CN200971491Y - 发电水轮和机器纤夫 - Google Patents

Abstract

一种用于水力发电的水轮和用于拉船的机器纤夫组合而成的发电水轮和机器纤夫。它的构造是用一条轴将多个水轮即是传统水车串联，装在浮动长型框架内。用一条截面为“工”字形的机器纤夫轨将同岸线的多个浮动长型框架并联。浮动长型框架靠岸端扣在框架浮动滑轨上。浮动长型框架上游面有多条缆绳与上游岸边船型浮箱相接，船形浮箱扣在缆绳头浮动滑轨上。发电机装在浮动长型框架的一头与水轮轴相接，水流推动水轮带动发电机产生电能。串联机器纤夫在机器纤夫轨上行驶用纤绳拉船前进，可节能，还可将船的燃油动力为改为不排放二氧化碳的水电动力。串联水轮可增加水轮装机容量，浮动长型框架可使水轮与水位同升降还免筑坝。

Description

发电水轮和机器纤夫

所属技术领域：

本实用新型涉及一种水力发电装置，并且可增加河道运输动力装置。

背景技术：

目前，一种至今已极少使用的水磨和水车，在河边搭一个支架，支架上安装一个多叶大水轮，水推动水轮转动从而带动石磨转动或用来提水灌溉。但这种水磨和水车装机容量小，只能利用到河边一小部分的不流，并且支架很易被洪水冲走，所以只适合在汛期水涨小的河段安装，也未能用于发电，一种逆流行船的动力方式，纤夫在岸上攀行，用纤绳拉着船向前行驶。这样可确保船在急流中平稳逆流行驶，但人力有限，效率太低，并且水磨水车与纤夫拉船毫无关系。

发明内容：

为了解决水轮装机容量小和支架容易被洪水冲走以及逆流行船耗能大的问题，本实用新型提供一种浮动长方型框架，可单独用来承载发电水轮用于发电，最大装机容量可横跨整个河面。亦可并联组合成机器纤夫轨，用于河道运输，并且其稳固程度足以保证在任何流速的河流上安全使用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在水流较快的河面上设置一个横向摆放的长方型框架，长方型框架由多个小框架并联而成，在每个小框相接处的底部有一个船型浮箱，浮箱可填充塑料泡沫，多叶水轮安装在小框架内，由一条轴将多个小框架的多叶水轮串联，发电机安装在轴的一头。在每个轴承旁有一个垂直竖起来的起轮杆，在长方型框架的一边有一组与水轮轴平行的串连的卷扬机，卷扬机的绳子通过杆顶向下与轴承座相接，需要修理时可将整组水轮吊起。在岸边有两条垂直向上浮动滑轨，一条是框架浮动滑轨，一条是缆绳头浮箱滑轨，两个滑轨的距离应超过长方型框架的长度。长方型框架的一头夹在框架浮动滑轨上，长方型框架向上游的边有多条缆绳与缆绳浮箱相接，缆绳头浮箱挟在缆绳头滑轨上。河水从长方型框架底流过推动水轮转动，发电机随之转动产生电能。岸边的两条滑轨可固定长方型框架的位置，使之能随着河水的上涨或下降而上下浮动。亦可将缆绳头浮箱滑轨省略掉，将缆绳头固定在上游岸上水涨不到的地方，以缆绳头固定点到长方型框架的距离为半径，将框架浮动滑轨改为圆弧形。在岸边较陡峭的河段可省略掉框架浮动轨，在框架靠岸的一头装一个大滑轮顶着岸边，将岸边的岩石稍微修成顺坡即可。大滑轮的半径至少要大于岩石凸出的长度，水流使长方型框架的一头始终靠岸，大滑轮能防止搁浅。

