Безпілотні ГЕС нового покоління на основі ГідроЕнергоБлока

Ленева Микола Іванович

Шушенське 2003 г.

Патент № 2I66664 від 10.05.01

В Патенти пропонується оригінальний, що раніше не використовувався в жодній з існуючих конструкцій, спосіб використання енергії як водного потоку будь-якого виду (річок, струмків, припливів, морської хвилі і т.д.) так і руху повітряних мас. При цьому використовується природний потік, без попереднього перетворення (будівництва дамб, каналів, напірних труб).

Даний спосіб відбирання потужності водного потоку є найбільш вигідним і з екологічної точки зору, оскільки абсолютно не порушує природного русла річки, займаючи від 1% до 10% площі, тим самим, не перешкоджаючи вільному переміщення річкової фауни і флори на відміну від існуючих ГЕС.

Для того, що б зрозуміти, відчути, як і які сили діють в ГЕБе, розглянемо таке порівняння. Через установку за 1 сек. проходить 1 куб. м. води або 1 тонна. І «Жигулі» важать 1 тн. Водний потік двічі на 900 змушений розгорнутися в ГЕБе, а його ширина всього 60 см., отже, радіус розвороту - 0,3 метра! Швидкість 1 м/сек - це 3,6 км/год. Але «Жигулі» не можуть повернути на 900 в радіусі - 0,3 метра, і на 3 метрах не повернуть, а це вже швидкість 36 км/ч. Прийнятний радіус - 30 метрів, а значить і швидкість 360 км/год або 100 м/сек.!!!

Ось тепер і уявіть, що буде з «Жигулями» на такому повороті, всього 30 метрів, навіть не 300, навіть якщо подумки розігнати «Жігу» до такої швидкості.

А навіть гірський струмок у кращому випадку навесні, під час танення снігу, має швидкість - 10 м/сек.

Фото працюючої установки

на р. Базаиха

перед навантаженням

потік на вході в установку V = 1м/сек

потік на виході установки V = 3,14 м/сек

[і ніяких торсіонних полів]

Конструкція являє собою систему (два ряди) лопатей прямокутної форми (плоска платівка) осі яких поділяють їх на дві (1/2) не рівні частини, більша з яких завжди (за рахунок дії потоку) знаходиться за віссю далі по потоку. Тим самим досягається мінімальне її обертання навколо своєї осі і, отже, найменші турбулентні завихрення. Осі лопатей своїй верхній і нижній частинами, у свою чергу, закріплені на верхній і нижній, замкнутих в кільця -- ланцюгах ПРЛ (або на будь-якому іншому гнучкому елементі). Цeпі передають зусилля через зірочки (робочі колеса) на два робочих валу, з яких механічна енергія рухається середовища (води, повітря і т.д. і т.п.) через гнучку муфту і проміжний вал передається на вали електрогенераторів. Вали установки через підшипники ковзання (кочення) жорстко закріплені на каркасі установки, що мають закриті на 2/3 бокові та нижню глуху стінки, що не перешкоджає надходженню додаткової води з навколишнього потоку через верх і 1/3 бічних стінок установки. В одному каркасі раціонально розміщувати мінімум три установки. Положення лопатей по відношенню до основного потоку регулюється нерухомими направляють для ланцюга і рухливими для більшої зі сторін лопаті, а, змінюючи відстань між рухомий направляє для лопаті і нерухомої для ланцюги ми ставимо необхідний кут повороту між лопаттю і напрямом основного потоку від 00 до 450, домагаючись тим самим оптимального режиму роботи установки або зупиняючи її повністю. Таким чином, потік впливає на лопать фактично перпендикулярно, під 900. Один з валів установки має натягач, що регулює натяг ланцюгів. Лопати повинні мати свободу обертання на своїх осях, а осі так само вільно обертатися в кріпленнях до ланцюгів. Тим лопаттю і місцем кріплення до ланцюги на осях повинні встановлюватися ролики, які й будуть котитися по нерухомим, що направляють, утримуючи тим самим ланцюг постійно в перпендикулярному положенні щодо напрямку основного потоку.

В відміну від нині існуючих джерел електроенергії дана конструкція створювалася "підручний", прийнятною для ручного виготовлення, монтажу та обслуговування. Вона дозволяє використовувати комплектуючі з уже випускаються на сьогодні устаткування, якось сільськогосподарська техніка, відслужив свій термін автотранспорту і іншого підходящого "заліза". А це багато разів здешевлює виготовлення першого виробу, що за два-три місяці окупить як своє виготовлення, так і запрацює на наступне при сьогоднішніх тарифах на електроенергію! 20кВт * 24год * 30 днів * 0,48 руб. (тариф регіону) = 7000 руб. в міс.

Геометричні розміри такої деталі, як зірочка (робоче колесо) для будь-яких розмірів установок бажано витримувати в межах не більше 500-350мм., Тому що від цього прямо залежить число обертів валу. Діаметр самого валу розраховується під кожні конкретні навантаження і умови експлуатації і коливається від 25-5Омм. Розміри лопатей, їх кількість, відповідно і міцність ланцюга підбираються в залежності від ширини і глибини річки, а кількість штук установок в довжину річки - від необхідної потужності споживання!

Під прийняті характеристики виготовляється відповідний корпус, бажано з труби, для отримання додаткової плавучості. Каркас робиться розбірним, що дозволить збирати його на місці експлуатації без залучення вантажопідіймальних механізмів.

