбин, установленными на корпусах катамарана и кинематически связанными с ними генераторами электрического тока, содержащая также в выходном диффузоре дополнительные гидротурбины с вертикальными осями вращения и кинематически связанными с ними генераторами электрического тока, а корпуса катамарана имеют в плане трапециевидную форму, рабочий канал между корпусами катамарана разделен перегородкой на отдельные рабочие каналы, переходящие в выходном диффузоре во вспомогательные каналы с погруженными в них дополнительными гидротурбинами, детали проточной части основных турбин выполнены в виде ковшей, в конце внешних обводов корпусов катамарана закреплены вихреотводы (см. SU 1474317 A, 23.04.1989, F03B 7/00). Основными недостатками этой гидроэлектрической установки являются: невозможность функционирования в зимнее время при наличии ледяного покрова; ограниченная зона контакта лопастей основных гидротурбин с потоком воды по причине высокого расположения их осей вращения; высокая материалоемкость из-за необходимости использования катамарана. Наиболее близкой по своей технической сути и достигаемому эффекту, принимаемой за прототип, является бесплотинная всесезонная гидроэлектростанция, у которой лопастное колесо со складывающимися лопастями расположено горизонтально, а вертикальный корпус разделен на барабаны и установлен на опоре с возможностью вращения взаимодействием роликов с круглыми направляющими, связанными с наружными поворотными ступенчато открывающимися лопастями, оси вращения которых смещены относительно друг друга на одинаковый угол. Основной и резервный электрогенераторы закреплены на опоре и связаны с корпусом и зубчатым колесом механической передачей. Внутренняя часть корпуса снабжена решетками, являющимися продолжением наружных поворотных лопастей, и неподвижными внутренними лопастями, выполненными из свободно закрепленных створок, опирающихся на решетку. Наружные лопасти установлены с обеспечением перекрытия внутренних лопастей в нерабочем положении и их более раннего вступления в работу (см. RU 1836586 A3, 23.08.1993, F03B 9/00). Основными недостатками этой бесплотинной гидроэлектростанции для предлагаемого использования являются: расположение электростанции на дне потока воды, где активно перемещаются абразивные частицы песка и другие осадки, негативно влияющие на работоспособность узлов трения; наличие конструктивных узлов, требующих точного кинематического взаимодействия контактных деталей; многоступенчатая кинематическая схема мультипликации, снижающая коэффициент полезного действия устройства. В основу изобретения поставлена задача обеспечения регулируемой глубины погружения гидроэлектростанции с возможностью расположения ее как на дне водного потока, так и внутри потока в подвесном положении, уменьшения количества ступеней мультипликации, повышающего коэффициент полезного действия, упрощения доставки гидроэлектростанции к месту ее эксплуатации и облегчения обслуживания и ремонта. Решение поставленной задачи достигается тем, что в бесплотинной гидроэлектростанции с лопастным колесом и корпусом, установленным на опоре, согласно изобретению, центральная вертикальная часть корпуса выполнена в виде полого герметичного цилиндра, заполняемого по мере необходимости водой или воздухом, а горизонтальная часть корпуса, жестко соединенная с цилиндром, представляет собой ферму, на которой размещены кольцевая дорожка под опорные ролики лопастного колеса, лопастное колесо, вращающееся вокруг полого цилиндра, опора ведомой звездочки первой ступени кинематической схемы передачи оборотов от лопастного колеса к генератору электроэнергии, боковые заграждения, функционально выполняющие роль входного и выходного диффузоров. Кроме того, лопастное колесо представляет собой пространственную конструкцию в виде кольца, кольцевые стороны которого и внутренняя кольцевая поверхность закрыты, а наружная кольцевая сторона открыта, причем внутреннее пространство лопастного колеса разделено на секторы, в каждом из которых размещена лопасть с возможностью разворота внутри сектора на оси, расположенной со стороны наружной кольцевой поверхности, а свободным концом опирается на кронштейн, закрепленный на внутренней кольцевой поверхности лопастного колеса, кроме того, на внешней стороне внутренней кольцевой поверхности лопастного колеса установлены ролики с вертикальной осью вращения, а под наружной кольцевой поверхностью колеса размещены ролики с горизонтальной осью вращения, посредством которых лопастное колесо при вращении опирается соответственно на боковую поверхность цилиндра и на кольцевую дорожку, расположенную на ферме, а также над наружной кольцевой поверхностью лопастного колеса по его периметру закреплены звездочки цепной передачи. Кроме того, кинематическая схема вращения от лопастного колеса к генератору электроэнергии трехступенчатая и содержит: в первой ступени передачи - закрепленные на верхней боковой поверхности по периметру лопастного колеса звездочки, тяговую цепь и ведомую звездочку, размещенную на оси опоры, закрепленной на ферме; во второй ступени передачи - закрепленную на ведомой звездочке первой ступени раму, по периметру которой закреплены звездочки, тяговую цепь и ведомую звездочку, размещенную на оси, закрепленной на верхнем днище цилиндра; в третьей ступени передачи - закрепленную на ведомой звездочке второй ступени раму, по периметру которой закреплены звездочки, тяговую цепь и ведомую звездочку, передающую вращение на вал, один конец которого