CN104329203A - 引力式龙卷水轮发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水力发电机的技术领域，具体涉及一种引力式龙卷水轮发动机；包括设置于船体底部的水轮机，所述水轮机还包括水轮机进水仓，所述水轮机包括中轴、叶轮以及与中轴连接的轴承，所述水轮机一端还连接有竖直设置的导流管，所述导流管内壁盘旋而下缠绕设有三根盘旋管，在所述导流管的另外一端连接出水管，在出水管与导流管连接处设置水泵，水泵连接有潜水电动机，所述水泵和潜水电动机均设置在一个机座上，在所述水泵上方设置小口向下的锥筒形的进水斗；采用本发明技术方案的引力式龙卷水轮发动机，获取较大水流能量、成本低。

Description

引力式龙卷水轮发动机

技术领域

本发明涉及一种水力发电机的技术领域，具体涉及一种引力式龙卷水轮发动机。

背景技术 

埃克曼漂流是指理想化的无边界、无限深和密度均匀的海洋，因海面受稳定的风长时间吹刮，出现铅直湍流而产生的水平湍流摩擦力，与地转偏向力平衡时出现的海流。由于海面风力对海水的搅拌混合，使风的动量通过海面传给表面的海水后，因海水的粘滞性，依次传给下层的海水，使后者也流动起来。由于地转偏向力的作用，在北（南）半球，埃克曼漂流的表面流速，偏于风向右（左）方45°。表层以下的海水随着深度的增加，流向不断右（左）偏，流速也不断减小，直至某深度处流向和表面流向完全相反时，流速便约为表面流速的4%。此深度称为摩擦影响深度。

洋流又称海流，海洋中除了由引潮力引起的潮汐运动外，海水沿一定途径的大规模流动。引起海流运动的因素可以是风，也可以是热盐效应造成的海水密度分布的不均匀性。前者表现为作用于海面的风应力，后者表现为海水中的水平压强梯度力。加上地转偏向力的作用，便造成海水既有水平流动，又有垂直流动。其中盛行风是风海流的主要动力。由于海岸和海底的阻挡和摩擦作用，海流在近海岸和接近海底处的表现，和在开阔海洋上有很大的差别，海洋中水的流速随着深度的增加，水的流速越小。

现在再来看这个水流产生的漩涡，假如没有地转偏向力的话，那么水流将会沿着从中心出发的放射状线条流入，流入速度方向指向中心。例如在著名的赤道之国厄瓜多尔的赤道线上，用漏斗注水实验时，水流呈垂直下降而不形成漩涡。在北半球，流入速度方向偏右，所以流入的水流速度方向指向中心偏右位置，这就形成了逆时针的漩涡。同理在南半球形成顺时针漩涡。漩涡无处不在，可以说有差异的地方就有形成漩涡的可能。漩涡是两股或两股以上方向、流速、温度等存在差异的能量（如气流、水流、电流等）相互接触时互相吸引而缠绕在一起形成的螺旋状合流。合流在漩涡平面轴线方向形成一进一出的出入口。在入口处，合流被吸入；在出口处，合流被喷出。现在自然天气现象中的水龙卷可以简单地定义为“水上的龙卷风”，水龙卷能吹翻小船，毁坏船只，当吹袭陆地时就有更大的破坏，并夺去生命，可想而知，自然天气现象中出现的水龙卷威力之大。

通过对自然现象的了解，我们知道，虽然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，因此美国设计有驳船式海流发电站，船舷两侧装着巨大的水轮，在海流推动下不断地转动，进而带动发电机发电。这种发电船的发电能力约为5万千瓦，发出的电力通过海底电缆送到岸上。当有狂风巨浪袭击时，它可以驶到附近港口避风，以保证发电设备的安全，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，且其仅靠海流的推动转动，进而带动发电机发电，却不能获取很大的水流能量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种获取较大水流能量、成本低的引力式龙卷水轮发动机。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种引力式龙卷水轮发动机，包括设置于船体底部的水轮机，所述水轮机包括水轮机进水仓，所述水轮机还包括中轴、叶轮以及与中轴连接的轴承，所述水轮机一端还连接有竖直设置的导流管，所述导流管内壁盘旋而下缠绕设有三根盘旋管，在所述导流管的的另外一端连接出水管，在出水管与导流管连接处设置水泵，水泵连接有潜水电动机，所述水泵和潜水电动机均设置在一个机座上，在所述水泵上方设置小口向下的锥筒形的进水斗。

