Энциклопедия «Техника» (с иллюстрациями) - Горкин Александр Павлович

Гидравлический таран:

1 – верхний бак; 2,6 – трубопроводы; 3 – напорный колпак; 4,5 – клапаны; 7 – резервуар

ГИДРАВЛИ́ЧЕСКИЙ УСИЛИ́ТЕЛЬ, устройство для перемещения управляющих органов гидравлических исполнительных механизмов с одновременным усилением мощности управляющего воздействия. Гидравлический усилитель наряду с механическими, пневматическими и электрическими усилителями является одной из разновидностей усилителей – устройств, в которых осуществляется увеличение энергетических параметров сигнала (воздействия) за счёт использования энергии вспомогательного источника. Используются гидравлические усилители с дроссельным и со струйным управлением. Они состоят из управляющего устройства (напр., сопла с заслонками или золотниковой пары) и исполнительного устройства (напр., поршня исполнительного механизма или управляющего золотника). В гидравлическом усилителе рабочая жидкость из напорной магистрали поступает в систему управления через постоянные дроссели к переменным дросселям и рабочим камерам. Входной электрический сигнал через электромеханический преобразователь управляет положением заслонки. При её смещении изменяются соотношения проходных сечений рабочих окон гидравлического усилителя (зазоров между соплами и заслонкой), изменяются давления в рабочих камерах, что вызывает перемещение золотника. Усиление по мощности может быть достигнуто более чем в 100 000 раз. Гидравлические усилители применяют для управления рулями на самолётах, тяжёлых грузовиках, автобусах, промышленных роботах и др.

Схема гидравлического усилителя:

1 – управляющая заслонка; 2 – сопла; 3 – постоянные гидравлические дроссели; 4 – золотник гидравлического исполнительного механизма; 5 – центрирующие пружины; 6 – рабочие камеры; 7 – электромеханический преобразователь; РН – давление питания

ГИДРОАГРЕГÁТ, агрегат, состоящий из соединённых одним валом гидравлической турбины и электрического генератора (гидрогенератора). Различают горизонтальные осевые и вертикальные гидроагрегаты. К первым относятся прямоточные агрегаты (распространения не получили) и погружённые – капсульные и шахтные гидроагрегаты. У капсульных гидроагрегатов электрический генератор и гидротурбина размещаются внутри металлического кожуха-капсулы. Особое место занимают т. н. обратимые гидроагрегаты, состоящие из обратимой электромашины, которая может работать или как генератор, или как электродвигатель, и обратимой гидромашины (гидротурбины), которая в зависимости от направления вращения может работать как турбина или как насос. Они широко применяются на низконапорных ГЭС (с напором 15–20 м), а также на гидроаккумулирующих и приливных гидростанциях.

Гидроагрегат:

1 – гидравлическая турбина; 2 – гидрогенератор

ГИДРОАККУМУЛИ́РУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОСТÁНЦИЯ (ГАЭС), гидроэлектрическая станция, способная накапливать запас воды в верхнем бассейне для дальнейшего его использования (гл. обр. выработки электроэнергии) по мере необходимости. Гидротехнические сооружения ГАЭС состоят, как правило, из двух бассейнов, расположенных в разных уровнях и соединённых трубопроводом. Верхний бассейн ГАЭС может быть искусственным или естественным (напр., озеро), нижним бассейном часто служит водоём, образовавшийся вследствие перекрытия реки плотиной. У нижнего конца трубопровода в здании ГАЭС устанавливают обычно обратимые гидроагрегаты. В режиме накопления они перекачивают воду из нижнего бассейна в верхний; в режиме генерирования электроэнергии они же работают как на обычных ГЭС, преобразуя энергию потока воды, свободно перетекающей из верхнего водоёма в нижний, в электрическую энергию. Время пуска и смены режимов работы гидроагрегатов составляет несколько минут, что предопределяет высокую эксплуатационную манёвренность ГАЭС. Способность ГАЭС потреблять избыточную электроэнергию в ночные часы и отдавать её в энергосистему в часы наибольшего потребления делает их действенным средством для выравнивания электроэнергетического потенциала энергосистемы, основу которой составляют крупные паротурбинные и атомные электростанции. Средний кпд ГАЭС с учётом потерь в электрических сетях составляет 66 %. Наиболее экономичны мощные ГАЭС с напором воды в несколько сотен метров, сооружённые на скальных основаниях вблизи центров потребления электроэнергии. Крупные ГАЭС построены за рубежом: Том-Сок (США) мощностью 350 МВт, напор 253 м (введена в 1963 г.); Вианден (Люксембург) – 900 МВт, напор 280 м (1964); Хоэнварте-II (Германия) – 320 МВт, напор 305 м (1965); Круахан (Великобритания) – 400 МВт, напор 440 м (1966) и др. Первая ГАЭС на территории бывшего СССР мощностью 225 МВт была сооружена под Киевом в 1972 г.; под Москвой построена Загорская ГАЭС мощностью 1600 МВт.