размещен в опоре, закрепленной на верхнем днище цилиндра, а другой выведен на технологическую платформу и содержит конструктивный элемент, при посредстве которого вал взаимодействует с валом генератора электроэнергии. Кроме того, бесплотинная гидроэлектростанция содержит технологическую платформу, расположенную над цилиндром и жестко с ним связанную, на которой размещены генератор электроэнергии, компрессор, приводы задвижек, обеспечивающих по мере необходимости поступление воды и воздуха в цилиндр, крепежные узлы якорных устройств с приспособлениями для регулирования натяжения гибких связей якорных устройств. Предложенное техническое решение отличается от прототипа и ему подобных устройств тем, что конструктивная схема соединения вертикальной части корпуса с его горизонтальной частью позволяет располагать бесплотинную гидроэлектростанцию на слабых придонных грунтах водного потока с опорой на большую поверхность нижнего дна цилиндра. При этом подвижные части предложенной гидроэлектростанции располагаются за пределами зоны активного переноса абразивных частиц, перемещаемых потоком воды. Наличие цилиндра, заполняемого по мере необходимости водой или воздухом, обеспечивает возможность расположения предложенной бесплотинной гидроэлектростанции как на дне водоема, так и непосредственно в толще водяного потока в подвесном положении. Это отличие от прототипа облегчает доставку бесплотинной гидроэлектростанции к месту ее эксплуатации, а в дальнейшем облегчает регламентный осмотр и, в случае необходимости, ремонт подвижных частей устройства. Наличие закрытых кольцевых поверхностей секторов лопастного колеса в предложенной бесплотинной гидроэлектростанции, в течение времени контакта подвижной лопасти с опорным кронштейном, создает в секторе лопастного колеса пространство в форме ковша, способствуя тем самым повышению силового воздействия потока воды на проворот лопастного колеса. Использование в кинематической схеме передачи вращения от лопастного колеса к генератору электроэнергии тяговой цепи и звездочек, среди которых одни вращаются, а другие закреплены на вращающихся рамах, позволяет сократить количество ступеней передачи оборотов до трех за счет возможности получения больших передаточных чисел в такой схеме (до 50 и более) и обеспечивает высокий коэффициент полезного действия. Кроме того, предложенное техническое решение позволяет создавать подобные устройства большей единичной мощности, ограниченной только прочностными свойствами конструкционных материалов. Техническим результатом заявленного технического решения является расширение области применения бесплотинной гидроэлектростанции за счет расположения ее как на дне водоема, так и непосредственно в толще водяного потока, а простая конструктивная и оригинальная кинематическая схема передачи вращения с лопастного колеса на генератор электроэнергии позволяют создавать бесплотинные гидроэлектростанции большой единичной мощности, ограниченной только прочностными свойствами конструкционных материалов. Дальнейшая сущность изобретения поясняется совместно с иллюстрационным материалом, на котором изображено следующее: фиг.1 - конструктивная схема предложенной бесплотинной гидроэлектростанции, вид сбоку; фиг.2 - схема взаимного расположения функциональных элементов конструкции, вид в плане. Бесплотинная гидроэлектростанция содержит корпус, вертикальная часть которого выполнена в виде полого герметичного цилиндра 1 с соединенной с ним технологической платформой 2, а горизонтальная часть - в виде фермы 3. На ферме 3 закреплены кольцевая дорожка 4, опора 5 ведомой звездочки 6 первой ступени мультипликации оборотов лопастного колеса 7, боковые заграждения 8 в виде входного (зона А) и выходного (зона В) диффузоров, а также размещено лопастное колесо 7 в виде кольца с вертикальной осью вращения, верхняя и нижняя поверхности которого закрыты, по периметру кольца в нижней его части расположены опорные ролики 9 с горизонтальной осью вращения, в верхней части - звездочки 10 первой ступени мультипликации оборотов лопастного колеса 7, а на внешней стороне внутренней кольцевой поверхности колеса 7 - ролики 11 с вертикальной осью вращения, посредством которых лопастное колесо 7 при вращении опирается на боковую поверхность цилиндра 1. Внутреннее пространство лопастного колеса 7 разделено на секторы, в каждом из которых размешена лопасть 12 с возможностью разворота ее на оси 13 таким образом, что в зоне активного силового воздействия водного потока на лопасть 12 она контактирует с опорным кронштейном 14 и формирует пространство в виде ковша, а в зоне пассивного воздействия (при обратном направлении движения колеса 7) - разворачивается в сторону наружной кольцевой поверхности лопастного колеса 7, раскрывая тем самым пространство в виде ковша и уменьшая сопротивление вращению лопастного колеса 7. Кинематическая схема передачи вращения от лопастного колеса 7 к генератору электроэнергии 15, расположенному на технологической платформе 2, трехступенчатая. Первая ступень кинематической схемы передачи оборотов (мультипликация) включает звездочки 10, закрепленные неподвижно по периметру лопастного колеса 7, тяговую цепь 16, передающую усилие от кругового перемещения звездочек 10, и ведомую звездочку 6, свободно вращающуюся на оси, закрепленной на опоре 5. Вторая ступень передачи вращения содержит раму 17 с закрепленными на ней звездочками 18, тяговую цепь 19 и ведомую звездочку 20. Рама 17 жестко закреплена на ведомой звездочке 6 первой