Техника - молодёжи 1959-12, страница 40

„ПОДВОДНАЯ СВОБОДНОПОТОЧНАЯ"

Б. КАЖИНСКИЙ, кандидат физико-математических наук, Н. ВЛАДИМИРОВ, инженер-механик

Обычная приплотинная ГЭС даже малой мощности требует больших капиталовложений, и строят ее долго. *

А нельзя ли, не строя плотины, использовать энергетические ресурсы, таящиеся в недрах стремительного речного потока, там, где нужна его энергия? Примеры применения таких ГЭС известны из прошлого у нас и за границей. Для них действительно не надо сооружать плотину, водоподводящее устройство и водоотвод. Кроме того, такую установку легко передвигать с одного места на другое.

Установка этого типа может быть плавучей и донной. Она способна работать даже зимой подо льдом. Динамическую часть ее составляет гидротурбина, установленная в обтекаемом корпусе внутри конусообразного кожуха. Четырехлопастное рабочее колесо гидротурбины можно изготовить заводским способом или в местной мастерской методом штамповки и сварки или склепывания.

Генератор ГЭС обычно имеет число оборотов большее, чем число оборотов гидротурбины. Поэтому нужен редуктор. Шестерни для редуктора могут быть взяты от непригодного редуктора трактора или автомашины.

В передней части агрегата имеется направляющее устройство. Оно состоит из четырех радиальных перегородок, которые жестко укреплены между корпусом и кожухом. Перед направляющим устройством устроена сквозная решетка. Она, как видно на вкладке, выступает вперед из кожуха и защищает гидротурбину от попадания на ее лопасти различных предметов. Угол наклоне прутьев решетки такой, что при соприкосновении плавающий предмет легко отклоняется в сторону от агрегата.

Стенки кожуха делаются двойными. Между ними образуется герметически' закрытая воздушная полость, придающая агрегату • плавучесть. В планр кожух имеет вид усеченного конуса, а в своей выходной части несколько приплюснут. Такая форма позволяет использовать реку несколько меньшей глубины.

Передняя часть кожуха внутри сделана в виде раструба, расширенного спереди, а выходная — с раструбом, обращенным широкой частью наружу. Благодаря этому обеспечивается хорошее отсасывание из кожуха отработанной струи воды.

передней части корпуса через отверстие с трубчатым уплотнителем пропущен идущий от генератора кабель с водонепроницаемой изоляцией. Снаружи кабель крепится к тросу, протянутому от агрегата по дну реки до берега. Такое крепление сделано для того,'чтобы растягивающие усилия, возможные при монтаже и эксплуатации агрегата, воспринимались тросом, а не кабелем.

Агрегат может быть установлен либо прямо на дн^,реки, либо во взвешенном состоянии, если позволяет глубина реки.

36

Наступили длинные зимние вечера. А всем ли светит электрическая лампочка? Конечно, преобладающему большинству — да. Но есть еще в нашей стране и такие отдаленные уголки, где люди работают, учатся и проводят свой досуг при свете керосиновой лампы. Длинны такие вечера и скучны.

А ведь в любой местности вы можете сами построить электростанцию, особенно там, где есть река. Надо только проявить желание, энергию, настойчивость и, разумеется, поработать головой и руками.

Мы публинуем принципиальную схему гидроэлектростанции, названной авторами «подводная свободно-поточная». Ее не сложно изготовить в любой мастерсной, а конструкцию можно усовершенствовать. Смелее и быстрее беритесь за дело, любители конструировать. Имея идею подобной установки, постарайтесь сами разработать ее узлы и детали.

На цветной вкладке показан агрегат, построенный для работы во взвешенном состоянии. С внешней стороны к кожуху внизу прикреплено опорное устройство. Оно состоит из вертикальной пластины и прикрепленной к ней нижней горизонтальной плиты. Высота пластины выбирается с таким расчетом, чтобы струи речного потока свободно омывали Нижнюю часть кожуха, когда агрегат расположен на дне.

допасти

КОРПУС

Нижняя плита в плане имеет очертания. вытянутого равнобедренного треугольника. Вершина его приходится под передней частью кожуха, а основание выступает назад за кромкой выходной части кожуха. Поэтому, когда агрегат расположен на дне, грунт русла реки не размывается.

Объем воздушной полости кожуха, а также вес узлов и деталей агрегата

Рис. Е. ГУРОВА Подводная гидростанция—это хорошо.

рассчитаны так, чтобы подъемная сила содержащегося в полости _t воздуха удерживала весь агрегат во взвешенном состоянии, на некотором расстоянии от дна реки и от поверхности воды и строго горизонтально.

Если агрегат расположен на дне реки, то применяются грузила.

Для регулирования числа оборотов турбины, если скорость течения и нагрузка в сети меняются, внутри полой втулки может быть размещен особый механизм автоматического поворота лопастей турбины. Однако такой механизм доступен для изготовления только на заводе.

Наружные размеры кожуха по высоте зависят от глубины реки. Надо, чтобы при самом низком уровне воды верхняя точка кожуха находилась под водой не менее чем на 0,3 м.

Если имеется генератор и мощность его достаточна, то необходимо сначала сделать приблизительный расчет размеров гидротурбины и остальных частей агрегата и согласовать эти размеры с глубиной речного потока.

На вкладке изображен агрегат высотой 2,7 м, диаметр колеса турбины — 2 м. Длина кожуха — 3,4 м. Этот агрегат можно использовать на реке там, где глубина не менее 3 м. Если скорость течения реки 1,5 м сек, то мощность агрегата будет 4,65 квт. Если же скорость течения 2 м, сек, то мощность агрегата возрастет до 9 квт. При дальнейшем увеличении скорости речного потока на каждые 0,t м сек прирост мощности будет составлять 1,7 квт.

Вращаясь, рабочее колесо турбины описывает окружность. Если даже эта окружность имеет сравнительно большой диаметр, то она занимает незначительную часть площади живого сечения реки и улавливает лишь малую часть энергии потока. Поэтому, чтобы получить подводные ГЭС повышенной мощности, лучше соединять несколько агрегатов вместе.

В одном случае можно к выступающей хвостовой части вала одного агрегата прикрепить с помощью шарнира Гука пустотелый карданный вал. Другой конец этого вала при помощи второго шарнира Гука соединяется с передним концом вала второго агрегата. Второй агрегат имеет свою турбину, но без редуктора и генератора. Этот агрегат увеличивает мощность установки примерно вдвое. Значит, генератор на первом агрегате может быть вдвое более мощным. Расстояние между задней кромкой первого агрегата и передней кромкой второго агрегата должно быть не менее четырехкратной высоты агрегата.

Мощность установки можно увеличить втрое, если добавить к «цепочке» из двух агрегатов третий. Число агрегатов одной «цепочки» можно увеличивать насколько позволяет ширина реки, и все они будут работать на один генератор первого агрегата, мощность которого должна быть тогда соответственной величины.

Чтобы получить еще большую мощность группы ГЭС, можно паоаллельно первой «цепочке* установить рядом вторую, такую же третью... Генераторы каждой такой «цепочки» подключаются к распределительному щиту, смонтированному в помещении на берегу

реки.