Популярное

Лагерная ГЭС

Это было летом 1955 года...

На торжество собрался весь лагерь. Были приглашены гости: ребята из соседних лагерей и колхоза. Строителям предоставили самое почетное место — плотину.

Вот поднят щит — вода устремилась на лопасти турбины. Ток дан! Лучи двух прожекторов озарили портрет В. И. Ленина на здании ГЭС. Ярко загорелись огни иллюминации.

Так торжественно была сдана в эксплуатацию ГЭС пионерского лагеря института «Гидроэнергопроект».

О том, как построить гидроэлектростанцию с плотиной, расскажет руководитель экспериментального технического кружка Бауманского районного дома пионеров г. Москвы А. А. Куроптев.

Строителям «Первой пионерской ГЭС» — так назвали ее ребята — повезло: рядом с лагерем на пруду оказалась готовая плотина. Но плотину можно построить и самим. Конечно, не на очень большом ручье или на маленькой речке. Надо заметить, что если речка быстрая, а глубина ее полметра или больше, то лучше строить бесплотинную ГЭС: например, такую, какая была описана в журнале «Юный техник» № 2 за 1956 год.

Как же сделать прочную плотину (см. цветную вкладку)?

Плотина. Место для плотины следует выбрать так, чтобы вода, поднятая на 120 см, ничему не помешала. Хорошее место там, где грунт твердый, а берега достаточно круты, — тогда плотина не будет слишком длинной, а зона затопления будет невелика.

Вначале производится разбивка выбранного участка. Для этого в средине речки забейте рейку такой длины, чтобы над уровнем воды осталась часть высотой в 1,5 м. От нее строго по прямой на расстоянии в 90 см друг от друга в обе стороны установите еще несколько таких же реек. Количество их будет зависеть от ширины русла. Выровняйте с помощью веревки все рейки так, чтобы концы их были на одной горизонтальной линии. Высота этих реек над землей, плюс 10—20 см на углубление в землю, дает высоту береговых бычков (см. вкладку). Береговые бычки делают по тому же чертежу, что и русловые, только их надо укоротить снизу.

Сразу же следует подготовить «котлованы» для бычков. Глубина их, если грунт хороший, 10—20 см. Если плохой (песок) — углубить до твердого грунта.

Одновременно начинается насыпка земляной части плотины (начинать от крайних бычков).

Сборка бычков. Стойки и подкос делают из толстых (30—50 мм), широких (200— 250 мм) досок. Для обшивки подойдут любые. Верх бычка оставьте открытым; после установки его на место внутрь засыпается балласт: нами и, кирпичи и т. д.

Когда три основных (русловых) бычка будут сделаны, их устанавливают в приготовленные после разметки «котлованы» и выравнивают так, чтобы бычки выступали над водой на 1,5 м. После этого бычки скрепляют поверху досками и начинают засыпать балласт. Основание бычков укрепляют камнями и глиной. Промежутки между бычками (кроме русловых) обшивают досками. Земляную насыпь делают постепенно, утрамбовывая слой за слоем. Когда будет готова береговая часть плотины и установлены все бычки, делают настил и перила. Теперь можно приступить к перекрытию русла.
Площадка под «здание» ГЭС устанавливается со стороны нижнего бьефа. Один конец ее опирается на берег, а другой держится на сваях. Размеры площадки примерно 1,5X1,5 м. Пролет между бычками перед площадкой обшивается досками до отметки 130 см и проконопачивается.

Заборные окна со стороны верхнего бьефа должны закрываться щитками (для пуска и останова турбины).

Когда готова вся плотина, можно приступить к перекрытию прорана. Нижнюю доску перекрытия надо углубить в дно, привалить с обеих сторон глиной и хорошенько утрамбовать, чтобы вода не размыла дно под щитом.

Сколачивать щит не надо. Если потребуется пропустить через водослив лишнюю воду после дождя, одну или две верхние доски поднимают руками.
Водоводы к турбинам делают из жести или используют старые водосточные трубы. Заборные окна не забудьте закрыть защитной металлической сеткой, чтобы мусор не попадал в турбину.

Турбина. Как устроена наша турбина, ясно видно из сборочного чертежа и фотографии. Основные части ее: рабочее колесо (12) диаметром 100 мм с четырьмя лопатками (Г), спиральная камера (8), рабочая камера (11) и отсасывающая труба (Д). Основной материал для постройки — листовая латунь, жесть или кровельное железо (лучше оцинкованное) толщиной около 1 мм.