ступени передачи вращения. Третья ступень передачи вращения содержит раму 21 с закрепленными на ней звездочками 22, тяговую цепь 23 и звездочку 24, расположенную на вале 25. Рама 21 жестко соединена со звездочкой 20. Звездочка 24 передает вращение на вал 25, один конец которого размещен в опоре 26, закрепленной на верхнем днище цилиндра 1, а другой конец выведен на технологическую платформу 2 и содержит конструктивный элемент 27, например муфту, при помощи которого вал 25 взаимодействует с валом генератора электроэнергии 15. На технологической платформе 2 размещены узлы крепления и регулировки натяжения гибких связей 28 якорных устройств, компрессор, помещение для обслуживающего персонала, управление задвижками, регулирующими заполнение цилиндра 1 водой или воздухом, и средства, предусмотренные правилами безопасности для объектов, располагаемых на воде (не показаны ввиду общеизвестности). Предложенная бесплотинная гидроэлектростанция (ГЭС) работает следующим образом. Конструкцию бесплотинной гидроэлектростанции с зафиксированными в нерабочем положении лопастями 12 лопастного колеса 7 буксируют в плавучем положении к месту эксплуатации (где заблаговременно установлены якорные устройства) при заполненном воздухом цилиндре 1. На месте эксплуатации бесплотинной гидроэлектростанции ее закрепляют на якорных устройствах посредством гибких связей 28, путем регулировки натяжения которых гидроэлектростанцию разворачивают входным диффузором (зона А) навстречу потоку, соединяют сеть генератора электроэнергии 15 с подводным кабелем (не показан в виду общеизвестности), разблокируют лопасти 12 лопастного колеса 7 и путем регулируемого заполнения цилиндра 1 водой и необходимого натяжения гибких связей 28 устанавливают бесплотинную гидроэлектростанцию на требуемой глубине водного потока. Водный поток, проникая через входной диффузор вовнутрь лопастного колеса 7, воздействует на лопасти 12 активной части лопастного колеса 7 и разворачивает их вокруг оси 13 таким образом, что они своим подвижным концом опираются на кронштейн 14 и образуют в секторах активной части лопастного колеса 7 пространство в виде ковша, увеличивая тем самым силовое воздействие водного потока на проворачивание лопастного колеса 7 вокруг оси его вращения. При этом лопастное колесо 7 своей нижней торцевой частью через посредство опорных роликов 9 с горизонтальной осью вращения опирается на кольцевую дорожку 4, а внутренней кольцевой поверхностью через посредство роликов 11 с вертикальной осью вращения - на боковую поверхность цилиндра 1. Лопасти 12, находящиеся в пассивной части лопастного колеса 7, которое вращается в направлении, обратном направлению движения водного потока, проворачиваются вокруг оси 13 и раскрывают дно ковша каждая в своем секторе, следствием чего является уменьшение сопротивления вращению лопастного колеса 7. При вращении лопастного колеса 7 звездочки 10, закрепленные по его периметру, осуществляют протягивание тяговой цепи 16, передающей вращение на ведомую звездочку 6, размещенную на оси, закрепленной на опоре 5. Далее вращение от звездочки 6 передают на раму 17, жестко соединенную со звездочкой 6, и, посредством закрепленных на раме 17 звездочек 18, осуществляют протягивание цепи 19, при посредстве которой вращение передают на звездочку 20 и закрепленную на ней раму 21. Звездочки 22, закрепленные на раме 21, при ее вращении осуществляют протягивание цепи 23 и через ее посредство передают вращение звездочке 24, расположенной на вале 25. С вала 25 вращение на вал генератора электроэнергии 15 передают посредством конструктивного элемента 27. К техническим преимуществам предложенного технического решения, по сравнению с прототипом, можно отнести следующее: - расширение области применения за счет возможности размещения бесплотинной гидроэлектростанции как на слабых придонных грунтах, так и толще водного потока; - простая конструктивная схема с небольшим количеством обрабатываемых механическим способом узлов и деталей позволяет создавать бесплотинные гидроэлектростанции больших размеров с большой единичной мощностью, ограниченных только прочностными свойствами конструкционных материалов; - облегчение транспортировки бесплотинной гидроэлектростанции к месту установки и эксплуатации с помощью буксиров; - повышение коэффициента полезного действия бесплотинной гидроэлектростанции за счет применения трехступенчатой кинематической схемы передачи крутящего момента (оборотов) с лопастного колеса на генератор электроэнергии. После описания наилучшего варианта предложенной бесплотинной гидроэлектростанции специалистам в данной области знаний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстрационным, а не ограничительным, будучи представленными данным примером исполнения. Многочисленные возможные модификации и варианты конкретного изготовления предложенной бесплотинной гидроэлектростанции, в частности количество лопастей, тип цепей и звездочек в цепных передачах, материалы и прочее, могут изменяться в зависимости от назначения и характера эксплуатации предложенной бесплотинной гидроэлектростанции и, понятно, находятся в пределах объема одного из обычных и естественных подходов в данной области знаний и рассматриваются находящимися в пределах объема предложенного технического решения. Квинтэссенцией предложенного технического решения является возможность обеспечения проворота лопастей в зоне активного водного потока внутри лопастного колеса, что позволяет создавать пространство в