CN110017235A - 一种横卧式水轮系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种横卧式水轮系统，包括水轮机构和机架，所述水轮机构主要由主轴和沿所述主轴的周向及长度方向而排布的若干叶片组成，所述水轮机机构通过多个轴座组件以横向装配在所述机架上，所述机架用作将所述水轮机构以横卧方式排布在流动水域，横卧在流动水域的所述水轮机构的主轴露出水面、主轴周向上所排布的各叶片在水流推力作用下而交替浸入水中，在水流推力作用下所述水轮机构在所述机架上产生周向转动的做功动作。本发明大大降低了水轮机构的旋转阻力，使得水轮机构在较为平静的水域中就能够将水流推力转换为周向转动的做功动作，无需建坝形成水位高度差，在无需建坝的环境中就能够稳定、持续、有效的实现水能转换，可推广前景好。

Description

一种横卧式水轮系统

技术领域

本发明涉及水能利用技术，具体是一种横卧式水轮系统。

背景技术

水能作为一种清洁、绿色能源，其取之不尽用之不竭。水能利用是指将水流的势能转化为机械的动能，再由机械动能而实现发电等做功。

我国国土面积辽阔，境内水域资源丰富，待开发水能储量巨大。

目前，主流的水能利用技术是以筑坝的方式通过水位高度差而实现能量转换的，最典型的就是水力发电系统，例如我国举世闻名的“三峡工程”等。

筑坝方式的水能利用需要在流动的水域（主要指江、河水域）选址建坝，其不适宜在偏远的小流量水域建设，整个工程也存在建设工程浩大、造价成本高昂、对生态环境造成破坏等技术问题。

中国专利文献公开了多种以无需建坝就能够实现水能利用的技术，例如中国专利文献公开的“浮漂水轮机”（公开号CN 1099460A，公开日1995年03月01日）、“舟载卧式水轮机动力装置”（公开号CN 101825049A，公开日2010年09月08日）、“超大型水力发电站”（公开号CN 102878007B，公开日2015年05月27日）等。这些无需建坝就能够实现水能利用的技术，是将水轮机构的主轴和叶片一同浸入流动水域中而以水流推力进行能量转换做功的。将水轮机构的主轴和叶片一同浸入流动水域中的做功方式，主要适用于具有明显水位高度差的做功环境，因为这样才有有力的冲击力；在较为平静的流动水域中，水流推力作用于水轮机构的主轴和叶片上时，则会存在较大的旋转阻力而使得水轮机构的转动频率及转动力偏低，难以稳定、持续的有效驱动发电机构等进行做功，无法推广应用。

发明内容

本发明的技术目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种在无需建坝的环境中就能够稳定、持续、有效的实现水能转换利用的横卧式水轮系统。

本发明的技术目的是通过下述技术方案实现的：一种横卧式水轮系统，包括水轮机构和机架，所述水轮机构主要由主轴和沿所述主轴的周向及长度方向而排布的若干叶片组成，所述水轮机机构通过多个轴座组件以横向装配在所述机架上，所述机架用作将所述水轮机构以横卧方式排布在流动水域，横卧在流动水域的所述水轮机构的主轴露出水面、主轴周向上所排布的各叶片在水流推力作用下而交替浸入水中，在水流推力作用下所述水轮机构在所述机架上产生周向转动的做功动作。

作为优选方案之一，所述水轮机构的叶片为弯曲的弧型状，排布在主轴上的各叶片以弯曲的内侧面迎合于水流的流动方向。

作为优选方案之一，所述水轮机构主轴上所排布的叶片按周向上的配合关系而分为多组，每一组中的各叶片在周向上均匀排布，且每一组中的各叶片以内侧型线相切于主轴外壁面的方式周向排布，所述主轴上的相邻两组叶片在周向排位上形成错位排布。进一步的，每一组中的叶片为三片。所述主轴上的叶片组为偶数。

作为优选方案之一，所述水轮机构以可升降结构装配在机架上，所述机架为旋转式门型架结构，所述旋转式门型架结构的机架主要由多根立柱一和一根旋转滚筒组成；多根立柱一按照流动水域的流向而以间距并排方式竖立固定在水能利用区域内，每根立柱一的上部设置有滚筒支座、且各立柱一上的滚筒支座相对应，除此之外，其中一根立柱一上设置有能够驱动所述旋转滚筒周向旋转的驱动机构，所述驱动机构为电动机或摇动手柄，所述电动机或摇动手柄的输出端具有小齿轮盘；所述旋转滚筒横向装配在各立柱一的滚筒支座上，所述旋转滚筒对应于驱动机构的端部安装有与所述小齿轮盘相啮合的大齿轮盘，所述旋转滚筒在驱动机构的驱动力作用下能够在滚筒支座上产生周向旋转，所述旋转滚筒上绕布有对应于安装水轮机构的轴座组件一的吊绳一，所述旋转滚筒上的吊绳一与对应的轴座组件一连接，所述安装水轮机构的各轴座组件一以直线滑动结构装配于对应的立柱一上，周向旋转的所述旋转滚筒通过所述吊绳一而上升或下降所述水轮机构。进一步的，所述旋转式门型架结构的机架上安装有发电机构，所述发电机构至少具有发电机；所述发电机对应于所述水轮机构以直线滑动结构装配于对应的立柱一上、且与旋转滚筒上的对应吊绳一相连接，周向旋转的所述旋转滚筒通过所述吊绳一而上升或下降所述发电机，所述发电机通过联轴器或转换轮以增速结构连接在所述水轮机构的主轴上，由周向旋转的所述水轮机构驱动所述发电机进行发电做功。和/或，所述旋转式门型架结构的机架上安装有泵水机构，所述泵水机构至少具有水泵、进水腔和输水管道；所述水泵对应于所述水轮机构以直线滑动结构装配于对应的立柱一上、且与旋转滚筒上的对应吊绳一相连接，周向旋转的所述旋转滚筒通过所述吊绳一而上升或下降所述水泵，所述水泵通过联轴器或转换轮以增速结构连接在所述水轮机构的主轴上，由周向旋转的所述水轮机构驱动所述水泵进行泵水做功；所述进水腔连接在所述水泵上、且在水泵做功时延伸至水能利用区域内的水中；所述输水管道连接在所述水泵上、且延伸至用水处。再进一步的，所述发电机构主要由增速器、发电机、整流器、蓄电池组成。所述泵水机构主要由增速器、水泵、进水腔和输水管道组成。