По выкройкам, приведенным на рисунках, из плотной бумаги сделайте шаблоны в натуральную величину. Детали, обозначенные буквами, вырезаются ножницами из жести по шаблонам.

Вал рабочего колеса придется выточить на токарном станке. Прорези в ступице рабочего колеса для крепления лопаток делают ножовкой или трехгранным напильником, по разметке на бумажной ленте (14). Ленту предварительно наклеивают на ступицу.

В прорези вставляются лопатки (Г) и хорошо припаиваются. Лопатки выгибают, как показано на рисунке. Передняя и задняя кромки зачищаются. Лучше, если лопатки будут сделаны из более толстого материала, чем корпус. На фотографии показаны полые лопатки, спаянные из трех частей. Это еще лучше, но делать их труднее.

Вставьте ротор в подшипники и проверьте наружный диаметр колеса по лопаткам.

Готовое рабочее колесо надо сбалансировать, укрепляя в обтекателе (15) куски металла. Если при работе турбины ротор будет «бить», может произойти авария.

Опорный подшипник — шариковый типа 203 (от мотоцикла MlА), упорный — роликовый типа 7203. Наружный диаметр подшипников — 40 мм. Для установки их в корпусе прямо на подшипнике свертывается трубка (7) (обернуть два раза) и пропаивается. Подшипник должен сидеть туго. Затем впаивается донышко (13). Снаружи к детали 7 надо припаять деталь В, а сверху крышку А.

Сальник (10) используется от мотоцикла Ml А, но можно применить и самодельный из кожаного кольца с набивной паклей. Вместо роликового подшипника можно поставить радиальноупорный подшипник типа 36203 или 46203. Подшипники можно использовать и другие, но тогда диаметр валика рабочего колеса надо будет сделать по внутреннему диаметру подшипника, а не 1/ мм, как показано на чертеже (но не тоньше 10 мм). Можно обойтись и без шариковых подшипников, поставив вместо них подшипники скольжения — бронзовые втулки, но от этой замены турбина будет работать хуже.
Верхняя и нижняя части корпуса спаиваются после того, как собранное рабочее колесо (вместе с верхней крышкой и под-шипниками) вставлено через всасывающую трубу в рабочую
камеру.
Это необходимо для правильной центровки колеса. Проследите за тем, чтобы зазор между корпусом и лопатками был по всему периметру одинаков и не больше 1 мм. Задевание колеса за корпус недопустимо.
Для жесткости на верхней крышке и по бокам спиральной камеры припаяйте несколько железных полос — ребра жесткости (см. фото).
От осевого смещения вал удерживается стопорным кольцом (4) из проволоки 0 2 мм.
Вал турбины соединяется с валом генератора с помощью упругой муфты (рис. справа внизу). Каждая половинка муфты крепится к валу двумя винтами.

Передача вращения осуществляется через резиновый диск, толщиной 10 мм с четырьмя отверстиями под пальцы. Совмещение осей вала турбины и генератора (центровка) должно быть проделано очень тщательно, чтобы избежать потерь на трение.

Генератор (динамо-машина) используется от автомашин М-1, «Москвич», ГАЗ-А, ГАЗ-А А, от тракторов ХТЗ, СТЗ, У-1, У-2, от мотоцикла М-72. Мощность этих генераторов разная: от 50 до 100 вт. Наша турбина рассчитана на работу с генератором 60—80 вт. Если одна турбина при полной нагрузке генератора будет сильно снижать обороты, следует сделать привод от второй турбины. Для этого на вал турбины укрепляют шкив 0 80 мм с канавкой под ремень от ножной швейной машины. При достаточном количестве воды можно установить несколько турбоагрегатов.

Готовые гидротурбины устанавливаются на площадке ГЭС в заранее подготовленные отверстия в станине — доске. Всасывающая труба должна входить в воду на 5—7 см.

Испытание турбины с полностью открытым водоводом можно проводить только после установки генератора. Полка с отверстиями для крепления генераторов устанавливается на высоте 120 мм от пола (площадки) ГЭС (учесть длину выступающих частей вала турбины и генератора).
На площадке ГЭС у крайней турбины со стороны берега устанавливается вертикальный щит 400X300 мм. На нем следует укрепить рубильник, предохранители и изоляторы с контактами для присоединения линии электропередачи.

Прежде чем протянуть линию электропередачи, у здания ГЭС необходимо сделать защитное заземление. Заземлить нужно корпус генератора и минусовый провод линии. Поэтому рубильник на щите может стоять с одним ножом, для размыкания только плюсового провода.

Всю работу по сооружению лагерной ГЭС при хорошей организации можно закончить за одну смену.