Схема гидроаккумулирующей электростанции:

1 – верхний аккумулирующий бассейн; 2 – здание электростанции; 3 – река; 4 – водовод; 5 – плотина

ГИДРОАЭРОДРÓМ, водный аэродром, часть водной поверхности у берега моря, озера, реки или водохранилища, предназначенная для взлёта и посадки гидросамолётов. На берегу располагаются аэровокзал, ангары, пункт управления полётами, причалы, пирсы, склады и пр. Водные аэродромы, как и обычные наземные, оборудованы радиолокационными станциями и другими радиотехническими устройствами, помогающими пилотам лучше ориентироваться при взлёте и посадке в условиях плохой видимости. Граница акватории гидроаэродрома обозначается специальными буями и бакенами с сигнальными огнями, светящими в ночное время суток и в сумерки. На время между полётами самолёты закрепляют у причалов или у причальных бочек, чтобы ветер не снёс их в открытое море. Характерная особенность гидроаэродрома – отсутствие взлётно-посадочной полосы. Для взлёта и посадки пилот всегда может выбрать оптимальное направление. Пассажиры либо поднимаются в гидросамолёт со специально оборудованного пирса, либо их подвозят на катере или лодке. Первые гидроаэродромы в России были построены в 1912—14 гг. в Севастополе (Украина), Ревеле (ныне Таллин, Эстония), Либаве (ныне Лиепая, Латвия).

ГИДРОГЕНЕРÁТОР, генератор электрического тока, приводимый в действие гидравлической турбиной; ротор генератора соединён непосредственно с валом рабочего колеса турбины. Гидрогенераторы подразделяют: по мощности – малой (до 50 МВт), средней (50—150 МВт) и большой (св. 150 МВт); по частоте вращения – тихоходные (до 100 об/мин) и быстроходные (св. 100 об/мин). Выходное напряжение генераторов отечественного производства от 8.8 до 18 кВ; кпд 96.3—98.8 %; мощность от нескольких десятков до нескольких сотен мегаватт. Тихоходные гидрогенераторы большой мощности обычно изготовляют с вертикальной осью вращения (за исключением капсульных гидроагрегатов), быстроходные – как с горизонтальной, так и с вертикальной осью. В России большинство быстроходных гидрогенераторов устанавливают с вертикальной осью вращения. Мощные гидрогенераторы имеют впечатляющие размеры и массу; напр., ротор гидрогенератора Братской ГЭС (225 МВт) имеет диаметр 10 м и массу 1450 т, а ротор гидрогенератора Красноярской ГЭС (508 МВт) имеет диаметр 16 м и массу 1640 т. Первые отечественные гидрогенераторы мощностью 7.25 МВт были установлены в кон. 1920-х гг. на Волховской ГЭС им. Ленина. В нач. 1930-х гг. на Днепровской ГЭС были смонтированы гидрогенераторы мощностью 65 МВт, в 1960—70-х гг. были созданы уникальные гидрогенераторы мощностью 225.508 и 650 МВт для Братской, Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС.