Ортогональные турбины для свободных рек и каналов

Аннотация

Обсуждается проблема использования энергии рек без создания плотин и затопления обширных территорий. Отмечены успехи в реализации и развитии идей патента 1931 г., где рабочие лопасти турбины движутся со скоростью большей, чем скорость потока. Приведены схемы новых турбин такого типа, например, сбалансированная шестиярусная однолопастная турбина, турбина-спираль, сбалансированная двухлопастная турбина. Рассматривались характеристики свободно-поточных ортогональных турбин в потоках ограниченной ширины и глубины. Важнейшей характеристикой турбины является коэффициент мощности (эффективность), равный отношению энергии вращающейся турбины к кинетической энергии потока в трубке тока, проходящей через контур турбины. Отмечена возможность значительного увеличения мощности турбины в этих условиях по сравнению с условиями применения в неограниченных потоках. Увеличение мощности турбины в стесненном потоке связано с увеличением скорости течения в турбине на подходе к тыльному участку трассы лопастей. Сформулированы требования к параметрам турбины, обеспечивающим максимальную мощность при заданном расходе воды и допустимом подъеме уровня в реке. Эти требования состоят в определенных правилах выбора числа лопастей (и затенения) турбины с учетом допустимого повышения уровня воды (подпора) перед турбиной. Отмечена неустойчивость работы турбин при малых скоростях вращения, описана модификация конструкции турбины, устраняющая этот недостаток. Модификация быстроходных ортогональных турбин состоит в использовании разгонных лопастей с чашеобразным сечением, размещаемых на трассе диаметром в 2 раза меньшим диаметра трассы основных (рабочих) лопастей плавно обтекаемого профиля. Установлено, что во всех рассмотренных вариантах турбин для потоков с ограниченным поперечным сечением конструкция системы лопастей может быть жесткой, что исключает единый центральный вал (ось) и позволяет заменить его опорными полувалами.