CN101046184A - 水轮 - Google Patents

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Abstract

描述一种下射水轮。所述水轮具有一旋转轴和可围绕所述旋转轴旋转的桨，其中至少一个所述桨包括一桨叶，当平行于所述旋转轴观看时，所述桨叶是弯曲的。可选地，所述水轮可安装在船只上。

Description

水轮
技术领域
本发明涉及水轮，更特别地，本发明涉及下射水轮，所述下射水轮可用于从水流中提取能量。
背景技术
使用水轮进行机械作业已为人所知。水轮一般地位于河旁的陆地上。河中流动的水使水轮旋转。水轮机械连接到碾磨设备，比如，以碾磨谷物。“上射”水轮是这样一种水轮，其中进水被输送到水轮顶部，并且是利用水桶被运送“越过”水轮的顶部的。下射水轮具有桨，并且是由从水轮下面流过的水流冲击水轮底部的桨，而使之旋转的。
发明内容
依据本发明的第一个方面，提供一种下射水轮，所述下射水轮具有一旋转轴和可围绕旋转轴旋转的桨，其中至少一个桨包括桨叶，当平行于旋转轴观看时，所述桨叶是弯曲的，并且其中弯曲是抛物线。
桨叶的抛物线的作用是，当桨叶离水时，水面处的桨叶表面部分基本垂直于水面。这减少了桨在离水时带出的水量。因此，该水轮具有高能量效率。一般地，所有桨包括弯曲的桨叶。一般地，弯曲的桨叶遍布桨的所有进入水中的部分延伸。
在以下的描述中，“前导(leading)”和“尾随(trailing)”是指水轮的旋转方向。当桨在水中时，桨叶的“前导面”是下游表面，“尾随面”是受水流冲击的上游表面。
优选地，抛物线如此设置，以使得桨叶的尾随面是凹进的。
优选地，桨叶的前导面配备有一鼻形物(nose)，其从桨叶延伸。鼻形物使桨叶的入水平滑，从而减少入水时的能量损失。
优选地，鼻形物位于桨叶的径向外部尖端。
一般地，鼻形物基本是棱锥体的。
可选地，桨叶有一尖端(tip)，并且桨叶的下部如此成形，以使得h∝A3，其中h＝距桨叶尖端的距离，且其中A＝尖端和该距离之间的桨叶表面积。
可选地，桨叶具有用于改变桨叶的有效表面积的装置。
可选地，桨叶具有片状阀，其可移动以改变桨叶的有效表面积。可选地，可以具有多于一个的片状阀。
可选地，桨具有一盖板，其从桨叶的尾随面延伸。在桨叶入水并且在水中行进的时候，盖板防止水溢出桨叶的顶部。
一般地，盖板有排气孔，其用于排出包含在盖板下的所有气体。
可选地，桨包括侧板，其在盖板和桨叶之间，从桨叶的尾随面延伸。当桨叶入水和在水中行进时，侧板减少水经过桨叶侧面的过程。
一般地，侧板基本是三角形的。
依据本发明的第二个方面，提供一种船只，其具有依据本发明第一方面的水轮。
优选地，船只包括两个横向隔开的船体，且水轮装配在两船体之间。一般地，横向设置水轮的旋转轴。
优选地，船体如此成形，以使得沿着每一个船体的外侧壁的流程大于沿着内侧壁的流程。这样，船体起到了机翼的作用，并且船只倾向于在系练束缚的限制范围之内，朝着流动最快的水流移动，从而使船只保持在最佳位置，以便从水流获得大量能量。
可选地，在船只的前部，船体如此成形，以使得船体的内侧壁之间的间隔随着距离靠近水轮而减少。
可选地，在船只的后部，船体如此成形，以使得船体的内侧壁之间的间隔随着距离远离水轮而增加。
一般地，船只包括一起重装置，其适合于升高和降低水轮，以便能够改变水轮的浸没程度。
优选地，船只包括一控制系统，其适合于依据负载的反馈信号来操作起重装置升高或降低水轮。控制系统可以配备在船只上或与船只分离。
可选地，船只包括一液压泵，并且水轮被设置成驱动液压泵。
一般地，船只包括液压输送管道和一潜水式液压联轴节。
可选地，潜水式液压联轴节包括一自由旋转的液压联轴节，其适合于进行360°旋转。
可选地，船只包括一锚和至少一个系链，并且在使用中，系链适合于支撑至少一个液压输送管道。
可选地，船只包括一滑轮系统，其适合于将液压联轴节连接到锚，且滑轮系统可操作以升高和降低液压联轴节。可选地，可将一浮标连接到滑轮系统，并且浮标可作为分离机构设置，以操作滑轮系统升高液压联轴节。
