Приклади використання мікроГЕС
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.
Механизм мигания бакенов. На речных путях устанавливаются бакены. Потребность в них весьма значительна. Они питаются от батарей. Но батареи не дешевы. На бакенах применяется мигающий свет (0,5 сек — горение, 2—3 сек — перерыв). Включение производится электромагнитным реле, также потребляющим ток батарей. Предлагаемый нами механизм исключает применение реле и дает экономию батарей. В нем всего четыре детали (рис. 30). Механизм обеспечивает широкое программирование. Рассчитан он на скорости течения 0,4—1,0 м/сек.
Устройство механизма мигания бакена с использованием гидроротора
Механизм мигания бакенов (рис. 30) состоит из оси с выемкой для прерывателя, рамки гидроротора, гидроротора 3 и щитка, регулирующего щель.
Скорость вращения гидроротора определяется формулой (4), в которой коэффициент скорости вращения при малой нагрузке близок к Сп = 0,3.
Наиболее удобен для работы гидроротор диаметром около 10 см; для того чтобы понизить скорость вращения, необходимо пропустить поток по гидроротору через регулируемую щель в заборнике, расположенную по всей высоте гидроротора (рис. 30).
Щель рассчитывается по формуле
где Т — суммарное время проблеска и затухания (сек), T = tn+t3;
k — относительная величина щели, k = 2b/D, здесь b — ширина щели, м. Подставляем цифровые данные для наших случаев, имеем:
при v, = 0,4 k= 0,332; b1, = 1,7 см; v2 = 1 k = 0,133; b2 = 0,7 см.
Электрогидророторная переносная забортная установка. На рыболовных моторных баркасах, на баржах во время их хода, катерах, моторных лодках и прочих самоходных и несамоходных судах во время их переходов часто возникает необходимость иметь дешевые, простые в эксплуатации установки для освещения и зарядки аккумуляторных установок (рис. 32), которые можно употреблять и для питания радиоаппаратуры.
Приводим на рис. 31 установку, состоящую из генератора 1, гибкого вала 2. Гидроротор имеет две профилированные обечайки б, скрепленные сваркой: вверху — вваркой гибкого вала 2, в середине — вваркой стержня 6 и в нижней части — вваркой кольца 7. В кольце 7 закреплен упорный подшипник 9, который предохраняют от выпадения контровкой 10 через отверстия кольца 7. В подшипнике вращается также отрезок гибкого вала 2, заканчивающийся утолщением, фиксирующим вал в осевом направлении. Вторым концом, также имеющем опорную пятку 11, гибкий вал фиксируется контровкой к обойме 7, приваренной к обтекаемому грузу 18. При движении в воде гидроротор передает свое вращение на генератор Нижний его конец свободно вращается в подшипнике 9.
Гидророторная переносная установка для освещения на ходу барж, катеров и рыболовецких баркасов
Под действием лобового сопротивления гидроротора и груза линия отклоняется к корме на угол В (рис. 32). По опытным исследованиям выяснено, что гидророторы сохраняют свои характеристики до В = 40°. Это объясняется неразрывностью струи и косым натеканием потока, увеличивающим крутящий момент. Однако такие углы неудобны в эксплуатации, и лучше их ограничивать р = 35—25°.
Схема расположения заборных установок
Около борта скорость потока резко снижается; зная это, мы использовали боковую подъемную силу гидроротора, чтобы оттянуть установку от борта. Угол оттяжки от борта ф и угол отклонения к корме В вычисляются:
где Р — лобовое сопротивление, определяемое по формуле (5), кГ; Р1, — суммарное лобовое сопротивление, определяемое по формуле (5) плюс сопротивление груза 2, кГ; G — вес груза, кг.
Чтобы сделать подвеску гидроротора регулируемой, за переднюю скобу груза 2 крепят подтягивающий шнур 5, натяжкой которого и осуществляется изменение угла наклона гидророторной линии. На этом шнуре на расстоянии 1—1,5 м от груза 2 подвешивается оттягивающее грузило 4 (рис. 32).
Примеры рационального проектирования и использования гидророторных забортных установок. Скорости моторных и буксирных плавсредств, о которых идет речь (а также моторных лодок), бывают от 2 до 6 м/сек (4—12 узлов). Величина осадки перечисленных судов от 0,5 до 4 м. Это определяет предельную длину таких установок. Разберем два наиболее характерных примера.