作为优选方案之一，所述水轮机构以可升降结构装配在机架上，所述机架为固定式门型架结构，所述固定式门型架结构的机架主要由多根立柱三和一根横梁二组成；多根立柱三按照流动水域的流向而以间距并排方式竖立固定在水能利用区域内；所述横梁二横向固定在各立柱三的上部，所述横梁二上安装有至少一副能够上升或下降所述水轮机构的起吊机构，所述起吊机构主要由小型吊车、定滑轮二和吊绳三组成，所述小型吊车和定滑轮二分别装配在所述横梁二上，所述吊绳三的一端与小型吊车连接、另一端绕过所述定滑轮二而与安装水轮机构的对应轴座组件四连接，所述水轮机构上的各轴座组件四以直线滑动结构装配于对应的立柱三上。进一步的，所述固定式门型架结构的机架上安装有发电机构，所述发电机构至少具有发电机；所述发电机对应于所述水轮机构以直线滑动结构装配于对应的立柱一上、且与横梁二上的对应起吊机构的吊绳三相连接，所述发电机所对应的起吊机构与所述水轮机构所对应的起吊机构同步动作，所述发电机通过联轴器或转换轮以增速结构连接在所述水轮机构的主轴上，由周向旋转的所述水轮机构驱动所述发电机进行发电做功。和/或，所述固定式门型架结构的机架上安装有泵水机构，所述泵水机构至少具有水泵、进水腔和输水管道；所述水泵对应于所述水轮机构以直线滑动结构装配于对应的立柱一上、且与横梁二上的对应起吊机构的吊绳三相连接，所述水泵所对应的起吊机构与所述水轮机构所对应的起吊机构同步动作，所述水泵通过联轴器或转换轮以增速结构连接在所述水轮机构的主轴上，由周向旋转的所述水轮机构驱动所述水泵进行泵水做功；所述进水腔连接在所述水泵上、且在水泵做功时延伸至水能利用区域内的水中；所述输水管道连接在所述水泵上、且延伸至用水处。再进一步的，所述发电机构主要由增速器、发电机、整流器、蓄电池组成。所述泵水机构主要由增速器、水泵、进水腔和输水管道组成。

作为优选方案之一，所述水轮机构以可升降结构装配在机架上，所述机架为浮动式门型架结构，所述浮动式门型架结构的机架主要由两根浮动支柱、多根立柱二、一根横梁一、平衡吊具和筋梁组成；多根立柱二排布在两根浮动支柱之间，两根浮动支柱和多根立柱二以间距并排方式排布在水能利用区域内；每根浮动支柱的外侧连接有浮动支架，所述浮动支架通过调节螺杆而连接有、处在所述浮动支架下方的浮力腔室一，所述浮动式门型架结构的机架通过浮力腔室一漂浮在水能利用区域内；所述横梁一横向固定在各浮动支柱和各立柱二的上部，所述横梁一上安装有至少一副能够上升或下降所述水轮机构的起吊机构，所述起吊机构主要由小型吊车、定滑轮一和吊绳二组成，所述小型吊车和定滑轮一分别装配在所述横梁一上，所述吊绳二的一端与小型吊车连接、另一端绕过所述定滑轮一而与平衡吊具连接；所述平衡吊具通过多根撑杆连接在安装水轮机构的对应轴座组件二上，所述安装水轮机构的各轴座组件二以直线滑动结构装配于对应的立柱二上；所述筋梁处在所述平衡吊具的下方，所述筋梁的两端分别连接在两根浮动支柱上，所述筋梁的中部连接有缆绳一，所述缆绳一的尾端连接有能够在水能利用区域内泊定的锚爪。进一步的，所述浮动式门型架结构的机架上安装有发电机构，所述发电机构至少具有发电机；所述发电机对应于所述水轮机构以直线滑动结构装配于对应的立柱一上、且与横梁一上的对应起吊机构的吊绳二相连接，所述发电机所对应的起吊机构与所述水轮机构所对应的起吊机构同步动作，所述发电机通过联轴器或转换轮以增速结构连接在所述水轮机构的主轴上，由周向旋转的所述水轮机构驱动所述发电机进行发电做功。和/或，所述浮动式门型架结构的机架上安装有泵水机构，所述泵水机构至少具有水泵、进水腔和输水管道；所述水泵对应于所述水轮机构以直线滑动结构装配于对应的立柱一上、且与横梁一上的对应起吊机构的吊绳二相连接，所述水泵所对应的起吊机构与所述水轮机构所对应的起吊机构同步动作，所述水泵通过联轴器或转换轮以增速结构连接在所述水轮机构的主轴上，由周向旋转的所述水轮机构驱动所述水泵进行泵水做功；所述进水腔连接在所述水泵上、且在水泵做功时延伸至水能利用区域内的水中；所述输水管道连接在所述水泵上、且延伸至用水处。再进一步的，所述发电机构主要由增速器、发电机、整流器、蓄电池组成。所述泵水机构主要由增速器、水泵、进水腔和输水管道组成。

作为优选方案之一，所述机架为浮动式平台架结构，所述浮动式平台架结构的机架主要由两个浮力腔室二和两根支撑梁组成；两个浮力腔室二以间距并排方式排布在水能利用区域内，每个浮力腔室二的顶部连接有轴座组件三，且每个浮力腔室二上通过缆绳二连接有固定桩，所述固定桩固定在水能利用区域内；两根支撑梁以间距并排方式排布在两个浮力腔室二之间，两根支撑梁和两个浮力腔室二组成能够容纳水轮机构的嵌装空间，所述水轮机构通过轴座组件三装配在所述嵌装空间内。进一步的，所述浮动式平台架结构的机架上安装有发电机构，所述发电机构至少具有发电机；所述发电机对应于所述水轮机构以固定方式装配于支撑梁或浮力腔室二上，所述发电机通过联轴器或转换轮以增速结构连接在所述水轮机构的主轴上，由周向旋转的所述水轮机构驱动所述发电机进行发电做功。和/或，所述浮动式平台架结构的机架上安装有泵水机构，所述泵水机构至少具有水泵、进水腔和输水管道；所述水泵对应于所述水轮机构以固定方式装配于支撑梁或浮力腔室二上，所述水泵通过联轴器或转换轮以增速结构连接在所述水轮机构的主轴上，由周向旋转的所述水轮机构驱动所述水泵进行泵水做功；所述进水腔连接在所述水泵上、且在水泵做功时延伸至水能利用区域内的水中；所述输水管道连接在所述水泵上、且延伸至用水处。再进一步的，所述发电机构主要由增速器、发电机、整流器、蓄电池组成。所述泵水机构主要由增速器、水泵、进水腔和输水管道组成。