依据本发明的第三个方面，提供一种下射水轮，其具有一旋转轴和可围绕旋转轴旋转的桨，其中至少一个桨包括一桨叶，且其中桨叶的前导面具有一鼻形物，其从桨叶延伸。
可选地，本发明第三方面的水轮包括本发明第一方面的水轮的所有特征。
依据本发明的第四个方面，提供一船只，其具有两个横向隔开的船体和一安装在两船体之间的下射水轮。因此，不是所有的实施例都要求桨具有特殊形状。
依据本发明的第五方面，提供一种下射水轮，其具有一旋转轴和可围绕旋转轴旋转的桨，其中至少一个桨包括一桨叶，当平行于旋转轴观看时，所述桨叶是弯曲的，且其中弯曲如此以使得桨叶出水时带出的水量减少。因此，不是所有的实施例都要求抛物线。
附图说明
现在将要以示例方式来描述本发明的实施例，并且参考附图，其中：
图1显示一本发明的水轮的桨的透视图；
图2显示图1中桨的截面图；
图3显示图1中桨的侧视图；
图4显示图1中桨的鼻形物的透视图；
图5显示图1中桨的部分前导面的视图；
图6显示图1中桨的尾随面的视图；
图7显示图1中桨尖端的距离“h”对跨越桨的距离“x”的曲线图；
图8显示图1中桨的部分尾随面的视图；
图9显示图1中桨的侧视图；
图10显示一具有本发明水轮的船只的俯视图；
图11显示图10中的部分船只的侧视图；和
图12显示图10中船只设置成给一系统提供动力的示意图。
具体实施方式
图1至图9显示一下射水轮100的桨10。桨10包括一桨叶12，其具有一前导面LF和一尾随面TF。如图2和图3所示，当平行于水轮100的旋转轴观看时，桨叶12是弯曲的。弯曲的曲线是抛物线。该弯曲导致桨10离水时带出的水量减少；因此，水轮100具有高能量效率。在这一方面，抛物线弯曲是特别有效的。
桨10还包括一盖板14，其从桨叶12的尾随面TF延伸。盖板14径向地包围桨叶12的顶部，以减少水从桨叶12顶部的溢出量。盖板14不需要完全包围桨10。在本实施例中，盖板14是雨篷式的横向延伸，仅沿一个边缘固定到桨叶12上。在使用中，当桨10入水时，水流冲击桨叶12的尾随面TF，并且盖板14阻碍水流进一步流过桨叶12的顶部。因此，水压在桨叶12的尾随面TF和盖板14之间聚集。水压引起水轮100旋转，使得水流经过桨叶12。在桨叶12浸没，水的表面到达桨叶12的盖板14时，产生最大的能量。
盖板14具有排气孔16，其用于排出包含在盖板14下面的所有气体，从而防止在桨10从水中升起的时候产生真空。
桨10还包括侧板18，其在盖板14和桨叶12之间，从桨叶12的尾随面TF延伸。当桨10入水和在水中行进时，侧板18减少水经过桨10的侧面的过程。侧板18基本是三角形的。“基本是三角形的”不是必需指精确地三角形，而是特别地，斜边可以是弯曲的，如图1所示。基本是三角形的侧板18保证能有大功率传递到桨10，且重量轻，阻力小。
桨10通过轮幅20连接到水轮100的其余部分。
桨叶12具有一径向外部尖端T，并且桨叶12的下部如此成形，以使得h∝A3，其中h＝距桨叶尖端的距离，且A＝尖端和该距离之间的桨叶12的表面积。桨10产生的功率正比于桨10的浸没面积的立方，即功率∝面积3。于是，因为h∝面积3，并且功率∝面积3，因此h∝功率，即水轮100产生的功率正比于桨10的浸没深度。这就大大简化了功率调节，因为不需要复杂的计算。比如，如果需要两倍的功率，就必须使桨10的垂直浸没距离加倍。图7显示了桨叶尖端的距离“h”对跨越桨的距离“x”的曲线图。曲线图的阴影部分代表表面积“A”。
在桨叶12的前导面LF的尖端T处配备了鼻形物22。鼻形物22从桨叶12延伸。鼻形物22使桨叶12的入水平滑，从而减少入水时的能量损失。鼻形物22基本是棱锥体的，外表面轻微凹入，见图4。
如图8和图9所示，桨叶12具有两个片状阀24，其安装(比如，铰接)在桨叶12的尾随面TF上。