виде ковша, что, в свою очередь, значительно увеличивает силовое воздействие водного потока на проворот лопастного колеса, а наличие входного диффузора способствует формированию водного потока, направляемого на лопасти лопастного колеса, и обеспечивает более раннее вступление их в работу, и, в тоже время, наличие выходного диффузора способствует более полному отбору энергии у водного потока за счет более позднего выхода из контакта с активной части водного потока внутри лопастного колеса, а применение кинематической схемы с высоким передаточным числом ступеней мультипликации обеспечивает повышение коэффициента полезного действия предложенной бесплотинной гидроэлектростанции, и, благодаря совокупности этих совершенствований, предложенное техническое решение приобрело вышеперечисленные и иные преимущества. Использование комбинаций отдельных конструктивных элементов из всей совокупности заявленных, естественно, ограничивает спектр преимуществ, перечисленных выше, поскольку иные конструкции, подобные описанным, уже не требуют никакого творческого подхода от конструкторов и инженеров, и не могут считаться результатами их творческой деятельности или объектами интеллектуальной собственности, соответствующими требованиям действующего законодательства для защиты охранными документами. 1. Бесплотинная гидроэлектростанция с лопастным колесом и корпусом, установленным на опоре, отличающаяся тем, что центральная вертикальная часть корпуса выполнена в виде полого герметичного цилиндра, заполняемого по мере необходимости водой или воздухом, а горизонтальная часть корпуса, жестко соединенная с цилиндром, представляет собой ферму, на которой размещены кольцевая дорожка под опорные ролики лопастного колеса, лопастное колесо, вращающееся вокруг полого цилиндра, опора ведомой звездочки первой ступени кинематической схемы передачи оборотов от лопастного колеса к генератору электроэнергии, боковые заграждения, функционально выполняющие роль входного и выходного диффузоров. 2. Бесплотинная гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что лопастное колесо представляет собой пространственную конструкцию в виде кольца, кольцевые стороны которого и внутренняя кольцевая поверхность закрыты, а наружная кольцевая сторона открыта, причем внутреннее пространство лопастного колеса разделено на секторы, в каждом из которых размещена лопасть с возможностью разворота внутри сектора на оси, расположенной со стороны наружной кольцевой поверхности, а свободным концом опирается на кронштейн, закрепленный на внутренней кольцевой поверхности лопастного колеса, кроме того, на внешней стороне внутренней кольцевой поверхности лопастного колеса установлены ролики с вертикальной осью вращения, а под наружной кольцевой поверхностью колеса размещены ролики с горизонтальной осью вращения, посредством которых лопастное колесо при вращении опирается соответственно на боковую поверхность цилиндра и на кольцевую дорожку, расположенную на ферме, а также над наружной кольцевой поверхностью лопастного колеса по его периметру закреплены звездочки цепной передачи. 3. Бесплотинная гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что кинематическая схема вращения от лопастного колеса к генератору электроэнергии трехступенчатая и содержит: в первой ступени передачи - закрепленные на верхней боковой поверхности по периметру лопастного колеса звездочки, тяговую цепь и ведомую звездочку, размещенную на оси опоры, закрепленной на ферме; во второй ступени передачи - закрепленную на ведомой звездочке первой ступени раму, по периметру которой закреплены звездочки, тяговую цепь и ведомую звездочку, размещенную на оси, закрепленной на верхнем днище цилиндра; в третьей ступени передачи - закрепленную на ведомой звездочке второй ступени раму, по периметру которой закреплены звездочки, тяговую цепь и ведомую звездочку, передающую вращение на вал, один конец которого размещен в опоре, закрепленной на верхнем днище цилиндра, а другой выведен на технологическую платформу и содержит конструктивный элемент, при посредстве которого вал взаимодействует с валом генератора электроэнергии. 4. Бесплотинная гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что содержит технологическую платформу, расположенную над цилиндром и жестко с ним связанную, на которой размещены генератор электроэнергии, компрессор, приводы задвижек, обеспечивающих по мере необходимости поступление воды и воздуха в цилиндр, крепежные узлы якорных устройств с приспособлениями для регулирования натяжения гибких связей якорных устройств. www.findpatent.ru Бесплотинная ГЭС Николая Ленёва – будущее сибирских рек?Сегодня бесплотинную ГЭС - изобретение Николая Ленёва - испытывают московские учёные, им заинтересовались за рубежом. Однако успеху сибирского самоучки предшествовал сложный путь. Ленёву даже пришлось продать жильё в провинции, чтобы иметь возможность отстоять своё открытие в столице. Волшебные 45°Кое-где в глубинке, где нет мостов через реки, ещё сохранились допотопные паромы. С берега на берег переброшен трос, к которому привязана платформа. К днищу такого парома вертикально крепится жёсткий стальной лист, направленный под углом 45° к набегающему водному потоку. Он и перемещает паром поперёк русла. Видимо, это древнее, как мир, устройство натолкнуло алтайского самоучку Николая Ленёва на идею бесплотинной электростанции. Точно так же под углом 45° к течению реки он разместил дощечки. Соединил их велосипедной цепью - получился замкнутый