本发明的有益技术效果是：

1. 本发明通过机架将水轮机构以横卧方式排布在流动水域内，且横卧在流动水域内的水轮机构的主轴露出水面，仅由主轴周向上所排布的各叶片在水流推力作用下而交替浸入水中，其大大降低了水轮机构的旋转阻力，使得水轮机构在较为平静的水域中就能够将水流推力转换为周向转动的做功动作，无需建坝形成水位高度差，在无需建坝的环境中就能够稳定、持续、有效的实现水能转换，可推广前景好，特别是在小流量的、不适宜建设大型发电站的偏远水域体现的更为明显，以及在海上洋流中体现的特别明显，其既可以用作水轮发电，还可以用作水轮泵水等；

2. 本发明水轮机构的叶片排布方式及叶片形状，既能够有效的迎合水流推力，又能够有效的降低水流对叶片的吸附力，使得横卧在流动水域上的水轮机构的旋转阻力进一步有效降低，有利于使水轮机构能够稳定、持续、有效的实现水能转换；

3. 本发明的水轮机构以可升降结构装配在旋转式/固定式门型架结构的机架上，此类机架适应在河面宽度较小的水域（例如小河流）中灵活排布，水轮机构在机架上的可升降结构装配，能够使得水轮机构随着河流中的水涨情况而灵活调整，以此将水能利用最大化；

4. 本发明的水轮机构以可升降结构装配在浮动式门型架结构的机架上，该结构形式的机架适应在河面宽度较宽的水域（例如江河、大河流等）中灵活排布，亦适宜在近海海域中灵活排布，水轮机构在机架上的可升降结构装配，能够使得水轮机构随着水域的水涨情况而灵活调整，以此将水能利用最大化；

5. 本发明的水轮机构装配在浮动式平台架结构的机架上，该结构形式的机架适应在河面宽度较宽的水域（例如江河、大河流等）中灵活排布，亦适宜在近海海域中灵活排布。

附图说明

图1为本发明的第一种结构示意图，图中可以看出：水轮机构主要由主轴、以及沿主轴的周向和长度方向而排布的若干叶片组成；水轮机构和发电机构分别以可升降结构装配于旋转式门型架结构的机架上；水轮机构在机架上横向布置；水轮机构以直线滑动结构与机架配合；旋转滚筒的周向旋转以摇动手柄驱动；发电机构与水轮机构以转换轮配合。

图2为图1中水轮机构的截面图，图中可以看出：水轮机构的每一组叶片是由周向均匀排布的三片叶片组成；每片叶片为弯曲的弧型状。

图3为本发明的第二种结构示意图，图中可以看出：水轮机构主要由主轴、以及沿主轴的周向和长度方向而排布的若干叶片组成；水轮机构和发电机构分别以可升降结构装配于浮动式门型架结构的机架上；水轮机构在机架上横向布置；水轮机构以直线滑动结构与机架配合；浮动式门型架结构的机架上设置有平衡吊具、筋梁、浮力腔室。

图4为本发明的第三种结构示意图。图中可以看出：水轮机构主要由主轴、以及沿主轴的周向和长度方向而排布的若干叶片组成；水轮机构、发电机构和泵水机构分别固定于浮动式平台架结构的机架上；水轮机构在机架上横向布置。

图5为图4的仰视方向视图。图中可以看出：水轮机构主要由主轴、以及沿主轴的周向和长度方向而排布的若干叶片组成；水轮机构和泵水机构分别固定于浮动式平台架结构的机架上；水轮机构在机架上横向布置。

图中代号含义：11—主轴；12—叶片；13—主动轮；21—立柱一；22—旋转滚筒；23—轴座组件一；24—滚筒支座；25—滑道一；26—吊绳一；27—大齿轮盘；28—摇动手柄；29—小齿轮盘；31—发电机；32—从动轮一；41—立柱二；42—横梁一；43—轴座组件二；44—平衡吊具；45—滑道二；46—吊绳二；47—浮动支柱；48—浮动支架；49—调节螺杆；410—浮动腔室一；411—定滑轮一；412—筋梁；413—缆绳一；414—锚爪；51—浮动腔室二；52—支撑梁；53—固定桩；54—缆绳二；55—轴座组件二；61—水泵；62—进水腔；63—输水管道；64—从动轮二。

具体实施方式

本发明涉及水能利用技术，具体是一种横卧式水轮系统，下面以多个实施例对本发明的主体技术内容进行详细说明。其中，实施例1结合说明书附图-即图1和图2对本发明的技术方案内容进行清楚、详细的阐释，实施例2结合说明书附图-即图3对本发明的技术方案内容进行清楚、详细的阐释，实施例3结合说明书附图-即图4和图5对本发明的技术方案内容进行清楚、详细的阐释，实施例4虽未单独绘制附图，但其主体结构仍可参照实施例1的附图。