片状阀24是用于改变桨叶12的有效表面积的一种装置。片状阀24倾向于直到水冲撞桨叶12时才打开。在桨叶12入水的时候，片状阀24是打开的，于是减少了桨叶12的有效表面积。因此，在入水的时候，水对桨叶12的阻力较低，从而减少了能量损失。水轮100旋转，并且桨叶12移动到某一位置，在该位置下水流推动桨叶12并且关闭片状阀24。这样，水流冲击全部桨叶面积。因此，片状阀24提高了水轮100的效率。
本发明的可替换实施例不包括片状阀。那样的实施例更简单，具有较少的运动部件，因此可能更耐用。
水轮100可安置在陆地上，但在本实施例中，水轮100安装在一浮船P形式的船只上，见图10至图12。可替换地，水轮100也可安装在其它形式的船只上，比如，筏。
参照图10和图11，浮船P有一前面F、一后面R，以及包括两个横向隔开的船体110，水轮100安装在两船体110之间。“横向隔开”是指船体110是并排的。图中还显示了水流方向W。
水轮100一般地大约2米长或更短，直径大约1米，然而，这些尺寸仅仅是示例，并不限制本发明。
每个船体110从船头到船尾纵向地包含一压载舱，这使浮船P能在所有的平面方向上调整到正确的漂浮深度。换句话说，船体110可调整为水平的并且处于恰当的深度，并且每个船体都能如此调整，以保证浮船P正确的行驶，从而使水轮100最佳地浸没在水中。
船体110被前面和后面的三角形板111(比如，碳纤维)结合在一起，以防止出现“平行四边形”变形。
船体110具有外侧壁112和内侧壁114。沿着每个船体110的外测壁112的流程大于沿着内侧壁114的流程。这样，船体110起了机翼的作用，并且浮船P倾向于在系练束缚的限制范围之内，朝着流动最快的水流移动，从而使浮船P保持在一最佳位置，以从水流获得大量能量。要达到这种机翼效果，外侧壁112和内侧壁114的长度差别不需要很大。比如2至3厘米的长度差别就足够了。
水轮100与内侧壁114只有一个很小的间隙，因此，基本上所有流经船体110之间的水都流向水轮100。
船体110具有锥形的末端。特别地，在浮船P的前部F，船体110的内侧壁112的间隔随着距离靠近水轮100而减小。这使浮船P的前部F充当文氏管(venturi)。船体110的前部(船头)的大间隔容纳大量的水，然后大量的水又被压进一个更小的空间。这就导致船体110的船头之间的水位相对于周围的水位上升，结果在水轮100上产生附加的压力，因此输出附加的功率。
在浮船P的后部R，船体110的内侧壁112的间隔随着距离远离水轮100而增大。这意味着将要离开的水散布到一个更大的空间。这就导致船体110的两船尾之间的水位相对于周围的水位要低，这样水就可以快速地从水轮100内排出去。
后部R处水位的减少与前部F处水位的增加合起来，就增加了总水位差。结果，通过水轮100的水有一个净“落差”，该净“落差”增加了水轮100的功率输出。
水轮100具有一轴，其界定了水轮的轴A。水轮的旋转轴设置成横向穿过浮船P。水轮的轴由一包括两个液压起重缸116的起重装置支撑，每个液压起重缸116通过铰链118分别安装在各自船体110上，铰链118位于朝向后部R的位置。
液压起重缸116可操作以用来升高和降低水轮100，从而控制水轮100的浸没程度，水轮的浸没程度影响功率输出。因此，可以控制功率输出以满足要求。铰链118朝向后部R的位置促使前部F浸入水中，并且使水轮100倾向于在输出最大功率时“浸入”。
参照图12，浮船P和水轮100在河流中使用。水轮100用来驱动配备在浮船P上的液压泵120。虽然在本示意图中，液压泵120位于浮船甲板之上，但是一般地，液压泵120、任何控制系统和轮系统都尽可能地位于船体甲板之下，以减小风阻。
浮船P经系链160通过锚150稳定在河床上。
每个船体110都配备有一液压输送管道C1，由各自的系链160支撑(只显示了一个管道和系链)。系链T一般地包括NylonTM经纱。每个管道C1的末端都连接到泵120。每个管道C1的另一端都连到一潜水式360°自由旋转的联轴节170。
联轴节170也连接到另一液压输送管道C2(只显示了一个)，其连接到配备在陆地L上的发动机M上。因此，泵120和发动机M之间的液压回路完成了。发动机M驱动一系统S，可以是任何系统，比如，一供暖系统、电冰箱、空调、谷物碾磨机等。