采用上述技术方案的引力式龙卷水轮发动机具有如下优点：在洋流的作用下，由于在导流管的靠近海面的一端的水的流速度大于导流管底部的水流的流速，水通过导流管内，通过设置的潜水电动机和水泵的作用，在向下引力的作用配合水流盘旋而下并在盘旋管内、外壁的作用下形成漩涡的作用下，进而通过获得较大的水流能量带动水轮机发电，从而获取了较大水流的能量，其中，设置在水泵上方的小口向下的锥筒形的进水斗，改变了水流的截面面积，局部水流流速改变，有助于向下引力利用水流的能量，进一步，采用本发明的引力式龙卷水轮发动机成本低、不占用陆地，耗能低。

作为优选方案，为了方便安装和使用，且防止导流管局部损坏后方便更换，所述导流管由多根管道连接而成，在管道的端部设置导流管结合盘，每两根管道通过导流管结合盘连接起来。

作为优选方案，考虑到连接的方便性，在所述导流管结合盘上设置连接孔，导流管结合盘采用螺栓连接。

作为优选方案，为了连接更加方便，同时有助于控制水轮机的水位，所述水轮机通过连接水轮机支架与船体底部连接。

附图说明   

图1为本发明的引力式龙卷水轮发动机的结构示意图；

图2为本发明的引力式龙卷水轮发动机的导流管的结构示意图；

图中：1-水轮机进水仓，2-导流管，3-潜水电动机，4-出水管，5-机座，6-水泵，7-进水斗，8-垫圈，9-导流管结合盘，10-水轮机，11-水位线，12-水轮机支架，13-连接盘，14-盘旋管。

具体实施方式   

下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明： 

如图1和图2所示：本发明提供一种引力式龙卷水轮发动机，包括设置于船体底部的水轮机10，水轮机10包括水轮机进水仓1，水轮机还包括中轴、叶轮以及与中轴连接的轴承，轴承设置于轴承盒（图中未画出）内，轴承盒在导流管2内与导流管2的盘旋管14一端结合，中轴的顶端在导流管2内，叶轮的个数设为14个，水轮机10一端还连接有竖直设置的导流管2，导流管2内壁盘旋而下缠绕设有三根盘旋管14，在导流管2的的另外一端连接出水管4，在出水管4与导流管2连接处设置水泵6，水泵6连接潜水电动机3，水泵6和潜水电动机3均设置在一个机座5上，在水泵6上方设置小口向下的锥筒形的进水斗7。导流管2由多根管道连接而成，在管道的端部设置导流管结合盘9，每两根管道通过导流管结合盘9连接起来，管道可采用耐海水腐蚀材料如铜合金、钛及其合金、特种不锈钢制成，在导流管结合盘9上设置连接孔，导流管结合盘9采用螺栓连接，水轮机10通过连接水轮机支架12与船体底部连接。另外，在水轮机10的底部还可以设置一个叶轮，增加对水流作用的利用，该叶轮与中轴的底部结合。

作为优选，还可以在导流管结合盘9之间设置垫圈8，起到密封作用。进一步，所述水轮机10的水轮机进水仓1顶部为水位线11，在水轮机支架12上设置连接盘13，在连接盘13设置孔，便于将连接盘与船体底部连接。

作为优选，考虑到为了给水轮机10产生持续不断的助力，提高装置效率，还可以在水轮机10的中轴上套装飞轮。

作为优选，水泵6的外部的壳体设置为圆弧状，方便安装进水斗7。

使用的时候，船上的锚抛出，将水泵6和两台25千瓦的潜水电动机3安装于机座5上，连接盘13连接到船体底部，通过将在洋流的作用下，水通过导流管2内，并经过三根盘旋管14的作用，通过潜水电动机和水泵的作用，在导流管内排出，在向下引力的作用下配合水流盘旋而下的漩涡的作用下，进而通过获得较大的水流能量带动水轮机发电。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。 

Claims (4)

1.一种引力式龙卷水轮发动机，包括设置于船体底部的水轮机，所述水轮机包括水轮机进水仓，其特征在于：所述水轮机还包括中轴、叶轮以及与中轴连接的轴承，所述水轮机一端还连接有竖直设置的导流管，所述导流管内壁盘旋而下缠绕设有三根盘旋管，在所述导流管的的另外一端连接出水管，在出水管与导流管连接处设置水泵，水泵连接有潜水电动机，所述水泵和潜水电动机均设置在一个机座上，在所述水泵上方设置小口向下的锥筒形的进水斗。

2.根据权利要求1所述的引力式龙卷水轮发动机，其特征在于：所述导流管由多根管道连接而成，在管道的端部设置导流管结合盘，每两根管道通过导流管结合盘连接起来。

3.根据权利要求2所述的引力式龙卷水轮发动机，其特征在于：在所述导流管结合盘上设置连接孔，导流管结合盘采用螺栓连接。

4.根据权利要求1或3所述的引力式龙卷水轮发动机，其特征在于：所述水轮机通过连接水轮机支架与船体底部连接。