在此需要特别说明的是，本发明的附图是示意性的，其为了清楚本发明的技术目的已经简化了不必要的细节，以避免模糊了本发明贡献于现有技术的技术方案。

实施例1

参见图1和图2所示，本发明包括水轮机构和机架。

其中，水轮机构主要由主轴11和沿主轴11的周向及长度方向而排布的若干叶片12。水轮机构的每一片叶片12为弯曲的弧型状结构，其轮廓型线呈流线型，排布在主轴11上的各叶片12需要以弯曲的内侧面迎合于水流的流动方向，即各叶片以弯曲的背侧面吃入水中、以弯曲的内侧面退出水中，这样有利于降低水流的吸附力，也能够将水流的推力有效转换，最好能够使叶片12保持较长的长度；为了增强叶片12的结构强度，可以考虑在叶片12是增设加强筋结构，当然，加强筋结构的存在不应影响叶片12受力面的流线型。此外，水轮机构主轴11上所排布的叶片12按照同一圆周位置上的配合关系而分为多组，最好能够是偶数，这样在做功时能够均衡受力，避免因受力差异而产生颤动等问题；每一组中通常具有三片叶片12，每一组中的各叶片12在周向上均匀排布，最好是每一组中的各叶片12以内侧型线（即端部部位）相切于主轴11外壁面的方式周向排布，这样能够更为明显的减少水流的吸附力和入水时的阻力；而且，主轴11长度方向上的相邻两组叶片12在周向排位上形成错位排布，这样就能够使水流的推力连续不断的作用在水轮机构上。

由于上述水轮机构上的叶片为数量较多的多组设置结构，为了能够增大叶片的受力面积并形成良好的杠杆作用，水轮机构的每一片叶片不宜过宽，即叶片最好是长宽比相对较大为好，这样在深水环境中，叶片就可以很好的迎合表层水和较深层水，提高水轮机构所承受的水流推力。

机架为旋转式门型架结构，其主要由三根立柱一21和一根旋转滚筒22组成。

机架的三根立柱一21按照流动水域的流向而以间距并排方式竖立固定在水能利用区域内，其中一端处的立柱一靠近中间处立柱一、二者距离对应于发电机构和水轮机构的配合位置，另一端处的立柱一与中间处的立柱一保持水轮机构轴向长度的距离。前述三根立柱一21的上部分别设置有滚筒支座24，每个滚筒支座24主要由支架和抱箍环组成，支架用作将抱箍环固定在对应的立柱一上，抱箍环的内径略大于旋转滚筒22的外径，抱箍环上最好能够考虑装配匹配于旋转滚筒22的轴承，三根立柱一21上的各滚筒支座24保持相互对应关系。前述三根立柱一21中，处在一端处的一根立柱一21上以轴接方式设置有能够驱动旋转滚筒22产生周向旋转的驱动机构，该驱动机构为摇动手柄28（当然也可以采用电动机替代），摇动手柄28的输出端具有小齿轮盘29，当然，摇动手柄28上应当设置有周向的锁止结构。前述三根立柱一21对应于水流方向的同一侧表面上分别开设直线型的滑道一25。

机架的旋转滚筒22横向装配在各立柱一21上部的滚筒支座24上，即旋转滚筒22轴向穿装在各滚筒支座24的抱箍环内。前述旋转滚筒22对应于驱动机构的端部安装有与小齿轮盘29相啮合的大齿轮盘27，即驱动机构-摇动手柄28通过相啮合的小齿轮盘29和大齿轮盘27而驱动旋转滚筒22在滚筒支座24内产生周向驱动旋转。前述旋转滚筒22上对应于三根立柱一21上的滑道一25而绕布有三根吊绳一26。

水轮机机构的主轴11两端通过两个轴座组件一23而横向装配在上述机架的两根立柱一21上，每个轴座组件一23主要由轴承和轴承座组成，轴承装配在主轴11和轴承座之间，而轴承座滑动装配在对应立柱一21的滑道一25内。旋转滚筒22上的两根吊绳一26与安装水轮机构的对应轴座组件一23相连接，由于安装水轮机构的两轴座组件一23分别以直线滑动结构装配于对应的立柱一21上，那么周向旋转的旋转滚筒22会通过对应的吊绳一26而在对应的立柱一21上上升或下降水轮机构。由此可见，水轮机机构是通过两个轴座组件一23而以横向形式装配在机架上，这样才能由机架将水轮机构以横卧方式排布在流动水域内，机架上的旋转滚筒22会通过对应的吊绳一26来调整水轮机构的高度，以使横卧在流动水域的水轮机构的主轴11能够露出水面，而主轴11周向上所排布的各叶片12在水流推力作用下而交替浸入水中，在水流推力作用下水轮机构在机架上产生周向转动的做功动作。

上述机架的一根立柱一21上安装有发电机构，该发电机构的基座以滑动结构装配在对应立柱一21的滑道一25内。旋转滚筒22上的另一根吊绳一26与发电机构的基座相连接，由于发电机构的基座以直线滑动结构装配于对应的立柱一21上，那么周向旋转的旋转滚筒22会通过对应的吊绳一26而在对应的立柱一21上上升或下降发电机构。此外，由于旋转滚筒22和三根吊绳一26的装配关系，则旋转滚筒22的旋转动作使得三根吊绳一26进行同步的上提或下放，这样就能够使上升或下降的水轮机构与发电机构保持同步。发电机构主要由增速器、发电机31、整流器、蓄电池等组成，当然，增速器和发电机31最好为集成结构，下述的发电机包含了将水轮机构的旋转动作增速转换为发电机磁力切割动作的结构，发电机构的发电机31输入端连接有从动轮一32，该从动轮一32可以为摩擦轮结构、也可以为齿轮结构、还可以为皮带轮结构等，具体对应于水轮机构上的主动轮结构形态；整流器用作将发电机31所产生的电流进行交直流转换；蓄电池用作存储电能，若发电机31所产生的电能用作直接使用而无需存储，则可以不采用整流器和蓄电池等。上述水轮机构的主轴11对应发电机构的端部连接有主动轮13，该主动轮13可以为摩擦轮结构、也可以为齿轮结构、还可以为皮带轮结构等。发电机31的输入端从动轮一32与水轮机构上的主动轮13相连接，二者通过转换轮的方式组合在一起，从而由周向旋转的水轮机构驱动发电机31进行发电做功。当然，前述发电机31和水轮机构的转换轮组合结构也可以采用联轴器代替，即发电机31的输入端通过联轴器轴向连接在水轮机构的主轴上。

