CN102852697A - 水流发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水流发动机，旨在提供一种能量转化效率高，可大量获取水流能，稳固漂浮于有水流的水面上的水流动能转化装置。该装置包括船体(1)、水轮轴(3)穿过船舷的水轮(2)、水轮轴(3)能与船体内的变速装置(8)和发电机(5)轴传动链接，所述的水轮(2)在船体的外侧设有浮辊(6)、浮辊(6)是与水轮轴共轴线中空的旋转体，浮辊(6)的周围表面有与其连成一体，均匀分布的叶片。浮辊浮在水面所产生的浮力可支撑整个水轮(2)的自重。该装置锚泊在江河、海洋等有水流的水面上，可有效地将水流动的动能转化成水轮轴转动的机械能，该装置可带动发电机运转发电，从而给人们提供一种巨大的可再生的廉价的清洁能源。

Description

水流发动机

所述技术领域

本发明是关于水流能利用的装置，具体涉及一种浮于水面能将江河、海洋流动的水流的动能转化成能为人们利用的机械能尽而转化成电能的装置。

背景技术

自然界中存在着大量的水流，具有很大的动能，它是取之不尽用之不竭的可再生的新能源。海洋中大量的海水按照一定的规律时刻不断地流动着海流，江河入海口附近也有潮流，大江、大河也有从上游向下游流动的水流，目前人们对这些水流还没有广泛地开发利用。人们曾设计了一些水流能利用的装置，但其转化效率太低。近年来，美国研制成一种驳船式海流发电站。它是在船舷的两侧各装着一个巨大的水轮，海流推动水轮转动，带动发电机发电。见崔金泰编著的《奇妙的能源》一书第131页，湖北少年儿童出版发行，书号：ISBN7-5353-0581-4。

因为海流的流量虽然很大，但流速却较小，要想获取较大的水流能，必须截获垂直于水流方向的大截面的水流，而驳船式海流发电站其船舷两侧的水轮的尺寸受到很大限制，因为船体承载较大的载重，船体的稳定性也变得极差，同时水轮轴和船体上的轴套受到很大的径向压力，对水轮轴和船体都极为不利，因而这种驳船式水流发电站其水轮及叶片不可能制造得太大，所以虽然该驳船式海流发电站使用较大的驳船却不能获取很大的垂直于水流方向的大截面的水流能。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够漂浮在水面上的水轮的水流发动机，其水轮浸入水面下部分所产生的浮力能够支撑水轮的自重，从而使水轮的重量不作用在船体上，减小船体的截荷，及水轮轴的受力，进而使较小的船体两侧可安装较大的水轮，获取更大的水流能，同时，使整个装置更稳固地漂浮在有水流的水面上，从而提供一种更有效更大范围地收集水流能的水流发动机。

为了克服现有技术中的不足，本发明采用了下述技术方案：置于船体两侧的水轮，其水轮轴穿过船体两侧的船舷并伸入船体内，水轮轴端可以与船体内的变速装置轴相连再与发电机轴相连，还可将水轮轴与机械设备的动力输入轴相连，船体通过设置在船体上的锚系系统锚舶在有水流的水面上，水流从船体的前端向船体的后端流动，冲击水轮的叶片，带动水轮轴转动输出机械能，所述的水轮设有与水轮轴同轴线的浮辊，浮辊周边均匀地定位连接着多个叶片，浮辊为与水轮轴同轴线的旋转体，浸没在水面下部分的浮辊及叶片所产生的浮力可支撑水轮的自重。

所述的水面水流发动机其船体是由两个或两个以上的船体相互间隔地并排在一起而构成的双船体或多体船，相邻两个船体通过连接架定位连成一体，相邻两船体之间设有水轮，水轮轴的端部穿过船舷上的轴孔和船体内的升速装置与发电机轴传动连接。

所述的浮辊可以制造成其轴向长度大于直径的中空的两端密封的圆桶形，并与水轮轴共轴线，浮辊周围的叶片向着其运转的方向的逆方向弯曲。

相邻两船体之间的下方设置集流板，集流板的一边设置在船体后部的水轮的下方，其两端通过铰链分别和相邻两船体活动连接，集流板另一边置于船前部的下方，并在集流板上设有吊环，通过升降绳与设置在船体上的卷扬机相连。

由于在水轮轴周围设置了浮辊，使水轮能漂浮在水面上，从而不必将船体设计得太大，同时减小了水轮对水轮轴的作用力，因而可以使水轮制造得很大，水轮周围的叶片也能制造得很大，从而能获取较多的垂直于水流方向大截面的水流的能量。

将该装置设置双体船或多体船，可使两船体之间的水轮轴端与船舷上轴孔间的作用力减小，从而能使水轮制造得更长，获取垂直于水流方向的较宽水域的水流能。

在相邻两船体之间的下方设置集流板，并使远离水轮的一边，低于水轮下方的一边，将其置于水的深层，可使来自远离水轮的一边的水流沿着集流板将较深处的水流沿着集流板的上表面汇集在水轮下方的叶片上，从而使水流通过叶片的流速更大，更有利于提高利用水流能的效率。

附图说明

图1是本发明所述的水流发动机第一个实施例的侧面图。

图2是图1的俯视图。

图3是所述的水流发动机第二个实施例的立位图。

图4是所述的水流发动机第三个实施例的俯视图。

图5是图4的A-A剖视图。

图6是图5的右视图。

图中1船体、2水轮、3水轮轴、4叶片、5发电机、6浮辊、7连接架、8变速装置、9锚链、10锚、11铰锚机、12集流板、13铰链、14吊环、15升降机、16升降绳。