液压回路包括弱环液压系统(weak link hydraulics)。为了保护环境，使用的是生物可降解的液压油。
发动机M和泵120可以是任何合适的高压发动机/泵，比如，一种标准的市场上可获得的农用高压液压发动机/泵。或者，也可使用航空泵/发动机。
360°自由旋转的联轴节使得可以在潮汐河流或其它有逆流的河流中，足以自顾且无人看管地使用浮船P和水轮100。通过把液压联轴节170和输送管C1、C2放置于水下，可以减小风阻。
滑轮180位于锚150和联轴节170之间。在滑轮180上系有一浮标B，浮标B充当滑轮180的释放装置，这样可以升高联轴节170，比如，为了维修。浮标B也可用来警告接近的船只。
一反馈装置用来控制水轮100的浸没程度，该浸没程度是系统S所需的功率的函数。反馈装置利用从发动机M返回的流体的压力，来决定水轮100需要浸没的程度，从而相应地控制液压起重缸116。桨叶12浸没面积越深，产生的功率就越大。因此，水轮100产生的功率可以匹配系统S要求的功率。控制水轮100的浸没程度也可以减少展开阻力(deployment drag)，并且可以在洪水或低需求时限制施加于该装置上的压力。如果自封液压系统出现故障，一旁通阀也可确保维持前述状况。可选地，当没有连接系统S时，反馈装置可设置成将水轮100升高至完全出水。
本发明提供了一种低成本、低维护费用、环保的能量产生方案。本发明有许多用途，包括在能源贫瘠的国家，作为不可靠的柴油发电机的替代品来产生能源。本发明也可用在任何有水流的地方，来提供清洁、可再生能源。
一般地，水轮100大约能产生5KW的功率，并且使用寿命有大约10年。
可选地，在浮船P上可放置一小电动机。电动机可由水轮100驱动，当需要的时候，电动机也可用来移动浮船P。
可选地，可以利用自动装配的扁平组件来提供水轮100，其中的每个部件都可以手工运送。
在不脱离本发明范围的情况下，可做出修改和改进。
比如，桨叶12可以不用具有抛物线形弯曲。其它形状，比如，圆曲线弯曲也可减少桨10离水时带出的水量，因此也具有高能量效率。
360°自由旋转联轴节不是必需的。对于方向恒定的水流，简单的锚和系链就足够了。
附图没有按比例绘制。图10的船体的形状只是能获得机翼功能的一个示例形状，也可使用其它形状。特别地，船体110可以比图10中所示的更薄，角度更大。
船体并不是必须具有锥形的船首或锥形的船尾，或两者。如果船体只有锥形的船首或只有锥形的船尾，仍然存在能导致水通过水轮100“落下”的水位差。

Claims (28)

1、一种下射水轮，其具有一旋转轴和可围绕所述旋转轴旋转的桨，其中至少一个桨包括一桨叶，当平行于所述旋转轴观看时，所述桨叶是弯曲的，且其中所述弯曲是一抛物线。
2、如权利要求1所述的水轮，其中所述抛物线如此设置以使得所述桨叶的一尾随面是凹入的。
3、如权利要求1或权利要求2所述的水轮，其中所述桨叶的一前导面配备有一鼻形物，所述鼻形物从所述桨叶延伸。
4、如权利要求3所述的水轮，其中所述鼻形物位于所述桨叶的一径向外部尖端。
5、如权利要求3或权利要求4所述的水轮，其中所述鼻形物基本是锥体的。
6、如任一前述权利要求所述的水轮，其中所述桨叶具有一尖端，且其中所述桨叶的下部如此成形以使得h∝A3，其中h＝距所述桨叶尖端的距离，且A＝所述尖端和所述距离之间的所述桨叶的表面积。
7、如前述任一权利要求所述的水轮，其中所述桨叶配备有用于改变所述桨叶的有效表面积的装置。
8、如权利要求7所述的水轮，其中所述桨叶具有一片状阀，其可移动以改变所述桨叶的表面积。
9、如任一前述权利要求所述的水轮，其中所述桨具有一盖板，其从所述桨叶的尾随面延伸。
10、如权利要求9所述的水轮，其中所述盖板具有排气孔。
11、如权利要求9或权利要求10所述的水轮，其中所述桨包括侧板，所述侧板在所述盖板和所述桨叶之间，从所述桨叶的尾随面延伸。
12、如权利要求11所述的水轮，其中所述侧板基本是三角形的。