实施例2

参见图3所示，本发明包括水轮机构和机架。

其中，水轮机构主要由主轴11和沿主轴11的周向及长度方向而排布的若干叶片12。水轮机构的每一片叶片12为弯曲的弧型状结构，其轮廓型线呈流线型，排布在主轴11上的各叶片12需要以弯曲的内侧面迎合于水流的流动方向，即各叶片以弯曲的背侧面吃入水中、以弯曲的内侧面退出水中，这样有利于降低水流的吸附力，也能够将水流的推力有效转换，最好能够使叶片12保持较长的长度；为了增强叶片12的结构强度，可以考虑在叶片12是增设加强筋结构，当然，加强筋结构的存在不应影响叶片12受力面的流线型。此外，水轮机构主轴11上所排布的叶片12按照同一圆周位置上的配合关系而分为多组，最好能够是偶数，这样在做功时能够均衡受力，避免因受力差异而产生颤动等问题；每一组中通常具有三片叶片12，每一组中的各叶片12在周向上均匀排布，最好是每一组中的各叶片12以内侧型线（即端部部位）相切于主轴11外壁面的方式周向排布，这样能够更为明显的减少水流的吸附力和入水时的阻力；而且，主轴11长度方向上的相邻两组叶片12在周向排位上形成错位排布，这样就能够使水流的推力连续不断的作用在水轮机构上。

由于上述水轮机构上的叶片为数量较多的多组设置结构，为了能够增大叶片的受力面积并形成良好的杠杆作用，水轮机构的每一片叶片不宜过宽，即叶片最好是长宽比相对较大为好，这样在深水环境中，叶片就可以很好的迎合表层水和较深层水，提高水轮机构所承受的水流推力。

机架为浮动式门型架结构，其主要由两根浮动支柱47、三根立柱二41、一根横梁一42、两副平衡吊具44和一根筋梁412组成。

机架的三根立柱二41排布在两根浮动支柱47之间，两根浮动支柱47和三根立柱二41以间距并排方式排布在水能利用区域内，相邻两根立柱二41之间的距离对应于所要安装的水轮机构的轴向长度，且中间位置的立柱二41的宽度大于两边的立柱二41的宽度。每根浮动支柱47的外侧连接有框型结构的浮动支架48，该浮动支架48通过调节螺杆49而连接有、处在浮动支架48下方的浮力腔室一410，两侧浮力腔室一410的浮力大于整个系统的重力；浮动式门型架结构的机架是通过浮力腔室一410漂浮在水能利用区域内的。前述三根立柱二对应于水流方向的同一侧表面上分别开设直线型的滑道二45，而且，中间位置的立柱二41上所开设的滑道二45为保持一定间隔距离、相互平行的两条，这样就使得三根立柱二41上总共有依序而平行排布的四条滑道二45。

机架的横梁一42横向固定在各浮动支柱47和各立柱二21的上部，横梁一42上安装有两副起吊机构，每副起吊机构的起吊垂点处在相邻两根立柱二21的相邻两条滑道二45中间处。每一副起吊机构主要由小型吊车、定滑轮一411和吊绳二46组成，小型吊车可以采用葫芦吊，小型吊车和定滑轮一411分别装配在横梁一42上，吊绳二46的一端与小型吊车连接、另一端绕过定滑轮一411。

机架的每副平衡吊具44的长度对应于相邻两根立柱二21之间的宽度，每副平衡吊具44通过两根撑杆连接在安装水轮机构的对应轴座组件二43上，每个轴座组件四主要由轴承和轴承座组成，轴承用作装配在主轴11和轴承座之间，而轴承座滑动装配在对应两根立柱二21的两条对应滑道二45内；每一副平衡吊具44的中部位置对应于横梁一42上的一副起吊机构，对应起吊机构的吊绳二46与平衡吊具44相连接，由于用作安装水轮机构的两个轴座组件二43分别以直线滑动结构装配于对应的立柱二41上，那么对应起吊机构会通过自身吊绳二46而在对应的立柱二41上上升或下降平衡吊具；当然，横梁一42上的两副起吊机构的起吊动作和起吊行程需要保持同步，这样两副平衡吊具44在机架上的上升和下降才能保持同步。

机架的每副平衡吊具44通过自身的撑杆所连接的两个轴座组件二43，连接有一个水轮机构，水轮机构的主轴11穿装在对应轴座组件二43的轴承内，以此使水轮机构通过对应的平衡吊具44而装配在机架上。由此可见，每个水轮机构是通过对应的平衡吊具而以横向形式装配在机架上，这样才能由机架将水轮机构以横卧方式排布在流动水域内，水轮机构在机架上的高度由对应起吊机构来调整，以使横卧在流动水域的水轮机构的主轴能够露出水面，而主轴周向上所排布的各叶片在水流推力作用下而交替浸入水中，在水流推力作用下水轮机构在机架上产生周向转动的做功动作。

上述每一副平衡吊具44的外侧处安装有发电机构，该发电机构直接固定在对应平衡吊具44的外侧折边上。发电机构主要由增速器、发电机、整流器、蓄电池等组成，当然，增速器和发电机最好为集成结构，下述的发电机31包含了将水轮机构的旋转动作增速转换为发电机磁力切割动作的结构，发电机构的发电机31输入端连接有从动轮一32，该从动轮一32可以为摩擦轮结构、也可以为齿轮结构、还可以为皮带轮结构等，具体对应于水轮机构上的主动轮结构形态；整流器用作将发电机所产生的电流进行交直流转换；蓄电池用作存储电能，若发电机31所产生的电能用作直接使用而无需存储，则可以不采用整流器和蓄电池等。上述每副平衡吊具44上所装配水轮机构的主轴11外侧端部-即对应于所在平衡吊具44上对应发电机构的端部连接有主动轮13，该主动轮13可以为摩擦轮结构、也可以为齿轮结构、还可以为皮带轮结构等。发电机31的输入端从动轮一32与水轮机构上的主动轮13相连接，二者通过转换轮的方式组合在一起，从而由周向旋转的水轮机构驱动发电机进行发电做功。当然，前述发电机和水轮机构的转换轮组合结构也可以采用联轴器代替，即发电机的输入端通过联轴器轴向连接在水轮机构的主轴上。