据本人所知大多数河流适合安装发电水轮，即使是流速较慢的中下游河段，也有多处滩浅水急处。浅水处亦可安装简易门或水坝将水集中加快水流速度更有利于发电。

机器纤夫安装在长方型框架的外端，将多个浮动长方型框架并联起来。机器纤夫和纤夫轨可设计成轮包轨或轮包轮，其用法相同，所以这里仅对轮包轨作详细说明。机器纤夫轨设计成“工”字形，机器纤夫骨架是长方型，长方型骨架的四个角有四个轴孔向下伸出四条轴，四条轴上各有一个轮向里挟入“工”字轨的腰部。前一组轮靠近岸的一只轮的轴承座为活动座，用弹顶住向中间收紧，后一组轮向外的一只轮也是如此。电动机安装在骨架的中间，用斜型传动齿轮传动给四个轮。机器纤夫前后都有连接架用来串联机器纤夫以及连接纤绳。骨架底部有四个小滑轮可避免骨架与轨道磨擦。机器纤夫的四个轮都得到动力可避免打滑。机器纤夫的电能供给与电车相同。

对于水运来说机器纤夫的动能利用率明显高于螺旋桨的动能利用率，在行船阻力加大时更明显。这是因为机器纤夫能得到脚踏实地的动能利用率，即是轮转动作用于轨道同时轨道也将全部的反作用力作用于轮子，而轨道不发生运动。螺旋桨向后推水产生后座力推动船向前行驶，但运动需要动能，水向后运动消耗部分动能所以动能利用率低。在上次申请文件(挂号条码：07595350000)中已详细说明这种理论。但动能分配计算方面只能说是一种理论模式，无法直接用于计算。将这种理论模式分解即是假如同等加速速度的情况下甲物由静变动有较大阻力，而乙物由静变动阻力较小，甲、乙两物由于相互作用力发生运动，甲物与乙物的加速阻力相等，乙物加速速度比甲物快。就像按弹簧一样，甲、乙两物的阻力相等限制相互间的作用力，以此维持平衡，无论是在运动还是静止中，相互间的作用力使甲、乙两物运动，在运动中维持平衡，作用力转化为动能而逐步减弱，甲物本来就有很大的阻力，只需要增加较小的加速阻力就能达到平衡，而乙物需要较大的加速阻力才能使相互间的作用力与阻力平衡。在没有磨擦和障碍的情况下，假如甲、乙两物的质量相等，甲、乙两物因相互作用力而发生运动，甲、乙两物的加速度相等，阻力相等；甲物质量加大，乙质量不变，假如乙物得到的动能不变，乙物加速速度和加速阻力不变，即相互作用力转化为动能的速度不变，这样会造成作用力以原来的转化速度推动质量比原来大的甲物使其阻力变大，甲、乙两物阻力失衡；所以实际是乙物的加速阻力随着甲物的加速阻力加大而加大，乙物得到的动能随之增加，甲物得到的动能随之减少。作用力转化为动能之前只能算是作用力而已，作用力转化为动能的速度受到阻力的限制。即相同的加速速度其加速阻力越大，作用力转化为动能的速度越慢，反之则越快，所以在相同的进间内阻力小的一方，即同等加速速度其加速阻力小的一方得到较多动能。同等加速速度其质量越大加速阻力越大。

相互作用平衡是大自然变化的基本规律，变化的过程由物质所处的相互间的位置，和物质的性能及其数量等因素决定。变化过程中的每一个环节都是必然的，可以预算的，就像种子一样，种瓜得瓜种豆得豆。所谓的失衡并不存在，只能说是同性能的物质不对称而已。比如两个质量不等的物体由相互作用力转化为动能而发生运动，能量被用来弥补质量的不足和不对称，通过加速运动获得阻力的加大使相互间作用力与反作用力始终保持平衡，从中可找到提高动能利用率的方法，这是本技术方案需要的，同时也证实机器纤夫动能用率高于螺旋桨。

浮动长方型框架除了可用来承载发电水轮和机器纤夫外还可将其横跨整个江面用来做简易浮桥，对于太阔的江面可在江中增加缆绳头浮箱滑轨。但浮桥部分不要求保护，所以不作详细说明。

本实用新型的有益效果是，本发电水轮装机容量大，制作简单，工期短，成本低安全可靠，适用面广。与风力发电比较具有供电量稳定不间断的优点。机器纤夫能确保船在急流中稳步逆流行驶，并且节能效果明显。