1-й пример. Для морских барж, например, характерны скорости 2—3 м/сек и для речных 1,5—2 м/сек, осадка до 4 м. Желательно делать установки под приемлемые генераторы (наиболее тихоходные генераторы до 100 вт имеют обороты порядка 300—600 об/мин для непосредственного привода без применения какой-либо редукции. Ориентируясь на них, определим диаметр гидророторной линии из формулы (4):
Приняв v = 2м/сек и Сn = 0,25, имеем:
D=5 см (для генератора nм=600 об/мин)
Определим мощность ротора, если взять его длину! = 4л(, равную величине осадки баржи:
N = 0,lfv3 (для турбины с формой лопастей, предложенной Ворониными);
N=0,1-0,05-4-8 = 0,16 кdт, т. е. 160 вт. Этого вполне достаточно для питания трех лампочек по 50 вт.
2-й пример. На рыболовных баркасах осадка порядка 0,5 м. Скорость 3—4 м/сек.
Если использовать тот же генератор с 600 об/мин, то при скорости 3 м/сек
100 вт вполне достаточно, чтобы питать радиостанцию и читать газеты.
В обоих примерах мы могли бы снизить диаметр гидророторов и, увеличив соответственно их длину, фактически не проиграли бы в мощности при работе на генераторах с оборотами 1 000 об/мин.
Измеритель скоростей течения реки. Для работы со свободнопоточными установками необходимо уметь определять скорости течения в месте установки. Особенно это необходимо при постановках гирляндных ГЭС. Сам гидроротор может служить очень хорошим и довольно точным инструментом для измерения скорости течения. В этом случае от гидроротора отсоединяют генератор и редукторные устройства, обеспечивая ему свободное вращение в подшипниках. Далее выбирают водную поверхность с нулевой скоростью и на определенной мерной базе l, например l=5 м, проводят гидроротор, накручивая нить на верхний конец оси, выходящий из воды. Положим, что на этой базе гидроротор сделал 23 оборота. Следовательно, на 1 м пройденной базы приходилось
Далее, если мы этот ротор опустим в поток и будем его держать, получим обратное явление: «база» будет двигаться относительно закрепленного в одном створе вращающегося гидроротора. Если по одновременному сигналу пустим гидроротор и секундомер и за промежуток времени в 20 сек на ось намотается 102 витка нити, то скорость вращения ротора составит n = 102/20 = 5.1об/сек.
Если бы скорость течения была бы 1 м/сек, то ей соответствовала бы скорость вращения гидроротора 4,6 об/сек. Таким образом, действительная скорость
Но для упрощения замеров без необходимости пользования секундомером и подсчетом оборотов закрученной нити имеет смысл изготовить описанный ниже прибор.
Связывающей частью прибора (рис. 33) является державка 1, на которой крепятся все основные его части: гидроротор 2, водонепроницаемый микрогенератор (переделанный из 50-копеечного моторчика, купленного в магазине «Детский мир») и бамбукового шеста 4 (выполненного из лыжной палки). При вытаскивании штифта 5 шест может быть снят и использоваться как палка при ходьбе. От генератора (датчика) идет двухжильный провод 6, который штыревым разъемом 7 соединен с миллиамперметром 8, показания которого (ПМ-70, ГОСТ 1845-42, шкала на 5 ма) протарированы по скорости течения контрольной крыльчаткой. Характерно то, что если крыльчатка дает скорость 2 об/сек при скорости течения 1 м/сек, то гидроротор приемлемых параметров дает =0,5 об/сек при той же скорости течения. Поэтому между гидроротором и датчиком нет потребности делать редукторные устройства. Узел державки имеет габариты (с гидроротором и датчиком) 30X60X125 мм и легко размещается в кармане.
Установка для замера скорости течения
Оценочный расчет быстроходности ротора ведется следующим образом например, при v=l м/сек
(что составляет 640 об/мин).
Обычно гидророторы закрепляются на двух опорных подшипниках, а затем через переходные муфты сочленяются с генератором. Такое закрепление удорожило бы прибор, а главное, понизило бы его точность. Для резкого уменьшения радиуса трения скольжения (от чего особенно зависит величина момента трения при малых нагрузках), а также сокращения числа опорных подшипников нижняя шайба надета на тонкий штырь 9, а верхняя шайба непосредственно входит в поводковую вилку электродатчика 10.
При замере крыльчаткой, отклоненной от вектора скорости на 15Э, уже появляются недопустимые расхождения в показаниях прибора. В то же время при повороте шеста предлагаемого прибора даже да 120° в любую сторону от вектора скорости, никаких изменений в его показаниях не наблюдается. Стоимость крыльчатки выпуска 1957 г. — 215,0 руб. Стоимость гидророторного измерителя в условиях мелкосерийного производства составляет 6 р. 46 к. Прибор снабжен бамбуковым шестом (диаметром 24; l=1400), весит 1 300 г. Измеритель изображен на рис. 33,6.