Розміри блоків не обмежені, в залежності від необхідної потужності і розмірів річки. Як приклад, візьмемо: ширина - 1200мм., глибина-700мм., довжина - 1250мм., тобто обсяг-1куб. метр, він дозволяє розмістити в ньому 3 установки з 17 лопатями в кожній, які мають, у свою чергу: ширину -- 150мм. і глибину-500мм., тобто кожна площею - 0,075 кв.м., а так як два лопаті завжди будуть знаходитися на поворотах, тоді загальна робоча площа одного установки - I, 125кв.м., а сума 3-х в одному каркасі (1куб.м. потоку) буде-3, 375кв. метра !!!

Саме це і дозволяє найбільш повно використовувати кожен кубічний метр потоку рухається середовища.

Саме це і дозволяє використовувати виникають відцентрове і доцентровий прискорення, значно збільшують як швидкість руху потоку, так і дію сили тяжіння, розділеного на секції, потоку рухається середовища. У нашому випадку - річки.

З яких матеріалів слід виготовляти дану установку?! З будь-яких підручних. Дерево, пластмаса, алюміній, залізо, титан - все що завгодно, що по кишені. Від цього будуть залежати тільки терміни експлуатації вашої установки, і все. На вироблення електроенергії це ніяк не вплине.

Назвіть мені хоча б одну з нині існуючих конструкцій, допускають такий вибір матеріалів для виготовлення?! Немає таких, не згадуйте.

Зверніть увагу, число оборотів в неї досить низьке (45/60), та й працює вона постійно у воді, тобто знос матеріалів буде мінімальним.

Багато питань про її замулювання, заростання водоростями і т.д. Колоди, великі гілки, інший великогабаритний сміття ми сіткою відвернемо. Ну а все інше пройде через неї як по конвеєру. У зимовий період застосуємо давно використовується плотогоном спосіб підняття теплих нижніх шарів води з допомогою кількох колод перед установкою що мають на одному кінці вантаж, а на іншому - поплавок. Вода, піднімаючись, розмиє в льоду необхідну нам майна.

Розміри даної установки: довжина-1250мм., ширина -- 1200мм., Глибина-700мм., Разом 1куб. метр займаного обсягу річки. Можливі будь-які інші комбінації даних розмірів, для струмка - зменшена глибина, але за рахунок кількості установок в доль довжини струмка набираємо будь-яку необхідну потужність. Адже швидкість в струмках значно вище і наприклад, при швидкості потоку: V = 10 м/сек, з кожного куб. метра ми можемо ЗНЯТИ - at = 10х10: 0,2 = 500м/сек F = 1000х500 = 500000н.; P = 500000х0, 63 = 315000н.; або N = 315кВт.!

Кількість матеріалів, необхідних для виготовлення розглянутої установки:

каркас (дерев'яний брусок 50 * 50мм.) Довжина-1250 * 8шт = 10ОООмм. * 50 * 50 = 0,025 куб.м.;

ширина - 1200 * 8 * 50 * 50 = 0,024 куб.м.; глибина - 700 * 4 * 5О * 50 = 0,007 куб.м; разом на виготовлення корпусу -0, О56куб. м.; лопаті-17шт. * Зуст. = 51шт. * 150 * 500 * 20 = 0,0765 куб.м.; обшивка дна і 2/3_бокових стінок - (1250 + 500 + 500) * 1200 * 20 = 0,054 куб, м. Всього: корпус-0, О56 + лопаті-0, 0765 + обшивка - 0.054 = 0,1865 = 0,2 куб.метр. Ліси - 1,6 м. * 3 вуст = 4,8 пог.м. труби діаметром - 25 - 50мм.; Зірочки 12 штук (матеріал - сталь, дюраль, дерево). Направляючі - 4уголка + 4 трубки * 1000 мм * 3 уст. = 24 погонних метри. Всі :))

Вартість перерахованих матеріалів -- 2000-5000руб. + Робота-10000-15000руб., ВСЬОГО = 20000рублей

Вартість електрогенератора - 500 - 5000руб. за 1 кВт. потужності разом з регулюючої апаратурою. Разом: 10000-100000руб.

Повна вартість установки потужністю 20кВт. буде не більше 50000-120000рублей.т.е. не більше 5000 рублів за 1 кВт. встановленої потужності. Або в У.Е. від $ 50 до $ 150, візьмемо середнє 100 У.Е.

Матеріалоємність одного кіловата нашої установки, в Залежно від використовуваних матеріалів на виготовлення, буде варіюватися від кількох сотень грам (пластмаса)

до 2-Зкг (сталь). на 1кВт.уст.мощності.

Терміни виготовлення - будуть, вимірюється в залежності від технічної підготовленості виробника - місяцями, тижнями, днями, а при серійному виготовленні на профільному заводі на випуск 1кВт. уст. потужності - години та хвилини!

Терміни монтажу - це в залежності, про яку йде установці мова. Якщо ми говоримо про переносний встановленню для туристів, мисливців, рибалок і т.д., то на її розгортання і установку в річку (разом з надування наплавного понтона) буде потрібно півгодини - годину. Якщо ж ми говоримо про ГЕС потужністю в кілька МВт або ГВт. для великого міста або промислового підприємства - 1-2-3 року, зважаючи, хто і як буде монтувати. Дивлячись, які кошти будуть на це відразу відпущені і т.п. питання, ніяк не залежать від самої конструкції.

Експлуатаційні потреби - стежити, звичайно, треба, а в іншому не складніше граблів установка вийшла, а тому й персонал на обслуговування швидше чесний потрібен, ніж освічений.

От і порівняйте з будь-яким з нині існуючих джерел енергії. За будь-яким з показників наша установка на порядок, а то й на два перевагу має.

Так що вибір за Вами, панове.