Мобильная гидроэлектростанция с направляющими подводными парашютами

Введение. Строительство мобильных гидроэлектростанций, использующих энергию морских течений, позволяет получить экологически чистую электроэнергию для электроснабжения объектов, расположенных вблизи моря [1].

Основу мобильной гидроэлектростанции, как правило, составляет плавсредство, ниже которого расположен конвейер с системной подводных парашютов, а вал конвейера связан с генератором электрической энергии.

К недостаткам существующих морских гидроэлектростанций следует отнести [2]:

• -    низкую вырабатываемую мощность, так как подводные парашюты следуют друг за другом по течению в одном потоке;

• -    низкую эффективность, так как конвейер расположен в поверхностном слое воды, что при глубинных течениях или при встречном ветре, тормозит течение поверхностных вод;

• -    пониженную надежность работы электростанции за счет сложности конструкции парашютов.

Для устранения указанных недостатков и повышения мощности, эффективности и надежности в статье рассмотрены принципы усовершенствования морских мобильных гидроэлектростанций данного класса на примере оригинальной конструкции.

Описание технического решения. В усовершенствованной конструкции мобильной гидроэлектростанции конвейер выполнен в виде вертикального треугольника, две стороны которого имеют вертикальный наклон ветвей углубления и вы-глубления, а третья сторона конвейера расположена горизонтально на плавсредстве. При этом направляющая система подводных парашютов выполнена в виде жестких лопастей, закрепленных на конвейере шарнирно и снабженных ограничительными упорами. Схема устройства данной конструкции показана на рисунке 1.

1 - понтон; 2 - передняя перекладина; 3, 5 - якорные кольца; 4 - задняя перекладина;

• 6 - палуба; 7, 8, 9 - зубчатые колеса; 10 - кронштейн; 11 - цепной конвейер; 12 - лопасти;

13-упоры; 14 - электрогенератор

Рисунок 1 - Мобильная гидроэлектростанция (вид сзади)

Мобильная гидроэлектростанция состоит из двух параллельных понтонов, которые жестко соединены между собой передней перекладиной 2 с якорным кольцом

3 и задней перекладиной 4 с якорным кольцом 5. Понтоны 1 оба герметично закрыты сверху и снабжены общей палубой 6. Между понтонами 1, на цепных перед- них и задних зубчатых колесах 7 и 8, расположенных под палубой 6, и зубчатым колесом 9, расположенным ниже понтонов 1, образующих вертикальный треугольник, размещен цепной конвейер 11. На конвейере находятся поворотные вогнутые водяные лопасти 12, имеющие, по ходу конвейера 11 упоры 13. Цепной конвейер 11 может быть снабжен натяжными роликами.

Размещение зубчатых колес 9, образующих с колесами 7 и 8 вертикальный цепной конвейер 11 в виде вертикального треугольника, может быть любым, например, от нижнего угла треугольника от 00 до 90 0 между первым зубчатым колесом 7 и задним 8. На валу передних зубчатых колес 7 цепного конвейера 11 установлены один или два генератора 14 электрической энергии.

Мобильная гидроэлектростанция (рисунок 2) работает следующим образом.

При движении воды, которая набегает на вогнутые водные лопасти 12 между зубчатыми колесами 7 и 9 конвейера 11. Водные колеса 12, опираясь на упоры 13, стоят поперек течению воды. Вода кинетической энергией движения своей массы набегает на лопасти 12, и своей энергией перемещает их по течению. Одновременно, в другой ветви треугольника цепного конвейера 11 между зубчатыми колесами 9 и 8 вода натекает на наклонные вогнутые водные лопасти 12 и, не изменяя своего движения, перемещает их вверх. Лопасти 12, поднимаясь до верхнего заднего зубчатого колеса 8; поворачиваются на своих осях и ложатся на цепной конвейер 4, который транспортирует до переднего зубчатого колеса 7, на котором эти лопасти 12 на своих осях разворачиваются в другую сторону до упоров 13, занимают рабочее место в воде и т.д.

1 - понтон; 2 - передняя перекладина; 3,5- якорные кольца; 4 - задняя перекладина;

6 - палуба; 7, 8, 9 - зубчатые колеса; 10 - кронштейн; 11 - цепной конвейер; 12 - лопасти;

13 - упоры; 14 - электрогенератор

Рисунок 2 - Мобильная гидроэлектростанция (вид А-А)

Под влиянием суммарного движения всех лопастей 12 конвейер 11 приводится во вращательное движение по треугольнику зубчатых колес 7, 8 и 9. Вал зубчатых колес приводит во вращение электрогенератор 14, вырабатывающий электрическую энергию, передаваемую по электрическому кабелю к потребителям.

В основном электростанция собирается в доке без монтажа цепного конвейера 11 и его кронштейнов 10, которые при буксировке в собранном виде могут сесть на отмель, риф, скалу и т.д., так как станция рассчитана для работы на глубине. Без упомянутых деталей станция в собранном виде буксируется к месту установки, то есть на выбранное водное течение. С помощью якорных колец 3 и 5 устанавливается, по течению на одном якорном кольце 3 или на обоих 3 и 5. Монтируются кронштейны 10 с зубчатыми колесами 9 и цепной конвейер 1. Далее электростанция пускается в эксплуатацию.

Заглубленные в воду лопасти 12 конвейера подвергаются воздействию течения воды. Лопасти 12 под действием своего веса и течения воды поворачиваются на шарнирах до упоров 13. Под напором воды лопасти 12 приводят в действие конвейер, вращающий генератор, который вырабатывает электрическую энергию. На верхней ветви плавсредства лопасти складываются и транспортируются конвейером в лежачем положении.

Использование данного принципа построения морской мобильной гидроэлектростанции позволит получать неограниченную вырабатываемую мощность. Кроме того, неограниченная мощность данных станций позволяет строить опреснительные установки в прибрежных засушливых районах.

Электроэнергия, вырабатываемая мобильной гидроэлектростанцией, может быть использована для электроснабжения собственных нужд морских нефтедобывающих платформ, что позволит экономить углеводородное топливо и не загрязнять атмосферу [3, 4].