13、一种船只，其具有一如前述任一权利要求所述的水轮。
14、如权利要求13所述的船只，其包括两个横向隔开的船体，且其中所述水轮安装在所述两个船体之间。
15、如权利要求14所述的船只，其中所述船体如此成形以使得沿着每个船体的外侧壁的流程大于沿着内侧壁的流程。
16、如权利要求14或权利要求15所述的船只，其中，在所述船只的前部，所述船体如此成形以使得所述船体的内侧壁之间的间隔随着距离靠近所述水轮而减少。
17、如权利要求14至16中任一权利要求所述的船只，其中，在所述船只的后部，所述船体如此成形以使得所述船体的内侧壁之间的间隔随着距离远离所述水轮而增加。
18、如权利要求13至17中任一权利要求所述的船只，其中所述船只包括起重装置，所述起重装置适合于升高和降低所述水轮。
19、如权利要求18所述的船只，其包括一控制系统，所述控制系统适合于根据一来自负载的反馈信号，来操作所述起重装置以升高或降低所述水轮。
20、如权利要求13至19中任一权利要求所述的船只，其中所述船只包括一液压泵，且其中所述水轮设置成驱动所述液压泵。
21、如权利要求20所述的船只，其包括液压输送管道和一潜水式液压联轴节。
22、如权利要求21所述的船只，其中所述潜水式液压联轴节包括一适合于进行360°旋转的自由旋转液压联轴节。
23、如权利要求21或权利要求22所述的船只，其中所述船只包括一锚和至少一个系链，且其中在使用中，所述系链适合于支撑至少一个所述液压输送管道。
24、如权利要求23所述的船只，其包括一滑轮系统，所述滑轮系统适合于将所述液压联轴节连接到所述锚，其中所述滑轮系统可操作来升高和降低所述液压联轴节。
25、如权利要求24所述的船只，其包括一释放机构，所述释放机构用来操作所述滑轮系统以升高所述液压联轴节。
26、一种下射水轮，其具有一旋转轴和可围绕所述旋转轴旋转的桨，其中至少一个所述桨包括一桨叶，且其中所述桨叶的一前导面配备有一鼻形物，所述鼻形物从所述桨叶延伸。
27、一种船只，其具有两个横向隔开的船体和一下射水轮，所述下射水轮安装在所述两个船体之间。
28、一种下射水轮，其具有一旋转轴和可围绕所述旋转轴旋转的桨，其中至少一个所述桨包括一桨叶，当平行于所述旋转轴观看时，所述桨叶是弯曲的，且其中所述弯曲的弯曲度设置成减少所述桨叶离水时带出的水量。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101970854A (zh) * 2007-12-19 2011-02-09 N·A·史密斯 从水流中获取能量的设备

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2913070A1 (fr) * 2007-02-26 2008-08-29 David Adrian Systeme de production d'energie hydroelectrique par transformation de l'energie cinetique d'un courant d'eau
GB0724579D0 (en) * 2007-12-18 2008-01-23 Hydreau Ltd Waterwheel
DE102008032626A1 (de) * 2008-07-11 2010-01-14 Voith Patent Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Wartung eines Meeresströmungskraftwerks
ES2379258B1 (es) * 2009-09-08 2012-11-05 Leopoldo Alandete Jurado Sistema para aprovechamiento de parte del potencial energético de una corriente de agua mediante rueda hidráulica