机架的筋梁412处在两副平衡吊具44的下方处，筋梁412的两端分别连接在两根浮动支柱47上。筋梁412的中部位置连接有缆绳一413，该缆绳一413的尾端连接有能够在水能利用区域内泊定的锚爪414。

为了能够减少水流阻力并形成良好的导流效果，上述机架上的每个浮力腔室一应为长宽比相对较大的扁窄形结构，且前、后两端分别为锥形结构，浮力腔室一前、后端的锥形结构能够减少水流的冲击阻力，扁窄形能够较深的插入水中，形成稳定的受力、并起顺流的舵作用，从而使水轮机构的叶片能够正面的被洋流所推动。上述机架上的两个浮力腔室一为对称结构。

实施例3

参见图4和图5所示，本发明包括水轮机构和机架。

其中，水轮机构主要由主轴11和沿主轴11的周向及长度方向而排布的若干叶片12。水轮机构的每一片叶片12为弯曲的弧型状结构，其轮廓型线呈流线型，排布在主轴11上的各叶片12需要以弯曲的内侧面迎合于水流的流动方向，即各叶片以弯曲的背侧面吃入水中、以弯曲的内侧面退出水中，这样有利于降低水流的吸附力，也能够将水流的推力有效转换，最好能够使叶片12保持较长的长度；为了增强叶片12的结构强度，可以考虑在叶片12是增设加强筋结构，当然，加强筋结构的存在不应影响叶片12受力面的流线型。此外，水轮机构主轴11上所排布的叶片12按照同一圆周位置上的配合关系而分为多组，最好能够是偶数，这样在做功时能够均衡受力，避免因受力差异而产生颤动等问题；每一组中通常具有三片叶片12，每一组中的各叶片12在周向上均匀排布，最好是每一组中的各叶片12以内侧型线（即端部部位）相切于主轴11外壁面的方式周向排布，这样能够更为明显的减少水流的吸附力和入水时的阻力；而且，主轴11长度方向上的相邻两组叶片12在周向排位上形成错位排布，这样就能够使水流的推力连续不断的作用在水轮机构上。

由于上述水轮机构上的叶片为数量较多的多组设置结构，为了能够增大叶片的受力面积并形成良好的杠杆作用，水轮机构的每一片叶片不宜过宽，即叶片最好是长宽比相对较大为好，这样在深水环境中，叶片就可以很好的迎合表层水和较深层水，提高水轮机构所承受的水流推力。

机架为浮动式平台架结构，其主要由两个浮力腔室二51和两根支撑梁52组成。

机架的两个浮力腔室二51以间距并排方式排布在水能利用区域内，每个浮力腔室二51的顶部连接有轴座组件三55，且每个浮力腔室二51上通过缆绳二54连接有固定桩53，固定桩53固定在水能利用区域内。

机架的两根支撑梁52以间距并排方式排布在两个浮力腔室二51之间，两根支撑梁52和两个浮力腔室二51组成能够容纳水轮机构的嵌装空间。

水轮机构通过轴座组件三55装配在上述两根支撑梁52和两个浮力腔室二51所组成的嵌装空间内。

上述机架的一根支撑梁52中部位置处安装有发电机构，该发电机构主要由增速器、发电机、整流器、蓄电池等组成，当然，增速器和发电机最好为集成结构，下述的发电机31包含了将水轮机构的旋转动作增速转换为发电机磁力切割动作的结构，发电机构的发电机31输入端连接有从动轮一32，该从动轮一32可以为摩擦轮结构、也可以为齿轮结构、还可以为皮带轮结构等，具体对应于水轮机构上的主动轮结构形态；整流器用作将发电机所产生的电流进行交直流转换；蓄电池用作存储电能，若发电机所产生的电能用作直接使用而无需存储，则可以不采用整流器和蓄电池等。

上述机架的另一根支撑梁52中部位置处安装有泵水机构，该泵水机构主要由增速器、水泵、进水腔和输水管道组成，当然，增速器和水泵最好为集成结构，下述的水泵61包含了将水轮机构的旋转动作增速转换为水泵抽水动作的结构，泵水机构的水泵61输入端连接有从动轮二64，该从动轮二64可以为摩擦轮结构、也可以为齿轮结构、还可以为皮带轮结构等，具体对应于水轮机构上的主动轮结构形态；进水腔62连接在水泵61上、且在水泵61做功时延伸至水能利用区域内的水中；输水管道63连接在水泵61上、且延伸至用水处。此外，为了方便安装，要求前述泵水机构的从动轮二64与上述发电机构的从动轮一32，在前后位置上沿着两根支撑梁52的中线而保持直线对应。

上述水轮机构的主轴中部位置处连接有主动轮13，该主动轮可以为摩擦轮结构、也可以为齿轮结构、还可以为皮带轮结构等，且该主动轮13的直径略大于主轴11上的叶片12旋转直径，这就要求上述机架的两根支撑梁52上分别开设出主动轮13的旋转型槽；水轮机构的主动轮13与机架上的发电机构的从动轮一32、泵水机构的从动轮二64保持对应且相连接，三者通过转换轮的方式组合在一起，从而由周向旋转的水轮机构驱动发电机和水泵分别进行发电、抽水做功。当然，前述发电机和水轮机构的转换轮组合结构也可以采用联轴器代替，即发电机的输入端通过联轴器轴向连接在水轮机构的主轴上；同样的，前述水泵和水轮机构的转换轮组合结构也可以采用联轴器代替，即水泵的输入端通过联轴器轴向连接在水轮机构的主轴上。

为了能够减少水流阻力并形成良好的导流效果，上述机架上的每个浮力腔室二应为长宽比相对较大的扁窄形结构，且前、后两端分别为锥形结构，浮力腔室二前、后端的锥形结构能够减少水流的冲击阻力，扁窄形能够较深的插入水中，形成稳定的受力、并起顺流的舵作用，从而使水轮机构的叶片能够正面的被洋流所推动。上述机架上的两个浮力腔室二为对称结构。