контур, вращаемый набегающим потоком. Раму с цепью установил на поплавках, которые крепятся к якорям или берегам. Осталось передать вращение на электрогенератор. Первый образец, собранный в сарае из подручных материалов, весил чуть больше 20 кг, к воде его запросто переносили двое мужиков. А мощность позволяла освещать и отапливать домашнее хозяйство. Себестоимость его была смехотворной - 3 тыс. рублей. Следующие изделия стали более солидными. Станция мощностью 10 кВт, сделанная из углепластика и титана, весила 240 кг и обошлась в 2000 долл. Мощность последней электростанции достигла 400 кВт, она предназначалась для реки шириной 6 м и глубиной 2,5 м. Неожиданным оказалось, что после прохождения через «вертушку» скорость водного потока возрастает. Ленёв не раз замерял: поток набегает со скоростью 1 м в секунду, а вытекает - 3 м в секунду. Из-за этого электрическая мощность, получаемая от установки, в 2-2,5 раза превышает мощность набегающего потока речной воды. Учебники физики объяснить эту странность не могут. Зато использовать не объяснимый пока эффект оказалось выгодно: следом за одной портативной станцией ставишь другую такую же - и разгоняешь воду ещё в два раза. Появилась уникальная возможность на любой, самой тихой речушке ставить каскады переносных электростанций и, не вредя природе, принимать от неё колоссальные ресурсы энергии. Причём в любом месте. Незачем тянуть сложные и дорогостоящие линии электропередачи. Разработка не осталась незамеченной. Дошёл Ленёв аж до бывшего алтайского губернатора. Тот, ознакомившись с чудо-изобретением, обещавшим краю решение всех коммунальных проблем, возразил: мы уголь из Кузбасса составами гоним, а ты предлагаешь обходиться без него. Понял Николай Иванович: придётся искать счастья в других краях. Продал дом, фирму и подался с женой и детьми в соседний Красноярский край. Здесь изобретателя тоже не поняли. Правда, якутские энергетики, увидев бесплотинную ГЭС, тут же её купили. На эти деньги Николай с семьёй отправился в столицу - только здесь, рассудили они, их поймут и оценят. Физики и инженеры из нескольких институтов пытались понять, откуда берётся энергия. Вопрос, надо сказать, отнюдь не праздный. Все мы знаем: кпд любой системы не может превышать 100%. Поскольку у бесплотинной электростанции коэффициент эффективности равен нескольким тысячам процентов, понятно, что это не кпд, - недостающая энергия каким-то образом извлекается из окружающего пространства. - Я окончил восемь классов, в техникуме физику не учил, - отбивается от моего вопроса Николай Иванович. - Я своё дело сделал. Теперь пусть учёные разбираются, откуда идёт приток энергии. Новая эра
Принцип работы бесплотинной ГЭС объясняет с научной точки зрения Юрий Рассадкин, кандидат физико-математических наук: - За поставленной поперёк речного потока пластиной образуется вертикальный вихрь. А на стенке пластины возникают пузырьки. Взрываясь, они создают импульсы. Эти импульсы, соединяясь, создают силу, действующую на пластину. «Лишняя» энергия черпается из энергии межмолекулярных и межатомных связей молекул воды, поэтому вода и служит «топливом» для электростанции. Этот эффект усиливается, если температура воды минимальна - +4°: холодная вода более склонна к высвобождению дополнительной энергии. Поэтому изобретение Ленёва особенно эффективно в районах Севера и Сибири. Пока теоретики ломают голову, бесплотинные электростанции дают свет и тепло в Хакасии и Якутии, Пермском и Красноярском краях, первые договоры с Ленёвым заключили за рубежом. Если немного приподняться над изяществом той «игрушки», которую сегодня вместе с Ленёвым испытывают московские учёные, и заглянуть чуть вперёд, мы увидим удивительную картину. Больше незачем сбрасывать каменные глыбы в воды могучих сибирских рек. Гидроэлектростанции ближайшего будущего смогут обходиться без гигантских бетонных плотин. Не будут разливаться искусственные моря, изменяя климат окрестных мест, затапливая поля и луга. Не будут гнить водохранилища. Трещины в плотинах перестанут угрожать безопасности поселений. Исчезнет опасность таких аварий, как прошлогодняя на Саяно-Шушенской ГЭС. Начнётся новая эра в энергетике - бесплотинных электростанций. Нефть на Земле вычерпают лет через 20-30, ещё через полвека иссякнут запасы «голубого золота», но мир не погрузится в тьму и холод. Нас спасут инженерные решения, подобные тем, что нашёл Николай Ленёв. Независимо от того, дадут добро начальники от науки на их реализацию или не дадут. Савелий Кашницкий www.plotina.net Бесплотинная гидроэлектростанция Белашова.предназначена для преобразования кинетической энергии малых и средних потоков воды в реках, каналах, городских сточных водах или трубопроводах проводящих жидкости в электрическую энергию. Бесплотинная гидроэлектростанция малой и средней мощности включает чётное или нечётное количество пороговых, плавающих и погружных модулей, установленных через равномерные или неравномерные промежутки в русле реки и может быть использована для преобразования водного потока в электрическую энергию, в промышленности, сельском хозяйстве или для индивидуального применения в труднодоступных районах.  