Молодёжная лаборатория микроГЭС

Одним из новых важных событий в жизни кафедры является победа в конкурсе Национального проекта «Наука и университеты» по формированию молодёжных лабораторий, проводимом Министерством науки и высшего образования РФ: Соглашение №075-03-2022-138/5 от 02.11.2022 г.

Данная лаборатория под руководством ст.преп., к.т.н. Дружинина А.А.в настоящее время включает коллектив из 19 человек: 3-х научных сотрудников высшей степени квалификации, а также 7 аспирантов, 5 магистрантов и 4-х бакалавров кафедры.

Основная цель молодёжной лаборатории на данный момент —  выполнение научно-исследовательской работы на тему «Разработка и экспериментальная апробация источника комбинированного энергоснабжения на основе микроГЭС с расширенной зоной эффективной работы и экологически безопасными элементами проточной части», по результатам которой в лабораторном комплексе кафедры к завершению 2024 г. появится действующий полноразмерный макет автономного источника энергии на основе микроГЭС мощностью до 15 кВт, способный эффективно обеспечивать потребителя одновременно и электрической, и тепловой энергией.

Молодёжная лаборатория микроГЭС является отдельным структурным подразделением, подчиняющимся каф. ГГМ согласно разработанному Положению. Лаборатория в своем составе имеет несколько помещений:

• Лаборатория 3D-прототипированная, оборудованная современными 3D-принтерами, в том числе и одним – промышленным с областью печати 500х500х500 мм в закрытой камере.
• Лаборатория 3D-сканирования, оборудованная современным стационарно-мобильным сканером, позволяющим проводить полный комплекс работ по плану реинжиниринга (проектирования по образцу).
• Офисное помещение, оборудованное достаточным количеством рабочих мест с персональными стационарными и мобильными рабочими станциями, используемыми для расчетно-численного моделирования и выполнения исследований.
• Офисное помещение Лаборатории микроГЭС оборудовано индивидуальным сервером обмена данными для использования, хранения и увеличения вычислительной мощности с использованием отечественного программного продукта FlowVision–полноценного аналога зарубежного Ansys.

• Так же для проведения экспериментальных исследований и апробации рабочего процесса автономного источника энергии используется энергокавитационный стенд кафедры ГГМ для исследования гидромашин в насосном и турбинном режимах, который имеет максимальную мощность 7,5 кВт и расход 35/ч.

Так же для проведения экспериментальных исследований и апробации рабочего процесса автономного источника энергии используется энергокавитационный стенд кафедры ГГМ для исследования гидромашин в насосном и турбинном режимах, который имеет максимальную мощность 7,5 кВт и расход 35/ч.

На рисунке 1 представлена базовая конфигурация автономного комбинированного источника энергии. В базовой конфигурации автономная система имеет возможность обеспечивать потребителей электрической энергией в пределах доступной мощности гидроагрегата и накапливать избытки мощности в виде тепловой энергии в тепловом накопителе (ТН).

Изображение: Фотография из материалов кафедры ГГМ

Турбина — гидротурбина, Г — генератор, СН — стабилизатор напряжения, ПН —преобразователь напряжения, ТН — тепловой накопитель, НЦ — насос циркуляционный, КУ —контроллер управления.

Для построения полноразмерного макета автономного источника энергии на основе микроГЭС, способного снабжать потребителя тепловой и электрической энергией одновременно, в качестве базы будет задействована инфраструктура с двумя обращёнными насосами типа Д, для исследования обратимых гидроагрегатов малых ГЭС с расходом 1080и способный вырабатывать 45 кВт электроэнергии в турбинном режиме.

За начальный период существования лаборатории была проделана большая работа– закуплено и введено в эксплуатацию силами коллектива учебно-научное и вычислительное оборудование, в процессе проведения литературного анализа были найдены ранее не применявшиеся решения в области гидромашиностроения, а именно:рабочее колесо с лопастной системой, усовершенствованной по подобию строения плавника Горбатого кита(рис.1) и раструб, выполненный по подобию строения пасти и жабр Гигантской акулы (рис.2). Следует отметить, что коллектив молодёжной лаборатории с начала работы над проектом успешно апробировал и подал соответствующие заявки на изобретения в ФИПС для защиты успешных результатов исследований в рамках первого этапа работы.

Изображение: Фотография из материалов кафедры ГГМ

Изображение: Фотография из материалов кафедры ГГМ

На продолжающихся и последующих этапах работ коллективом Молодёжной лаборатории микроГЭС выполняются расчётно-численная апробация и экспериментальные исследования предложенных технических решений с целью поиска наилучших вариантов и использования новых подходов к проектированию при создании макета автономного источника тепловой и электрической энергии на основе микроГЭС.