实施例4

本发明包括水轮机构和机架。

其中，水轮机构主要由主轴和沿主轴的周向及长度方向而排布的若干叶片。水轮机构的每一片叶片为弯曲的弧型状结构，其轮廓型线呈流线型，排布在主轴上的各叶片需要以弯曲的内侧面迎合于水流的流动方向，即各叶片以弯曲的背侧面吃入水中、以弯曲的内侧面退出水中，这样有利于降低水流的吸附力，也能够将水流的推力有效转换，最好能够使叶片保持较长的长度；为了增强叶片的结构强度，可以考虑在叶片是增设加强筋结构，当然，加强筋结构的存在不应影响叶片受力面的流线型。此外，水轮机构主轴上所排布的叶片按照同一圆周位置上的配合关系而分为多组，最好能够是偶数，这样在做功时能够均衡受力，避免因受力差异而产生颤动等问题；每一组中通常具有三片叶片，每一组中的各叶片在周向上均匀排布，最好是每一组中的各叶片以内侧型线（即端部部位）相切于主轴外壁面的方式周向排布，这样能够更为明显的减少水流的吸附力和入水时的阻力；而且，主轴长度方向上的相邻两组叶片在周向排位上形成错位排布，这样就能够使水流的推力连续不断的作用在水轮机构上。

由于上述水轮机构上的叶片为数量较多的多组设置结构，为了能够增大叶片的受力面积并形成良好的杠杆作用，水轮机构的每一片叶片不宜过宽，即叶片最好是长宽比相对较大为好，这样在深水环境中，叶片就可以很好的迎合表层水和较深层水，提高水轮机构所承受的水流推力。

机架为固定式门型架结构，其主要由三根立柱三和一根横梁二组成。

机架的三根立柱三按照流动水域的流向而以间距并排方式竖立固定在水能利用区域内，其中一端处的立柱三靠近中间处立柱三、二者距离对应于发电机构和水轮机构的配合位置，另一端处的立柱三与中间处的立柱三保持水轮机构轴向长度的距离。前述三根立柱三对应于水流方向的同一侧表面上分别开设直线型的滑道三。

机架的横梁二横向固定在各立柱三的上部，横梁二上安装有三副起吊机构。每一副起吊机构主要由小型吊车、定滑轮二和吊绳三组成，小型吊车可以采用葫芦吊，小型吊车和定滑轮二分别装配在横梁二上，吊绳三的一端与小型吊车连接、另一端绕过定滑轮二。

水轮机机构的主轴两端通过两个轴座组件四而横向装配在上述机架的两根立柱三上，每个轴座组件四主要由轴承和轴承座组成，轴承装配在主轴和轴承座之间，而轴承座滑动装配在对应立柱三的滑道三内。横梁二上的两副起吊机构的吊绳三与安装水轮机构的对应轴座组件四相连接，由于安装水轮机构的两轴座组件四分别以直线滑动结构装配于对应的立柱三上，那么两副起吊机构会通过对应的吊绳三而在对应的立柱三上上升或下降水轮机构；当然，两副起吊机构的起吊动作和起吊行程需要保持同步。由此可见，水轮机构是通过两个轴座组件四而以横向形式装配在机架上，这样才能由机架将水轮机构以横卧方式排布在流动水域内，水轮机构在机架上的高度由两副起吊机构来调整，以使横卧在流动水域的水轮机构的主轴能够露出水面，而主轴周向上所排布的各叶片在水流推力作用下而交替浸入水中，在水流推力作用下水轮机构在机架上产生周向转动的做功动作。

上述机架的一根立柱三上安装有发电机构，该发电机构的基座以滑动结构装配在对应立柱三的滑道三内。横梁二上的另一副起吊机构的吊绳三与发电机构的基座相连接，由于发电机构的基座以直线滑动结构装配于对应的立柱三上，那么该对应的起吊机构会通过自己的吊绳三而在对应的立柱三上上升或下降发电机构；当然，发电机构所对应的起吊机构应当与水轮机构所对应起吊机构的起吊动作和起吊行程需要保持同步，这样就能够使上升或下降的水轮机构与发电机构保持同步。发电机构主要由增速器、发电机、整流器、蓄电池等组成，当然，增速器和发电机最好为集成结构，下述的发电机包含了将水轮机构的旋转动作增速转换为发电机磁力切割动作的结构，发电机构的发电机输入端连接有从动轮一，该从动轮一可以为摩擦轮结构、也可以为齿轮结构、还可以为皮带轮结构等，具体对应于水轮机构上的主动轮结构形态；整流器用作将发电机所产生的电流进行交直流转换；蓄电池用作存储电能，若发电机所产生的电能用作直接使用而无需存储，则可以不采用整流器和蓄电池等。上述水轮机构的主轴对应发电机构的端部连接有主动轮，该主动轮可以为摩擦轮结构、也可以为齿轮结构、还可以为皮带轮结构等。发电机的输入端从动轮一与水轮机构上的主动轮相连接，二者通过转换轮的方式组合在一起，从而由周向旋转的水轮机构驱动发电机进行发电做功。当然，前述发电机和水轮机构的转换轮组合结构也可以采用联轴器代替，即发电机的输入端通过联轴器轴向连接在水轮机构的主轴上。

以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制。尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例中的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种横卧式水轮系统，包括水轮机构和机架，所述水轮机构主要由主轴（11）和沿所述主轴（11）的周向及长度方向而排布的若干叶片（12）组成，其特征在于：所述水轮机机构通过多个轴座组件以横向装配在所述机架上，所述机架用作将所述水轮机构以横卧方式排布在流动水域，横卧在流动水域的所述水轮机构的主轴（11）露出水面、主轴（11）周向上所排布的各叶片（12）在水流推力作用下而交替浸入水中，在水流推力作用下所述水轮机构在所述机架上产生周向转动的做功动作。

2.根据权利要求1所述横卧式水轮系统，其特征在于：所述水轮机构的叶片（12）为弯曲的弧型状，排布在主轴（11）上的各叶片（12）以弯曲的内侧面迎合于水流的流动方向。

3.根据权利要求1或2所述横卧式水轮系统，其特征在于：所述水轮机构主轴（11）上所排布的叶片（12）按周向上的配合关系而分为多组，每一组中的各叶片（12）在周向上均匀排布，且每一组中的各叶片（12）以内侧型线相切于主轴（11）外壁面的方式周向排布，所述主轴（11）上的相邻两组叶片（12）在周向排位上形成错位排布。