При проектировании бесплотинных гидроэлектростанций необходимо помнить, что при большой мощности водного потока реки её невозможно использовать в полную силу, так как при увеличении сопротивления или нагрузки на водный поток, (в виде генератора) пропорционально увеличивается объём воды перед бесплотинной гидроэлектростанцией и повышение уровня воды в реке. Например, рассмотрим водный поток, реки который создаёт работу 50 кВт. При создании в русле реки нагрузки на водный поток 8-10% (в виде генератора) мы получим ожидаемую мощность на лопастях водного колеса: 50,0 кВт · 10% = 5,0 кВт При отборе мощности водного потока из устья реки на 10 %,с учётом потерь на лопастях турбины водного колеса, объём воды перед бесплотинной гидроэлектростанций будет увеличиваться пропорционально, что приведёт к естественному повышению уровня воды в реке. Например, по руслу реки за 1 секунду протекает 5 м³ воды. Если в русло реки установить сопротивление нагрузки на водный поток, выполненного в качестве лопастей связанных с низкооборотным генератором, которое будет замедлять движение воды в русле реки на 10%, то у нас получится, что такая нагрузка препятствует движению водного потока за каждую секунду на 0,5 м ³, или 30 м ³ в минуту, или 1800 м ³ в час, или 108000 м ³ в сутки, что несомненно приведёт к увеличению объёма воды перед бесплотинной гидроэлектростанцией, естественному поднятию уровня водного потока реки и по закономерному явлению природы, или согласно третьего закона Ньютона, данный водный поток будет обходить это препятствие, что повлечёт за собой уменьшение ожидаемой мощности ещё на 20-30%. Поэтому, для того чтобы использовать энергию воды водного потока реки в полном объёме необходимо ставить плотины или устанавливать пороговые модули. Например, при установке пороговых модулей бесплотинной гидроэлектростанции, на малых водных потоках движения реки, выполненная работа, в зависимости от конструкции и потерь на лопастях турбины водного колеса, будет использована на 60-85%. Согласно третьего закона Ньютона: тела действуют друг на друга с силами, направленными вдоль одной прямой, равными по модулю и противоположными по направлению. F 1 = - F 2 где: F 1 - сила действующая на первое тело, Н F 2 - сила действующая на второе тело, Н. Уважаемые читатели если вы будете знать не только эти, но и другие тонкости бесплотинных гидроэлектростанций, то вас трудно будет ввести в заблуждение, когда вам будут предлагать установку, которая способна выдавать десятки или даже сотни кВт электрической энергии. Многим трудно воспринять действие силы произведённой или потраченной за 1 секунду, которая называется мощностью, например 1 кВт = 1000 Вт. Для лучшего понимания мощности в 1000 Вт вам необходимо сравнить эту мощность с одной лошадиной силой, где 1 л.с. = 735,49875 Вт. Необходимо особо подчеркнуть, что при проектировании бесплотинных гидроэлектростанций необходимо учитывать, что водный поток в русле реки будет перемещаться с разным ускорением. Например, верхний слой одного потока будет течь быстрее чем средний слой, а средний слой водного потока будет течь быстрее чем нижний слой водного потока. При изобретении бесплотинной гидроэлектростанции были открыты новые законы гидродинамики. Например, если по первому закону вычислить скорость перемещения водного потока реки имеющего высоту водного столба 1 м, то: - верхний слой высотой 0,3333333 м переместится за 0,184365731839 с - средний слой высотой 0,3333333 м переместится за 0,349810320892 с - нижний слой высотой 0,3333333 м переместится за 0,514907542151 с Произведём проверку количества секунд затраченных на перемещение водного потока реки: 0,184365731839 с + 0,349810320892 с + 0,514907542151 с = 1,049083594882 c Как нам стало известно из нового закона, что даже при ламинарном перемещении жидкости в водном потоке реки каждый слой водного потока испытывает потери в силе, работе и энергии. Если водный поток проходит по переменному сечению горизонтальной трубы или устью реки необходимо учитывать ещё общие потери в переменном сечении устья реки или горизонтальной трубы включающие: - потери силы водного потока на перемещение каждого слоя, - потери температурные внутри каждого слоя водного потока, - потери работы водного потока на перемещение каждого слоя, - потери энергии водного потока на перемещение каждого слоя, - потери времени на перемещение каждого слоя водного потока, - потери на трение водного потока о стенки трубы или устье реки, - потери от химического состава и механических свойств жидкости, - потери от физических свойств и кинематической вязкости жидкости, - потери силы в сужающем устройстве при перемещении водного потока, - потери работы в сужающем устройстве при перемещении водного потока, - потери энергии в сужающем устройстве при перемещении водного потока и т д… Необходимо напомнить, что вода обладает аномальной высокой теплоёмкостью [4,18 Дж/(г·К)], то есть вода медленно нагревается и медленно остывает, является таким образом регулятором температуры на планете Земля. Для перемещения жидкости по переменному сечению, или по горизонтальной трубе, часто используют закон Бернулли, который является, как бы, следствием закона сохранения энергии. Необходимо отметить, что закон Даниила Бернулли не соответствует размерным единицам физических величин и не учитывает множество потерь при перемещении водного потока или жидкой смеси по переменному сечению трубопровода, и тем более, данный закон не может определить момент силы, работу или энергию водного потока перемещающегося по руслу реки. где: p - плотность перемещаемой жидкости, кг/м³ g - ускорение свободного падения тел в пространстве, м/с² h - уровень жидкости, мм v - скорость перемещения жидкости, м/с² P - давление перемещаемой жидкости, Па где 1 Па = 1 Н/м². При этом необходимо особо подчеркнуть, что второй, третий