JP5690116B2 (ja) * 2010-11-04 2015-03-25 川崎重工業株式会社 水流発電設備
GB201200748D0 (en) * 2012-01-17 2012-02-29 Elphinstone Gareth Tidal energy system
WO2014122731A1 (ja) * 2013-02-05 2014-08-14 株式会社音力発電 発電システム
RU189385U1 (ru) * 2018-12-06 2019-05-21 Сергей Николаевич Ровенский Бесплотинная плавучая гидроэлектростанция
US11920552B2 (en) 2020-07-06 2024-03-05 Yourbrook Energy Systems Ltd. Turbine with dynamic blades

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4446378A (en) * 1981-07-02 1984-05-01 Jose Martinez Parra System for the generation of electrical energy by utilizing the kinetic energy of seawater
CA1202545A (en) * 1983-12-16 1986-04-01 Michael Zudel Method and apparatus for generating hydroelectric power for low head waterways
US5440175A (en) * 1993-07-06 1995-08-08 Mayo, Jr.; Howard A. Waterwheel-driven generating unit
US5735665A (en) * 1994-04-18 1998-04-07 Kang; Han Sol Reaction hydraulic turbine
DE19648933A1 (de) * 1996-08-31 1998-03-05 Stefan Hill Wasserkraftwerk
CN1323950A (zh) * 2001-06-08 2001-11-28 高德瑜 水力涡轮机系统
EP1522723A1 (de) * 2003-10-06 2005-04-13 Ihrenberger, Adolf, Dipl.-Ing. (FH) Zelle für Wasserradturbine
ATE497103T1 (de) * 2005-06-07 2011-02-15 Produtora De En Electrica Por Hidro Reaccao Unipessoal Lda Peehr Katamaran mit zwei profilierten pontons, die ein wasserrad für niedrige fallhöhen unterstützen, welche auch als brücke dienen.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101970854A (zh) * 2007-12-19 2011-02-09 N·A·史密斯 从水流中获取能量的设备
CN101970854B (zh) * 2007-12-19 2014-11-26 N·A·史密斯 从水流中获取能量的设备

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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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