4.根据权利要求1所述横卧式水轮系统，其特征在于：所述水轮机构以可升降结构装配在机架上，所述机架为旋转式门型架结构，所述旋转式门型架结构的机架主要由多根立柱一（21）和一根旋转滚筒（22）组成；多根立柱一（21）按照流动水域的流向而以间距并排方式竖立固定在水能利用区域内，每根立柱一（21）的上部设置有滚筒支座（24）、且各立柱一（21）上的滚筒支座（24）相对应，除此之外，其中一根立柱一（21）上设置有能够驱动所述旋转滚筒（22）周向旋转的驱动机构，所述驱动机构为电动机或摇动手柄（28），所述电动机或摇动手柄（28）的输出端具有小齿轮盘（29）；所述旋转滚筒（22）横向装配在各立柱一（21）的滚筒支座（24）上，所述旋转滚筒（22）对应于驱动机构的端部安装有与所述小齿轮盘（29）相啮合的大齿轮盘（27），所述旋转滚筒（22）在驱动机构的驱动力作用下能够在滚筒支座（24）上产生周向旋转，所述旋转滚筒（22）上绕布有对应于安装水轮机构的轴座组件一（23）的吊绳一（26），所述旋转滚筒（22）上的吊绳一（26）与对应的轴座组件一（23）连接，所述安装水轮机构的各轴座组件一（23）以直线滑动结构装配于对应的立柱一（21）上，周向旋转的所述旋转滚筒（22）通过所述吊绳一（26）而上升或下降所述水轮机构。

5.根据权利要求1所述横卧式水轮系统，其特征在于：所述水轮机构以可升降结构装配在机架上，所述机架为固定式门型架结构，所述固定式门型架结构的机架主要由多根立柱三和一根横梁二组成；多根立柱三按照流动水域的流向而以间距并排方式竖立固定在水能利用区域内；所述横梁二横向固定在各立柱三的上部，所述横梁二上安装有至少一副能够上升或下降所述水轮机构的起吊机构，所述起吊机构主要由小型吊车、定滑轮二和吊绳三组成，所述小型吊车和定滑轮二分别装配在所述横梁二上，所述吊绳三的一端与小型吊车连接、另一端绕过所述定滑轮二而与安装水轮机构的对应轴座组件四连接，所述水轮机构上的各轴座组件四以直线滑动结构装配于对应的立柱三上。

6.根据权利要求1所述横卧式水轮系统，其特征在于：所述水轮机构以可升降结构装配在机架上，所述机架为浮动式门型架结构，所述浮动式门型架结构的机架主要由两根浮动支柱（47）、多根立柱二（41）、一根横梁一（42）、平衡吊具（44）和筋梁（412）组成；多根立柱二（41）排布在两根浮动支柱（47）之间，两根浮动支柱（47）和多根立柱二（41）以间距并排方式排布在水能利用区域内；每根浮动支柱（47）的外侧连接有浮动支架（48），所述浮动支架（48）通过调节螺杆（49）而连接有、处在所述浮动支架（48）下方的浮力腔室一（410），所述浮动式门型架结构的机架通过浮力腔室一（410）漂浮在水能利用区域内；所述横梁一（42）横向固定在各浮动支柱（47）和各立柱二（21）的上部，所述横梁一（42）上安装有至少一副能够上升或下降所述水轮机构的起吊机构，所述起吊机构主要由小型吊车、定滑轮一（411）和吊绳二（46）组成，所述小型吊车和定滑轮一（411）分别装配在所述横梁一（42）上，所述吊绳二（46）的一端与小型吊车连接、另一端绕过所述定滑轮一（411）而与平衡吊具（44）连接；所述平衡吊具（44）通过多根撑杆连接在安装水轮机构的对应轴座组件二（43）上，所述安装水轮机构的各轴座组件二（43）以直线滑动结构装配于对应的立柱二（41）上；所述筋梁（412）处在所述平衡吊具（44）的下方，所述筋梁（412）的两端分别连接在两根浮动支柱（47）上，所述筋梁（412）的中部连接有缆绳一（413），所述缆绳一（413）的尾端连接有能够在水能利用区域内泊定的锚爪（414）。

7.根据权利要求1所述横卧式水轮系统，其特征在于：所述机架为浮动式平台架结构，所述浮动式平台架结构的机架主要由两个浮力腔室二（51）和两根支撑梁（52）组成；两个浮力腔室二（51）以间距并排方式排布在水能利用区域内，每个浮力腔室二（51）的顶部连接有轴座组件三（55），且每个浮力腔室二（51）上通过缆绳二（54）连接有固定桩（53），所述固定桩（53）固定在水能利用区域内；两根支撑梁（52）以间距并排方式排布在两个浮力腔室二（51）之间，两根支撑梁（52）和两个浮力腔室二（51）组成能够容纳水轮机构的嵌装空间，所述水轮机构通过轴座组件三（55）装配在所述嵌装空间内。

8.根据权利要求1、4、5、6或7所述横卧式水轮系统，其特征在于：所述水轮系统包括有发电机构，所述发电机构至少具有发电机（31）；所述发电机（31）对应于所述水轮机构在机架上的装配结构而以固定方式或可升降滑动方式装配在对应机架上，所述发电机（31）通过联轴器或转换轮以增速结构连接在所述水轮机构的主轴（11）上，由周向旋转的所述水轮机构驱动所述发电机（31）进行发电做功。

9.根据权利要求1、4、5、6或7所述横卧式水轮系统，其特征在于：所述水轮系统包括有泵水机构，所述泵水机构至少具有水泵（61）、进水腔（62）和输水管道（63）；所述水泵（61）对应于所述水轮机构在机架上的装配结构而以固定方式或可升降滑动方式装配在对应机架上，所述水泵（61）通过联轴器或转换轮以增速结构连接在所述水轮机构的主轴（11）上，由周向旋转的所述水轮机构驱动所述水泵（61）进行泵水做功；所述进水腔（62）连接在所述水泵（61）上、且在水泵（61）做功时延伸至水能利用区域内的水中；所述输水管道（63）连接在所述水泵（61）上、且延伸至用水处。