附图说明

下面结合附图和实施例对实用新型进一步说明。

图1是发电水轮第一个实例平面图。

图2是发电水轮侧面图。

图3是发电水轮框架与机器纤夫轨组合的平面图。

图4是发电水第二个实例纵剖图。

图5是机器纤夫构造图。

图中1、水轮，2、水轮轴，3、轴承座，4、起轮杆，5、发电机，6、卷扬轴，7、卷扬器，8、长方型框架，9、船型浮箱，10、框架浮动滑轨，11、缆绳头浮动滑轨，12、缆绳，13、钢线缆，14、水流方向，15、卷扬钢丝缆，16、机器纤夫轨，17、机器纤夫，18、纤绳，19、船，20、大滑轮、21、滑轮架，22、缆绳固定点，23、纤夫行动轮，24、25、26、27、28、29、斜型传动齿轮，30、弹簧，31、连接架，32、连接架，33、电动机，34、底盘滑轮，35、伸缩轴，36、轴承座，37、活节。

在图1中，水轮(1)安装在长方型框架(8)内，水流推动水轮转动并通过，水轮轴(2)传动给发电机(5)产生电能。在需要检修时松开轴承(3)的螺丝，转动卷扬器(6)，使卷扬轴(7)转动，可将水轮(1)和发电机沿着起轮杆(4)升起如(图2)。船型浮箱(9)承起长方型框架(8)，缆绳(12)一头与长方型框架(8)相接，一头与缆绳头浮动滑轨(11)的浮架相接，可确保长方型框架(8)在急流中保持稳定。钢线缆(13)一头埋入地下一头与滑轨顶相接有加固作用。框架浮动滑轨可确保框架不会上岸搁浅。

在图3中，机器纤夫轨(16)安装在长方型框架(8)的外端，机器纤夫(17)在机器纤夫轨(16)上，通过纤绳(18)斜拉着船(19)稳步前进。

在图4中缆绳(12)与设置在岸上较高位置的缆绳固定点(22)相接，另一端与长方型框架(8)相接，这样可确保长方型框架能稳定地横在江面上。长方型框架(8)的一端设置一个滑轮架(21)其靠岸处装有大滑轮(20)，这样可确保长方型框架不会上岸搁浅。

在图5中，机器纤夫行动轮(23)设置在机器纤夫(17)的四个角，电动机(33)设置在机器纤夫(17)的中间，通过斜型传动齿轮(24)传动给斜型传动齿轮(25)，再由伸缩轴传动给斜型传动齿轮(26)和(28)，最后传动到斜型传动齿轮(27)和(29)，使纤夫行动轮转动。前后两组纤夫行动轮制作法相同。

Claims (4)

1、一种发电水轮和机器纤夫的组合，在水流速度较快的河边，水轮半淹在水中，水轮轴横向穿插在水轮中心；纤绳的一端与船头相接，其特征是：发电水轮在浮在水面上的长方型框架内，水轮轴承固定在长方型框架上，水轮轴一头传动给发电机，机器纤夫轨安装在长方型框架的外端将多个长方型框架并联。

2、根据权利要求1所述的发电水轮和机器纤夫，其特征是：岸边设置有框架浮动滑轨和缆绳头浮动滑轨，长方型框架近岸的一端挟在框架浮动滑轨上，挟在缆绳头浮动滑轨的浮架绑有多条缆绳，缆绳的另一端绑在长方型框架上。

3、根据权利要求1上所述的发电水轮和机器纤夫，其特征是：绑在长方型框架上的多条缆绳的另一端固定在岸上水淹不到的地方，长方型框架靠岸的一端设置一个滑轮架，滑轮架上安装有大滑轮顶着岸边。

4、根据权利要求1上所述的发电水轮和机器纤夫，其特征是：机器纤夫轨横截面为“工”字型，机器纤夫的四个纤夫行动轮分别在机器纤夫的四个角向里挟入“工”字轨的腰部，电动机在机器纤夫的中间，通过斜型齿轮传动给四个机器纤夫行动轮。

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