具体实施方式

图1是本发明所述的水流发动机的侧面图，图2是图1的俯视图，其中部分被剖开。图中示出了在船体1的船舷两侧各装着一个水轮2，水轮2的水轮轴穿过设于船舷上的轴孔与船体1内的变速装置8轴相连，再与发电机5轴相连，伸于船体1外侧的水轮轴3周围还设有浮辊6，浮辊6是和水轮轴3轴对称的园管其两端用环形园板焊接成一体，使浮辊6内构成一密封的空间。浮辊6的周围设置六个与水轮轴对称的叶片4，水轮2浸没于水体内的部分所产生的浮力与水轮2的自重数置相等，此时水轮轴3处于水面以上。装于船头上的铰锚机11通过锚链9将锚10抛于水底下的泥层内，使水流发动机锚泊于有水流的水面上，船头对着水流方向。浮于水面的水轮2在水流的冲击下使水轮2下方的叶片4向着水流方向推动，从而使水轮2转动并通过水轮轴3带动船体1内的变速装置8的轴进而带动发电机的轴转动，使发电机5发电，发电机5所发的电通过输变电系统将电输送到岸上供用户使用。

图3是所述的水流发动机第二个实施例的立位图。图中示出了在双体船的两船体1之间设置一水轮2，水轮轴周围有与水轮轴3对称并与其连成一体的浮辊6，浮辊6周围有六个与水轮轴对称并与浮辊6连成一体的叶片4。叶片4向着它运转方向的反方向弯曲。水轮轴3的两端分别穿过两船体1之间的船舷上的轴孔，水轮轴3其中一端与安装在船体1内的升速齿轮箱的轴连接，再与发电机的轴连接，发电机的接线柱与输变电系统的电缆相连，再将电通过电缆输出到岸上供用户使用，两船体1之间的水面以上通过连接架7将其连成一体；两船体1的船头分别设有锚系系统，将水流发电船锚泊在有水流的水面；当水流从船艏向船艉流动时，两船体1之间的水轮2其水面以下的叶片4被水流冲击，顺着水流向着船艉运动，从而使水轮2不断转动带动发电机发电。

所述的水流发动机不限于两个船体，它还可以设计成两个以上的相互间隔的并排在一起的多体船，相邻两船体连成一体，各两船之间分别装有水轮，水轮轴与船体内的升速齿轮箱与发电机轴传动连接。

所述的水轮不限于在相邻两船体之间安装，在置于两边船体外侧的船舷上还可以安装水轮，其水轮轴穿过船体外侧的船舷上的轴孔通过轴传动装置与船体内的发电机轴相连。

图4是水流发动机的第三个实施例的俯视图；图5是图4的A-A剖视图；图6是图4的右视图。图中示出了在两船体1之间的后方安装一水轮2，水轮轴两端分别穿过两船体之间的船舷上的轴孔通过增速齿轮箱与发电机轴连接，发电机的接线柱通过导线与用电设备电连接；相邻两船体1其水面以上通过连接架7连成一体。两船体1的下方设有一集流板12，集流板12是一矩形的板面，它的一边安装在船后方的水轮2的下方，其两端通过铰链13分别和两船下方的铰链铰接在一起，集流板12的另一边置于船前部的下方，并设有吊环14通过升降绳16与船上的卷扬机相连。控制卷扬机15的转动方向能使集流板12围绕铰链轴转动，控制集流板12置于船下方一边的高度；两船头设有铰锚机11，通过锚链9与置于水下泥层内的锚10相连；当水流从船艏向船艉方向流动时，水流沿集流板12的上表面流动，并将水流汇集在水轮2下方的叶片4上，使流过叶片4的水流速更大，水轮2获取的功率更大，从而使发电机5发出更多的电。

Claims (6)

1.一种水流发动机，包括船体(1)、置于船体(1)两侧的水轮(2)，其水轮轴(3)穿过船体两侧的船舷在船体内设有轴连接装置，船体(1)通过锚系系统锚铂在有水流的水面上，使水流从船体(1)的前方向船体(1)的后方流动，水流冲击水轮的叶片(4)，带动水轮转动，输出机械能，其特征是：所述的水轮(2)设置与水轮轴对称的浮辊(6)，浮辊(6)周边均匀地定位连接着多个叶片(4)，浮辊(6)为与水轮轴同轴心的旋转体，浮辊(6)及叶片(4)浸没在水下部分所产生的浮力可支撑水轮(2)的自重。

2.根据权利要求1所述的水流发动机其特征是：所述的水流发动机为轴向长度大于直径的中空的两端密封的圆桶型。

3.根据权利要求1所述的水流发动机其特征是所述的浮辊(6)周围的叶片向着它运转的方向的反方向弯曲。

4.根据权利要求1所述的水流发动机其特征是：所述的船体(1)是两个或两个以上的船体(1)相互间隔地并排在一起构成的双体船或多体船，相邻两船体(1)之间通过连接架(13)定位连成一体，船体(1)两侧或相邻两船体之间设置水轮(2)。

5.根据权利要求4所述的水流发动机，其特征是：在相邻两船体(1)的下方设置集流板(12)集流板(12)的一边设置于船体(1)后部的水轮(2)的下方，其两端设置铰链(13)分别和相邻两船体(1)活动相连，集流板(12)另一边置于船体(1)前部的下方，集流板(12)两端设置吊环(14)通过升降绳(16)与设置在船体(1)上的升降机(15)相连。

6.根据权利要求1至5项的任何一项所述的水流发动机，其特征是：所述的水流发动机的轴连接装置与船体内的变速装置的轴传动连接再与发电机(5)的轴传动连接，而构成水面水流发电船。

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