и четвёртый закон Белашова очень чувствителен к ускорению свободного падения тел в пространстве, поэтому механизм его возникновения был изложен в описании изобретения. Данные законы Белашова соответствуют размерным единицам физических величин и по ним можно вычислить не только перемещение водного потока или жидкой смеси, но и перемещение воздушного потока или газовой смеси, где в законах необходимо заменить: Р в - плотность воды или жидкой смеси на Р о - плотность воздушного потока или газовой смеси, при этом все указанные выше потери водного потока будут выражены в Ньютонах. После открытия кинематической вязкости воздушного потока за единицу времени, мной были выведены формулы для определения работы по перемещению жидкой или газообразной смеси по переменному сечению трубопровода. Данные формулы имеют правильную размерность физических величин и могут быть применены для жидких или газообразных сред имеющих разную кинематическую вязкость. Кинематической вязкости воздушного потока за единицу времени: Б = 7,70212489908158646549242043365948 м²/с. Cмотрите патент Российской Федерации № 2247860, и кинематической вязкости водного потока за единицу времени: Бв = 462,12749394489518792954522541906 м²/с. Cмотрите патент Российской Федерации № 2277678. Точность определения силы по перемещению водного потока проходящего по переменному сечению трубопровода или водного потока реки, на высоте имеющей ускорение свободного падения тел в пространстве = 9,80665 м²/с и вычисленного по второму закону Белашова составляет 100%. Погрешность определения работы по перемещению водного потока или жидкой смеси проходящей по переменному сечению трубопровода или водного потока реки, вычисленного по второй формуле Белашова, где применена кинематическая вязкость водного потока за единицу времени, составляет - 0,00000000000000000000000032564 Н·м. Как видно из предоставленных расчётов, сила, работа и энергия перемещения водных потоков по переменному сечению трубопровода или водного потока реки полностью доказана по законам и математическим формулам Белашова, которые соответствуют закону сохранения энергии, что ещё раз доказывает открытие кинематической вязкости водного и воздушного потока за единицу времени. При работе погружных модулей 3 и плавающих модулей 2 необходимо использовать эффект Магнуса при воздействии на вращающуюся цилиндрическую турбину 37 и вращающуюся цилиндрическую турбину 42, который был впервые описан немецким физиком Генрихом Магнусом в 1853 году. Данный эффект применим для плавающих модулей 2, где лопасти плавающего модуля 12 с одной стороны объекта направление вихря совпадает с направлением обтекающего потока реки 5 и, соответственно, скорость движения среды с этой стороны увеличивается. Эффект Магнуса - физическое явление, возникающее при обтекании вращающегося тела потоком жидкости или газа. Образуется сила, воздействующая на тело и направленная перпендикулярно направлению потока. Это является результатом совместного воздействия различных физических явлений, таких как эффект Бернулли и образование пограничного слоя в среде вокруг обтекаемого объекта. Вращающийся объект создаёт в среде вокруг себя вихревое движение. С одной стороны объекта направление вихря совпадает с направлением обтекающего потока и, соответственно, скорость движения среды с этой стороны увеличивается. С другой стороны объекта направление вихря противоположно направлению движения потока и скорость движения среды уменьшается. Таким образом, возникает разность давлений, порождающая поперечную силу от той стороны вращающегося тела, на которой направление вращения и направление потока противоположны, к той стороне, на которой эти направления совпадают. В бесплотинных гидроэлектростанциях применён низкооборотный генератор Белашова МЦУЭМБ-01, который изобретён на основании открытия механизма вращения планет Солнечной системы нашей галактики. В бесплотинных гидроэлектростанциях применён редуктор Белашова, который при вращении рабочей турбины с ковшовыми или лопастными захватывающими устройствами в одном направлении производит вращение низкооборотного генератора Белашова в разных направлениях. Например, вал ротора вращается по часовой стрелке, а корпус низкооборотного генератора будет, вращается против часовой стрелки. Данные типы редукторов были заложены в конструкцию ручных аварийных энергетических установок Белашова. Смотрите бесплотинную гидроэлектростанцию Белашова. Патент Российской Федерации № 2382232.
Электрические машины Белашова.Краткое описание электрических машин Белашова. Область применения электрических машин Белашова. Патенты электрических машин Белашова. Смотрите патент Российской Федерации №
2414041. Смотрите патент Российской Федерации № 2394339.
Смотрите патент Российской Федерации № 2368996. Смотрите патент Российской Федерации № 2368994. Смотрите патент Российской Федерации № 2320065. Смотрите патент Российской Федерации № 2218651.
Смотрите патент Российской Федерации № 2175807. Смотрите патент Российской Федерации
№ 2130682. Смотрите патент Российской Федерации № 2118036. Смотрите патент Российской Федерации № 2096898. Смотрите патент Российской Федерации № 2047259.
Смотрите патент Российской Федерации № 2073296. Смотрите патент Российской Федерации
№ 2025871. Смотрите патент Российской Федерации № 2000641. Смотрите патент Российской Федерации № 1831751. Смотрите патент Российской Федерации № 1786599.
Открыты новые законы электрических и электротехнических явлений Белашова.
Научные публикации новых законов электрических и электротехнических явлений. Открыты новые законы электрических явлений, основанные на константе обратной скорости света.
Научные публикации законов электрических явлений, основанных на константе обратной скорости света. Смотрите научную статью объясняющую происхождение эффекта Губера по новым законам электрических явлений основанных на константе обратной скорости света. Научно-практический журнал «Журнал научных и прикладных исследований» № 4 2015 года страница 78. Свидетельство о государственной регистрации ПИ № ФС 77-38591 ISSN 2306-9147. Смотрите научную статью объясняющую принцип работы двигателя Косырева-Мильроя по новым законам электрических явлений основанных на константе обратной скорости света. Научно-практический журнал «Журнал научных и прикладных исследований» № 4 2015 года страница 87. Свидетельство о государственной регистрации ПИ № ФС 77-38591 ISSN 2306-9147. Смотрите научную статью доказывающую существование планетарной модели строения атома по новым законам образования планет и галактик нашей Вселенной. Научно-практический журнал «Журнал научных и прикладных исследований» № 11 2015 года страница 117. Свидетельство о государственной регистрации ПИ № ФС 77-38591 ISSN 2306-9147. belashov.info Бесплотинные (безнапорные) Гидроэлектростанции (ГЭС) — Источники энергииБесплотинные (безнапорные) Гидроэлектростанции (ГЭС) - гидроэлектрические станции, использующие естественную энергию потока воды без постройки сооружений (плотин) повышающих уровень воды над гидроагрегагрегатом. Перспективность и выгодность этого типа ГЭС обусловлена тем очевидным фактом, что мощность водного потока приблизительно в тысячу раз больше, чем ветрового потока при той же скорости. И если ветровая энергетика считается выгодной при скорости ветра около 7 м/сек, то гидроэнергетика выгодна уже при скорости потока воды около 1 м/сек. К настоящему времени испытаны и прошли проверку реальной эксплуатацией следующие решения: 1. Одиночный гидроротор - в воду просто опускается "рабочий орган" - водяное колесо или винт. В книге Б.Б. Кажиского "Свободные гидроэлектростанции малой мощности", Госэнергоиздат, М.,Л., 1950 приводится пример малой ГЭС на 250 квт мощности, которая представляла собой опорные понтоны на якоре, между которыми под воду был опущен винт, наподобие судового. 2. Рукавные ГЭС - представляет собой трубу, которая забирает воду из потока и спускает ее на гидроагрегат расположенный ниже точки забора воды, т.е. ниже по течению. 3. Гирляндные ГЭС Блинова. В свое время было предложено насаживать вингроторы (См. Вингротор), на трос, который исполнял роль гибкого вала и перетягивался с одного берега на другой берег. Эта идея была высказана в упомянутой в п.1 книге Кажиского, но истинным энтузиастом был изобретатель Блинов, спроектировавший производственные решения и который издал несколько книг и написал массу научно-популярных статей о гирляндных ГЭС. Расчеты показывают, что при скорости течения горного ручья 6,5 м/сек, для получения 100 квт с установки, потребуется около 15 метров троса толщиной 38 мм (почти 4 см) и 7 кв.м миллиметровой жести. Это менее 200 кг железа. Из металлолома гидроагрегата СШГЭС весом 2691 тонну можно изготовить 14266 гирлянд, общей мощностью около 1426646 киловатт, около полутора тысяч мегаватт, что вдвое превышает мощность гидроагрегата СШГЭС. При этом нужно занять всего-навсего около 14 км длины русла средней шириной 10 м из имеющихся 300 тысяч километров горных речушек, впадающих в Енисей. 4. Беслотинная ГЭС Ленева - высокоэффективное решение, которое представляет собой набор прямоугольных лопаток собранных наподобие тракторных гусениц поперек реки и лежащих набоку, так что лопатки, заменющие траки, расположены вертикально, и каждая лопатка под углом 45 градусов к набегющему потоку, таким что поток создает рабочее усилие как на передней к потоку ветви, так и на задней. Коэффициент использования энергии набегающего потока в данном устройстве может быть больше единицы, т.к. при определенных условиях устройство использует не только кинетическую энергию, но и потенциальную, подобно плотинной ГЭС (См. Высокоэффективный способ извлечения энергии из безнапорного потока жидкости на основе гидродинамического эффекта). ДополнительноТаджики спасут Россию - о перспективах бесплотинной гидроэнергетики. Самое гениальное изобретение - о бесплотинной ГЭС Ленева www.clumba.su |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
Если немного приподняться над изяществом той «игрушки», которую сегодня вместе с Ленёвым испытывают учёные, и заглянуть чуть вперёд, мы увидим удивительную картину. Больше незачем сбрасывать каменные глыбы в воды могучих сибирских рек. Гидроэлектростанции ближайшего будущего смогут обходиться без гигантских бетонных плотин. Не будут разливаться искусственные моря, изменяя климат окрестных мест, затапливая поля и луга. Не будут гнить водохранилища. Трещины в плотинах перестанут угрожать безопасности поселений. Исчезнет опасность таких аварий, как прошлогодняя на Саяно-Шушенской ГЭС. Начнётся новая эра в энергетике - бесплотинных электростанций.
1. Открыт новый закон определения периода времени необходимого для перемещения одного исследуемого слоя водного потока жидкости.
